hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
浸透圧ストレス条件下での根系可塑性発現過程についての多面的・網羅的解析

また、マイクロアレイ法によりQHBの下流候補遺伝子として代謝系に関わる多くの遺伝子群が同定された。前年度までに選抜したWRCイネの中で特に弱いもしくは強い品種を8品種選びそれらの品種の間で交配を行った。その結果19組み合わせの交配で種子が得られ、そのF1個体を育成しF2種子を得た。今後得られた種子を用い、浸透圧ストレス耐性に関与している遺伝子の同定につなげる。26年度が最終年度であるため、記入しない。作物生理学26年度が最終年度であるため、記入しない。本研究である網羅的な材料(イネコアコレクション)を用いた耐ストレス性ならびに感受性品種のセレクションが浸透圧ストレスと塩スレとレスで終了した.これは次年度以降行う研究の基礎となるデータであるので,次年度以降の水分生理学的,代謝生理学的,分子生物学的研究が順調に進行できると予想される.前年度、網羅的な材料(イネコアコレクション)から選抜した浸透圧ならびに塩ストレス耐性ならびに感受性品種を用いて、計画通り今年度は診察ストレス条件下での代謝物質の変化の違いに関する網羅的解析、塩ストレス条件下での収量構成要素に関わる要因に関する解析を行った。また選抜したストレス耐性品種と感受性品種間の交雑を行い次年度以降に交雑品種を獲得する準備を進めている。また、側根の発生に関わるオーキシンの制御に関する分子生物学的要因に関しても明らかにしつつある。このように、本研究の目的であったイネ浸透圧ストレス耐性品種が持つ作物水分生理学的,代謝生理学的,分子生物学的特性を網羅的に解明し,ストレス条件下での根系可塑性発現過程を明らにするために3年間の研究期間での3分の2の研究課題を順調に終了している。当初の研究計画通り,スクリーニングした品種を用い,代謝生理学的,分子生物学的側面から耐ストレス性品種と感受性品種の際を網羅的に解析した上で,特徴ある形質についてさらに詳細な解析を行う.当初の研究計画通り,スクリーニングした品種を用い,今年度は分子生物学的側面から浸透圧ストレス性品種と感受性品種の差異をマイクロアレイを用いて網羅的に解析した上で,特徴ある遺伝子発現についてさらに詳細な解析を行う。また、塩ストレス条件下におけるナトリウム排出ならびに輸送遺伝子に注目し、塩ストレス耐性品種と感受性品種の発現の差異を明らかにする。またストレス耐性品種と感受性品種の交配によって得られる交雑個体の特徴について明らかにする。これが通して3年間の研究課題の目的であった本研究の目的であったイネ浸透圧ストレス耐性品種が持つ作物水分生理学的,代謝生理学的,分子生物学的特性を網羅的に解明し,ストレス条件下での根系可塑性発現過程を明らにするという研究目標を達成する。
牛遅発型海綿状脳症モデルマウスの作製と発病機構の研究

牛の海綿状脳症の原因と考えられているタンパク質性感染因子プリオンの構成タンパク質PrP(Prion Protein)が宿主の遺伝子由来であること、その正常型PrPcがプリオンの感染によって何らかの作用を受け感染型PrPscになることがしられている。しかしながら、PrPcとPrPscの詳細な違いはわかっていない。プリオン病原体の生物活性を調べるためには動物接種が頻用されているが、種の違いに基づく潜伏期の長さは実験上の大きな障害である。牛のPrPc遺伝子を導入したトランスジェニックマウスを作成し牛の海綿状脳症好発系モデル動物の開発およびin vivoでの牛の海綿状脳症の実験系の確立を目的として本研究を遂行した。SV40初期プロモーターとHTLV-1 LTRのR-U5配列を連結したSRαプロモーターを発現調節領域とする発現ベクターPcDL-SRα296に、牛のPrPc遺伝子(2.1kbp)をクローニングし、Hind III-Sal Iで切り出した全長4.2kbpの融合遺伝子をマイクロジェクション法によりマウス受精卵雄性前核に注入し、4匹のFounderマウスが得られた。そのうち3匹(Bp15,Bp22,Bp23)は、子孫に安定に導入遺伝子を伝達し、系統化が完了した。各々について遺伝子の導入形態を解析したところ、導入遺伝子は完全な形でBp15とBp23では常染色体上に、Bp22ではY染色体上に組み込まれていた。また、導入遺伝子の発現は、Bp15とBp23ではノーザンブロット法で脳と精巣に認められたが、Bp22ではいずれの臓器においても認められなかった。Bp22についてさらにRT-PCR法を行ったところ、脳・心臓・脾臓・精巣で導入遺伝子の発現が認められた。本研究で開発された牛遅発型海綿状脳症モデルマウスの利用は、プリオン病の基礎的な研究に加え、プリオン病原体に感染した家畜の早期摘発やそのための検定動物の研究、さらに家畜伝達性海綿状脳症の予防法や治療法の確立などの研究にも有用であると思われる。現在、適切なプリオン株、接種経路、マウスの週令などについて検討し、感染実験中である。
新規認知症モデルマウスの創出と認知症治療薬の開発

認知症の新たな薬剤開発・薬物治療へつなげるために、認知症疾患の根本的治療法開発の基盤となる新規認知症モデルマウスを作製した。これらのマウスでは薬剤誘導により神経変性疾患関連タンパク質を過剰発現できることを確認した。まだ加齢が十分でないため、あるいは他の理由により、神経細胞内においてタンパク質の異常凝集体は観察されていない。また、別のモデルマウスの解析結果から、グラニュリン遺伝子変異がアルツハイマー病や皮質基底核変性症などのタウオパチーの危険因子となる可能性が示唆された。1)ドキシサイクリン(Dox)-off系統TDP-43トランスジェニック(Tg)マウス: TDP-43 Tgマウスの作製では、TDP-43のK263E変異1系統、ΔNLS変異4系統、Δ12変異1系統、GFP-Δ12変異2系統の作出に成功した。全系統をDox-off系のCamK2a-tTAと交配したダブルトランスジェニックマウスは、1-2ヶ月齢よりDox不含の餌を食べさせることによりTDP-43の発現を誘導した。それぞれのTDP-43の発現を免疫組織化学染色および生化学解析で確認した。2) Dox-on系統TDP-43 Tg:新たに作製したDox-on (CamK2a-rtTA)マウスは3系統得られたが、2系統からは遺伝子の入った子孫が得られなかった。残りの1系統は遺伝子の入った子孫が得られたので、TDP-43ΔNLS変異Tgと交配し、Doxによる発現誘導をおこなったが、TDP-43の発現は観察されなかった。現在該当遺伝子を受精卵に再インジェクションし、新たな個体を作製中である。前頭側頭葉変性症の原因タンパク質として新たに見いだされたTDP-43と従来から知られていたタウ、アミロイドβ、α-シヌクレインなどのタンパク質との異常蓄積の相互関係を明らかにするために、タンパク質蓄積の重複という観点から、各種トランスジェニック(Tg)マウスを交配することにより、認知症疾患の根本的治療法開発の基盤となる新規認知症モデルマウスを作製する。作出したマウスを用いて異常タンパク質重複蓄積の病理機構を明らかにする。(1)プログラニュリン:グラニュリン(GRN)-KOマウスとAPP Tgマウス、tau Tgマウスを交配して作製したAPP/GRN, tau/GRNマウスを用いて、PGRNの機能低下と、それがAβ蓄積、タウ蓄積に与える影響をイムノブロット・免疫組織化学染色により解析した。APP/GRNは加齢中・解析準備中であるが、Tau/GRNは同月齢のTau単独Tgに比べて、タウのリン酸化が早期から起こることを見いだした。またGRN減少の影響により不溶性画分中のタウの異常蓄積が加速したことを確認した。(3)ドキシサイクリン発現誘導型トランスジェニックマウスの作製:ドキシサイクリン発現誘導システムとカルモジュリンキナーゼIIa (CaMKIIa)プロモーターを用いることにより、前脳特異的にTDP-43やα-シヌクレインが発現するTgマウスを作製した。認知症疾患の根本的治療法開発の基盤となる新規認知症モデルマウスを作製し、病理形成機序を明らかにすることを目的とした。グラニュリン(granulin: GRN)遺伝子変異は、タウ陰性・TDP-43陽性封入体蓄積を伴う家族性前頭側頭葉変性症において同定されたが、その後、様々なタウオパチーに関与している可能性が報告された。プログラニュリンの減少がタウに対してどのような影響を及ぼすかをP301Lタウ/GRN+/-マウスを作製して検討した。13、19ヶ月齢の脳を摘出し、イムノブロッティング及び免疫組織化学染色をおこなった。イムノブロッティングでは13ヶ月齢のP301Lタウ/GRN+/-マウスにおいて、P301Lタウマウスに比べ、トリス可溶性画分中のリン酸化タウ量が増加していた。また19ヶ月齢では、P301Lタウ/GRN+/-マウスにおいて界面活性剤不溶性画分中のリン酸化タウ量が増加していた。このリン酸化の亢進は、抗リン酸化基質抗体を用いたイムノブロッティングにより、cycline dependent kinasesの活性化によるものであると推察された。GRN遺伝子変異はタウオパチーの危険因子となる可能性が示唆された。本研究はJournal of Neuropathology and Experimental Neurology, 74(2): 158-165 (2015)に掲載された。また、これまでのTDP-43トランスジェニック(Tg)マウスに見られた出生後の障害を回避するために、ドキシサイクリンによるタンパク発現誘導型のTDP-43 Tgを作製し、後天的にTDP-43を脳内へ過剰発現させることに成功した。同様の方法でα-シヌクレインTgの作製もおこなった。

両系統とも前脳特異的にタンパク発現することは確認できたが、現時点ではまだ凝集体形成などのヒト病理を再現できていない。神経変性疾患Dox-on系統のCamK2a-rtTA Tgを作製し、ファウンダーマウスは3系統得られたが、2系統からは遺伝子の入った子孫が得られなかった。残りの1系統はDoxによるタンパク発現誘導が観察されなかったため、再作製をおこなっている。また、TDP-43とCamk2a-tTAの掛け合わせによるダブルトランスジェニックマウスの作製では、両方の遺伝子が入ったマウスが計画通りに産まれなかったため、解析がやや遅れている。交付申請書には平成24年度におこなう予定であった3つの実験計画:(1)APP, tau及びAPP-tauの各Tg脳におけるAβとタウ蓄積に対するプログラニュリン機能低下(GRN-KO)の影響の解析(2)TDP-43 TgとAPP, tau, APP-tau, GRN-KOとの交配による新規認知症モデルマウスの作製(3)ドキシサイクリン誘導型TDP-43 Tgとα-シヌクレインTgの作製を記載した。(1)においてはAPP/GRN, tau/GRNマウスの解析が進んでおり、tau/GRNに関しては原著論文を準備中である。(2)交配による新規認知症モデルマウスの作製においては、ダブルトランスジェニックマウスの作製が順調に進み、現在加齢中である。また、(3)ドキシサイクリン型TDP-43 Tgとα-シヌクレインTgの作製では、TDP-43のK263E変異1系統、ΔNLS変異4系統、Δ12変異1系統、α-シヌクレイン4系統の作製に成功し、現在タンパク発現量や発現部位を解析中である。これまでに作製・報告されたTDP-43トランスジェニックマウスでは、フェノタイプが出るものは誕生時から後肢の異常・けいれんなどが現れている。世界中で作られているTDP-43 Tgはいずれも同じような状況にある。このような出生時からのTDP-43の過剰発現による悪影響を除くため、Dox誘導型のTDP-43トランスジェニックマウスを作製し、後天的にTDP-43を過剰発現できることを確認した。まだ加齢が十分でないため、あるいは他の理由により、神経細胞内においてTDP-43の異常凝集体は観察されていない。TDP-43の異常凝集体が確認される個体が得られたのち、FTLDの発症メカニズムを明らかにするとともに、認知機能に関する行動解析実験、およびTDP-43の異常凝集を抑制する薬剤のスクリーニングをおこなう予定である。25年度以降、交配したマウスが解析に十分な月齢に達するので、脳におけるAβ、タウ、TDP-43異常蓄積を同月齢の単独Tgと比較して病変加速の有無を検討する。TDP-43異常がどのように他のタンパク質蓄積に影響を与えるかについて、イムノブロットを含めた生化学的解析や免疫組織化学染色により明らかにする。また、水迷路試験・高架式十字迷路試験を用いた認知機能に関する行動解析実験をおこない、合併例の方が認知機能障害が重度であることを確かめる。さらにヒトの病変を再現できるα-シヌクレインTgの作製を継続しておこない、TDP-43 Tgなどと交配して新たな重複マウスを作製する。今年度の旅費が当初計画していた金額より少なかったため。平成26年5月に開催される第61回日本実験動物学会での成果発表時に旅費として使用する。
ミトコンドリアtRNA遺伝子突然変異導入マウスの病態解析と遺伝子治療

05年9月にイギリスの大学でミトコンドリア病治療を目的としたヒト受精卵核移植が認可され話題になった。しかし、ヒトで受精卵の核移植を行う前に実験動物を用いることできちんとした条件設定や基礎研究を行うべきである。本研究はこの問題を解決するため、われわれが以前世界で初めて作製したミトコンドリア病の病態モデルマウスの受精卵を用いて受精卵核移植を行った。その結果、受精卵核移植がミトコンドリア病の遺伝子治療法として極めて有効であることを実験動物を使って世界で初めて証明することができた。なおこの報告は、05年11月8日に読売新聞の夕刊、東京新聞、日経産業新聞など4社の朝刊、11月11日に朝日新聞の夕刊で報道された。異なるmtDNAhaplotypeを持つ病態モデルマウスを新たに作成することによりこれまで議論のあった哺乳類mtDNA間に組換がおこるか否かの問題に「おこらない」という決着を付けた。ES細胞を用いて別の遺伝子に病原性突然変異を持つ新しい病態モデルマウスの作出に成功した。この技術をさらに活用すると今後mtDNAの様々な遺伝子に突然変異を生じたモデルマウスの作出が可能になる。哺乳類mtDNAが卵細胞を通過する際、ボトルネック効果が発生するが、その際mtDNAのユピー数の減少を伴わないことを世界で初めて立証した05年9月にイギリスの大学でミトコンドリア病治療を目的としたヒト受精卵核移植が認可され話題になった。哺乳類mtDNAが卵細胞を通過する際、ボトルネック効果が発生するが、その際mtDNAのユピー数の減少を伴わないことを世界で初めて立証した(研究成果:1)MitoMouseの再作製MitoMouseを作製する際、培養細胞に存在する突然変異型mtDNAを導入したが、突然変異型mtDNAが大量に蓄積しないと臨床症状が発症しなかったことから、ミトコンドリア間相互作用の存在が示唆されていた。今年度はこの問題に明確な結論を得るため、再度MitoMouseを作製した。その際、受精卵は種の異なるマウス(Mus spretus)のmtDNAを持つB6mtspr系統を用いた。その結果、突然変異型mtDNAを蓄積したMitoMouseでもやはり臨床症状を発症しなかったことから、生きているマウスの組織でもミトコンドリア間相互作用が存在することが立証された。この研究成果は現在投稿中である。(研究成果:2)極体を用いた遺伝子診断極体と受精卵の突然変異型mtDNAを定量したところ、両者に大きな差がないことが判明した。この事実は極体を用いてミトコンドリア病の遺伝子診断が可能であることを示しており、現在論文準備中である。(研究成果:3)培養ヒト細胞の呼吸欠損発症におけるミトコンドリアと核の相互作用の立証mtDNA上の3291位における変異はtRNALeu(UUR)遺伝子内の点変異であり,ミトコンドリア遺伝子疾患の原因変異の1つである。この3291変異株(サイブリド株)では変異tRNA存在量が低下していた。ところが培養を続けている内に3291変異を持ちながら上記のサブユニット存在量と酸素消費能力が回復してきた。この細胞の核をもとに戻すことにより活性が再度低下することが認められたことから、核遺伝子の関与が示唆された。(研究成果:1)生体内でミトコンドリア間相互作用が存在することの証明MitoMouseを作製する際、培養細胞に存在する突然変異型mtDNAを導入したが、突然変異型mtDNAが大量に蓄積しないと臨床症状が発症しなかったことから、ミトコンドリア間相互作用の存在が示唆されていた。この研究成果は2004年のGenetics誌に印刷中である。(研究成果:2)マウスの病原性点突然変異型mtDNAを導入したミトコンドリア病モデルマウスの作製筆者たちが世界に先駆けて作製したミトコンドリア病モデルマウス(ミトマウス)は大規模欠失型mtDNAを導入したものであった。

しかし、ヒトの場合、病原性点突然変異がmtDNAに生じた場合は別の臨床症状を引き起こすことからそのようなミトマウスの作製が急務であった。申請者たちはすでにES細胞を用いることにより、このような点突然変異型mtDNAを導入したミトマウスの作製にごく最近成功し、現在病態を解析した後論文を投稿する予定である。(研究成果:3)培養ヒト細胞の呼吸欠損発症におけるミトコンドリアと核の相互作用の立証ミトコンドリア病において、tRNA遺伝子変異によるtRNAの塩基修飾の改善を目標とした治療法開発を研究目的とする。tRNA-Leu(UUR)遺伝子3291変異をもつサイブリド細胞からミトコンドリア機能が回復したクローンを分離した。その回復は核遺伝子の変異によるものであることを確定した。その回復株ではtRNAのアンチコドンのタウリン塩基修飾が回復していたことを確認した。tRNAの塩基修飾を回復させる遺伝子の同定を試みている。研究成果(1):哺乳類のmtDNAの組換えはほとんど生じない哺乳類のmtDNAは完全な母性遺伝をするため、異なった個体間のmtDNAが子孫の体の中で共存することはない。このためmtDNAの組換えの必然性だけでなくそれを検出する機会も失われている。このため哺乳類のmtDNAに組換が起こるかどうかは、哺乳類ミトコンドリア遺伝学の極めて基本的で重要な未解決の課題であるにもかかわらず、これまで間接的なデータだけで議論され、真の解決には至っていなかった。われわれはmtDNA突然変異導入モデルマウス(ミトマウス)だけでなく、ヒトの培養細胞を細胞融合することで強制的に異なった個体由来のmtDNAを同一細胞内に共存させることでこの問題きちんと解決し、長年の議論に決着を着けることができた。すなわち、ヒト培養細胞とミトマウスに共存させた塩基配列の異なる2種類のmtDNAsをPCRを使わずに精製し、クローニングの後塩基配列を決定したところ、ヒト培養細胞では全く組換体が検出されず、ミトマウスでのみ低頻度で組換体を検出した。これは従来のPCRを使った結果と矛盾するが、これはPCRを使って増幅した後塩基配列を決めると、PCR jumpingによって一見組換体のようなアーティファクトが生じるためであると言う結論を得た。研究成果(2):mtDNA突然変異マウスにおける新たな病態の発見病原性欠失突然変異型mtDNAを持つヒトミトコンドリア病モデルマウスであるミトマウスにおいて、新たな病体である難聴症状を確認した。しかし、ヒトミトコンドリア病において難聴と併発することが報告されている糖尿病の症状をこのミトマウスは示しておらず、むしろ低血糖を示していた。この観察結果は病原性欠失突然変異型mtDNAによる酸化的リン酸化の機能不全を補うために、解糖系によるエネルギー産生を促進させていることによるものと考えられる(BBRC 323:175-184,2004)。昨年9月にイギリスのニューカスル大学でミトコンドリア病治療を目的としたヒト受精卵核移植が認可され話題になった。しかし、ヒトで受精卵の核移植を行う前に実験動物を用いることできちんとした条件設定や基礎研究を行うべきである。
セクレチンーオキシトシン系が担う社会的記憶の神経基盤の解明

セクレチンは視索上核のオキシトシン産生細胞を活性化し、脳内におけるオキシトシンの分泌を促進した。また、セクレチンを視索上核に投与すると社会的記憶が促進された。しかし、内側扁桃体のオキシトシン受容体の阻害あるいはオキシトシン受容体の遺伝子欠損マウスでは、セクレチンによる社会的記憶促進効果が抑制された。一方で、オキシトシンを投与するとセクレチン受容体遺伝子欠損マウスの社会的記憶が改善した。これらの結果は、セクレチンーオキシトシン神経回路が社会的記憶を促進することを示唆した。社会的記憶は未知の個体と既知の個体を区別するための記憶で、ヒトが適切な社会生活を営む上で重要である。本研究の目的は、社会的記憶におけるセクレチンーオキシトシン系の生理的役割とその作用機序を明らかにすることである。セクレチンを脳室内に投与すると視索上核のオキシトシン産生細胞が活性化され、単離した視索上核にセクレチンを添加するとオキシトシンの分泌が促進されることを明らかにしてきた。そこで、セクレチン受容体が視索上核のオキシトシン産生細胞に発現していることを免疫組織化学法で確認した。これらは、セクレチンが視索上核のオキシトシン産生細胞に直接作用し、脳内におけるオキシトシン分泌を促進していることを示唆している。また、オキシトシン受容体遺伝子欠損マウスは社会的記憶の障害を示すが、セクレチンを脳室内に投与してもその障害は回復しなかった。一方で、セクレチン受容体遺伝子欠損マウスも社会的記憶の障害を示すが、オキシトシンを脳室内に投与すると、この障害が正常に回復した。これらのデータは、セクレチンがオキシトシンの上流で働いて社会的記憶を促進しており、セクレチン系の障害による社会的記憶異常がオキシトシンで回復することを示している。本研究による「セクレチンーオキシトシン系が社会的記憶を促進する」という新たな知見は、社会行動障害を示す疾患の病態解明と治療につながるもので、重要であると考える。一方、時期部位特異的にオキシトシン産生ニューロンを破壊するための遺伝子改変ラットについて、デジタルPCRを用いてトランスジーンのコピー数を同定し、様々な用量のジフテリア毒素を脳室内に投与して、最適条件を探索した。本研究の目的は、社会的記憶におけるセクレチンーオキシトシン系の生理的役割を明らかにすることである。しかし、社会的記憶の分子機構はほとんど明らかではない。また、セクレチンとオキシトシンは各々社会行動に重要であることが知られるが、その互いの関係性は不明である。脳室内にセクレチンを投与すると、視索上核のオキシトシン産生ニューロンが活性化され、脳内にオキシトシンが放出される。また、セクレチンあるいはオキシトシンを投与すると社会的記憶が促進される。そこで、セクレチンによって放出されるオキシトシンの社会的記憶における作用部位について、オキシトシン受容体が発現しており社会的記憶に重要といわれる内側扁桃体を考え、マイクロダイアリシス法による検討を行った。視索上核にセクレチンを投与すると、内側扁桃体におけるオキシトシンが徐々に上昇した。視索上核オキシトシン産生ニューロンの内側扁桃体への投射はあまり知られておらず、細胞体樹状突起からの放出である可能性が考えられる。一方、視索上核にセクレチンを局所投与すると、社会的記憶が促進された。また、その時に内側扁桃体にオキシトシン受容体アンタゴニストを投与すると、社会的記憶が抑制された。よってこれらの結果から、視索上核のオキシトシン産生ニューロンにセクレチンが働き、オキシトシンが脳内に分泌されて、内側扁桃体で社会的記憶の制御に関わる可能性が示唆された。一方で、社会的記憶の制御を担うオキシトシン産生ニューロンを同定する目的で、オキシトシン遺伝子のプロモーター下にヒトジフテリア毒素受容体遺伝子を組み込んだコンストラクトをトランスジーンとし、時期・部位特異的にオキシトシン産生ニューロンを破壊できるトランスジェニックラットを作製し、ラインを確立した。セクレチンがオキシトシンの分泌を促進して社会的記憶を亢進すること、そしてセクレチンとオキシトシン各々が作用する部位の候補を明らかにした。また、オキシトシン産生ニューロンを特異的に破壊できるトランスジェニックラットを開発した。これらは当初の計画通り順調に進展している。オキシトシン産生ニューロンを破壊するためにトランスジェニックラットに対して用いる薬剤の投与量検討で若干予定より時間を費やしているが、全体的にはおおむね順調に進んでいる。社会的刺激によって活性化されるセクレチンーオキシトシン系神経細胞を同定する。また、それらが社会的記憶の獲得あるいは想起のどちらで活性化されるのかを明らかにする。

一方、現在までに明らかにしたセクレチンーオキシトシン系の作用部位候補について、遺伝子欠損マウスに対する回復実験やトランスジェニックラットを用いた細胞破壊実験、オプトジェネティクス法を用いた神経活動操作と行動制御を行い、検討する。実験の進展状況にあわせて、当初購入を予定していた機器の購入を見合わせたため、当該年度の使用残額を次年度に使用することにした。次年度分助成金として、物品費に130万円、外国旅費に10万円、その他費用に20万円を使用する目的で計160万円請求した。これに対して、当該年度の使用残額37万8,159円を、一般試薬および実験用動物購入のための消耗品費として32万8,159円、国際学会参加費用支払いのためのその他費用として5万円に分配し、次年度分助成金に加えて使用する。
C-N軸性キラリティーを利用した多環式含窒素天然物の立体選択的合成

本研究課題では、オキシインドール誘導体を母骨格とする多環式含窒素天然物の合成を指向して、(1)ラセミ体の一置換N-アリールオキシインドールの合成法の確立とジアステレオ選択性の向上、(2) C3位が立体制御された多様なオキシインドール骨格の構築、および(3)脱アリール化の条件の確立に関する3つの課題を解決し、多環式含窒素天然物の合成の可能性を明らかにした。インドールやその酸化体であるオキシインドール等の骨格は、重要な生理活性を有する天然有機化合物や医薬品などにしばしば見受けられ、種々の置換様式を伴って多環式骨格の中に組み込まれている。その多くは環内や環の周辺に不斉炭素原子を有しており、それらの立体化学は生理活性にも直接関連があることから、化学合成を行う際には、いかして立体制御を行うかが重要となる。このような現状に対して、本申請者はこれまでに、インドール誘導体のUllmannカップリングとClaisen転位を連続的に行うワンポット反応や、オキシインドールのアミドの軸不斉に着目した新たなC3位の立体制御を立案し、検討してきた。本研究課題では、インドール及びその誘導体を骨格として有する多環式含窒素天然物の合成を指向して、(1)軸不斉インドール類を基盤とする多様なインドール骨格の不斉合成、(2)強力な生理活性をもつ多環式含窒素天然物の合成、という2点について系統的に研究することを目的として研究を開始した。軸不斉を有するインドール類を利用した多様な骨格合成を達成するために「軸不斉N-アリールインドール類を用いる多様な骨格変換の検討」について検討した。基質となるN-アリールオキシインドール類が持つ不斉場を利用した各種骨格変換を検討した。その結果、オキシインドールに対する求核付加反応や求電子置換反応が高い立体選択性で進行することを見出した。これによって、天然有機化合物の基本骨格として広く見受けられるオキシインドール骨格を高ジアステレオ選択的に構築できる可能性を見出すとともに、2つ目の課題へ展開するための基盤となる骨格の合成に成功した。本研究課題では、インドール及びその誘導体を骨格として有する多環式含窒素天然物の合成を指向して、(1)軸不斉インドール類を基盤とする多様なインドール骨格の不斉合成、(2)強力な生理活性をもつ多環式含窒素天然物の合成、という2点について系統的に研究することを目的としている。本年度は、軸不斉を有するインドール類を利用した多様な骨格合成を達成するために、「全ての原料となる光学活性なN-アリールインドール類の大量合成法の確立」及び、「軸不斉N-アリールインドール類を用いる多様な骨格変換の検討」という2つについてそれらの一部を検討した。前者では、原料となるN-アリールインドールの合成について、当初、酵素やキラルなアシル化触媒を利用した不斉非対称化や光学分割によって合成を行う予定であったが困難であることがわかった。一方、より挑戦的な試みである軸不斉を有するN-アリールインドール類の触媒的不斉合成は現在検討中である。後者では、基質となるN-アリールオキシインドール類が持つ不斉場を利用した各種骨格変換を検討した。これによって天然有機化合物の基本骨格として広く見受けられるオキシインドール骨格を高ジアステレオ選択的に構築できる可能性を見出すことができた。本年度の研究内容である「軸不斉N-アリールインドール類を用いる多様な骨格変換の検討」については、種々の反応が進行することを明らかにしつつある。「光学活性なN-アリールインドール類の大量合成法の確立」については、酵素などを利用した不斉非対称化や光学分割によって合成を行う予定であったが困難であったことをうけて、キラルな遷移金属触媒を利用した触媒的不斉合成を検討中である。この反応に用いる基質の合成は可能であることがわかり、また立体的影響の大きな化合物を反応基質に設定していることから、目的の光学活性なN-アリールインドール類が合成可能であると考えている。前年度の検討課題であった「軸不斉N-アリールインドール類を用いる多様な骨格変換の検討」については、前述の反応以外に付加環化反応やシグマトロピー転位を検討し、その骨格の多様性の拡張を目指す。また反応後に不要となる下部芳香環の酸化的除去の最適化を検討し、導入されている官能基を損なわないような温和な条件での脱アリール化を目指す。一方、N-アリールインドール類の不斉合成を達成するため、基質の安定的な供給ルートの確立とその物性の確認、および不斉触媒化の可能性を明らかにする。

上述のことが確認され次第、これまで不斉合成が困難であったテレオシジン類などの多環式含窒素天然物の合成を目指す。N-アリールインドール類の不斉合成に利用する不斉配位剤や遷移金属触媒は高価であることから、それらの購入が消耗品費の大部分を占める予定である。また不斉触媒反応に展開した暁には、スケールアップしたN-アリールインドール類の合成に展開することから、それら原料の大量購入も予定している。
体重に関与する量的形質遺伝子座群の染色体マッピング:マウスを家畜のモデルとして

フィリピン産野生マウスとC57BL/6J近交系マウスとの交配から得られた戻し交配世代387個体を用いて、生後10週齢体重に関与する量的形質遺伝子座(QTLs:Quantitative trait loci)のマッピング(QTL解析)を行った。DNA pooling法とselective genotyping法により予備的なQTL探索を行い、QTLsが存在すると推定された領域の数個のマーカー遺伝子座について全個体の遺伝子型を決定した。Interval mapping法とcomposite interval mapping法によるQTL解析の結果、合計7個のQTLs(LOD=2.3-10.7、3.7-11.6%の表現型分散を説明)をマウス第2,9,11,13,X染色体上にマップすることができた。第2染色体のQTLは雌雄両性において検出されたが、残りのQTLsは全て一方の性のみで検出された。全てのQTLsについて、野生マウス由来の対立遺伝子が体重を減少させた。第2染色体のQTL近傍には現在までに体重成長に関与するQTLsが発見されていないことから、新規なものであると考えられた。データベース検索の結果、候補遺伝子としてグルカゴン(Gcg)が挙げられた。その他のQTLsでは2個以上の候補遺伝子が挙げられた。また、各QTLにおける家畜の相同染色体領域は次の通りであった。第2染色体のQTL:ウシ11q26または15、ブタ1または15;第9染色体のQTL:ウシ9または10q2、ブタ1p1または7peterq2;第11染色体のQTL:ウシ19、ブタ12p;第13染色体のQTL:ウシ10;X染色体のQTL:ウシとブタのX。フィリヒン産野生マウスとC57BL/6J近交系マウスとの交配から得られた戻し交配世代387個体を用いて、生後10週齢体重に関与する量的形質遺伝子座(QTLs:Quantitative trait loci)のマッピング(QTL解析)を行った。DNApoolingによるQTL探索の結果、8本の候補染色体が雌雛に共通して検出された。これらの候補染色体について、表現型の両極端の個体約22%を選抜し、selective genotypingを行った。Interval mappingとcomposite interval mappingを行った結果、2個のQTLsを発見することができた。1つ目のQTLは、第2染色体のD2Mit324上にあり(LOD=6.8)、8.3らの表現型分散を説明した。2つ目のQTLは、雛のみから検出され、X染色体のDXMi157とDXMi175の間に存在し(LOD=2.2)、1.8%の表現型分散を説明した。両QTLsは、共に、野生マウス由来の対立遺伝子が体重を減少させた。第2染色体上のQTLの近傍には現在までに体重や成長に関与するOTLsが発見されていないことから、このQTLは新規なものであると考えられた。候補遺伝子としてグルカゴン(Gcg)遺伝子があげられた。X染色体上のQTLは以前に報告された生後40週齢体重に関与するQTL(Bwl)の対立遺伝子である可能性が示唆されたが、候補遺伝子は特に発見されなかった。ヒトと家畜における相同染色体領域を検索した結果、第2染色体上のQTLては、ヒト第2染色体の2q22q24に、ブタ第15染色体のl5qに相同領域があることが示唆された。X染色体上のQTLては、ヒトX染色体のXp11またはXq22q26に、ヒツジのX染色体上に相同領域があることが示峻された。今後、残りの染色体について、同様なQTL解析を進める予定である。第2染色体のQTL:ウシ11q26または15、ブタ1または15;第9染色体のQTL:ウシ9または10q2、ブタ1p1または7peterq2;第11
ADHD児の認知課題遂行過程の生理心理学的研究

従来の研究結果を基礎に、6歳から12歳までのADHD児、30名を父母に対する十分なインフオームドコンセントを行って、研究計画調書に示した検査を行い、結果を分析した。検査は受動的注意課題、能動的注意課題として多く行われている4種類のRT-task(Reaction time課題)を行いながら、皮膚電気活動、心電図、呼吸を測定した。結果はADHD児に多く認められるarousal levelの低いタイプは前年度までに検査したADHD児達の比率ほどには高くなく、動機づけを強くすると(以前のテストでは口頭「頑張ってね」と励ますだけであったが、今回は各RT-taskに先だって、「間違わず出来れば褒美をあげる」ことを告げ、その実物を見せてからテストを実施した)arousal levelが向上する例が認められた。注意に影響するarousal levelは外的な条件設定でコントロールできることが示唆された。ADHD児は大きな個人差があって、サブタイプで治療教育が考えられているが、比較的共通しているのはノーマル児より、課題場面で強く、高頻度に情動的変化を想定出来るポリグラフ的反応が起こり、それが課題の成積に影響し、注意の維持に問題を持つことが、行動的な面だけでなく、生理的指標にも現れていた。RSA(Respiratory sinus arrhythmia)リズムの現れ方は副交感機能の相対的な強さを反映するものであるが、この働きが弱い例がADHD児に多いことは前年度までの研究でも見いだしていた。RSAリズムに呼吸以外の要因が多く混入する例がADHD児に多く、ある種の緊張とかプレッシャーのコントロールがノーマルに比べて弱いことが予想されたが、はっきりさせる為には、別の実験が必要である。ADHD児の言語刺激と物理的刺激に対するreaction timeの差、生理的反応の差はノーマル児と違った結果にはならず、WISC検査のVIQとPIQのdiscrepancyによる差は、今回の研究では分からなかった。
遺伝子治療を併用した造血幹細胞移植における治療効果判定方法に関する研究

造血幹細胞移植後に遺伝子導入リンパ球を輸注した患者の免疫能の再建過程を評価するため、末梢血液よりリンパ球を分離し、(1)表面抗原抗体で各種リンパ球の亜分画の定量、(2)トリチウムサイミジンを用いたリンパ球幼若化反応(同種抗原、カンジダ抗原、水痘抗原、サイトメガロウイルス抗原)、(3)サイトメガロウイルス、EBウイルスに対するMHCテトラマー解析、(4)臨床的な抗ウイルス免疫回復効果判定にCMV、EBV、HHV-6、アデノウイルスの定量法(リアルタイムPCR法)など、これら免疫学的回復の評価の方法論の再確認を行い、安定した検査システムを確立できた。平成16年12月に筑波大学では「同種造血幹細胞移植後の再発白血病に対するHSV-TK遺伝子導入ドナーTリンパ球を用いたドナーリンパ球輸注療法(TK-DLT)の臨床研究」による遺伝子治療1例目を経験し、その後平成18年3月までに4例の患者に対し遺伝子治療を行った。そこから得られる臨床データおよび臨床検体をもとに、HSV-TK遺伝子を導入したリンパ球の機能評価を上記の方法で検討した。テトラマー解析は2例のドナーHLAが特殊であったため施行できなかった。また、2例が遺伝子治療後早期に再発してしまったため、ドナーリンパ球輸注後の免疫能の回復は確認できなかった。解析が可能であった2症例では経時的に上記検査を行うことは可能であり、遺伝子導入リンパ球輸注後も、表面抗原解析では通常のリンパ球と同等の免疫能を有していることが確認できた。本研究が対象とする「白血病の再発予防・ウイルス感染発症予防を目的として遺伝子導入リンパ球輸注とHLA不適合造血幹細胞移植を併用する遺伝子治療臨床研究」は、現時点で対象患者がなく、予防的なドナーリンパ球輸注による免疫学的回復の評価はできなかったが、その解析システムを確立することができた。造血幹細胞移植後に遺伝子導入リンパ球を輸注した患者の免疫能の再建過程を評価するため、リンパ球を分離し、(1)表面抗原抗体で各種リンパ球の亜分画の定量、(2)トリチウムサイミジンを用いたりンパ球増殖反応(同種抗原、カンジダ抗原、水痘抗原、サイトメガロウイルス抗原)、(3)サイトメガロウイルス、EBウイルスに対するMHCテトラマー解析、これら免疫学的回復の評価の方法論の再確認を行い、安定した検査システムを確立できた。平成16年12月に筑波大学では「同種造血幹細胞移植後の再発白血病に対するHSV-TK遺伝子導入ドナーTリンパ球を用いたドナーリンパ球輸注療法(TK-DLT)の臨床研究」による遺伝子治療1例目を経験した。患者およびドナーのHLAが特殊であったため、テトラマー解析は施行できなかった。また、遺伝子治療後早期に再発してしまったため、ドナーリンパ球輸注後の免疫能の回復は確認できなかったが、経時的に上記検査を行うことは可能であった。現在の遺伝子治療対象症例も増加しており、今後も臨床検体を用いた解析が期待できる。本研究が対象とする臨床研究は白血病の再発予防・ウイルス感染発症予防を目的として遺伝子導入リンパ球輸注とHLA不適合造血幹細胞移植を併用する遺伝子治療臨床研究であり、予防的なドナーリンパ球輸注であるため免疫学的回復の評価はより解析が簡潔になることが期待される。本研究のうち、臨床研究に関する事項は全て学内倫理委員会の審議を受けた。また、臨床検体・臨床データを使用するにあたり、インフォームドコンセントを得ている。
コガネムシ上科の系統と食性の進化に関する研究

本研究では、様々な食性を示すコガネムシ上科を対象に、形態やDNAを用いて各群の間の系統関係を明らかにし、得られた系統情報に様々な餌食物の資源的特性を加味することで、本上科の食性進化の史的概観を探ることを試みた。コガネムシ上科の各分類群の系統解析に関しては、まず、クワガタムシ科について、幼虫形態および16SリボソームRNA遺伝子を用いて世界の全亜科、アジア産のほぼ全属間の系統関係を明らかにした。また、分類学的に混乱が多いDorcus属に関してはRAPD法やCOI遺伝子による解析も行い、属内の詳細な系統関係も明らかにすることができた。16SリボソームRNA遺伝子を用いてクロツヤムシ科に関しては世界の全亜科間、コガネムシ科に関しては全世界のカブトムシ亜科の主な属間の系統解析を行った。さらにコガネムシ上科全体に関しては、16SリボソームRNA遺伝子を用いてクワガタムシ科、クロツヤムシ科、コガネムシ科、センチコガネ科、コブスジコガネ科、アカマダラセンチコガネ科、アツバコガネ科の科間の系統関係を明らかにし、後翅脈等の構造に基づいて構築されていた従来のコガネムシ上科の系統関係との比較を行った。得られた系統関係に基づき、クワガタムシ科をはじめとする食材性の群における褐色、白色、軟の各腐朽型への選好性の進化が主に幼虫の木材構成高分子に対する消化能力の獲得と深く関わっていることを明らかにした。さらに腐植物食性のテナガコガネ等や好白蟻性の群に関しては、高窒素含有量を求めて食材性のものから二次的に移行した可能性が高いことを示唆した。これは腐植物食性が原始的な食性であるとする従来の見解を大きく改めさせるものである。さらに食性とも深く関わる亜社会性の起源に関しても議論すると共に、亜社会性のクロツヤムシ科では食性の違いが前肢や体の厚み等の形態変化をもたらしていることをも明らかにした。本研究は、きわめて幅広い食性を示すクワガタムシ科をはじめとするコガネムシ上科の甲虫を対象にDNAを用いてそれらの系統関係を明らかにし、その系統樹に基づいて食性進化の史的概観を探ることを柱としている。その第一歩として、平成11年度は以下のような研究を行った。1)食性の進化を考察する上で不可欠な系統樹の構築に先立ち、クワガタムシ科やクロツヤムシ科の新種記載や分類学上の整理を行った。2)日本産のクワガタムシ科を題材に、ミトコンドリア16SリボソームRNA遺伝子の塩基配列を用いて、精度の高い系統樹を得ることに成功した。3)クワガタムシの幼虫の食性に関して、腐朽材の成分化学的な特性や腐朽型に対するクワガタムシの選好性、木材構成多糖類の消化・利用、腐朽材の硬さやC(炭素)/N(窒素)比などの腐朽材の特性とクワガタムシ幼虫の選好性の関係、幼虫の摂食に伴う木材組織の変化、木材中のリグニンの消化・利用の可能性、などに関する解析を行い、総合的な考察を試みた。4)シロアリの巣に居候する奇妙なクワガタムシ、ツメカクシクワガタ属について調べ、本属はシロアリの巣に居候することで、強力な捕食者であるアリ類から避難するとともに、通常の木質部よりC/Nバランスが補正され栄養塩類も蓄積されているシロアリの巣材を幼虫の餌として利用しているものと考えられることを明らかにした。5)クワガタムシやカブトムシ類に見られる性的二型と食性の進化との関係を論じた。

平成12年度は11年度に引き続き、コガネムシ上科の各分類群に関して1.DNA、および形態を用いた系統解析、2.消化器官の解剖学的検討、3.幼虫の飼育実験と成虫の産卵選好性に関する実験、4.餌資源中の炭素・窒素比の測定・比較、5.昆虫の身体中の安定同位体比の測定・比較を行った。このうち、すべての議論の根幹となる1のコガネムシ上科の系統解析に関しては、まず、DNAによる系統解析の一貫として、平成12年度はアカマダラセンチコガネ科やアツバコガネ科を解析に加え、ミトコンドリアの16SリボソームRNA遺伝子に基づくコガネムシ上科の科レベルでの系統樹をほぼ完成させることができた。また、同じく16SリボソームRNA遺伝子を用いて全世界のカブトムシ亜科の系統解析を行った。一方、形態を用いた系統解析に関しては、イギリスの大英自然史博物館とオックスフォード大学博物館を訪れ、所蔵されているコガネムシ上科のタイプ標本の調査を行い、これを解析に反映させた。24の調査研究項目に関しては、従来から飼育、各種分析を行ってきた腐朽材食性のコガネムシ上科以外の材料として、腐植物食性であるテナガコガネ類の幼虫の餌腐植物の炭素・窒素比の測定を行ったとともに、シロアリの巣中に見出されるマンマルコガネ科の幼虫に関して、シロアリとの関連について飼育観察と炭素・窒素比の分析の両面から調査を行った。さらに、海洋島に見られる特殊な食性を示すコガネムシ上科の群についてハワイ諸島においてサンプルの採取を行った。平成12年度にはこれらの調査研究成果の一部を国際昆虫学会第21回大会(ブラジル)や日本昆虫学会第61回大会(名古屋)などの内外の関連学会で講演したとともに、論文としてまとめ内外の関連学会誌等に発表済み、あるいは発表予定である。コガネムシ上科の各分類群の系統解析に関しては、まず、クワガタムシ科について、幼虫形態および16SリボソームRNA遺伝子を用いて世界の全亜科、アジア産のほぼ全属間の系統関係を明らかにした。また、分類学的に混乱が多いDorcus属に関してはRAPD法やCOI遺伝子による解析も行い、属内の詳細な系統関係も明らかにすることができた。16SリボソームRNA遺伝子を用いてクロツヤムシ科に関しては世界の全亜科間、コガネムシ科に関しては全世界のカブトムシ亜科の主な属間の系統解析を行った。さらにコガネムシ上科全体に関しては、16SリボソームRNA遺伝子を用いてクワガタムシ科、クロツヤムシ科、コガネムシ科、センチコガネ科、コブスジコガネ科、アカマダラセンチコガネ科、アツバコガネ科の科間の系統関係を明らかにし、後翅脈等の構造に基づいて構築されていた従来のコガネムシ上科の系統関係との比較を行った。得られた系統関係に基づき、クワガタムシ科をはじめとする食材性の群における褐色、白色、軟の各腐朽型への選好性の進化が主に幼虫の木材構成高分子に対する消化能力の獲得と深く関わっていることを明らかにした。さらに腐植物食性のテナガコガネ等や好白蟻性の群に関しては、高窒素含有量を求めて食材性のものから二次的に移行した可能性が高いことを示唆した。これは腐植物食性が原始的な食性であるとする従来の見解を大きく改めさせるものである。さらに食性とも深く関わる亜社会性の起源に関しても議論すると共に、亜社会性のクロツヤムシ科では食性の違いが前肢や体の厚み等の形態変化をもたらしていることをも明らかにした。これらの調査研究成果の部を国際動物行動学会第27回大会(ドイツ)や日本昆虫学会第62回大会(仙台)などの内外の関連学会で講演するとともに、論文としてまとめ内外の関連学会誌等に発表した。
Ultrashort TE撮像を用いたMRIによる顎骨診断法の確立

近年、MRIの撮像法が目覚ましく発展している。MRIは一般的には筋肉や脂肪組織のような軟組織の検査に特に有用であり、歯や骨などの硬組織についてはほとんど用いられない。そのため、これまで骨の診断は主にCTにて行われてきた。その中で、近年急激に進歩したMRIの撮像法の一つであるUltrashort TE撮像(UTE)は歯や骨を検査できる検査法である。この技術を用いた研究発表は数年前から増加したが、主に手足を対象としたものである。申請者は歯や骨をターゲットとした画像診断が常に求められる顎骨領域への応用を考えている。このような経緯からMRI撮像のsequenceの一つであるUltrashort TE撮像(UTE)を顎骨領域の診断に応用することを目標とした一連の研究を行っている。その応用としては顎骨内病変に対する骨の所見から病気の鑑別診断を行う、血管の走行などと同時に検査することで従来よりも安全な歯科用インプラント治療の術前検査を行う、悪性腫瘍の進展範囲のより正確な検査を行うことができる等が考えられる。上記のような画像診断法を確立することを最終目標に見据えているが、そのためには金属による画像の歪みや、撮像パラメータ等、その前段階となる撮像条件の検討を行ってきた。申請者はこのUTEの研究によって口腔・顎・顔面領域の疾患の鑑別、初期変化の把捉、診断能をさらに向上させることができると考える。我々はすでに口腔顎顔面領域の疾患の多くを占める顎骨のMRI画像を作成することに成功した。UTE技術は顎骨に応用してこそ最大の有用性及び新たな知見が数多く見出されるものと確信している。我々はこれまで口腔顎顔面領域の疾患の多くを占める顎骨からのMR信号を収集し、画像化する術を模索した。その結果口腔顎顔面部の骨及び歯を画像化することに成功している。その成果の具体例の一つとして、TE=0.096msの画像及びTE=5.6msの画像を取得し、それらから解析していくのが効率的であり、診断に有用性が高いことが分かっている。今後はこのパラメータを基本として、目的に合ったその他の撮像条件を検討していく必要がある。この研究結果により、骨ターゲットや線維組織ターゲットのMRIデータ収集が可能となることが期待される。前述のようにUTEの基本となる画像を作成するためのパラメータをベースとして、目的の組織に合ったパラメータを個別に作成していく。UTEによる診断基準の確立に関して、レトロスペクティブな分析として行っていく。病態の違いによる治療法、治療効果に差異が見られた場合、倫理委員会の承認を受けた上で介入研究としていく予定である。(理由)メディア購入費、情報発信経費として誤差が生じた。研究の進捗は概ね計画通りである。(使用計画)研究計画の通り、情報処理のためのソフト、デバイスの購入費として使用予定である。また、研究成果は国内外の学会発表や専門誌への投稿を通して報告し、その成果を知らせる。
固体酸化物形燃料電池における高温電気絶縁の特性解明に基づく設計指針の確立

高温領域(600-850°C)およびSOFCのアノードガス雰囲気中での無機材料の電気絶縁現象の把握および解明を行い、絶縁設計の指針を示した。各種無機材料に対する直流絶縁特性評価より、マグネシアが最も絶縁抵抗が高く絶縁材料として最適であることが示された。マグネシアを主成分とするSOFCの主絶縁部に対するアノードガス成分の影響調査より、水素ガス自体およびそのリークにより発生し得る水素燃焼反応の熱や火炎が絶縁性能を劣化させることが明らかになった。固体酸化物形燃料電池(SOFC)の普及拡大のために、高温領域、燃料ガス中での無機材料の電気絶縁現象を解明し、健全性を保証できる絶縁機構および設計方法を確立することを目的とする。本年度は燃料ガスである水素が高温中で無機材料の直流絶縁特性に与える影響を調査した。4種類の無機絶縁材料(アルミナ、マグネシア、窒化ケイ素、マイカ)について温度範囲を600850°C、雰囲気を水素及び空気として直流絶縁特性を評価した。評価パラメータには絶縁抵抗値(印加電圧501000 V)および部分放電電荷量(印加電圧5002500 V)を用いた。絶縁抵抗値に関して、600850°Cの温度範囲で空気雰囲気と水素雰囲気の違いが全ての材料においてほとんど見られなかった。見かけの活性化エネルギー(アレニウスプロットの傾き)もこの温度範囲で、空気と水素で変わらないことから材料中の電気伝導に関して水素による影響はないことが示された。材料によって抵抗値に違いがあり、マグネシアが最も大きくなった。部分放電電荷量に関して、600°C付近において空気雰囲気と比べて水素雰囲気で2.5 kV程度の高電圧を印加したときに、全ての材料で放電電荷量が急増する傾向が見られた。原因として材料中のボイド等に水素が入り込み、部分放電が生じる媒体が空気から水素になり放電電圧が低くなったためと考えられる。材料間で大きな違いは見られなかった。これらの結果から、空気および水素雰囲気で絶縁抵抗値が最も大きくなったマグネシアが絶縁材料として最適であると考えられる。今後はリークした水素ガスの燃焼による熱や火炎が無機材料の絶縁性能に与える影響、短時間連続絶縁試験による影響を評価し、これまでの結果も踏まえて更に最適な材料を検討する。固体酸化物形燃料電池(SOFC)の普及拡大のために、高温領域、アノードガス中での無機材料の電気絶縁現象を解明し、健全性を保証できる絶縁機構及びその設計方法を確立することを目的とする。無機材料毎の高温水素雰囲気における直流絶縁特性の違いを把握するために、アルミナ、マグネシア、窒化ケイ素、マイカについて、600850°C、水素雰囲気で電気伝導特性を評価した。酸化物系無機材料であるアルミナ、マグネシアで水素雰囲気となることで空気雰囲気と比べ絶縁抵抗値が増加し、電気伝導に関する活性化エネルギーは大きくなった。この原因として水素投入による酸素分圧低下が酸化物系無機材料の電気伝導率に影響を与えていると示唆された。窒化ケイ素、マイカについては本実験条件で電気伝導に関する水素の影響は見られなかった。この結果から、マグネシアが最も絶縁抵抗値が大きく、水素雰囲気で増加することから絶縁材料として最適であることが示された。アノードガス及び水素燃焼反応による生成ガスが主絶縁部の直流絶縁特性に及ぼす影響を調べた。マグネシアを主成分とするSOFC実機の模擬主絶縁部に対して、水素燃焼反応が生じない低酸素濃度下で水素、二酸化炭素、湿潤空気を導入し、電気伝導特性及び絶縁破壊電圧を評価した。電気伝導に関して、水素、二酸化炭素は主絶縁部への影響はほぼないが、水蒸気に関しては僅かに悪影響を及ぼすことが分かった。これより、先行研究で示されている水素燃焼反応に伴う主絶縁部の電気伝導特性の劣化は、主に水素燃焼反応による熱及び火炎の影響であることが示された。絶縁破壊電圧は周囲気体の放電特性の影響が大きいことが分かった。二酸化炭素と水蒸気は両電圧を上昇させる一方で、水素については低下させるという結果を得た。したがって、SOFC絶縁部の設計時には水素ガスとそのリークにより発生し得る水素燃焼反応を考慮した設計が必要となる。固体酸化物形燃料電池(SOFC)の実用化のために、高温領域での無機材料の電気絶縁現象を解明し、健全性を保証できる絶縁機構及び設計方法を確立することを目的とする。平成23年度は各種無機材料の電気絶縁特性の測定を実施した。5種類の無機絶縁材料(アルミナ、マグネシア、ジルコニア、窒化ケイ素、マイカ)について600850°Cの高温領域における直流絶縁特性を絶縁抵抗値(印加電圧50500V)および部分放電電荷量(印加電圧5002500V)により評価した。ジルコニアに関しては、600°C、50Vで20mA以上の電流が流れたため、SOFCの絶縁材料としては適さないことが分かった。ジルコニア以外の材料について得られた結果を以下にまとめる。