hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
心不全生体モニタリングモデルマウスを用いた重症心不全の難治化分子機序の解明

クロマチン計測法を用いて、非リバースリモデリング(不可逆進行性)を検出する感度、およびリバースリモデリングの予測感度を検証し、さらに、ゲノム・エピゲノム・トランスクリプトーム・プロテオーム・メタボローム等網羅的な多層的なオミックス解析を行うことで、分子機序追究によるリバースリモデリングの病態解明、リスク層別化・予測系の構築、バイオマーカー同定、治療標的同定を行った。また、申請者らが同定したANP, BNP誘導エンハンサー領域CR9が、心不全を感知する遺伝子発現エンハンサー領域としての病態作用機序を解明するため、細胞解析系、生体モデル動物の検討を行い、CR9の活性化機序の解明を行った。H28年度は(A)非可逆不全心筋と可逆性心筋の分別指標確立、(B)新分別指標に基づく心不全疾患背景の層別化、(C)CR9活性化機序の解明、について検討を進めた。(A)クロマチンスコア自動計測装置を完成とともに、蓄積した中等症心不全最重症心不全症例を対象にした心筋生検病理サンプル解析を実施した。ヒト重症心不全組織のクロマチンスコアのパイロット解析により難治化症例に核内クロマチンおよび核膜クロマチンの特徴的な数値の変化を認めた。臨床症例を多施設に拡大して検討を進めている。(B)検討(A)において分別された2群の遺伝学的背景について疾患ゲノム解析および遺伝子発現解析を用いて検討を行った。それぞれの群に特徴的な変異、およびその遺伝子、そして各遺伝子発現変化を捉え、それらの機能解析を行っている。2群の内、核膜クロマチン不連続群において、心不全リバースリモデンリングの層別化に成功した心筋組織検体を用いて、ゲノム変異解析、RNA-seq解析、メタボローム解析を実施し、病態解明とその原因となる分子を探索した。既存心不全データベースとゲノム解析データから導き出される2群間の遺伝的背景の差異を検討し、病態形成の遺伝的素因と環境因子を明らかすべく検討を行った。(C)BNP発現の生体定量可視化に成功した心不全生体モニタリングマウスを用いて、心不全病態形成および薬剤性心不全などの対象となる薬剤心毒性の評価系を作製した。さらにCR9心筋細胞実験系を用いて、CR9活性化の分子機序を明らかにした。現在論文報告作成中である。重症心不全の難治化の分子機序を解明するため分子生物学と病理学的解析を行い、非可逆不全心筋と可逆性心筋の分別において独自のエピジェネティック指標解析法を確立し、難治性心不全の分子探索および病態の解明を行った。心不全電顕病理組織像によるイメージング解析技術およびクロマチンスコア自動計測による定量評価法を確立し、ヒト心不全の重症度評価を行った。代表者が発見したCR9エンハンサーについてメカノトランスダクションを介した活性化機序が明らかとなり、CR9-Tgマウスを用いて心不全増悪の層別化を可能にした。本研究を発展させヒト臨床観察研究を実施することで新規不可逆性指標の開発が可能になると示唆された。これまでの研究において、重症心不全の臨床病態の鑑別が可能な、独自のクロマチン構造解析技術を開発した。H28年に引き続きH29年度にも予定以上の進捗を得たので、H29年度はさらに予定を前倒して検討を進める。(A) (B)非可逆・可逆不全心筋の分別指標に基づく心不全モデル動物の重症度評価重症化した心不全のみならず、中等症に至るまで様々な心不全症例のクロマチンスコアを検索する。
肝細胞増殖因子の産生制御と肝再生に関する研究

肝細胞増殖因子(HGF)は、肝をはじめ腎や肺などにおける組織障害後、速やかにその産生が誘導され、増加したHGFがその後の組織再生、修復に深く関与すると考えられている。本研究では、ヒト皮膚線維芽細胞によるHGF産生に及ぼす種々のサイトカインやその他の生理活性物質の作用を調べた。その結果、サイクリックAMP(cAMP)レベル上昇薬及び様々な増殖因子がHGF産生を著しく促進することを見出した。本細胞によって産生・分泌されるHGF量は、コレラトキシンおよびフォルスコリンによって、最大それぞれ対照の8、6倍にまで増加した。HGF分泌はまた、8-ブロモ-cAMPやジブチリルcAMP、プロスタグランジンE_2やエビネフリンによっても促進された。HGF mRNAレベルはこれらいずれの試薬によっても添加後、5、10時間では変化が認められないものの15時間では増加し、以後少なくとも48時間までは高いレベルが維持された。cAMP経路の活性化によるこのようなHGF遺伝子発現並びにHGF産生の促進は、4人のヒトから調整した皮膚線維芽細胞やMRC-5ヒト胎児肺線維芽細胞のいずれにおいても程度には差があったが認められた。一方、HGF産生誘導性増殖因子には、EGF、PDGF、bFGF、aFGF、TGF-αが含まれ、いずれも本細胞の増殖並びにHGF産生を強く促進した。これらのうち二つの増殖因子を最適濃度で共存させると、いずれの場合も相加効果が認められた。上記増殖因子はHGF遺伝子発現も著しく促進し、その効果は添加後9時間以降、少なくとも60時間まで認められた。また、高濃度PMAの前処理によってPKCをダウンレギュレーションさせても、上記増殖因子の効果は消失せず、逆に著しく増強された。従って、増殖因子のHGF産生促進作用には、これらの因子が持つPKC活性化能は関与していないと思われる。cAMP上昇薬や増殖因子によるHGF産生の亢進は、いずれもTGF-β1及びデキサメタゾンによって強く阻害された。以上の結果は、生体内でのHGF産生誘導におけるcAMP増殖因子の役割を示唆するものと思われる。我々は、肝再生に重要な役割を果しているヒト肝細胞増殖因子(hHGF)の産生誘導について培養細胞を用いて研究している。本研究ではヒト皮膚線維芽細胞によるhHGF産生に及ぼす種々のサイトカインやその他の生理活性物質の作用を調べた。その結果、サイクリックAMP(cAMP)情報伝達経路活性化物質がhHGF産生を著しく促進することを見出した。72時間の培養期間中に本細胞によって産生・分泌されるhHGF量は、コレラトキシン及びフォルスコリンを添加すると、最大それぞれ対照の8倍、6倍にまで促進された。これら二つのアデニル酸シクラーゼ活性化試薬によるhHGF分泌促進と細胞内cAMPレベル増加の用量反応曲線は共によく一致した。hHGF分泌はまた、8-ブロモ-cAMPやジブチリルcAMPによってもそれぞれ9倍、10倍にまで増加した。さらにPGE_2やエピネフリンもhHGF分泌を促進した。hHGF mRNAレベルはこれらいずれの試薬によっても添加後5、10時間では変化が認められないものの、15時間では増加し、以後少なくとも48時間までは高いレベルが維持された。cAMP

経路の活性化によるこのようなhHGF遺伝子発現並びにhHGF産生の促進は、4人のヒトから調製した皮膚線維芽細胞やMRC-5ヒト胎児肺線維芽細胞のいずれにおいても程度には差があったが認められた。上記試薬によるhHGF産生・分泌の亢進は、TGF-β1及びデキサメタゾンによって強く阻害され、PKC活性化ホルボールエステルであるPMAの促進作用に対する阻害効果と比べるとデキサメタゾンによる抑制が特に著しかった。ラットでは、部分肝切除後、残余肝のHGF mRNAレベルが12時間前後でピークに達するが、今回の結果は術後速やかに増加するPGE_2がこの上昇に関与する可能性を示している。我々は、肝をはじめ腎や肺などにおける組織障害後の再生、修復に深く関与すると考えられているヒト肝細胞増殖因子(hHGF)の産生誘導について培養細胞を用いて研究している。今年度の研究では、ヒト皮膚線維芽細胞によるhHGF産生に及ぼす種々のサイトカイン並びにその他の生理活性物質の作用をさらに詳しく調べた。その結果、様々な増殖因子がhHGF産生を著しく促進することを見出した。これらにはEGF、PDGF、bFGF、aFGF及びTGF-αが含まれ、いずれも本細胞の増殖並びにhHGF産生を強く促進した。48時間の培養期間中に本細胞によって産生・分泌されるhHGF量は、EGF、POGF及びbFGFを添加すると、ng/ml及びng/mg細胞タンパク質のどちらで表しても増加し、後者で表した場合、最大それぞれ対照の12、6及び5倍にまで促進された。これらのうち二つの増殖因子を最適濃度で共存させると、いずれの場合も相加効果が認められた。一方、TGF-βはDNA合成を促進したが、hHGF産生に対しては逆に強く抑制した。上記増殖因子はhHGF遺伝子発現も著しく促進し、その効果は添加後9時間以降、少なくとも60時間まで認められた。これらの増殖因子によるhHGF産生・分泌の亢進は、C-キナーゼ(PKC)活性化ホルボールエステルのPMAやcAMP上昇薬によるそれと同様、TGF-β1及びデキサメタゾンによって強く阻害された。また、高濃度PMAの前処理によってPKCをダウンレギュレーションさせても、上記増殖因子の効果は消失せず、逆に著しく増強された。従って増殖因子のhHGF産生促進作用にこれらの因子が持つPKC活性化能は関与していないと思われる。部分肝切除後、残余肝のHGF mRNAレベルが12時間前後でピークに達するが、今回の結果は術後4時間以降に遺伝子発現が増加するaFGFがこの上昇に関与する可能性を示している。
束(Lattice)の代数的構造を用いたセルオートマトンの統一的理論の構築

Max-Min-Plus表現に加えてmod 2演算を導入することにより、2次の保存量を持つエレメンタリーセルオートマトン(ECA)、ルール142、ルール14を方程式として表現することに成功した。また、この方程式を利用して、基本図における相転移を数学的に厳密に示すことにも成功した。さらにこれらのルールに確率変数を導入したモデルの基本図における保存量の密度と流量の間の解析的な関係式を導くことができた。5近傍粒子セルオートマトンを統一する確率モデルや3近傍3値粒子セルオートマトンの漸近挙動解析に関する成果も挙げた。これらの結果は統一的理論の構築に今後大きく貢献すると期待される。セルオートマトンは独立変数のみならず、状態変数も離散的である数理モデルである。セルオートマトンの数理構造を明らかにする試みとして、Wolframによる1次元セルオートマトンのクラス分類など、数多くの研究が行われてきている。我々のグループは超離散化の手法によって1次元ソリトンセルオートマトンが偏微分方程式と対応づけ可能であることを示してきた。その際に大きな役割りを果すのはMax-Plus代数であり、1次元ソリトンセルオートマトンの方程式、解ともMax-Plus代数を用いて表すことができる。1次元ソリトンセルオートマトンは無限個の保存量の存在という特徴を持つが、一般の1次元セルオートマトンは少数の保存量しか持たない。近年我々は、粒子数を保存量として持つ1次元セルオートマトンにおいて、Max-Min-Plus表現が重要な役割りを果すことを発見した。その結果を粒子数以外の高次の保存量を持つ1次元セルオートマトンに適用したところ、同様にMax-Min-Plus表現が有用であることを発見した。具体的には、2次の保存量を持つ(クラスターの数が保存する)1次元セルオートマトンの発展方程式をMax-Min-Plus表現を得ることができ、さらにその確率化にも成功した。今後はこの結果を一般化するための研究を進めていく予定である。近年我々は、粒子数を保存量として持つ1次元セルオートマトンにおいて、Max-Min-Plus表現が有用であることを発見した。具体的には、2次元の保存量を持つ1次元セルオートマトンの発展方程式のMax-Min-Plus表現を得ることができ、その確率化にも成功した。一方、粒子数を保存する1次元多値セルオートマトンの中にも同様のクラスが存在することを最近発見した。今後はこれらの結果を一般化するための研究を進めていく予定である。束と関連の深いMax-Min-Plus表現が高次保存量を持つ1次元セルオートマトンにも有用であることを発見し、さらに多値1次元セルオートマトンにも有用であることを発見したのは大きな成果である。研究はおおむね順調に進展していると言える。前年度、その結果を粒子数以外の高次の保存量を持つ1次元セルオートマトンに適用したところ、同様にMax-Min-Plus表現が有用であることを発見した。具体的には、2次の保存量を持つ1次元セルオートマトンの発展方程式のMax-Min-Plus表現を得ることができ、その確率化にも成功した。一方、粒子数を保存する1次元多値セルオートマトンの中にも同様のクラスが存在することも発見した。今年度はこれらの結果を一般化する代数的枠組みの構築に取り組んだが、研究の過程において個別事例の結果をさらに収集する必要があることが判明し、統一的な理論の構築の試みは現状ではうまくいっていない。次年度は個別事例を増やすことに重点を移すことを計画している。前年度までの結果を一般化する代数的枠組みの構築に取り組んだが、研究の過程において個別事例の結果をさらに収集する必要があることが判明し、統一的な理論の構築の試みがうまくいかなかったため。

セルオートマトンの数理構造を明らかにする試みとして、Wolframによる1次元セルオートマトンのクラス分類など、数多くの研究が行われてきている。我々のグループは超離散化の手法によって1次元ソリトンセルオートマトンが偏微分方程式と対応づけ可能であることを示してきた。その際に大きな役割りを果すのはMax-Plus代数であり、1次元ソリトンセルオートマトンの方程式、解ともMax-Plus代数を用いて表すことができる。1次元ソリトンセルオートマトンは無限個の保存量の存在という特徴を持つが、一般の1次元セルオートマトンは少数の保存量しか持たない。近年我々は、粒子数を保存量として持つ1次元セルオートマトンにおいて、Max-Min-Plus表現が有用であることを発見した。2016年度、その結果を粒子数以外の高次の保存量を持つ1次元セルオートマトンに適用したところ、同様にMax-Min-Plus表現が有用であることを発見した。具体的には、2次の保存量を持つ1次元セルオートマトンの発展方程式のMax-Min-Plus表現を得ることができ、その確率化にも成功した。一方、粒子数を保存する1次元多値セルオートマトンの中にも同様のクラスが存在することも発見した。2017年度はこれらの結果を一般化する代数的枠組みの構築に取り組んだが、個別事例を統一的に扱う理論的な枠組みの構築への手掛りがまだ掴めない状況にある。統一的理論構築のためには、いったん研究全体を総括し、研究の新たな方向性を模索する必要があると認識している。Max-Min-Plus表現に加えてmod 2演算を導入することにより、2次の保存量を持つエレメンタリーセルオートマトン(ECA)、ルール142、ルール14を方程式として表現することに成功した。また、この方程式を利用して、基本図における相転移を数学的に厳密に示すことにも成功した。さらにこれらのルールに確率変数を導入したモデルの基本図における保存量の密度と流量の間の解析的な関係式を導くことができた。5近傍粒子セルオートマトンを統一する確率モデルや3近傍3値粒子セルオートマトンの漸近挙動解析に関する成果も挙げた。これらの結果は統一的理論の構築に今後大きく貢献すると期待される。束と関連の深いMax-Min-Plus表現が、高次保存量を持つ1次元セルオートマトンにも有用であることを発見したのは大きな成果である。研究はおおむね順調に進展していると言える。本年度は、高次保存量を持つ1次元セルオートマトンのみならず多値1次元セルオートマトンにおいても成果が得られた。今後はこれらを包括する一般論構築を目指して研究を推進していく予定である。一般的な理論の構築する試みよりも、個別事例を増やすことに重点を移すことを計画している応用数理本年度研究成果として得られたのは、高次保存量を持つ1次元セルオートマトンのうちのまだ一部に過ぎない。
ディスクロージャー制度の再設計　－持続的な価値創造に資する企業報告のあり方

本研究の狙いは、日本におけるディスクロージャー制度が企業価値に与える影響を検討したうえで、ディスクロージャー制度の再設計に資する実証的な証拠を蓄積することにある。このため、我々は(1)企業財務責任者(CFO)に対するサーベイ調査、(2)企業担当者や金融市場・政府関係者に対するインタビュー調査、(3)アーカイバルデータを活用した統計分析などを実施し、ディスクロージャー制度やそれと深く関係するコーポレートガバナンスの枠組みや姿勢が企業価値に与える影響を検討した。これらの検討を通じて、非財務情報の開示の在り方や重複がある情報開示制度の役割や統合の在り方についてを整理した。本研究の狙いは、日本におけるディスクロージャー制度が企業価値に与える影響を検討した上で、ディスクロージャー制度の再設計に資する実証的な証拠を蓄積することにある。特に財務諸表で認識される会計情報や会計情報の質に影響を与えるであろう会社機関(会計監査やコーポレートガバナンス)との補完性・代替性などを勘案したうえで、定性情報、適時情報、将来情報などに関するディスクロージャー制度が持続的な企業価値創造にどのような影響を与えたかに注目し、分析を進めている。平成27年度は、コーポレートガバナンス・コードの公表を契機に、企業のコーポレートガバナンス体制がどのように変わったのかについて、日本企業の担当者に対してサーベイ調査を行い、日本企業のコーポレートガバナンス体制の変化を分析したほか、ディスクロージャー体制の棚卸、さらには将来情報、定性情報、適時情報などの開示内容やその実態確認のための研究アプローチについて整理を行った。さらに企業担当者や証券アナリストなどの利用者に、定性・将来・適時情報における課題についてインタビュー調査を行った。また今後の会計・開示情報のあり方についての研究アプローチについての討議を行うため、米国の会計学研究を長年にわたってリードしてきたRice UniversityのStephen Zeff教授を招聘し、ディスクロージャー研究のあり方について討議を行った。平成27年度は、日本企業のディスクロージャー制度の再設計にあたって、まずは定性情報・将来情報・適時情報それぞれにおいて、どのような内容の情報が開示されているのか、それらがどのような役割を果たしているのかについて検討するとともに、それらの研究アプローチについて討議を行った。この討議に資する情報収集のため、海外研究者の招聘のほか、企業担当者へのサーベイ調査なども行うなど、その実態解明に向けた蓄積ができてきていると考えている。検討にあたっては、会計情報やその質に影響を与える会社機関(会計監査やコーポレートガバナンス)などとの補完性・代替性などを勘案したうえで、ディスクロージャー制度が持続的な企業価値創造にどのような影響を与えるかを検討する。このため、平成28年度においては、伊藤レポート前後で日本企業のディスクロージャーに対する姿勢や日本企業の価値創造に関する取り組みがどのように変化したかについてアンケート調査を実施したほか、その研究成果を科研費プロジェクトにおいて企画したシンポジウムにて公表した。パネルディスカッションにてその内容について討議したほか、シンポジウムにお集まりいただいた各関係者からの意見も聴取した。それらをプロジェクト総括をする研究代表者が参加する各政府での研究会にてフィードバックをし、日本におけるディスクロージャー制度やそれに関連する制度施策にも反映させた。本研究ではディスクロージャー制度をめぐる実態をインタビュー調査、サーベイ調査、アーカイバルデータを活用した統計分析などを活用し、その再設計にあたる示唆を獲得することにあったが、特に非財務情報の開示のあるべき姿については、米国で出版された先端的な研究成果の一つであるBaruck Lev教授とFeng Gu教授との共著である"The End of Accounting and the Path Forward for Investors and Managers"を翻訳する機会を得て、Lev教授にその翻訳についての問い合わせにとどまらず、非財務情報の開示にあたっての課題や日本企業で検討すべき課題についてお伺いする機会を得た。これらにより情報過多として取捨選択すべき財務情報と今後拡充していくべき非財務情報の考え方がより整理され、ディスクロージャー制度の今後を検討するにあたっての豊かな示唆を得ることができた。これを研究活動に反映させることができた。本研究の狙いは、日本におけるディスクロージャー制度が企業価値に与える影響を検討することにある。検討にあたっては、会計情報やその質に影響を与える会社機関(会計監査やコーポレートガバナンス等)などとの補完性・代替性などを勘案したうえで、ディスクロージャー制度が持続的な企業価値創造にどのような影響を与えるかを検討する。このため、平成29年度には、平成28年度に続いて、日本企業のディスクロージャーに対する姿勢や企業価値創造にかかわる取り組みについてアンケート調査を実施したほか、それらの調査を基礎とした研究を実施した。研究成果については、研究代表者が代表をつとめる経済産業省における、「持続的成長に向けた長期投資(ESG・無形資産投資)研究会」より公表された「価値協創のための統合的開示・対話ガイダンス」(伊藤レポート2.0)を作成するにあたっての討議に反映させていったほか、その後、同研究会より公表された「持続的成長に向けた長期投資(ESG・無形資産投資)研究会報告書」、伊藤レポート2.0をバイオベンチャー産業に適用することを狙いとした「伊藤レポート2.0バイオメディカル産業版」などにも反映されている。その他、『一橋ビジネスレビュー』における「コーポレートガバナンス特集」では、研究代表者が責任編集をつとめ、これまで本プロジェクトで実施してきた研究のうち、特にコーポレートガバナンスと企業価値との関係性についてのこれまでの取り組みやそれらを活用したアーカイバルデータを活用した実証的証拠の蓄積などについてを取りまとめた。

本研究の狙いは、日本におけるディスクロージャー制度が企業価値に与える影響を検討したうえで、ディスクロージャー制度の再設計に資する実証的な証拠を蓄積することにある。このため、我々は(1)企業財務責任者(CFO)に対するサーベイ調査、(2)企業担当者や金融市場・政府関係者に対するインタビュー調査、(3)アーカイバルデータを活用した統計分析などを実施し、ディスクロージャー制度やそれと深く関係するコーポレートガバナンスの枠組みや姿勢が企業価値に与える影響を検討した。これらの検討を通じて、非財務情報の開示の在り方や重複がある情報開示制度の役割や統合の在り方についてを整理した。平成28年度においては、平成27年度に検討した実態調査および研究アプローチに基づき、定性・将来・適時情報それぞれの領域において、特に重要なトピックをとりあげ、企業価値や資本コストなど証券市場における評価との関係、銀行や格付け機関による信用評価、企業行動への影響などについて分析・検討していく。検討にあたっては、必要となるデータベース(CSR(Corporate Social Responsibility)情報やコーポレートガバナンス情報、役員情報や非財務情報など)を構築し、実証研究を行う土台を整備していき、それらを活用し、実証分析を行っていく。これまで実施したインタビュー調査やサーベイ調査などの研究を基礎として、平成29年度にはアーカイバルデータを活用した実証的な証拠の蓄積を積極的に実施する。特に日本では必ずしも十分にデータベースが整備されていないコーポレートガバナンスやESGにかかわるデータベースの蓄積を実施し、それらを活用した研究を推進する。29年度が最終年度であるため、記入しない。財務会計29年度が最終年度であるため、記入しない。
在室者の多様性に配慮した冷暖房温度に関する研究-高齢者の温熱的対応と冷暖房使用実態からの検討-

夏期及び冬期に温熱的快適となる冷暖房温度範囲を求めることを目的とし、特に高齢者自身が心地よいと感じる健康で快適な生活のための冷暖房基準を設定することを主眼に,高齢者を被験者にして,下記のような実験および同時期に居住住宅の温熱環境の実測調査及び生活行動調査,温熱環境評価の調査、特に問題となった夜間の温熱環境に関するアンケート調査をおこなった。また,比較対照として,青年(大学生)においても同様の実験及び調査を行った。(1)高齢者群および青年群にて夏期および冬期において好みの気温を求める人工気候室実験を行い、それぞれの群で7°C程度の個人差があり,その温度範囲、平均室温、室温変動回数等に差は認められなかったが、高齢者の方が皮膚温は若干低い傾向が認められ,気温の影響が大きく示された。(2)実測調査では,高齢者は青年群に比ベ,着衣量が多く、冷房はなるべく使用しないと言う者が多かったが,暖房は比較的よく使用していた。冬期においては,睡眠中の室温が青年群より低く,暖房は用いていないが寝床内暖房具の使用割合は高く,室内と寝床内との温度差による影響が懸念される結果となった。(3)高い気温を選択した被験者は日常生活でも暖房使用率が高いなど日常生活と、実験室実験では関連性がみとめられた。また、高温選択群はそうでない者に比べ、若干血圧が低く、発汗量が少ない傾向にあった。夏期及び冬期に温熱的快適となる冷暖房温度範囲を求めることを目的とし、特に高齢者自身が心地よいと感じる健康で快適な生活のための冷暖房基準を設定することを主眼に,高齢者を被験者にして,下記のような実験および同時期に居住住宅の温熱環境の実測調査及び生活行動調査,温熱環境評価の調査をおこなった。(1)高齢者群および青年群が好ましいと感じるように夏期および冬期において好みの気温を求める人工気候室実験を行い、生理的な反応及び心理的な反応を求める実験を行い,青年も高齢者もともに,それぞれの群で7°C程度の個人差があり,。好みの気温には個人差が大きいく,その温度分布もほぼ同程度であることを明らかにした。高齢者群は温冷感等では青年群との間には差が無かったが,皮膚温は若干低い傾向が認められ,気温の影響を大きく示される結果となった。(2)実測調査では,高齢者は青年群に比べ,着衣量が多かった。また,冷房はなるべく使用しないと言う者が多かったが,暖房は比較的よく使用していた。冬期においては,睡眠中の室温が青年群より低く,暖房は用いていないが,寝床内暖房具の使用割合は高く,温度差による影響が懸念される結果となった。(3)実験における好みの気温と実測調査における快適な温熱環境との間には若干相関関係が認められた。
アシルシラン類からのケイ素不飽和化学種の生成と反応挙動の解明

1.アシルポリシランの異性化によるシレン生成は、ケイ素化学の上で重要な反応の一つとして知られている。しかし、これまでその反応機構に関する検討は、ほとんど行われていなかった。本研究では、その知見を得る目的で、各種のアシルポリシランからの熱異性化によるシレン生成の速度論的パラメータを求めた。その結果、ΔH^<【thermodynamics】>=25.7-29.3kcal mol^<-1>およびΔS^<【thermodynamics】>=-11.5--17.5cal mol^<-1> K<-1>という値が得られた。カルボニル炭素上に電子供与性基が置換すると反応が加速され、また置換基によらず負に大きい活性化エントロピーが得らたことから、分子内の協奏的反応機構が示唆された。これらの結果は、分子軌道計算から4中心の協奏的遷移状態を求めることに成功したことで裏付けることが出来た。その他に、アシルポリシランから生成したシレンは、2,3-ジメチルブタジエンと[2+4]環化付加して、シラシクロブテン誘導体を常に主生成物として与えるが、カルボニルがアルキル置換されているアシルポリシランから生成したシレンは、ene-タイプの反応が併発する。一方、アリール基をカルボニル上に有する場合には、ene-タイプの反応を全く起こさず[2+2]環化付加生成物を副生成することを見い出した(論文投稿中)。2.2,2-ビス(アシル)トリシラン、1,2-ビス(アシル)ジシランの熱および光反応を検討した(論文投稿中)。その結果、異性化によって生成したシレンがさらに反応した生成物を得ることが出来た。その他、シアノポリシランの熱反応によるシリレンの生成、ハロアルキルヒドロシランとアルキルリチウムの反応によるシレン生成を検討した。アシルポリシランの異性化によるシレン生成は、有機ケイ素化学において最も重要な反応のひとつであり、シレン生成の手段として広く利用されているが、その反応自身の機構に関しては、明らかにされていなかった。本研究は、この異性化の反応機構の解明を目的として、各種のアシルポリシランをメタノール、ジエン類などの大過剰のシレン捕捉剤の存在下で加熱して、NMRスペクトルで反応の進行を追跡することにより、熱異性化によるシレン生成の擬一次反応速度定数を決定した。さらに、反応速度定数の温度依存性から、このシレン生成反応の速度論的パラメータを求めることに成功した。その結果、すべての場合で大きく負の活性化エントロピーが得られた。シレン生成の過程において、高配位ケイ素を含む分子内の協奏的な環状の遷移状態が存在しており、ラジカルや双性イオンのような段階的な反応や分子間反応が含まれていないことを示している。また、原料のアシルポリシランのカルボニル上の置換基が、アルキル基からより電子吸引性のアリール基にかわると、反応速度が急激に低下することを見出した。電子吸引性置換基の存在によりカルボニル酸素の電荷密度が低下することによって、環状遷移状態においてケイ素が高配位状態を取りにくくなるためと考えられる。さらに、反応速度は、溶媒の極性には大きく依存しないことが明らかになった。遷移状態で大きな分極が起こっていないことを示す結果であると理解できる。その他、ポリシランニトリルの熱異性化からのシリレン種の生成、ヒドロクロロメチルシランからのシレン生成について検討した。1.前年度に引き続き、各種のアシルポリシランからの熱異性化によるシレン生成の速度論的パラメータを求めた。

その結果、ΔH^<【thermodynamics】>=25.7-29.3kcal mol^<-1>およびΔS^<【thermodynamics】>=-11.5--17.5cal mol^<-1> K^<-1>という値が得られた。また、分子軌道計算から4中心の協奏的遷移状態を求めることに成功した。さらに、同様の計算により、カルボニル炭素上に電子供与性基が置換すると反応が加速されるという実験的事実を裏付けることができた。その他に、シレン生成の速度論的検討の過程で、シレンの反応挙動と置換基依存性に関して興味深い知見を得た。すなわち、アシルポリシランから生成したシレンは、2,3-ジメチルブタジエンと[2+4]環化付加して、シラシクロブテン誘導体を常に主生成物として与えるが、カルボニルがアルキル置換されているアシルポリシランから生成したシレンは、ene-タイプの反応が併発する。一方、アリール基をカルボニル上に有する場合には、ene-タイプの反応を全く起こさず[2+2]環化付加生成物を副生成することを見い出した。2.2,2-ビス(アシル)トリシランの熱および光反応を検討した。熱反応では、非常に複雑で解析不能の混合物のみが得られたが、メタノールを捕捉剤とする光反応では、アシルシレンが生成することを見出した。生成したアシルシレンは、メタノールと反応する他、分子内[2+2]環化をおこす。3.1,2-ビス(アシル)ジシランのジフェニルアセチレン存在下での熱反応から、転位によって生成したシレンがさらに異性化してシリレンを経由したと考えられる生成物を確認した。そのうち、生成したシラシクロプロペン誘導体について、結晶構造の解析に成功した。4.シアノポリシランの熱反応によるシリレンの生成、ハロアルキルヒドロシランとアルキルリチウムの反応によるシレン生成を検討した。
夜間頻尿はメタボリック症候群の発症予測あるいは進行のマーカーとなりうるか？

福井県住民健康診査受診者のうち、65歳以下のMetSではない5,234人を対象に、夜間頻尿とメタボリック症候群(MetS)の発症について縦断的調査を行った。平均年齢は55.6歳で、4年間でMetSは4%に新規発症していた。年齢および性別補正後、MetS発症の危険度は、夜間頻尿を有すると有意に高くなることがわかった。その危険度は、2.3倍(ときどき夜間頻尿あり)から2.9倍(いつも夜間頻尿あり)であった(それぞれp<0.05)。この結果から、夜間頻尿は将来のMetS発症の予測因子になりうると考えられた。福井県住民健康診査受診者約3万人/年を対象とした大規模な疫学調査を行い、夜間頻尿の独立した危険因子として高血圧、糖尿病、肥満などを見出し、さらに、メタボリック症候群(MetS)構成要素数が増えるに従い夜間頻尿の危険度が上がるという新たな知見を得ることができ、夜間頻尿がMetS発症や進行のマーカーとなる可能性を示唆された。これまでの横断的解析の結果を踏まえ、本研究では同じ対象者を長期的に継続観察(縦断的解析)し、自覚可能な夜間頻尿がMetSの発症や進行を早期にマーカーになりうるかどうか、その関連性について統計学的手法を駆使し、検証した。平成15年と19年の両年に健康診査を受診した者のうち、65歳以下でMetSのない者5,2345名を対象とし、MetSを発症する事の関連因子を多変量解析にて求めた。その結果、夜間頻尿を認める者は、年齢、性別で調整しても、4年後にMetSを発症する危険度が、2.3-2.9倍高くなることがわかった。これまでに我々は福井県住民健康診受診者約3万人の男女を対象とした大規模な疫学調査の結果,メタボリック症候群の構成要素数が増えるにつれ、夜間頻尿の危険度が高くなることを報告してきた。その結果をふまえて、福井県住民健康診査4年後の住民検診を再び受診した者を縦断的に解析したところ、以下の結果を得た。1) 4年後の夜間頻尿の増悪/改善は、拡張期血圧の変動と関連していた。拡張期高血圧の患者が収縮期高血圧に進行することは知られており、夜間頻尿はその早期発見マーカーになる可能性が示唆された。2) 65歳以下では、夜間頻尿を有するものは4年後にメタボリック症候群を有意に高く発症しやすいことを見出した。その危険度は、年齢および性別による調整後、2.3-2.9倍だった。このことから、夜間頻尿は将来のメタボリック症候群発症の予測因子となりうると考えられた。3) 4年間の夜間頻尿出現率の変化をみると、60-74歳の変化が最も大きい傾向にあった。4年間の夜間頻尿の変動は比較的多くに認めるものの、若年者ほど夜間頻尿の消失率が;高く、高齢になるほど出現率は高く、その消失率は低いことがわかった。以上の結果から、夜間頻尿の出現、消失といった変化には、メタボリック症候群の構成要素を含むさまざま基礎疾患の変化が関係している可能性があると推測され、今後、健康診査受診者を対象に長期的縦断調査を継続し、このことを解明したいと考えている。福井県厚生農業協同組合連合会が行う健康診査は、毎年3万人以上が受診する。この健診においては、一般的な問診(既往歴、現在治療中の疾患、夜間頻尿の有無を含む)、身体所見(身長、体重、腹囲を含む)、血液生化学検査、心電図検査、胸部レントゲン検査などが行われる。この健診受診者の健診データを元に、多変量解析を含む統計学的手法を駆使し、夜間頻尿とMetSおよびその構成要素との関連を経時的変化を含め解析した。1)平成15年から19年の5回にわたる健診受診者全員のデータベースをまとめた。2)それらの中で、平成15年と19年の2点間における、夜間頻尿およびメタボリック症候群構成要素の、それぞれの発生または悪化、および改善との関連性を、単変量解析および多変量解析にて求めた。3)その結果、夜間頻尿の出現、悪化、改善は、拡張期高血圧や高血糖の変化とともに変化していたことがわかった。よって、夜間頻尿の変化は、このような病態の変化を表す、自覚可能なマーカーになりうると思われた。4)現時点での研究結果を国内学会にて報告し(第18回日本排尿機能学会学術集会)、学会賞候補にノミネートされた。現在までのところ、合計8年分のデータの収集と入力が完了している。

上述のように、夜間頻尿を認める者は、年齢、性別で調整しても、4年後にMetSを発症する危険度が、2.3-2.9倍高くなる、という新たな知見を得ることができた。この結果は、平成24年度には日本非排尿機能学会に報告する段階まで到達した。平成25年度には国際学会での発表および論文発表を行う段階に来ている。以上のことから、おむね順調に研究が進んでいる、と判断した。健診受診者を対象に縦断的解析を行い、夜間頻尿とメタボリック症候群およびその構成要素との関連を調べている。とくにその発症のマーカーになりうるかどうかの点に注目している。平成23年度においては、平成15年から19年の4年間における計5回の健診受診者のデータベースを作成し、その中から、平成15年と19年の両年を受診した13,536名の解析を行った結果、現在までにいくつかの関連性を見出すことができた。その1つは、夜間頻尿の変化と拡張期高血圧の変化との相関である。夜間頻尿が新たに出現もしくは悪化したものは、拡張期高血圧の出現している危険度が高く、また、夜間頻尿が改善したものは、拡張期高血圧も改善する割合が高いことを見出した。また、高血糖の改善は夜間頻尿の改善と相関していたことである。これらをあわせて考えると、夜間頻尿の出現、悪化、改善は、拡張期高血圧や高血糖の変化とともに変化し、夜間頻尿の変化がこのような病態の変化を表す、自覚可能なマーカーになりうると思われた。この結果は、これまでの欧米の報告にはない、新たな知見である。すでに国内の学会報告を行い、平成24年5月には米国泌尿器科学会に報告する予定である。平成24年度には、さらに長期間にわたるデータベースの作成を行い、解析を進めていく予定である。また、短期間での変化も解析する予定である。よって、研究はおおむね計画通りに進んでいるものと考える。これまでに、夜間頻尿とMetSとの関係について、その4年後の変化を捉えることができている。しかし、現在までにさらなるデータ集積を行い、合計8年分のデータが揃っている。そのため、今後は8年後まで含めた長期的な縦断解析として、夜間頻尿とその関連疾患や:病態との関係を解析していく予定である。現時点で得られたデータベースは4年間のものであり、今後平成20年以後のデータを加えていく事でより長期的な縦断解析を行うことが出来る。また、当初は、それぞれの病態の進行に伴う変化についての解析のみを考えていたが、実際には症状や病態の改善も起こり、またその改善を知る手がかりにも、夜間頻尿はなりうることもわかったため、今後は、メタボおよびメタボ構成因子の発症のみならず、改善のマーカーとして夜間頻尿の意義についても検討していく予定である。現在使用中のパーソナルコンピュータと統計解析ソフトの劣化、スペック低下が認められるため、データ解析および学会発表、論文作成のために、新たに、パーソナルコンピュータの購入と、統計ソフトのアップグレードを予定している。また、国際学会発表のための渡航費、および論文作成に関わる諸経費に使用する予定である。1)平成20年度以後のデータを抽出する作業、あるいはデータベース化する作業を行うにあたっての人件費を予定している。2)また、膨大なデータを正確かつ迅速に処理するためにデータベース作成に必要なパーソナルコンピュータの購入を予定している。また、現在使用中の統計ソフト(SPSS)のアップグレード費用も必要である。3)昨年度の解析で得られた成果は、本年5月に開催される米国泌尿器科学会に採択され、その発表における、渡航費用に使用する。
脳腫瘍関連遺伝子発現の非侵襲的画像を用いたエビデンスに基づく遺伝子治療の研究

脳腫瘍の増殖には血管新生が重要な役割を果たしている。腫瘍の増殖とともに血管内皮増殖因子(vascular endothelial growth factor, VEGF)やその受容体などのmessenger RNA (mRNA)の発現により血管新生が亢進し増殖が加速される。腫瘍がこのように増殖する際に、どの時期にどの領域で血管新生が行われるかを生体で解明することは脳腫瘍治療を試みる上でも重要であり、これらの因子のmRNA発現を生体で解明することが重要な課題である。そこで本研究ではmRNA発現のポジトロンCTを用いる生体画像化法(in vivo hybridization)を検討し、トレーサとなるポジトロン標識アンチセンスの合成を試みた。ラットを用いた実験ではGFAP (glial fibrillary acidic protein)やtelomeraseのmRNAにたいする塩基配列特異的な生体画像化が可能になった。さらに上述した治療にも結びつくVEGFのポジトロン標識アンチセンスプローブをin situ hybridization法で検討した。本研究の成果はC-11標識ethylketene法によるポジトロン標識法によりアンチセンス・オリゴヌクレオチドの合成が可能になったこと、そして動物実験で生体におけるmRNAとの特異結合、すなわち生体でのこれらの遺伝子発現の画像化が可能であることを示した。本研究により開発された方法を用いると標識法は簡便かつ安全なために臨床応用が可能となる。本法は悪性腫瘍の治療においても有用な方法論になり得ると考えられる。生体におけるこれらの悪性腫瘍の血管新生を分子レベルからマクロレベルまでダイナミックに解析できれば,今後のがん治療における戦略上も重要な役割を担うものと考えられる。遺伝子発現のヒトでの非侵襲的画像が可能になれば、PET情報に基づくin vivo遺伝子診断や創薬的遺伝子治療の開発に貢献できるものと考えられる。本年度結果(1)テロメラーゼ遺伝子に対するアンチセンスの作成ヒト・テロメラーゼ遺伝子のrcverse transcriptase subunitとcatalytic subunit、及びテロメア認識配列である蛋白内RNA配列に対してアンチセンスを合成した。方法論として新たに^<11>C-ODNの合成法にはシングルストランド法(Single Strand Method)とダブルストランド法(Double Strand Method)が開発できた。(2)ポジトロン核種^<11>Cによるオリゴヌクレオチドの標識各種オリゴヌクレオチドを上述した方法を用いて、数々の核酸アナローダ体において標識実験を行った。その結果、phosphorothioate体とPNAで可能であることが質量分析(mass spectrometry)で実証された。(3)脳腫瘍動物モデルの作成及び遺伝子発現の画像化ヌードマウスで皮下移植モデルを作成し、PETで画像化を行った。その結果、シングルストランド法(Single Strand Mcthod)で合成したphosphorothioatc体でのreverse transcriptase subunitに対するものが最も効率が良かった。他の癌関連遺伝子としてはVEGFやKi67を標的とする^<11>C-ODNを現在開発中である。本研究の成果はC-

11標識ethylketene法によるポジトロン標識法によりアンチセンス・オリゴヌクレオチドの合成が可能になったこと、そして動物実験で生体におけるmRNAとの特異結合、すなわち生体でのこれらの遺伝子発現の画像化が可能であることを示した。本研究により開発された方法を用いると標識法は簡便かつ安全なために臨床応用が可能となる。本法は悪性腫瘍の治療においても有用な方法論になり得ると考えられる。生体におけるこれらの悪性腫瘍の血管新生を分子レベルからマクロレベルまでダイナミックに解析できれば,今後のがん治療における戦略上も重要な役割を担うものと考えられる。
突然変異生成機構の分子遺伝学的解析:個体レベル及び分子レベルでの解析系の確立

本研究では、DNA修復から損傷乗り越えDNAポリメラーゼまで、突然変異生成に関わる重要過程を、分子レベルで解析するとともに、それらの解析結果を基に個体レベルでの作用メカニズムを解析する系を確立しようとした。分子レベルでの解析では、多くの新しい事実を見いだすことができた。その中で大きな成果は、TLS DNAポリメラーゼのタンパク分解をとおした活性制御である。極めてユニークで、しかも強力なタンパク量の制御をうけることにより、細胞内タンパク濃度が一定レベルに保たれている事が示された。TLS DNAポリメラーゼ活性制御の新たな一面を見いだしたものであると考えている。またTLS DNAポリメラーゼ間の相互作用についても、哺乳動物とは異なる点を多く見いだすことができた。今後、進化の視点からTLS DNAポリメラーゼの機能的変遷の解析を行う事により、その生物学的意義をより明確にできることが期待される。個体レベルでの解析は予想外の方向に発展した。眼での高発現では予期したような表現型が得られなかったが、RNAiコンストラクトで蛹期致死の表現型を確認できた。今後の分子レベルでの解明に興味が持たれる。予期したような表現型が得られなかった為、ショウジョウバエの有利さを活かし、多重変異体での解析を行うことができなかったのが一つの反省点である。また、点突然変異を検出する系が、生物材料としても、また技術的にも困難であったこと二番目の反省点である。後者については、本研究の2年間に大きく改善され、実用段階にまで達してきた。TLS (Trans Lesion Synthesis)DNA Polymeraseは、損傷を乗り越えてDNA複製を行うDNAポリメラーゼであり、突然変異生成のみならず、細胞周期停止やアポトーシス等、DNA損傷に対する生体応答に関して、重要な役割を担っている。我々は、ショウジョウバエを用い、TLS DNA Polymeraseの機能解析及び生物学的役割を明らかにすることを目指している。ショウジョウバエよりRad30A, Rad30B, Rev1遺伝子を単離した。その生化学的活性をin vitroで測定することにより、哺乳動物やバクテリアの酵素との類似点及び相違点を明らかにした。また、高発現系及びRNAiを用いた発現抑制系を用いたin vivo, in vitroいずれの系においても、この遺伝子産物の量は一定に保たれている事を明らかにした。この遺伝子産物のDNA損傷応答における役割を考える上で興味深い。また、細胞内分布を観察したところ、特異的な局在を示すことが明らかになった。今後、これらの特徴を示す領域を同定するとともに、突然変異体を作成する事により、その生物学的意義を明らかにしていきたい。TLS(Trans Lesion Synthesis)DNA Polymeraseは、損傷を乗り越えてDNA複製を行うDNAポリメラーゼであり、突然変異生成のみならず、細胞周期停止やアポトーシス等、DNA損傷に対する生体応答に関して、重要な役割を担っている。ショウジョウバエよりRad30A,Rad30B,Rev1遺伝子を単離した。また、細胞内分布を観察したところ、特異的な局在を示すことが明らかにした。更に、これらの特徴を示す領域を、deletion trancatedタンパクを作成する事により、Rad30B分子内で同定した。これらの表現型は、この遺伝子産物のDNA損傷応答における役割を考える上で興味深いものであり、今後その生物学的意義とのつながりを明らかにしていきたい。
自己免疫性膵炎(IgG4関連膵炎)感受性遺伝子のゲノムワイド検索と構造解析

自己免疫性膵炎は膵管の不整狭細像、膵腫大、閉塞性黄疸、血清IgG高値、リンパ球浸潤を伴う著明な線維化、ステロイドに対する良好な反応性によって特徴づけられる特異な慢性膵炎であり、その病因として自己免疫の関与が考えられる。われわれは本疾患患者で、血清IgG4値が高率(90%)かつ特異的に上昇し、HLA DRB1*0405-DQB1*0401haplotypeと強い相関を認めることを報告した。しかし、本症の病因、発症機序は未だ不明である。本研究では(1)Mannose bindinglectin(MBL)経路を含む補体活性化経路の関与の検討と、(2)自己免疫性膵炎、健常人を対象として、全染色体をほぼ10cMでカバーするマイクロサテライトマーカーを用いて相関解析を行った。その結果(1)MBL経路は本疾患の病態には関与しておらず、C3,C4の低下をきたす古典的経路による補体活性化の関与が考えられた。(2)相関解析で患者群に強い相関(P<0.01、Pc<0.05)を示したマーカーは、18種類で感受性が12、抵抗性アリルが6であり、これらは、1,4,5,6,9,10,12,13,15,18,X染色体上に局在していた。近傍に作製したマイクロサテライトでも同様に有意な相関が確認された。強い相関を示したマイクロサテライト近傍に存在する遺伝子をNCBI Map Viewerで検索したところ、KCNA2(D1S2726)、CACNB2(D10S548)、ADRBK2(D22S315)などの遺伝子が感受性候補遺伝子として挙げられた。以上より本症の病態には古典的経路による補体活性化が考えられた。ゲノムワイドレベルでの相関解析から各染色体上に強い相関を示すマーカーが確認され、そのマーカー近傍に本疾患発症と関連すると思われる候補遺伝子が幾つか検索された。本研究では(1)Mannose bindinglectin (MBL)経路を含む補体活性化経路の関与の検討と、(2)自己免疫性膵炎、健常人を対象として、染色体をほぼ20cMでカバーするマイクロサテライトマーカー(Linkage Mapping Set-LD20)を用いて相関解析を行い、全染色体にわたるゲノムワイドな疾患責任遺伝子の解析を行った。(2)ゲノムワイドな疾患責任遺伝子の解析の結果、有意な相関を示したアリル数(p<0.05)は全体で156、疾患感受性アリルが89、疾患抵抗性アリルが67であった。

強い相関を示したアリル数(p<0.01,Pc<0.05)は全体で18、疾患感受性アリルが12、疾患抵抗性アリルが6であった。以上より本症の病態には古典的経路の関与が考えられ、副経路や、MBL経路の関与は考えにくく、IgG4が直接的に補体を介する障害機序には関与していないと考えられた。また全染色体上に、強い相関を認めた18のアリルを同定し得たことより、今後はこれらの近傍に存在する疾患責任遺伝子を絞り込んで行く予定である。自己免疫性膵炎は膵管の不整狭細像、膵腫大、閉塞性黄疸、血清IgG高値、リンパ球浸潤を伴う著明な線維化、ステロイドに対する良好な反応性によって特徴づけられる特異な慢性膵炎である。われわれは本疾患患者で、血清IgG4値が高率(90%)かつ特異的に上昇し、HLA DRB1*0405-DQB1*0401haplotypeと強い相関を認めることを報告した。しかし、これらのHLA抗原を有しない患者が40%存在し、HLA遺伝子以外にも疾患感受性遺伝子が存在する複合型遺伝性疾患と考えられ、ゲノムワイドな疾患関連遺伝子の検索を施行した。自己免疫性膵炎74例、健常人144例について、染色体をほぼ10cMでカバーするマイクロサテライトマーカーを用いて相関解析を行った。X^2テストで疾患感受性に強い相関(P<0.01、Pc<0.05)が見られたローカスの近傍(100Kb以内)に存在するマイクロサテライトを検索し再度相関解析を行い、一次解析結果の信頼性を確認した。全染色体上に設けたマイクロサテライト400種類と相関解析で患者群に強い相関(P<0.01、Pc<0.05)を示したマーカーは、18種類で感受性が12、抵抗性アリルが6であり、これらは、1,4,5,6,9,10,12,13,15,18,X染色体上に局在していた。近傍に作製したマイクロサテライトでも同様に有意な相関が確認された。強い相関を示したマイクロサテライト近傍に存在する遺伝子をNCBI Map Viewerで検索したところ、KCNA2(D1S2726)、CACNB2(D10S548)、ADRBK2(D22S315)などの遺伝子が感受性候補遺伝子として挙げられた。ゲノムワイドレベルでの相関解析から各染色体上に強い相関を示すマーカーが確認され、そのマーカー近傍に本疾患発症と関連すると思われる候補遺伝子が幾つか検索された。
新たに見出した高温相転移現象を利用した超高弾性率・超高強度ナイロン創成への挑戦

理論的に脂肪族ナイロンは分子鎖軸方向に300GPa(ー150°C)100GPa(25°C)、異方性の比較的少ない優れた力学物性を与える。しかし水素結合が分子鎖の動きを抑制し超延伸加工が不可能であった。申請者らは、ナイロンについて融点直下に新しい相転移を見出した。水素結合が切断され分子鎖は鎖軸方向に激しく運動し、超延伸が可能になるはずである。実際、ナイロン66、ナイロン1010について融点直下での延伸倍率は低温の2倍、ヤング率は約3倍に向上した。超高分子量試料を用い高温での熱的切断を防ぐことで超延伸ナイロン試料の開発に繋げることが出来るはずである。重要な汎用性高分子の力学物性を極限までもたらすことで金属をも凌駕する高分子材料が創成できれば、その材料は社会的にも大きな影響を与え、産業力を高める上でも極めて重要な存在となる。その技術として、ポリエチレンなどで成功したように、超高弾性率と超高強度発現に最も効果的な方法は数百倍にも及ぶ超延伸法である。脂肪族ナイロンについて申請者らが理論予測した極限力学物性はポリエチレンを凌駕するものである。これまでに、その極限物性を発現させるべく様々の試みがなされたが、水素結合が分子鎖の動きを抑制しているために超高弾性率・超高強度試料作成に成功していない。申請者らは、これまでに脂肪族ナイロンの結晶相転移を詳細に調べ、従来の低温相から高温相へのブリル転移に加えて融点直下に新しい相転移を見出した。分子鎖間水素結合がほとんど切断され、分子鎖は鎖軸方向に激しく運動する。この相転移を利用することで超延伸が可能になるはずである。本研究は基礎科学の成果に基づき超高弾性率・超高強度ナイロン創成に新しい発想で挑戦するものであり、産業界に大きく貢献できると信じている。平成24年度は、融点直下での延伸可能な「温度可変高温引張り装置」を導入した。全体を耐熱性オイルで満たし、試料をセットして、左右のモータで同時に(あるいは片側だけの)延伸を行うように設計されている。延伸条件の設定や安全面での配慮などで予定外の多大な時間が設計段階で要したが、一応完成した。平成25年度は、この装置を用いて、脂肪族ナイロンの配向試料について融点直下での引っ張り実験を行い、超延伸繊維の連続作成を試みる。延伸速度や延伸温度を変え、最適化条件を探るとともに、こうhして延伸して得られた試料について、力学物性、熱物性を評価する。また、広角X線回折、小角X線散乱パターンを測定し、結晶型、結晶化度、結晶サイズ、配向度、高次構造パラメータ(積層ラメラの長周期、ラメラ厚など)を評価する計画である。脂肪族ナイロンはポリエチレンに匹敵する力学物性を与えるはずで(我々の計算では分子鎖軸方向に約300GPa(-150oC)100GPa (20oC))、その高い融点を合わせると超高弾性率・高強度繊維としては最も望ましい高分子とも考えられる。しかし水素結合が分子鎖の動きを抑制しているために、超延伸が困難で、これまで超高弾性率・超高強度試料作成には成功していない。申請者らは脂肪族ナイロンの結晶相転移を詳細に調べ、従来の低温相から高温相へのブリル転移に加えて融点直下に新しい相転移を見出した。この状態で延伸が容易になるはずで、超延伸が可能になると期待出来る。まず対象として選んだ脂肪族ナイロンは、申請者らが初めて融点直下の相転移を見出したNylon1010である。ブリル転移が150°Cから180°C範囲で、融点の200°Cまでの狭い温度範囲で高温相転移を示す。今年度、我々は、溶融紡糸したNylon1010試料を様々の温度で延伸し、得られた繊維についてヤング率、破断強度、破断歪みを測定した。その結果、ブリル転移が高温相転移に移行する180°C付近で最も延伸しやすく、また切断しにくいこと、得られた配向試料の力学物性が最も高いことを見出した。それと平行して、広角小角X線散乱を測定したところ、丁度、この温度範囲で長周期が大きく増加すること、また結晶構造そのものも変化してくることが分かった。さらに、興味深いことに、応力歪曲線の途中に通常のポリマーでは見られない応力一定のプラトー部分が存在することが判明した。その理由を現在、X線回折測定などによって行っているところである。