hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
抑制機能の加齢変化とその可塑性-地域在住高齢者の縦断的調査を通して-

本研究では,健康高齢者の抑制機能の特徴を把握するため,Stroop課題とSRC課題を用いて,3年間にわたり,健康高齢者の同一性ベースと場所ベース抑制機能の変化を検討し,さらに,MMSE課題とFAB課題を使って,健康高齢者の認知機能と前頭前野機能を検討した。結果として,抑制機能に関しては,加齢に伴う同一性ベース抑制機能の低下は確認されたが,場所ベース抑制機能の低下は確認されなかった。そして,加齢に伴う認知機能の低下は確認されたが,前頭前野機能の低下はみられなかった。これらの結果に基づいて,発達的な視点から認知機能の低下を考察した。地域高齢者を対象として,音読・計算活動を中心とした認知リハビリテーションを実施した。頻度は1週間に3回,これを半年間実施した。査定としては,前頭葉機能を査定するFAB,認知機能を査定するMMSEを実施した。また日常行動を評定するために,日常行動評定尺度を構成し,評定を求めた。調査の結果,抑制機能,認知機能ともに維持・改善する傾向がみられた。日常生活評価についても,複数の項目で変化が確認できた。これら点については,次年度以降も継続的に分析する予定である。さらに,これまでの研究成果を基礎として,location-basedの抑制機能に焦点をあてて実験的な検討を行った。具体的実験手続きとして,刺激の提示に合わせて,左右の反応スイッチを押し分ける課題を用いた。刺激と反応が適合する条件(例えば,刺激が被験者からみて右側に提示されたら,右側の反応スイッチを押す条件:Compatible条件)と刺激と反応が適合しない条件(例えば,右側に刺激が提示されたら,右側への反応を抑えて,左側のスイッチを押す条件:Incompatible条件)を用いた。この課題は一般にはSRC課題と呼ばれるものであり,抑制機能をみる課題として使われている(例えば,Christ, White, Mandernach, & Keys, 2001)。この実験課題を用いて,今回は「慣れ」と反応形態の違いを独立変数として,誤反応数や反応時間に与える影響を分析した。その結果については,現在分析中であり,平成23年度に学会発表する予定である。昨年度に引き続き,今年度も,地域高齢者を対象として,音読・計算活動を中心とした認知リハビリテーションを実施した。さらに,今年度は,運動コントロールへの加齢効果を検討した。対象としたのは,若年成人27名と高齢者39名であった。反応形態(type of response)の違いにより,運動の抑制に影響がでるのかを,2つの年齢群を対象にして比較した。さらに,視覚刺激と同時に提示される音刺激(tone stimulus)が運動の抑制に与える影響を同時に分析した。その結果,高齢者では反応形態の違いが,誤反応率に大きく影響することが分かった。さらに,音刺激の提示は,若年成人,高齢者ともに反応を促進し,反応時間を短くする効果のあることが確認された。しかし,高齢者では若年成人に比べ,誤反応を誘発する率も高くなることが分かった。さらに,高齢者では二重課題条件でも,反応形態の違いによる,error rateへの影響が残った。高齢者においては,運動に付随する神経システムの興奮が運動コントロールに強く影響することが示唆された。本研究では,健康高齢者の抑制機能の特徴を把握するため, Stroop課題とSRC課題を用いて,3年間にわたり,健康高齢者の同一性ベースと場所ベース抑制機能の変化を検討し,さらに,MMSE課題とFAB課題を使って,健康高齢者の認知機能と前頭前野機能を検討した。研究結果から,健康高齢者の抑制機能の特性に関しては,以下の3つの点が指摘できるだろう。第1は,健康高齢者の抑制機能は,加齢に伴って,正確さ(誤答率)という側面より,刺激を処理する速さ(遂行時間)という側面に影響を受けると指摘することができる。本研究の結果から,正確さの加齢変化は速度の加齢変化よりも相対的に小さい。このことは,Salthouse(1996)が示唆したように,速さは加齢に伴って低下する基本的な要因であると考えられる。第2は,健康高齢者の抑制機能は,一様に衰退しているわけではないという指摘である。本研究でのStroop課題においては,ターゲットとなる刺激とターゲットを妨害する不適切なディストラクター刺激が同時に提示されたが,高齢者では不適切なディストラクターに対する刺激を抑制することが困難であることが示された。

このような抑制機能の低下は,老年期では避けられないことなのかもしれない。第3は,抑制機能の種類によって,加齢に伴う低下の大きさが異なるということが指摘できる。本研究では,遂行時間を指標にすると,同一性ベース抑制機能の低下は確認されたが,場所ベース抑制機能の低下はみられなかった。よって,同一性ベース抑制機能は,場所ベース抑制機能より低下しやすい可能性であると考えられる。つまり,2種類の抑制機能の低下の差は,刺激を処理する速さという側面に出ていると考えられる。地域高齢者を対象とした縦断的データが,着実に蓄積されつつあるので,(2)の区分にあるものと判断した。24年度が最終年度であるため、記入しない。来年度は今年度に引き続き,地域高齢者を対象とした認知リハビリテーションの効果について,縦断的なデータを収集・分析する。また,来年度は当研究課題の最終年度にあたることから,研究成果のまとめを行い,学術雑誌への投稿を予定している。
安全社会の獲得を目指した事故情報活用システムの機構

本研究では,生活用製品業界における事故回避のために,企業,市民,行政の三者間における事故情報活用システムのモデルを構築した.企業内での設計・運用間でのトラブル情報の共有化構造に,社会全体での事故情報システムを統合したものである.特に市民ユーザの安全意識を高め事故情報やリコール情報を効果的に活用するために,Web利用を含めた事故情報活用システムのプロトタイプを作成,評価した.本研究では,生活用製品業界における事故回避のために,企業,市民,行政の三者間における事故情報活用システムのモデルを構築した.企業内での設計・運用間でのトラブル情報の共有化構造に,社会全体での事故情報システムを統合したものである.特に市民ユーザの安全意識を高め事故情報やリコール情報を効果的に活用するために,Web利用を含めた事故情報活用システムのプロトタイプを作成,評価した.生活用製品と医療の2つの分野で,事故情報が実際に収集され活用されている状況を調査した.それぞれの分野における現状を,企業組織内と業界・社会レベルとに分け,事故情報活用システムの観点から,各レベルごとに阻害要因の抽出を試みた.1.製品トラブルに関して企業組織内での事故情報の処理の仕組みを知るために,自動車関連企業において,トラブルの重大性の判断,処理状況など社内の仕組みについて,ヒアリングを実施した.ただし,具体的内容に関しては,秘匿性などの壁があり,詳細を知ることはできなかった.業界・社会レベルでの仕組みは,大きく変わりつつある.経済産業省への届け出の義務化を含む消費生活用製品安全法の改正が行われる一方,国民生活センターや行政の窓口など,公の事故情報対応組織の縮小化方針が出された.実際のトラブル情報の収集状況や,その内容について,独立行政法人製品評価技術基盤機構や財団法人製品安全協会の担当者よりヒアリングを実施し,それらの機関での事故情報の公表状況などを調査した.2.医療トラブルに関して企業組織内での仕組みに関しては,ある病院にてアクシデント・インシデント報告レポートを閲覧し,その分析状況について,ヒアリングした.なぜ報告書が十分に活用されていないのか,更なる調査が必要である.医療業界での仕組みに関しては,日本医療機能評価機構で集められている事故情報の活用プロセスを調査中である.また,組織におけるリスク対応に関しては,英国マンチェスター大学でのヒアリングも行った.生活用製品と医療の2つの分野に対し,事故情報を収集し活用するための社会の仕組みとして,企業、市民、公の関係のモデル化を試み、情報活用の可能性を検討した.1.製品トラブルに関して製品事故情報の活用のための社会における仕組みが構築されつつあるが,その全貌を明らかにするために,公の組織を含めた三位一体のモデル化を試み,事故情報の流れを明らかにした.その枠組みの中で,どこに事故情報活用の壁があるのかなどを明らかにし,それらの結果を日本品質管理学会のシンポジウム及び学会誌で発表した.特に,独立行政法人製品評価技術基盤機構の位置づけを考察するために,機構でのヒアリングを行い,米国のCPSC(米国消費者製品安全委員会)との比較検討を始めている.また,新聞情報による市民への事故情報伝達の正確性や網羅性なども過去7年程度の主要新聞を調査・分析し,その結果を学会及び学会誌にて発表した.2.医療トラブルに関して事故情報の活用の可能性を検討するために,病院において多く発生しているアラーム対応事故に着目,特定病院のアクシデント報告レポートを基にFTA手法を用いてその背景にある心理要因や組織要因を追究した.その結果に基づき,アラーム事故の未然防止のためのチェックリスト及びWeb上で稼動する対策支援ツールのプロトタイプを作成した.業界での仕組みに関しては,第三者機関である日本医療機能評価機構で集められている事故情報の活用の可能性を調査中である.平成20年度に構築した社会全体での事故情報システムモデルに,各組織内での対応システムのモデルを統合することを目標とした.1.製品トラブルに対して企業,市民,行政の三者間における事故情報の共有のあり方モデルを精緻化し,さらに,組織内での設計段階と運用段階での情報共有を加えた全体モデルを構築した.この全体モデルの中で,企業側における情報提供及びそれらを可能にする意思決定プロセスを位置付けできる.一方,市民,ユーザ側の持つべき安全意識を高め,市民が事故情報やリコール情報に効果的にアクセスできるためのWeb利用の新手法を構築し,被験者実験も実施した.その手法は家族単位の新しいユーザ登録制度をベースとし,再発防止に留まらず未然防止に役立つ情報も利活用することができるものである.これらにより,NITEや消費者庁などが提供する事故DBが有効に活用され得る.これらの新手法について,NITEでのインタビューを行い,より現実的な実現方法についても検討することができた.2.医療トラブルに対して医療分野でも製品トラブルと類似の枠組みで,社会全体としての事故情報活用が期待できる.医療機関は多くの組織が同様の作業を行っているため,Webなどによる情報共有の効果は高いことが期待される.しかし,単位(製品安全では家族)をどのようにとるかが大きな問題となり,大枠は上記の全体モデルが適用できるものの,さらなる検討が必要であることがわかり課題として残された.
成長因子投与による変形性関節症の関節軟骨修復の試み

2)大腿骨頭壊死症の股関節液についての軟骨病態マーカーの検討:大腿骨頭荷重部の陥没をきたした症例の股関節液を、二次性変形性関節症の早期の関節液として、ケラタン硫酸、プロテオグリカンコアプロテイン、I型コラーゲンプロペプチド、stromelysin,tissue inhibitor of metalloproteinaseの各濃度を測定し、肉眼的所見、組織学的所見等と比較検討した。陥没後早期よりこれらのマーカーの関節液濃度が上昇しており、主に関節症初期の関節軟骨の変化を反映しているものと考えられた。これらのマーカーが、成長因子を応用した関節軟骨修復治療の際の、治療判定として利用できる可能性が示唆された。今までの報告や我々の実験結果から、軟骨組織を誘導する成長因子としてBasic Fibroblast Growth Factor(bFGF)を選んだ。幼弱なラット(生後4週齢)もしくは成熟したマウス(12週齢)の膝関節にbFGFを単回投与し、主に組織学的変化について検討した。幼弱なラットでは関節軟骨の特に辺縁部の細胞増殖が刺激され、関節軟骨が肥厚した。成熟したラットでは、関節軟骨組織近傍に骨棘形成が誘導され、滑膜増生もみとめられた。関節軟骨は、サフラニン一0染色性が増加し、プロテオグリカン産生が増加していると思われた。bFGF投与により、成長しつつある関節においても、成長した関節においても、未熟な軟骨細胞や、その後軟骨細胞になっていく細胞、即ち軟骨前駆細胞の細胞増殖が刺激されたと考えられた。4)関節軟骨欠損に対する成長因子投与による影響:ラビット大腿骨遠位部に径4mmの軟骨欠損を作製し、同部に軟骨膜とbFGFを同時投与した。投与後6カ月では、生食だけ投与した群や軟骨膜だけ移植した群に比べ、良好な関節軟骨組織が形成されていた。関節軟骨周囲に骨棘形成や滑膜増生反応も観察された。1.正常関節軟骨組織に対する成長因子の影響をin vivoにおいて知ることは、関節症軟骨組織への成長因子の影響を検討するために必要と考え、当初の計画に先立ち、正常関節軟骨組織を用いて実験を行った。この実験において、basic fibroblast growth factorをラット膝関節内に注入し、1回の投与にて2週間の経過の間に、肉眼的及び組織学的に膝関節軟骨周辺の軟骨組織の増生を見た。このことは、正常関節軟骨においてある種の成長因子が軟骨組織を形成することを示している。2.関節軟骨修復を行うには、軟骨破壊が生じた後、早期に治療を開始することが有効であると考えられる。我々は、軟骨損傷の一例としての大腿骨頭壊死症において、関節症性変化を早期に検知できるかを検討する為に股関節液中の関節軟骨病態マーカーを測定し、組織学的変化と比較検討した。その結果、関節軟骨合成のマーカーとして知られるC(II)-propeptideの濃度は変形性関節症において高値となることが示されているが、大腿骨頭壊死においても健常人に比べて早期より著しい上昇が見られた。組織学的にも、大腿骨頭壊死骨頭標本では陥没変形部周辺の関節軟骨の菲薄化及びSafranin-O染色性の低下等の関節症変化が認められた。つまり、早い時期より関節症変化が生じ、それに伴う軟骨合成が起こっていることを示唆している。3.現在、マウスを用いて関節症動物モデルを作製し、その特徴を組織学的に検討中である。このモデルを用いて成長因子の作用を検討していく予定である。

1.正常関節軟骨組織への成長因子投与実験:動物の正常関節内に成長因子を投与し、その影響を基質蛋白に対する遺伝子発現のレベルにて検討し、又、ラベルした成長因子を用いてその代謝についても検討した。論文準備中である。2.関節症動物モデルでの成長因子投与実験(組織学的検討):軟骨細胞の増殖、器質蛋白の産生に影響を与えうる、種々の成長因子を関節症を起こした関節に投与し、その影響を組織学的に検討した。3.ヒト変形性股関節症での血清中軟骨病態マーカーと臨床症状、レ線所見との比較検討:いくつかの軟骨病態マーカーの血清中濃度を変形性股関節症に罹患している患者にて測定中である。平行して論文も準備中である。4.ヒト軟骨細胞培養法の確立:ヒト関節軟骨細胞の培養法を確立し、成長因子の影響を検討中である。変形性関節症における関節軟骨欠損に対して成長因子を利用した修復についていくつかの実験をおこなってきた。本年度も関節内投与実験、関節液での軟骨病態マーカーについて、さらに軟骨細胞培養における成長因子の影響につき検討をすすめ、その成果を発表している。正常関節軟骨組織への成長因子投与実験については、幼弱ラット、成人マウスのそれぞれの膝関節への影響について実験を終え、現在、論文投稿中である。どちらの動物においても増殖性変化を促進することが明らかになっている。関節症動物モデルでの成長因子投与実験については、同増殖性変化を促進するのみならず、破壊的変化にも影響を与えることを示唆する結果が出ており、今後さらに検討を重ねる必要があると思われる。種々の軟骨組織における成長因子の発現につては成長軟骨での検討がおわり、いくつかの成長因子が成長軟骨で発現され、その細胞増殖屋、細胞分化の局所性制御因子として働いていることが示唆された。同実験の一部は論文として発表した。ヒト変形性股関節症での血清中軟骨病態マーカーについてはサンプルを採取している段階である。ヒト及び動物軟骨細胞培養での成長因子の影響については、関節症に関与のあるinterleukin産生への影響について検討した。ある成長因子が同産生を促進していることを示唆する結果がでており、関節症に対して影響する可能性があることが判明した。
歯科医院におけるバンコマイシン耐性MRSA汚染状態の調査研究

メチシリン耐性黄色ブドウ球菌(MRSA)は、難治性の院内感染の病原菌として注目を集めている。従来、歯科医院でMRSAに注意が払われることはほとんどなかったが、近年のインプラント治療などの普及に伴い、一般歯科医院においても外科的処置を行う機会が増加しており、歯科の分野でも院内感染に留意する必要性が高くなっている。さらに、ごく最近、バンコマイシンに対する耐性を有するMRSAの分離が報告され、医療関係者に大きな衝撃を与えた。本研究では、歯科医院におけるMRSA汚染状態を調査し、バンコマイシン耐性のMRSAが検出されるかどうかを検討することを目的とした。まず、MRSAを簡便に検出するためPCR法を利用した検出法の検討を行い、MRSAを効率良く検出する実験系を確立した。これは、サンプルをStaphylococcus110寒天培地に塗沫し出現したコロニーをTE緩衝液に懸濁し、98度で10分間加熱したものをDNA試料とし、MRSAのmecA, femA, IS431の存在をmultiplex PCRによって検出する方法である。mecAであった菌については、さらにコアグラーゼ産生、ブドウ球菌培養同定キットによって生化学性状と菌種を決定した。この方法を用い、まず、健康なボランティアの口腔内のMRSAの存在比率を調べた。その結果、mecA陽性でメリシリン耐性菌と判断された菌を有する被験者の割合は約7%であった。これらのうち、femA陽性、IS431陽性で黄色ブドウ球菌と判別された菌は少数であり、多くはコアグラーゼ陰性のブドウ球菌であった。菌種としては、Staphylococcus epidermidisおよびStaphylococcus hominisが高率に検出された。また、一般歯科医院を訪問した歯科治療受診患者の口腔内MRSAの分布を調べると、mecA陽性でメリシリン耐性菌と判断された菌を有する被験者の割合は8%であった。これらのうち、黄色ブドウ球菌と判別された菌は少数であり、多くはコアグラーゼ陰性のブドウ球菌であった。最後に、大阪大学歯学部病院を受診した障害者の口腔内MRSAの分布を調べると、一般受診患者よりも高頻度でメチシリン耐性ブドウ球菌が検出された。この場合でも黄色ブドウ球菌は少数であり、耐性菌の多くはコアグラーゼ陰性のブドウ球菌であった。この結果は、通常の歯科治療受診者における口腔内細菌としてMRSAは1%程度で少ないものの、メチシリン耐性のコアグラーゼ陰性ブドウ球菌がかなり広く分布していることを示している。加えて、障害を有する歯科治療受診者の口腔内にはメチシリン耐性ブドウ球菌が一般受診者に比べてかなり多いことが明らかになった。

メチシリン耐性黄色ブドウ球菌(MRSA)は、難治性の院内感染の病原菌として注目を集めている。従来、歯科医院でMRSAに注意が払われることはほとんどなかったが、近年のインプラント治療などの普及に伴い、一般歯科医院においても外科的処置を行う機会が増加しており、歯科の分野でも院内感染に留意する必要性が高くなっている。さらに、ごく最近、バンコマイシンに対する耐性を有するMRSAの分離が報告され、医療関係者に大きな衝撃を与えた。本研究では、歯科医院におけるMRSA汚染状態を調査し、バンコマイシン耐性のMRSAが検出されるかどうかを検討することを目的とした。まず、MRSAを簡便に検出するためPCR法を利用した検出法の検討を行い、以下の通りMRSAを効率良く検出する実験系を確立した。2)培地上のコロニーをTE緩衝液に懸濁し、98度で10分間加熱する。3)これをDNA試料とし、MRSAのmecA,femA,IS431の存在をmultiplex PCRによって検出する。4)mecAであった菌については、さらにコアグラーゼ産生、ブドウ球菌培養同定キットによって生化学性状と菌種を決定する。この方法を用い、まず、健康なボランテイアの口腔内のMRSAの存在比率を調べた。その結果、mecA陽性でメリシリン耐性菌と判断された菌を有する被験者の割合は約7%であった。これらのうち、femA陽性、IS431陽性で黄色ブドウ球菌と判別された菌は少数であり、多くはコアグラーゼ陰性のブドウ球菌であった。菌種としては、Staphylococcus epidermidisおよびStaphylococcus hominisが高率に検出された。この結果は、通常の健常人における口腔内細菌としてMRSAは少ないものの、メチシリン耐性のコアグラーゼ陰性ブドウ球菌がかなり多く分布していることを示している。コアグラーゼ陰性ブドウ球菌は、病原性が弱いため、従来は見過ごされることが多かったが、これらの菌が口腔常在菌としてメチシリン耐性遺伝子の拡散に関与している可能性を検討する必要があろう。昨年度の研究により、PCR法を用いたヒト口腔内MRSAの簡易同定法を確立した。この方法を用い、一般歯科医院を訪問した歯科治療受診患者の口腔内MRSAの分布を調べた。その結果、mecA陽性でメリシリン耐性菌と判断された菌を有する被験者の割合は8%であった。
ニューロンネットワーク情報伝達の基本的機能の解析-疾患モデル動物の機能変異解析法の開発-

部分発作の二次性全般化発作への進展部位と考えられている、皮質海馬路の興奮性伝播に関わる蛋白リン酸化酵素の機能を、神経活動二次元画像解析装置optical-MED64と神経伝達物質遊離測定装置in vivomicrodialysisを用いて検討した。A型蛋白リン酸化酵素(PKA)は興奮性アミノ酸glutamateの遊離を亢進し興奮性伝播を増強するが、C型蛋白リン酸化酵素(PKC)は興奮性glutamate系神経伝達よりも抑制性GABA系神経伝達を亢進し、相対的には興奮性伝播を抑制する可能性を示唆した。神経細胞に特異的に発現する、細胞内輸送を担う蛋白であるAP3Bをコードする遺伝子のノックアウトマウス(AP3B KO)の神経伝達物質遊離をwild typeと比較検討した。AP3B KOの自発性痙攣出現頻度は80%以上であり、神経伝達物質遊離は、グルタミン酸遊離の変化は認められなかったが、GABA遊離の抑制が認められた。AP3B KOにおける、シナップス小胞にGABAを取り込む小胞性GABAトランスポーターの蛋白発現量はwild-typeと比較して変化はなかったが、シナップス小胞膜上に位置する小胞性GABAトランスポーター量の低下が認められた。即ち、小胞性GABAトランスポーターが、細胞内輸送蛋白としてのAP3Bの標的蛋白であることが明らかとなった。加えて、AP3B KOのてんかん発作焦点が海馬であることから、皮質-海馬路の情報伝達機能の解析を行ったところ、wild-typeでは皮質-海馬路の主要経路はperforant pathwayであったが、AP3B KOではtemporoammonic pathwayの異常機能亢進が認められた。これは、AP3B機能不全に伴う海馬介在神経のGABA抑制性が低下した結果、皮質-海馬路の情報伝達系機能の破綻が生じ、てんかん発作が発現するものと考えられた。難治性てんかんの一つである、側頭葉てんかん患者では、海馬の選択的な萎縮を伴う組織学的変異が認められ、"海馬硬化"と称されている。本年度は、海馬神経伝達機構が障害されているにもかかわらず、海馬を焦点として、てんかん発作が生じる機序を解明する目的で、海馬の主要入力及び出力経路である、entorhinal-cortex(EC)と海馬の神経伝達機構の解析を試みた。二次性全般化発作に対して有効なゾニサミドとバルプロ酸は、perforant pathway及びtemporoammonic pathwayの興奮性伝播を抑制していた。神経伝達物質開口分泌機構における細胞外及び細胞内カルシウムシグナリングの機能解析も試みたが、N-型カルシウムイオンチャネルを通過し細胞内に流入したカルシウムイオンは粗面小胞体上に分布するイノシトール三リン酸受容体を活性化し、細胞内カルシウムストアーからのカルシウム流入を発現させる。一方、P-型カルシウムイオンチャネルを通過し細胞内に流入したカルシウムイオンは、粗面小胞体上に分布するリアノジン受容体に内蔵されているカルシウムイオンチャネルを活性化し、細胞内カルシウムストアーからのカルシウム流入を発現させる。

非興奮時では、N-型カルシウムイオンチャネル・イノシトール三リン酸受容体機能的複合体が神経伝達物質開口分泌機構を有意に制御していた。しかし、過剰興奮時では、N-型カルシウムイオンチャネル・イノシトール三リン酸受容体とP-型カルシウムイオンチャネル・リアノジン受容体の機能的複合体の序列が乱れ、P-型カルシウムイオンチャネルを通過したカルシウムイオンはリアノジン受容体だけではなくイノシトール三リン酸受容体をも活性化し、同様にN-型カルシウムイオンチャネルを通過したカルシウムイオンはリアノジン受容体とイノシトール三リン酸受容体を活性化した。今年度は以上の細胞内カルシウムイオンのシグナルカスケードをモノアミン遊離で検証した。部分発作の二次性全般化発作への進展部位と考えられている、皮質海馬路の興奮性伝播に関わる蛋白リン酸化酵素の機能を、神経活動二次元画像解析装置optical-MED64と神経伝達物質遊離測定装置in vivomicrodialysisを用いて検討した。A型蛋白リン酸化酵素(PKA)は興奮性アミノ酸glutamateの遊離を亢進し興奮性伝播を増強するが、C型蛋白リン酸化酵素(PKC)は興奮性glutamate系神経伝達よりも抑制性GABA系神経伝達を亢進し、相対的には興奮性伝播を抑制する可能性を示唆した。神経細胞に特異的に発現する、細胞内輸送を担う蛋白であるAP3Bをコードする遺伝子のノックアウトマウス(AP3B KO)の神経伝達物質遊離をwild typeと比較検討した。AP3B KOの自発性痙攣出現頻度は80%以上であり、神経伝達物質遊離は、グルタミン酸遊離の変化は認められなかったが、GABA遊離の抑制が認められた。AP3B KOにおける、シナップス小胞にGABAを取り込む小胞性GABAトランスポーターの蛋白発現量はwild-typeと比較して変化はなかったが、シナップス小胞膜上に位置する小胞性GABAトランスポーター量の低下が認められた。即ち、小胞性GABAトランスポーターが、細胞内輸送蛋白としてのAP3Bの標的蛋白であることが明らかとなった。加えて、AP3B KOのてんかん発作焦点が海馬であることから、皮質-海馬路の情報伝達機能の解析を行ったところ、wild-typeでは皮質-海馬路の主要経路はperforant pathwayであったが、AP3B KOではtemporoammonic pathwayの異常機能亢進が認められた。これは、AP3B機能不全に伴う海馬介在神経のGABA抑制性が低下した結果、皮質-海馬路の情報伝達系機能の破綻が生じ、てんかん発作が発現するものと考えられた。
脊髄特異的な新規遺伝子群の感覚神経ネットワーク形成における機能の解析

発生初期の脊髄神経節細胞(DRG)の軸索は脊髄背側からの誘引作用によって脊髄背外側部に侵入する.本研究ではこの誘引メカニズムの解明を目指し,脊髄背側部に発現する新規遺伝子群に注目して解析を進めた.その結果, mouse Fukushima 1(mF1)と命名した遺伝子の遺伝子産物がDRG軸索を誘引する活性を有することを見出した.電気穿孔法の結果と考え併せると, mF1が脊髄背側部由来誘引因子の有力候補であることが判明した.発生初期の脊髄神経節細胞(DRG)の軸索は脊髄背側からの誘引作用によって脊髄背外側部に侵入する.本研究ではこの誘引メカニズムの解明を目指し,脊髄背側部に発現する新規遺伝子群に注目して解析を進めた.その結果, mouse Fukushima 1(mF1)と命名した遺伝子の遺伝子産物がDRG軸索を誘引する活性を有することを見出した.電気穿孔法の結果と考え併せると, mF1が脊髄背側部由来誘引因子の有力候補であることが判明した.発生初期の脊髄神経節細胞(DRG)の軸索は,脊髄背側からの誘引作用によって脊髄背外側部に侵入するが,その分子メカニズムはほとんどわかっていない.私たちはこの誘引メカニズムの解明を目指して,マイクロダイセクション法とマイクロアレイを併用し,脊髄背側部に発現する25個の新規遺伝子を得ることに成功した.本年度は,これらの新規遺伝子群のうち,特に興味深い発現を有する3個の遺伝子(Hip1r,Nav2,Fstl5)に注目し,マウス胚とニワトリ胚におけるその発現様式の詳細な解析を行った.その結果,マウス胚におけるHip1rのmRNAは脳・脊髄の特定部位以外に,顎下腺・鼻腺・涙腺といった頭部の分泌組織に特異的に発現することが判明した.さらに,ニワトリ胚では発生初期の脊索にも非常に強い発現がみられた.脊索が発生期に軸索ガイド分子も含む様々な形態形成に関与する因子を分泌するセンターであることを鑑みると,Hip1rタンパクは各組織で分泌制御に関して重要な役割を担う可能性が示唆された.次に,これらの新規遺伝子の機能解析に向けて,各遺伝子のニワトリホモログ遺伝子のクローニングを行った.その結果,各遺伝子の全長ホモログを無事取得した.現在,これらのホモログ遺伝子の発現ベクターを構築中である.発現ベクター構築後は,ニワトリ胚への電気穿孔法による遺伝子導入実験および培養実験によって,各遺伝子の軸索ガイダンスにおける機能を評価する予定である.本研究を推し進めることで,脊髄背側部の軸索誘引作用によるDRG軸索の標的認識メカニズムの解明を目指す.発生初期の脊髄神経節細胞(DRG)の軸索は脊髄背側からの誘引作用によって脊髄背外側部に侵入するが,その分子メカニズムはほとんどわかっていない.私たちはこの誘引メカニズムの解明を目指して,マイクロダイセクション法とマイクロアレイを併用し,脊髄背側部に発現する25個の新規遺伝子を得ることに成功した.昨年度には,これらの遺伝子群のうち,特に興味深い発現を有する3個の遺伝子(Hip1r,Nav2,Fstl5)に注目し,マウス胚とニワトリ胚におけるその発現様式の詳細な解析を行った.さらに機能解析に向け,各遺伝子のニワトリホモログ遺伝子を取得した.今年度は昨年度の成果を受けて,最初に,これらのホモログ遺伝子の発現ベクターの構築を行った.次に,これらの発現ベクターを用い,HEK293細胞に各遺伝子の遺伝子産物を一過性に発現させ,それらのHEK細胞とDRGの組織片を一緒に培養することで,各遺伝子産物の感覚神経軸索の伸長に及ぼす影響を調べた.さらに,電気穿孔法によって,これらの発現ベクターをニワトリ胚に導入し,各遺伝子を生体内で発現させ,各遺伝子の機能解析を試みた.これらの解析の結果,それぞれの遺伝子で,DRG軸索の走行に異常が認められる例が散見し,現在,遺伝子導入結果の正確な評価を進めている.本研究を推し進めることで,脊髄背側部の軸索誘引作用によるDRG軸索の標的認識メカニズムの解明を目指す発生初期の脊髄神経節細胞(DRG)の軸索は脊髄背側からの誘引作用によって脊髄背外側部に侵入するが,その分子メカニズムはほとんどわかっていない.私たちはこの誘引メカニズムの解明を目指して,マイクロダイセクション法とマイクロアレイを併用し,脊髄背側部に発現する25個の新規遺伝子を得ることに成功した.平成21年度には,これらの遺伝子群のうち,特に興味深い発現を有する3個の遺伝子に注目し,マウス胚とニワトリ胚におけるその発現様式の詳細な解析を行った.また,さらなる機能解析に向けて各遺伝子のニワトリホモログ遺伝子を取得した.平成22年度には,これらのホモログ遺伝子の発現ベクターを構築し,ニワトリ胚への電気穿孔法による遺伝子導入によって,各遺伝子の機能解析を行った.その結果,DRG軸索の走行に異常を認める例が散見した.今年度には,各遺伝子導入の結果を厳密に評価するとともに,組織培養法を用いて各遺伝子産物のDRG軸索に対する活性の有無を検討した.その結果,mouse Fukushima 1 (mF1)と仮に命名した遺伝子の遺伝子産物がDRG軸索を誘引する活性を有することを見出し,電気穿孔法の結果と併せて,mF1が脊髄背側部由来誘引因子の有力候補であることが判明した.本結果は,今年度の日本解剖学会総会および日本神経科学大会で既に発表しており,今後さらなる検討を重ね,最終的な研究成果を国際的な学術雑誌に原著論文として発表する予定である.
中性子ラジオグラフィーによるペロブスカイト型リチウムイオン伝導体の拡散係数の測定

ペロブスカイト型構造を示すLa_<2/3-x>Li_<3x>TiO_3は室温付近でも高いリチウムイオン伝導率(10^<-3>Scm^<-1>)を示し,基本的にAサイトにはLa, Liおよび空孔が分布し,Liイオンは隣接するAサイトが空孔の時に移動し,拡散するものと考えられている.この系は数多くの研究がなされてきているが,適当なリチウムイオンの拡散係数の測定法が無いために,拡散係数の精密な測定は行われてこなかった.本研究では^6Liと^7Liの中性子の吸収断面積が大きく異なることを利用して,^7Liからなる試料中の^6Liの分布を中性子ラジオグラフィーにより求め,トレーサー拡散係数を測定した.試料は通常の固相反応法で調製し,^7Li_2CO_3あるいは^6Li_2CO_3を用いることにより同位対比の異なる試料を用意した.拡散試料は^7Liのみからなる試料の端面に^6LiNO_3飽和溶液を塗布し,所定の温度でアニールした.中性子は京大原子炉実験所CN-3冷中性子ガイドチューブより取り出し,イメージングプレートにより透過像を求め,同位体濃度プロファイルから拡散係数を得た.得られた拡散係数はLa_<2/3-x>Li_<3x>TiO_3でxの大きい方が拡散係数が小さく,拡散係数をAサイトの空孔の割合に対してプロットすると,高温では僅かに切片が残るもののほぼ比例関係を持ち,隣のAサイトが空孔であるほど拡散しやすいというモデルと整合性を示した.また,電気伝導率からNernst-Einsteinの関係を用いて求めた拡散係数Dsとの(Haven ratio)をとったところ,イオン間の相互作用が相対的に小さくなる高温ほど,Aサイト副格子が形成する擬単純立方格子の相関係数0.65に近づいた.また,La_<1/3-x>Li_<3x>NbO_3系の拡散係数についても同様の実験を行っており,Aサイトの空孔の割合がずっと高いものの,それでも空孔の多い方が拡散係数が高いことを確認している.^6Liの中性子の吸収断面積が^7Liに比べて数桁高いことを利用して,中性子の透過像からリチウム同位体の濃度分布を調べ,拡散係数の測定に適用した.本研究では^7Liからなる角柱状のリチウムイオン伝導体La_<2/3-x>Li_<3x>TiO_3を合成し,その端面に^6LiNO_3を塗布してアニール後のNR像から拡散プロファイルを求めトレーサー拡散係数を測定した.アニール温度は200400°Cとし,30分ごとに試料を電気炉から取り出しラジオグラフィー実験を行い,最終的にそれぞれ4時間までの拡散実験を行った.x=0.066の試料の拡散係数は0.166のものよりも高い値を示し,これはペロブスカイト型構造のAサイトに空孔が多く含まれている前者はAサイトが完全に埋まっている後者に比べて移動度が大きいというモデルと整合性を示した.また,得られた拡散係数D^*はNernst-Einsteinの関係を用いて電気伝導率から求めた値D_σより僅かに低い値を示した.Aサイトの副格子を単純立方で近似すると,Haven ratio(H_R=D^*/D_σ)の理想値は0.65で,両組成の試料で高温ほどこの値に近づく傾向を示した.また低温ではx=0.166の試料でより顕著にH_Rの値は低下した.これはx=0.166のようにAサイトが詰まっていると,電場勾配のない場合には空孔生成の活性化エネルギーを必要とするのに,電場勾配のある場合には可動リチウムイオンが格子間を通る導電パスを通ることができるものと考えた.また,最初から空孔の存在しているx=0.066のような組成では,この影響が少ないものと理解した.この結果は,固体イオニクス討論会,中性子ラジオグラフィ高度技術の開発と応用専門研究会で報告した.ペロブスカイト型構造を示すLa_<2/3-x>Li_<3x>TiO_3は室温付近でも高いリチウムイオン伝導率(10^<-3>Scm^<-1>)を示し,基本的にAサイトにはLa, Liおよび空孔が分布し,Liイオンは隣接するAサイトが空孔の時に移動し,拡散するものと考えられている.この系は数多くの研究がなされてきているが,適当なリチウムイオンの拡散係数の測定法が無いために,拡散係数の精密な測定は行われてこなかった.本研究では^6Liと^7Liの中性子の吸収断面積が大きく異なることを利用して,^7Liからなる試料中の^6Liの分布を中性子ラジオグラフィーにより求め,トレーサー拡散係数を測定した.試料は通常の固相反応法で調製し,^7Li_2CO_3あるいは^6Li_2CO_3を用いることにより同位対比の異なる試料を用意した.拡散試料は^7Liのみからなる試料の端面に^6LiNO_3飽和溶液を塗布し,所定の温度でアニールした.中性子は京大原子炉実験所CN-3冷中性子ガイドチューブより取り出し,イメージングプレートにより透過像を求め,同位体濃度プロファイルから拡散係数を得た.得られた拡散係数はLa_<2/3-x>Li_<3x>

TiO_3でxの大きい方が拡散係数が小さく,拡散係数をAサイトの空孔の割合に対してプロットすると,高温では僅かに切片が残るもののほぼ比例関係を持ち,隣のAサイトが空孔であるほど拡散しやすいというモデルと整合性を示した.また,電気伝導率からNernst-Einsteinの関係を用いて求めた拡散係数Dsとの(Haven ratio)をとったところ,イオン間の相互作用が相対的に小さくなる高温ほど,Aサイト副格子が形成する擬単純立方格子の相関係数0.65に近づいた.また,La_<1/3-x>Li_<3x>NbO_3系の拡散係数についても同様の実験を行っており,Aサイトの空孔の割合がずっと高いものの,それでも空孔の多い方が拡散係数が高いことを確認している.
銀河系内のdiffuseガンマ線の起源の研究

銀河系内のdiffuseガンマ線領域は、宇宙線源をtarceしていると考えられ、銀河系内での宇宙線の加速メカニズムをさぐる上で重要な鍵を握っている。超新星残骸で宇宙線が加速されているとう説が有力であるが、ガンマ線衛星CGROは、まだ超新星残骸からガンマ線を検出するには至っていない。しかしながら、未同定のEGRETソースのうち少なくとも二つは超新星残骸γ-CygniやIC443との関連が指摘されている。さらに地上のWhippleやCANGAROOなどのチェレンコフ望遠鏡によって、超新星残骸からのTeV領域の超高エネルギーガンマ線の観測も精力的なされている。これらのガンマ線の観測によって超新星残骸での加速についての情報が得られ、宇宙線の起源の問題に迫ることが可能になりつつある。一方で、本研究中にX線天文衛星ASCAが、超新星残骸SN1006の北東と南西のシェルから非熱的なX線を検出していたことがほぼ確実となった。このX線は高エネルギー電子によるシンクロトロン輻射によるものと考えることができる。磁場の強さを10^<-5>Gと仮定すれば、ほぼ100TeVのエネルギーまで電子が加速されていることになる。そこで我々は、100TeVの高エネルギー電子が存在すれば2.7K宇宙背景輻射の光子をたたきあげる逆コンプトン散乱過程によってTeVガンマを作り出すことができることに着目した。ASCAによって観測されたX線のfluxは2keVから10keVの範囲で、およそ2.6×10^<-11>ergs cm^<-2>s^<-1>である。この値と、逆コンプトン輻射とシンクロトロン輻射のfluxの比が2.7K光子と磁場のエネルギー密度の比に等しいことを使うと、期待できる高エネルギーガンマ線のfluxは、2.6×10^<-12>(B/10^<-5>G)^<-2>ergs cm^<-2>s^<-1>と見積もることができる。チェレンコフ望遠鏡の検出限界が10^<-11>ergs cm^<-2>s^<-1>なので、磁場の強さが5×10^<-6>G以下ならば高エネルギーガンマ線が検出できる可能性がある。今後はこのようにして作られたガンマ線のスペクトルや輝度分布をを調べ、このようなガンマ線のdiffuseガンマ線への寄与を明らかにしたい。
精神疾患をもつ人々のポジティブな心理的変容は促進されるか：無作為化比較試験

本研究は、精神疾患をもつ人々を対象として作成したベネフィット・ファインディング促進プログラムの介入効果を検証することを目的として実施した。先行研究を参考に作成したプログラムは主に、ストレスマネジメントと、自身のこれまでの経験を振り返りベネフィット・ファインディングについて考える内容で構成した。対象施設は兵庫県内の福祉事業所とし、対象者の選定基準は、地域で生活し対象施設のサービスを利用している、20歳以上で精神疾患をもつ者とした。介入は、研究者らが作成したワークブックを用いて90分/回、1回/週、全8回のグループセッションにより行うこととし、精神看護学を専門とする研究者および精神疾患の経験を有するピアサポーターがセッションを進行させることとした。介入前後で自記式調査票による調査を実施し、ベネフィット・ファインディング、リカバリー等の評価を行った。介入前後の調査協力を得られた者を分析対象者とした。本研究は研究者の所属大学の研究倫理委員会の承認を得て行い、研究の方法・内容や研究協力の任意性について文書および口頭で説明を行い、同意書による同意を得られた者を対象とした。福祉事業所1か所を対象施設として実施したパイロット・スタディでは、ベネフィット・ファインディング、リカバリーのスコアの向上傾向が認められた。研究協力者からのフィードバックをもとにワークブックの一部に修正を加えた後、福祉事業所3か所を対象として、同意を得られた24名を介入群と対照群の2群に無作為に割り付けした。介入の有無と時間を要因とした二元配置分散分析の結果、有意な介入効果は認められなかったが、リカバリースコアには中程度の効果量が観察されたことから、本プログラムの介入効果が支持される可能性が示唆された。作成したベネフィット・ファインディング促進プログラムは、ストレスマネジメントや、精神疾患を経験してからこれまでの道のりについて振り返りベネフィット・ファインディングについて考える内容、呼吸法などで構成したものであり、プログラム内容に合わせて作成したワークブック精神看護学を専門とする研究者と精神疾患を有するピアサポーターの助言を得て修正し、洗練させた。また、介入効果の評価の一つにウェルビーイングを含めることとし、ウェルビーイング評価尺度の文献レビューを行って学会発表した。パイロットスタディは、兵庫県内の社会福祉施設1か所を対象施設として実施した。介入は1回90分、全8回、約2か月間の期間でグループセッションにより行い、研究者とピアサポーター1名により実施した。対象者は、20歳以上で精神疾患をもつ者とした。セッションでは、その日の内容に合わせて参加者が自由に話すことができ、ワークブックに記入することもできるようにした。パイロットスタディに参加したのは7名(男性5名、女性2名)で、そのうち、5回以上のセッションに参加した者は6名であった。最終回のセッションでは、プログラムを通して学んだことや感想などについて話し合った。また、ベースライン時および介入終了時の2時点で自記式調査票による調査を行った。検討の結果、プログラムの実施可能性は高いと考えられ、ベネフィット・ファインディング促進効果が期待できることが示唆された。今後は無作為化比較試験を実施し、介入効果の検討を進めていく予定である。また、ベネフィット・ファインディングを専門職者が支援するためには、専門職者がリカバリー志向性を有していることが重要であると考えられたため、すでに得ていたデータをもとに、専門職者のリカバリー志向性を評価する尺度の日本語版の信頼性・妥当性について検討し、論文発表した。当初の予定通り、パイロットスタディを行った。研究協力者と協働しながら多施設での無作為化比較試験を実施し、学会発表、論文作成等も行っていく予定である。投稿中の論文が昨年度中に受理に至らなかったため残額が生じたが、次年度は論文掲載料を含め、計画的に使用していく。
テザーで連結された遠隔駆動作業機システムの研究

テザー遠隔駆動作業機システムとは,ハイパー・テザー基本ハードウェアを移動ロボット郡や固定ベース上に装備して各テザー先端連結部を共通の作業機と連結し,テザーの長さや移動ロボットの移動によって作業機の位置制御や各種操作を可能にするシステムである.ここでいうハイパー・テザー基本ハードウェアとは,1)電源線を内部に通した高抗張力テザー,2)高機能ウィンチ,3)先端連結機構から構成された汎用的なツールであり,前年度までに研究開発してきた.本年度は,最小構成の2台の移動プラットフォームを用いたテザー遠隔駆動作業機システムを構築した.移動プラットブォームとしては,ガソリンエンジン駆動4輪バギー車(グリフォン1号機)と,クローラ型不整地走行車(ヘリオスVI)の2台の移動ロボットを使用した.作業機としては前年度から開発していた芝刈り作業機に,各種センサや工具を搭載した改良版を用いた.これらを組み合わせて実用的なテザー遠隔駆動作業機システムを構築し,構内で実際の草刈実験を行い,提案する方法の有効性を検証した.なお,高速回転する芝刈り円盤が発生.するジャイロモーメントを利用して姿勢制御を行う方法の妥当性も確認した.今後は,地雷探査は撤去作業にも適用できる作業機の開発を予定している.実用的なテザー遠隔駆動作業機システムを構築する目的で,ハイパー・テザー基本ハードウェアを構成する1)テザー,2)ウィンチ,3)先端連結機構,そして(4)移動プラットフォームを下記の問題点や課題を考慮しながら開発した.1.テザー:連続供給可能電力,通信用周波数帯域,電力線通信技術などを考慮して導線の線数や線径の最適化を検討した.また,耐油性,耐候性,耐薬品性や耐磨耗性に優れたジャケット(テザーの最外層)を選定し,高い抗張力と小さい繰り返し曲げ曲率半径を実現するためのテザー(Y-137同軸タイプテザー)を試作した.2.ウィンチ:テザー張力や方向測定用のセンサ系,そして電力とデータ伝送用スリップリング等を装備したウィンチの設計を開始した.3.テザー先端連結部:対象物との機械的連結以外に,電気的連結を実現するための機構を開発し,実験によって有効性を検証した.4.移動プラットフォーム:ガソリンエンジンを搭載した移動プラットフォームを開発した.エンジンは移動用の駆動力以外にも,電力発電用にも使用できる.テザーを用いて発電された電力を作業機に伝送する実験を行った.テザー遠隔駆動作業機システムとは,ハイパー・テザー基本ハードウェアを移動ロボット郡や固定ベース上に装備して各テザー先端連結部を共通の作業機と連結し,テザーの長さや移動ロボットの移動によって作業機の位置制御や各種操作を可能にするシステムである.ここでいうハイパー・テザー基本ハードウェアとは,1)電源線を内部に通した高抗張力テザー,2)高機能ウィンチ,3)先端連結機構から構成された汎用的なツールであり,前年度までに研究開発してきた.本年度は,最小構成の2台の移動プラットフォームを用いたテザー遠隔駆動作業機システムを構築した.移動プラットブォームとしては,ガソリンエンジン駆動4輪バギー車(グリフォン1号機)と,クローラ型不整地走行車(ヘリオスVI)の2台の移動ロボットを使用した.作業機としては前年度から開発していた芝刈り作業機に,各種センサや工具を搭載した改良版を用いた.これらを組み合わせて実用的なテザー遠隔駆動作業機システムを構築し,構内で実際の草刈実験を行い,提案する方法の有効性を検証した.なお,高速回転する芝刈り円盤が発生.するジャイロモーメントを利用して姿勢制御を行う方法の妥当性も確認した.今後は,地雷探査は撤去作業にも適用できる作業機の開発を予定している.
固体可燃物の熱分解機構と区画火災におけるバックドラフトの発生機構

バックドラフトに代表される建物火災における急激な燃焼拡大機構について、固体可燃物の熱分解の制御論的解析に基づいてモデル化し、数量的に予測評価するための理論的枠組を構築した。研究は、下記の各項目より構成される。(1)内装材料等の固体可燃物の燃焼時の分解性状と環境条件、特に入射熱の関係の明確化天井等の条件での内装燃焼時の加熱条件や火災による入射熱を実験により把握し、内装材料の火災時の分解性状を材料試験で把握しようとする際、外力条件とすべき加熱条件を明らかにした。(2)内装材料等の固体可燃物の燃え広がり性状のモデル化と検証放射加熱環境下の材料の分解性状を入力条件として、天井等の状態での燃え広がり性状を予測するモデルを構築した。このモデルに(1)で得られる一連の材料データを投入し、モデルの妥当性を実験的に検証した。(3)模型レベルでの区画燃焼実験による区画内可燃物の分解・燃焼性状と区画換気・材料加熱性状の関係の把握(1)で分解性状を把握した材料を内装とした場合に、開口・外的加熱条件を系統的に変化させ、燃焼拡大性に及ぼす影響で模型規模で明らかにした。(4)区画内燃焼拡大機構のモデル化区画内燃焼における燃焼効率の測定を精緻に行い、燃焼効率と開口・室条件の関係を明らかにするとともに、この効果を考慮した区画燃焼モデルを作成した。火災拡大及び区画火災性状を、燃焼物の物性と燃焼の基礎的機構に基づいて説明するモデルを構築する一環として、以下の項目について研究を実施した。主な成果については、次ページに示す諸論文及び国際シンポジウム等に報告した。(1)火災拡大の主要な過程である火炎の伝播・合流現象に関する理論・数値モデルを構築し、火炎合流については、プロパン及び木材クリブを燃料とする模型規模の実験との比較により、モデルの妥当性をほぼ検証できた。この成果に基づき、水平面上に全体としては正方形に広がる燃焼領域を想定し、火源の数、発熱速度、火源間の隙間の大きさをパラメータとして、火炎合流の生じる限界条件、火炎合流が火炎高さ・温度分布に及ぼす影響を明確化した。また、プロパン等の拡散型バーナーの方が木材クリブよりも合流が起こり易いという実験的事実についても、燃料噴出面付近への酸素の供給の程度が燃焼に及ぼす影響が拡散型バーナーと木材クリブによって異なることに原因があることを明らかにした。(2)火炎伝播についても、過去の実験と定性的に良い一致を示す結果が得られたが、モデルの入力条件として必要なパラメータの一部に、実験では把握されていなかったものがあったため、厳密な検証を行うための実験計画を改めて検討して、実験装置を設計し、その基本部分を製作した。(3)区画内での火災拡大と区画からの火炎噴出に至る過程での可燃ガス・酸素の混合と反応機構を巨視的に把握するための実験計画を検討し、実験装置を設計した。
細菌によるワックスエステル合成のための代謝工学

1)ワックスエステル合成に関与する酵素遺伝子のクローニングn-アルカン資化性菌Acinetobacter sp.M-1株より、ワックスエステル合成の最終段階を触媒する酵素、acyl-CoA:alcohol transferaseを精製し、酵素化学的諸性質を明らかにするとともに、その推定アミノ酸配列の情報を基に、当該遺伝子をクローニングした。さらに、当該遺伝子をプラスミドpKT231に組み換えて大腸菌に形質転換し、大腸菌の無細胞抽出液中に本酵素活性を認め、本遺伝子が目的の酵素をコードしていることを確認した。2)ワックスエステル分解酵素欠損株の取得Acinetobacter sp.M-1株の無細胞抽出液中に、ワックスエステルを加水分解するエステラーゼの活性を認め、精製してN-末端および内部アミノ酸配列を決定した。これを基に当該遺伝子をクローニングした。遺伝子の組換えによってこの遺伝子破壊株を得ることは出来なかったが、通常の変異処理によりこのエステラーゼの活性を示さない変異株(et株)を得ることができた。3)代謝工学的手法によるワックスエステル合成菌株の育種et株を宿主として、これにacyl-CoA : alcohol transferase遺伝子を保持したプラスミドpKT231-WSを形質転換した。その結果、形質転換株のacyl-CoA : alcohol transferase活性は元株の約120倍の活性を示した。この株を用い、n-ヘキサデカンを炭素源とした窒素制限培地で培養することにより、ワックスエステルの蓄積量は菌体重量の37%にまで達した。これは元株の2.6倍の蓄積量である。また、元株と異なり、蓄積したワックスエステルは、n-ヘキサデカンが消費された後でもほとんど分解されることなく、安定に蓄積した。ワックスエステルは、医薬品、化粧品、塗料、ろうそく、成形加工の型取りなどに広く利用されているが、その高い生分解性のために、今後用途は拡大するものと考えられている。現在はほとんど植物由来のものが用いられているが、これを微生物生産することができれば、ワックスエステルの分子組成の変換が可能になり、その量産化も期待できる。本研究では、n-アルカンを炭素源として増殖する際に、ワックスエステルをエネルギー貯蔵物質として細胞内に蓄積する細菌、Acinetobacter sp. M-1株のワックスエステル合成経路を解明し、それを基盤とした代謝工学的改変を行い、高品質で多様なワックスエステルの生産系を構築しようとするものである。得られた成果は以下のとおりである。1ワックスエステル合成に関与する酵素遺伝子のクローニングとその機能: Acinetobacter sp. M-1株よりアシルCoAレダクターゼ遺伝子をクローニングし、その遺伝子産物の酵素化学的性質を明確にした。さらに、当該遺伝子破壊株を作製して、そのワックスエステル合成能を調べた。その結果、ワックスエステルの脂肪酸部分とアルコール部分となるべき基質ををそれぞれ別途に加えることにより、任意な組成のワックスエステルの調製が可能であることが判明した。2ワックスエステル合成酵素の活性検出とその精製:ワックスエステル合成の最終段階を触媒するアシル-CoA:アルコールトランスフェラーゼの簡便な活性測定法を確立して本酵素を精製した。本酵素活性は従来、アイソトープで標識する方法でしか測定できなかったが、本方法を用いることにより、酵素の基質特異性のようなワックスエステル生産のために必要な基礎的知見を得ることができるようになった。3その他:ワックスエステル分解酵素欠損株の取得については、現在進行中である。また、効果的なワックスエステルの抽出法の条件検討を行った。1ワックスエステル合成に関わる酵素遺伝子のクローニングとその機能:Acinetobacter sp. M-1株よりワックス合成の最終段階を触媒するワックスシンターゼ(アシルCoA:アルコールトランスフェラーゼ)遺伝子をクローニングし、大腸菌での発現に成功した。遺伝子の配列から膜結合性酵素であることが予想されたが、大腸菌においても、顆粒画分にその活性を見出した。組換え大腸菌より精製した酵素を用いて酵素活性測定法を確立した。この方法を用いてM-1株の活性を測定したところ、10nmol/min・mgとその活性は微弱であった。このような低い活性で既に著量にワックスエステルの蓄積が達成されており、この遺伝子をさらに高度に発現させることによって、元株のワックルエステルの生産性を飛躍的に向上される可能性があることが明らかになった。2 n-アルカンかのワックスエステル合成の代謝工学:本研究を通じて、n-アルカンからワックスエステルに至る全ての酵素系が明らかになり、全ての対応する遺伝子を取得することができた。これらの遺伝子破壊株を用いることによって、ワックスエステルの分子組成を制御することが可能となり、また、ワックスエステル合成の隘路となる反応を触媒する酵素遺伝子を大量に発現することによって、生産性を向上できる。1)ワックスエステル合成に関与する酵素遺伝子のクローニングn-アルカン資化性菌Acinetobacter sp.M-1株より、ワックスエステル合成の最終段階を触媒する酵素、acyl-CoA: