hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
コバルト触媒を用いる新規炭素-炭素結合生成反応の開発

精密有機合成に利用できる官能基、位置、ならびに立体選択性に優れたコバルト触媒を用いる新規炭素-炭素結合生成反応を開発することができた。開発した新反応は、これまでのパラジウムやニッケルなどを用いた触媒反応にはない形式の新反応である。具体的には以下の通りである。1)コバルト触媒を用いたハロゲン化アルキルとアリルならびにベンジルグリニャール反応剤の交差カップリング反応、2)コバルトジホスフィン触媒を用いたハロゲン化アルキルとアリールグリニャール反応剤の交差カップリング反応、3)コバルトジアミン触媒を用いたハロゲン化アルキルとアリール、アルケニル、アルキニルグリニャール反応剤の交差カップリング反応、4)合成プロスタグランジンAH13205の合成、5)コバルト触媒を用いたハロゲン化アルキルあるいはエポキシドとスチレンの溝呂木-ヘック型反応、6)コバルト触媒を用いるシリル置換ジブロモメタンとシリルメチルマグネシウム反応剤による位置ならびに立体選択的1,2-ジシリルエテンならびに1,1,2-トリシリルエテンの合成、7)コバルト触媒を用いるアルキンのシン-ヒドロホスフィン化反応。これらの反応の開発を通じて、ハロゲン化アルキルを出発物質とする反応の有用性を明らかにし、ハロゲン化アリールやハロゲン化アルケニルを主に出発物質とする従来の遷移金属触媒反応に大きな変革をもたらすことができた。これらの研究は有機合成化学の深化につながるものと期待している。アルキンのヒドロホスフィン化反応は有機リン化合物を令成するための有効な手法の一つである。しかしながら一般性の高い反応の報告例は限られていた。今回、研究代表者はコバルト触媒によるアルキンのヒドロホスフィン化反応について検討を行った。触媒量のブチルリチウムとコバルトアセチルアセトナート存在下、内部アルキンあるいは末端アルキンをジフェニルホスフィンに作用させたところ、対応するアルケニルホスフィンが収率よく得られた。興味深いことに、本ヒドロホスフィン化反応はアルキンの種類にかかわらず、シン選択的に進行した。また、ヒドロホスフィン化反応によって得られたアルケニルホスフィンがリンイリド前駆体として有効であることが明らかとなった。得られたアルケニルホスフィンを単離した後、ヨードメタンを作用させ、ホスホニウム塩に導いた。次に、沸騰ベンゼン中ホスホニウム塩にベンズアルデヒドとDBUを作用させることにより、共役ジエン化合物を得ることができた。ジブロモメチルシランに対し、THF中-20°Cで塩化コバルト触媒存在下トリメチルシリルメチルグリニャール反応剤を作用させると対応する1,2-ジシリルエテン化合物が定量的に得られた。交差カップリング反応は有機合成上極めて強力な炭素-炭素結合生成法である。ハロゲン化アルキルを用いる交差カップリング反応は、中間に生じるアルキル遷移金属のβ-水素脱離による分解が起こりやすいために通常容易ではない。研究代表者らはコバルト触媒によるハロゲン化アルキルとグリニャール反応剤の交差カップリング反応について研究を行っている。今回、コバルトジアミン触媒によるハロゲン化アルキルとアリールグリニャール反応剤の交差カップリング反応について検討を行った触媒量の塩化コバルトジアミン錯体存在下、光学活性ブロモアセタールとフェニルグリニャール反応剤を作用させたところ、交差カップリング反応がジアステレオ選択的に進行し3-フェニルテトラヒドロフラン誘導体が収率よく得られた。また、市販の光学活性シクロペンテンジオールモノアセタートのハロアセタールに対して交差カップリング反応を行うと、環化/交差カップリング連続反応が進行し、光学活性なコーリーラクトン類縁体へと変換することができた。さらに、これを鍵とした非天然プロスタグランジンAH13205の全合成を達成した。触媒量の塩化コバルトジアミン錯体存在下、2-ヨードシクロヘキサノールのジメチルビニルシリルエーテルに対して、フェニルグリニャール反応剤を作用させたところ、環化に引き続きフェニル基のカップリング反応が進行し、ベンジル置換オキサシラシクロペンタン誘導体が収率よく得られた。また、得られたオキサシラシクロペンタンは玉尾酸化によって対応するジオールへと変換することができた。
がん特異抗原の抗腫瘍免疫療法への応用ならびに発癌機構への関与の解明

本研究は癌特異的に高発現している抗原を選び出し、それらの抗原についてヒト細胞傷害性T細胞(CTL)およびヘルパーT(Th)細胞に腫瘍拒絶を誘導するペプチドを同定し、さらにマウスを用いて腫瘍抗原による抗腫瘍免疫応答のin vivo誘導効果について検討することを目的とする。我々がSEREX法で同定した新規癌精巣(Cancer-Testis : CT)抗原KM-HN-1は舌、甲状腺、胃および膵臓癌で発現し、分裂期には染色体に局在した。多様な癌の患者血清中に、健常人より有意に高頻度で抗KM-HN-1抗体が検出された。さらにHLA-A24により提示されたKM-HN-1ペプチドに特異的、かつ癌細胞株に細胞傷害活性を示すヒトCTLを誘導でき、抗腫瘍免疫療法への応用が有望と期待された。また、我々がcDNAマイクロアレイのデータより同定したGlypican-3(GPC3)の肝細胞癌(HCC)の腫瘍マーカーとしての有用性は既に示していたが、メラノーマの腫瘍マーカーになることも証明した。さらに、ヒトとマウスのGPC3に共通なペプチドを用いて、GPC3発現癌細胞を傷害するCTLをヒトおよびマウスにおいて誘導でき、HCCならびにメラノーマの新しい腫瘍マーカー、および腫瘍拒絶抗原としてのGPC3の有用性を示した。また、食道癌のcDNAマイクロアレイのデータより、食道癌特異的に高発現する新規癌抗原Proliferation potential-related protein (PP-RP)を同定した。PP-RPは癌化や悪性度の高さに関与していると考えられ、PP-RPの発現量が非常に高い群は、予後不良であることを発見し、PP-RPの発現量が食道癌の予後予測因子として使用できる可能性を示した。さらにペプチド特異的かつPP-RPおよびHLA-A24陽性癌細胞株を傷害するヒトCTLの誘導が食道癌患者で確認され、免疫療法への応用の可能性が示された。
BLySによるIL-4誘導IgEクラススイッチの解明とアレルギー治療戦略

本研究で,BlySがCD40非依存性に免疫グロブリンのクラススイッチを誘導することを証明した。鼻粘膜においてもBLySは重要な働きをしていると考えられる。アレルギー性鼻炎はIgEを介した代表的な1型アレルギーで、鼻茸においてもIgEの重要性が報告されるようになった。鼻粘膜組織においてもBLySが発現していることから、BLySによる細胞内シグナル伝達,生体内で生じる共刺激などを検討した。IL-4誘導Igクラススイッチ定量が可能であるGFP発現ベクターを用いた実験で,BLySが濃度依存性にIL-4誘導Igクラススイッチを起こし,p38mitogen-activated protein kinase(p38MAPK)シグナルの阻害剤であるSB203580で濃度依存性に抑制された。ヒトB細胞において,IL-4存在下にBLySはAIDの発現誘導とIgEクラススイッチが観察された。SB203580でIL-4とBLySによるIgEクラススイッチが強く抑制された。BLySはヒト細胞においてp38 MARK及びc-Jun N-terminal kinase (JNK)のリン酸化を誘導した。BLyS (B lymphocyte stimulator)がヒトの鼻粘膜線維芽細胞から産生されること,ヒト末梢血において,IL-4とCD40架橋によるIgE産生がBLySの中和抗体によって一部抑制されることを証明した。(1)BLySによるIL-4誘導Igクラススイッチの誘導,(2)Igクラススイッチに重要な働きをしているActivation-induced cytidine deaminase (AID)の発現誘導,(3)BLySによる細胞内シグナル伝達について検討した。ヒトSμとS・の間にGFPを逆方向に存在させ,クラススイッチが起こるとGFPが発現するベクターをヒトB細胞株Ramos2G6にエレクトロポレーションにて遺伝子導入した。Geneticinを用いてセレクションし,細胞をRPMI1640で培養した。遺伝子導入されたヒトB細胞株Ramos2G6をIL-4及びBLySで刺激した。4日後に,フローサイトメトリーにてGFP陽性細胞の数を定量比較した。末梢血からヒトB細胞を単離し,SB203580,PD98059,SP600125で前処置し,IL-4及びBLySで刺激した。刺激4日後にRNAを採取し,switch circle transcriptsであるI・-Cμの発現をRT-PCRによりそれぞれ検討した。ヒトB細胞を単離し,SB203580,PD98059,SP600125で前処置し,IL-4及びBLySで刺激した。刺激2日後にRNAを採取し,AIDの発現をRT-PCRにより観察した。IL-4存在下にBLySはCD40非依存性にAIDの発現誘導とIgEクラススイッチが観察されたことから,シェーグレン症候群,SLE,リウマチ性関節炎などの自己免疫疾患以外にも,アレルギー性鼻炎や喘息などのアレルギー疾患においても重要な働きをしていることが示唆された。BLySは,NF・Bを介してB細胞に対する強力な作用を持つことが知られているが,その他の細胞内シグナルに関しては報告がない。我々は,ヒトB細胞においてBlySによりp38 MAPK及びJNKが活性化し,p38 MAPKがIL-4とBlySによるIgEクラススイッチに深く関与していることを証明した。本研究で,BLySがCD40非依存性に免疫グロブリンのクラススイッチを誘導することを証明した。アレルギー性鼻炎はIgEを介した代表的なI型アレルギーで、鼻茸においてもIgEの重要性が報告されるようになった。鼻粘膜組織においてもBLySが発現していることから,BLySによる細胞内シグナル伝達,生体内で生じる共刺激などを検討した。IL-4誘導Igクラススイッチ定量が可能であるGFP発現ベクターを用いた実験で,BLySが濃度依存性にIL-4誘導Igクラススイッチを起こし,p38 mitogen-activated protein kinase(p38 MAPK)シグナルの阻害剤であるSB203580で濃度依存性に抑制された。ヒトB細胞において,IL-

4存在下にBLySはAIDの発現誘導とIgEクラススイッチが観察された。SB203580でIL-4とBLySによるIgEクラススイッチが強く抑制された。BLySはヒトB細胞においてp38 MAPK及びc-Jun N-terminal kinase(JNK)のリン酸化を誘導した。BLyS(B lymphocyte stimulator)がヒトの鼻粘膜線維芽細胞から産生されること,ヒト抹消血において,IL-4とCD40架橋によるIgE産生がBLySの中和抗体によって一部抑制されることを証明した。
わが国都市圏における多核化の動向と郊外核の特性

本研究は、大都市圏における多核化の動向と、より規模の小さい都市圏における郊外化の次の段階と考えられる空間構造変容の兆候を検証することにある。分析の結果、第一に本研究のために設定したほとんどの都市圏において、中心市よりも郊外地域での変化が激しく、人工の郊外化とともに雇用の郊外化も進展し、この20数年で郊外地域の社会経済的特性が大きく変化したことが示された。また第二に、都市圏規模500万人以上の4つの大都市圏をとりあげ、この20数年のオフィス及び店舗従業者数の距離帯内における空間分布パターンの変化を、メッシュデータを用いて分析し結果、4つの大都市圏すべてにおいて、中心帯よりも中間帯および外緑帯でオフィス従業者ならびに店舗従業者の増加が大きいことと、より規模の大きな東京圏・大阪圏では中間帯および外緑帯の空間分布パターンが分散から複数の核集中へ向かっていることと、中規模の名古屋圏では中間帯で同様なパターンがみられ、ともにCBD域に比べると小規模ではあるが複数の郊外核が成長、していること、より小規模な福岡圏では郊外核形成の兆しが不十分であることが検証された。また郊外核と都心および副都心との特性の比較を行うために、大阪圏北郊の二つの郊外核「吹田市江坂地区」「千里中央地区」と都心域及び副都心域の間で、事業所統計およびパーソントリップ調査のデータを用いて、就業構造と通勤目的および商業・サービス業立地と関係の深い自由目的におけるトリップパターンを分析した。その結果、郊外地域と都心および副都心との特性の違いは依然大きいが、郊外核との比較ではその特性におきな違いはみられず、違いの原因は都市圏内における空間的位置の差から脈生するものと、その規模によるところがほとんどであることが明らかとなった。わが国の都市圏における多核化の動向と郊外核の特性を検証するために、今年度は東京大都市圏、京阪神大都市圏、名古屋都市圏、福岡都市圏の4つの都市圏における次のような二つの分析をすすめた。まず1981年および1991年の事業所統計調査・分割メッシュ統計を利用して、各都市圏における第3次産業従業人口が、この10年間に空間上でどのように変化したのかを検討した。いずれも分析の途中で部分的な結果の抽出ではあるが、集積の利益を求めてこれまで都心域に集中しがちであった第3次産業従業人口が、周辺地域すらわち郊外地域に広がる傾向がみられ、さらに検討をすすめると、郊外核を形成していると思われるメッシュ上への集中傾向が見られ、分散的な単なる雇用の郊外化ではなく、ここに雇用の多核化の進展が認められることが示された。とりわけ東京大都市圏と京阪神大都市圏でそうした傾向が強いことが認められた。また京阪神大都市圏のうち、第3次産業分野における雇用の郊外化が親展している北部セクター(大阪府北西郊外)の主要郊外核と、都心域との就業構造の違いを検討するために、1991年の事業所統計調査のうち調査区単位の特性資料を用いた分析を行った。その結果、経済活動を中心として類似の機能特性を有する主要郊外核と都心域とでは、女性就業比率や常雇比率などで相違がみられることが示され、郊外核が、これまでの都市域の成長とは異なる過程をたどってりることが示唆された。本年度の研究実績の概要は以下のとおりである。1.本年度初頭に整備・公表された平成8年事業所・企業統計調査区特性資料のうち、大阪府下の郊外核としての成熟の兆しがある地区の一部(豊中市、吹田市、箕面市、堺市)と、郊外核との比較対象に用いる大阪市都心地区、準都心地区、副都心地区のデータを収集し、個々の核の比較検討行い、あわせて前年度に収集・分析を行った平成3年同データとの時系列比較を行った。

その結果、郊外核は都心地区と比較すると、規模・特性(書くとしての成熟度)にいまだ開きが見られるが、時系列分析でその成長過程が明らかとなった。2.本年度後半に公表された、平成8年度事業所・企業統計メッシュデータより、東京・名古屋・京阪神・福岡の4大都市圏に関する、事業所形態別就業者数・事業所数集計(事務所および営業所、店舗および飲食店・・・いずれも500mメッシュ)を収集した。現段階では、分析の途中であるが、前年度、分析を行った昭和50年および昭和61年、平成3年の結果とあわせて、この20年間に、とくに東京・京阪神の大都市圏において郊外地域における就業者数、事業所数が増加するなかで、核形成の兆しとなる高集積メッシュが形成されつつあることが示されたが、名古屋・福岡の都市圏では郊外地域における核形成の兆しは弱く、都市圏規模による違いが明らかとなった。3.わが国都市圏の多核化の動向を検証するうえでの基礎資料となる高度経済成長期末期囲碁の、郊外地域における地域構造の変化を分析し、論文としてまとめた。その結果は、「日本の都市圏における郊外地域の特性分類」『調査と研究(長崎県立大学国際文化経済研究所)』第30巻第1号、1999年3月31日発行予定、pp.1-18、として公表される予定である。
Lethal Appetites: Media, Connectivity and Consumption in the Age of Discreet War

本課題では、戦争とメディアの間主観的関係について研究し、様々な政治経済の手法やプロセスのあり方について理解を深めるために文献調査やインタビューを行った。あらゆる事に焦点をあてたことで、個人の生活に関する透明性を高める一方で権力の不透明性が強まるというプロセスにより、個人の空間と公の空間の概念の境界を互いに侵食していることが分かった。また欧米では、政治的暴力に対するメディアの報道が権力の不透明さを助長している傾向であることも研究対象とした。結果として、ソーシャルメディア、データマイニング、国家安全保障間の境界の不確実さについても探究することができた。
海表面への雨滴衝突により引き起こされる水面波の波高減衰現象の解明

上部に降雨発生装置を取り付けた風波水槽を用い,風波の波高減衰実験を行った.その結果,波高減衰が起こるか否かは,風速および吹送距離よりもむしろ風波の大きさ(高さ)に強く依存することを明らかにした.また,降雨を伴う風波乱流場における気液両相の速度変動および水位変動計測,および単一の着色液滴を使用した液側界面極近傍の流動場の可視化実験を通して,気液両相の乱流場が降雨により強く影響を受けることを明らかにし,また,低風速時には雨滴の界面衝突により波高減衰が起こるにもかかわらず下降流が生じることも確認した.大気と海洋との間での運動量やスカラ(熱および物質)の輸送量を正確に評価することは,地球温暖化を予測するうえで非常に重要である.近年,大気・海洋間のスカラ輸送量を正確に評価するためには雨滴(降雨)の海表面への衝突により生成される乱流渦の影響を考慮することが重要であると指摘されているが,このような雨滴衝突の効果は未だ明らかにされていない.そこで,本研究では,雨滴の海表面への衝突により生成される乱流の構造,および,水面波が雨滴衝突により抑制される波高減衰現象を明らかにすることを目的としている.今年度は,新規に購入したカラーの高速度カメラを用いて,雨滴衝突時の液側界面近傍の流動構造の可視化を行った.可視化実験においては,全長4mの降雨装置を用い,降雨中での気流流速測定技術および水位調整技術を使用した.可視化のための撮影は,風速0m/s,3.6m/sおよび11m/sの場合に,水槽側面および底面から行った.その結果,風波の有無に依らず,また風速の速さに依らず,雨滴の風波気液界面への衝突により液側界面近傍には雨滴衝突に特有の下降流が生じることを確認した.また,低風速時(3.6m/s)の時には雨滴の界面衝突により波高減衰が起こっているにもかかわらず,下降流が生じていることも確認した.これは,風が吹いている場合であっても,雨滴衝突により気液界面を通しての物質移動は降雨により促進される可能性を示唆している.また,同降雨装置を用いて,波高減衰現象の発生条件について検証した.雨が降り,風が吹く状態における水位変動および気流流速を測定した.その結果,波高減衰が起こるか否かは風速よりもむしろ風波の大きさ(高さ)に強く依存することを明らかにした.上部に降雨発生装置を取り付けた風波水槽を用い,風波の波高減衰実験を行った.その結果,波高減衰が起こるか否かは,風速および吹送距離よりもむしろ風波の大きさ(高さ)に強く依存することを明らかにした.また,降雨を伴う風波乱流場における気液両相の速度変動および水位変動計測,および単一の着色液滴を使用した液側界面極近傍の流動場の可視化実験を通して,気液両相の乱流場が降雨により強く影響を受けることを明らかにし,また,低風速時には雨滴の界面衝突により波高減衰が起こるにもかかわらず下降流が生じることも確認した.本研究は,雨滴の海表面への衝突により引き起こされる水面波の波高の減衰現象を,気液二相流の乱流解析や最新の計測装置を用いた室内実験を実施することにより解明することを目的とする.平成23年度の研究実施概要を以下に示す.(1)降雨を伴う風波乱流場における気液両相の流速変動および水位変動計測手法の確立風波と降雨が共存する場合の波高減衰実験を行うために,降雨装置を取り付けた全長20mの風波水槽において,降雨を伴う風波乱流場における気流および液流の流速変動の測定技術を確立した.気流の流速変動の測定に関しては,降雨による雨滴のガラス面への付着によりレーザードップラ流速計(LDV)のレーザ光をテストセクションへと入射できない点が問題であった.そこで,本問題点を解決するために雨滴付着防止装置を開発し,本装置を用いたLDV計測により降雨下における気流速測定が可能であることを確認した.また,液流の流速変動の測定に関しては,従来のLDVを使用した液流測定法が適用可能であることを確認した.また,風波水槽にためられた水の量は,降雨により時々刻々と増加する.そのため,降雨による水の増加量と同量の水を常に水槽から排水する必要がある.そこで,定量式波高計,電磁弁,ポンプおよびシーケンサを併用した水位調整システムを開発した.(2)風波の波高減衰現象に及ぼす降雨の影響風波と降雨が共存する場合の波高減衰実験を行うために,風波水槽および全長1mの降雨発生装置を使用した準備実験を行った.本実験では,(1)で確立された気流・液流測定法および水位調整システムを使用した.その結果,本装置を用いた場合であっても波高減衰現象が起こることを確認し,さらに,気液両相の乱流状態が降雨により強く影響を受けていることを示した.気液両相の流速変動および水位変動計測手法の確立のうち,気液両相の流速変動測定法を確立した.また,降雨時の風波水槽中の水量の調節を行うために,定量式波高計,電磁弁,ポンプおよびシーケンサを併用した水位調整システムを新規に開発した.

このように本年度開発された,気液両相の流速測定法および水位調整システムを使用し,本水槽においても波高減衰現象が起こることを確認し,さらに,気液両相の乱流状態が降雨により強く影響を受けていることを確認した.以上より,研究の目的は,当初の計画通りおおむね順調に進展している.平成23年度には,全長1mの降雨装置を用いて降雨により風波の波高減衰現象が引き起こされることを確認した.しかし,どのような風速条件および降雨条件で波高の減衰が引き起こされるのかは明らかではない.また,その減衰の程度も明らかではない.そこで,平成24年度には,さまざまな風速・降雨条件のもとで波高の減衰に関するさらなる検証を行う予定である.具体的には,平成23年度に使用した装置よりもより大きな全長4mの降雨装置を使用し,風速および降雨条件を4通りに変化させ,降雨下における流速変動および水位変動の計測により波高減衰現象の評価を行う.流速測定は,レーザードップラ流速計および平成23年度に開発した雨滴付着防止装置を使用する.また,水位変動の測定は,定量式波高計を用いる.また,波高減衰現象の評価手法は本研究独自のものであるものの,従来の波高減衰現象に関する諸研究との比較検討を行うために,降雨の下流域において波高減衰現象の同定を行う従来の評価手法をも用いて,波高減衰現象の強度の評価を行う予定である.平成24年度には,研究費の6から8割を実験装置の製作および実験消耗品の購入に費やす.具体的には,降雨装置に関しては,天板下部に取り付けられた注射針を購入する必要がある.平成24年度は全長4mの降雨装置を使用する予定であるが,この場合は約4000本の注射針を使用し,さらに,降雨状況を4通りに変更するためには合計1万本以上の注射針が必要であると見積もられる.また,アクリル製やステンレス製のプレートやパイプを購入し,降雨装置を逐次改修・補強する必要がある.風波水槽に関しては,降雨装置と同様に,アクリル板等を購入し逐次回収を行う必要がある.また,海洋と同程度の塩分濃度とするために,食塩を購入する必要があるが,水槽の大きさが12トンであるため,一度の実験で使用する食塩の量は400kgと膨大である.また,流速測定に関しては,レーザー機器を使用するため,レーザー機器の使用・維持を行う必要があり,また,レーザー機器と併せて使用する流速測定用試薬を購入する.また,実験データ処理および膨大な実験データの保管のために,コンピュータおよび外部記憶装置を購入する.さらに,他の研究者との情報交換のための打ち合わせや,学会参加,論文発表等のために研究費を使用する予定である.
セントロメア構成因子によるクロマチンネットワークの解析

非コードDNA上の染色体機能を合成反復DNAと融合タンパクから構成的につくり出し、セントロメア機能と連係するクロマチンネットワークの解明を進めた。CENP-CとCENP-Iは、キネトコア機能形成とCENP-Aクロマチンのエピジェネティックな補充との両反応に要として働くことを明らかにした。さらに、CENP-C下流因子であるMis18複合体と相互作用するヒストンアセチル化酵素KAT7を同定した。KAT7の遺伝子破壊細胞ではCENP-A集合量が減少した。KAT7によるH3K14アセチル化が、ヒストン交換反応を活性化し、HJURPによるCENP-Aクロマチンの補充を促進することを明らかにした。本研究では、多様なゲノムの機能が非コードDNAを介して如何に連係しながら維持・制御されているのか統合的に理解することを目標としている。本年度は人工染色体を用いて染色体の様々な機能をつくり出し、セントロメアと染色体諸機能との連係を統御するクロマチンネットワーク機構を解明することを目指して以下の研究を進めた。1.セントロメア機能構成因子の集合メカニズム:セントロメアタンパク質群の階層的集合メカニズムを明らかにするため、セントロメア機能集合のマーカーであるCENP-Aを指標にすることにより、この集合に関わる因子のスクリーニングを進めた。かずさcDNAライブラリーを利用して多様なセントロメアタンパク質やクロマチン修飾関連因子をtetR-融合タンパク質として発現させ、tetO-配列異所的染色体挿入部位へ結合させた。その結果、tetR-融合HAT(ヒストンアセチル化酵素)の一つは新規セントロメア機能構造形成に関わる因子であることを発見した。さらに、このHATは、これまで明らかにされている因子であるMis18複合体とHJURPとの間の経路でCENP-A集合に関わることを明らかにした(Ohzeki et al,EMBOJ,2012)。この他にもセントロメア機能構造の集合に関わる因子が多数見つかってきており、他の染色体の機能に共通する因子の関与についても解析を進めている。2.構成的手法によるクロマチンネットワーク解析:人工染色体を解析手法に用いて、セントロメアと複製、転写、組換え、損傷修復などの染色体諸機能との連係について研究を進めるために、中山,小林、太田、高田各班と協力して技術講習会を開いた。本年度も引き続き、人工染色体を用いて染色体の機能を構成的につくり出し、セントロメアと染色体諸機能との連係を統御するクロマチンネットワーク機構の解明を目指して以下の研究を進めた。1.セントロメア機能構成因子の集合メカニズム:かずさcDNAライブラリーを利用して、多様なヒストンアセチル化酵素HATの中からtetR-Mis18複合体と相互作用し、セントロメア機能集合のマーカーであるCENP-Aの新規集合に関わるHAT複合体を同定した。このHAT複合体構成因子がMis18複合体と複数箇所で相互作用すること、更に、この下流でCENP-A集合への関わりが指摘されている複数因子がセントロメアへ集合し始めることを明らかにした。顕微鏡自動焦点調節装置の導入により、CENP-A集合に関わる因子の解析が進展した。2.構成的手法によるクロマチンネットワーク解析:高田班と協力して、人工染色体を用いて、セントロメア機能集合に関る因子の一つがDNA損傷修復関連因子と相互作用することを発見し、セントロメアとDNA損傷修復を連係するクロマチンネットワーク解析を進めた。3.ネットワークのかく乱が引き起こす影響の解明:クロマチンネットワークをかく乱させた場合、染色体分配へ及ぼす影響や細胞分化に与える影響について解析するため、まず、マウスES細胞を用いて、各種ヒストン修飾酵素融合タンパクを染色体セントロメア(反復DNA)部位へ条件的に結合させるシステムの開発を進めた。更に、人工染色体を用いて染色体不安定性に関る因子を検定するシステムを構築した。本研究では、多様なゲノム機能が非コードDNAを介して如何に連係しながら維持・制御されているかについて明らかにすることを目標としている。具体的には、ヒト人工染色体を用いて染色体機能を構成的につくり出し、セントロメアと染色体諸機能との連係を統御するクロマチンネットワークの機構解明を目指して以下の研究を進めた。1.セントロメア機能構成因子の集合メカニズム:セントロメア反復DNAへのCENP-Bの結合はセントロメア機能集合の指標であるCENP-Aクロマチンを安定維持する機能があることを証明した(Fujita, Otake et al, 2015)。Mis18複合体と相互作用し、CENP-Aクロマチンの新規集合に関わるヒストンアセチル化酵素(HAT)複合体を同定した。このHAT遺伝子の破壊株では実際にセントロメアでのCENP-A集合が半減すること、このHATの下流でリモデリング因子等の多様な因子が集合し、クロマチン交換反応のネットワークが連動し始めることを明らかにした。2.構成的手法によるクロマチンネットワーク解析:人工染色体を用いて、セントロメア機能集合に関わる因子とDNA複製や転写、損傷修復に関わる因子との連係するクロマチンネットワークの解析を進め、転写や複製と共通するクロマチンオープン化に関わるヒストン修飾やこれを抑制するヘテロクロマチン化修飾がセントロメア形成維持に対してもそれぞれ促進/抑制に関与していることを明らかにした。3.ネットワークのかく乱が引き起こす影響の解明:上記クロマチンネットワークをかく乱させた場合、染色体分配へ及ぼす影響について解析を進めた。

ヘテロクロマチン化の増強(Suv39h1の過剰発現)は、上記Mis18複合体下流HATの遺伝子破壊株で顕著に染色体不安定化を引き起こすことを明らかにした。本研究では、多様なゲノム機能が非コードDNAを介して如何に連係しながら維持・制御されているかについて明らかにすることを目指した。具体的には、ヒト人工染色体を用いて染色体機能を構成的につくり出し、セントロメアと染色体諸機能との連係を統御するクロマチンネットワークの機構解明を目指して以下の研究を進めた。1.セントロメア機能構成因子の集合メカニズム: CENP-Bはセントロメア機能集合の指標であるCENP-Aと直接相互作用し、CENP-Aクロマチンを反復DNA上に安定化することを証明した(Fujita, Otake et al, 2015)。CENP-Aクロマチンの新規集合に関わるMis18複合体と相互作用するヒストンアセチル化酵素(KAT7)を同定した。KAT7の遺伝子破壊細胞ではセントロメアのCENP-A集合量が半減すること、KAT7の下流でリモデリング因子のRSF1が集合し、CENP-A集合と連動してヒストン交換反応が起ることを明らかにした(Ohzeki et al, 2016)。2.構成的手法によるクロマチンネットワーク解析:人工染色体を用いて、セントロメア機能集合に関る因子とDNA複製や転写、損傷修復に関る因子との連係するクロマチンネットワークの解析を進め、転写や複製と共通するクロマチンオープン化に関るヒストン修飾酵素(HATs:MYSTs, P300, PCAF)やこれを抑制するヘテロクロマチン化修飾酵素(Suv39h1、HDACs)がセントロメア形成維持に対してもそれぞれ促進/抑制に関っていることを明らかにした(Shono et al, 2015)。3.ネットワークのかく乱が引き起こす影響の解明:クロマチンネットワークをかく乱させた場合、染色体分配へ及ぼす影響について解析した。上記KAT7の遺伝子破壊株では細胞分裂時の染色体分配に不安定化を引き起こし,さらにヘテロクロマチン化を増強するH3K9me3化酵素Suv39h1の過剰発現では不安定化がより顕著になることを明らかにした(Ohzeki et al, 2016)。非コードDNA上の染色体機能を合成反復DNAと融合タンパクから構成的につくり出し、セントロメア機能と連係するクロマチンネットワークの解明を進めた。CENP-CとCENP-Iは、キネトコア機能形成とCENP-Aクロマチンのエピジェネティックな補充との両反応に要として働くことを明らかにした。さらに、CENP-C下流因子であるMis18複合体と相互作用するヒストンアセチル化酵素KAT7を同定した。KAT7の遺伝子破壊細胞ではCENP-A集合量が減少した。KAT7によるH3K14アセチル化が、ヒストン交換反応を活性化し、HJURPによるCENP-Aクロマチンの補充を促進することを明らかにした。
機械学習と材料データベースを活用したハイスループット計測データの自動解析

本研究では、物質計測の効率化・高度化を目指して、計測データの解析における機械学習の応用を研究します。粉末X線回折法(XRD)や蛍光X線分析法(XRF)、X線吸収分光法(XAS)をはじめとした量子ビーム実験に本手法を適用することで、測定中に結晶構造・電子状態等をリアルタイムに予測することが可能となります。金属合金の組成を網羅したコンビナトリアル薄膜試料のXRD・XRF・XAS測定とデータ解析を通じて、提案手法の実験的検証を行います。
玄武岩風化土(おんじゃく)の圧縮性

おんじゃくとは,佐賀県北西部において,玄武岩類の風化土につけられた名称である.この土の一般的な特徴は土粒子の密度が2.83.1g/cm^3と一般の土に比べて高く,粘土分含有量の割に含水比や飽和度が高く,乾燥密度が1g/cm^3程度と小さいことである.実験に用いた試料は赤坂ダムのダムサイトで採土した赤色のおんじゃくである.標準締固めによる最適含水比と最大乾燥密度は37.5%,1.27g/cm^3である.本研究においては,最適含水比より乾燥側で締固められたおんじゃくの水浸による圧縮性と強度の変化を実験的に調べた.得られた主な結果は次の通りである.(1)締固めおんじゃくを一次元圧縮後に水浸すると,同一圧力で圧縮されている初期水浸試料の間隙比に達するまでの沈下を示す.(2)締固め不飽和土,サクション一定の下で圧縮した試料について,定体積水浸を行いサクションを解放すると,圧縮圧力は初期水浸試料のe-logp曲線に交わる点まで減少する.(3)初期間隙比が同じである水浸,非水浸試料の同一間隙比における平均圧縮圧力の差はサクションSに等しい.(4)締固め土のサクションの解放に伴い,圧縮降伏応力,体積圧縮係数は減少する.(5)締固め土のφ_d,C_dは水浸によって初期水浸土のφ_d,C_dまで低下する.圧縮圧力にSを加えて有効応力としたσ ́に対してせん断強度τ_fを示すと,水浸,非水浸試料にかかわらずσ ́-τ_f関係には唯一の関係が得られる.(6)平均有効主応力-応力比図上で初期水浸土の圧縮・除荷をみると,圧縮過程においては応力比はほぼ一定である.除荷過程においては応力比は急激な減少を示す.不飽和土を水浸した場合においては,圧縮降伏応力よりやや大きい応力まで応力比は圧縮過程とほぼ同じであるが,圧縮降伏応力近傍で応力比は増大しその値はせん断破壊時の応力比と同等になる.さらに低応力下での水浸においては応力比は減少する.おんじゃくとは,佐賀県北西部において,玄武岩類の風化土につけられた名称である.この土の一般的な特徴は土粒子の密度が2.83.1g/cm^3と一般の土に比べて高く,粘土分含有量の割に含水比や飽和度が高く,乾燥密度が1g/cm^3程度と小さいことである.実験に用いた試料は赤坂ダムのダムサイトで採土した赤色のおんじゃくである.標準締固めによる最適含水比と最大乾燥密度は37.5%,1.27g/cm^3である.本研究においては,最適含水比より乾燥側で締固められたおんじゃくの水浸による圧縮性と強度の変化を実験的に調べた.得られた主な結果は次の通りである.(1)締固めおんじゃくを一次元圧縮後に水浸すると,同一圧力で圧縮されている初期水浸試料の間隙比に達するまでの沈下を示す.(2)締固め不飽和土,サクション一定の下で圧縮した試料について,定体積水浸を行いサクションを解放すると,圧縮圧力は初期水浸試料のe-logp曲線に交わる点まで減少する.(3)初期間隙比が同じである水浸,非水浸試料の同一間隙比における平均圧縮圧力の差はサクションSに等しい.(4)締固め土のサクションの解放に伴い,圧縮降伏応力,体積圧縮係数は減少する.(5)締固め土のφ_d,C_dは水浸によって初期水浸土のφ_d,C_dまで低下する.圧縮圧力にSを加えて有効応力としたσ ́に対してせん断強度τ_fを示すと,水浸,非水浸試料にかかわらずσ ́-τ_f関係には唯一の関係が得られる.(6)平均有効主応力-応力比図上で初期水浸土の圧縮・除荷をみると,圧縮過程においては応力比はほぼ一定である.除荷過程においては応力比は急激な減少を示す.不飽和土を水浸した場合においては,圧縮降伏応力よりやや大きい応力まで応力比は圧縮過程とほぼ同じであるが,圧縮降伏応力近傍で応力比は増大しその値はせん断破壊時の応力比と同等になる.さらに低応力下での水浸においては応力比は減少する.おんじゃくとは,佐賀県北西部(上場地域)において,玄武岩類の風化土につけられた名称である.おんじゃくは,日本統一土質分類法によるとその大方は粘性土に分類され,その主要粘土鉱物はメタハロイサイト,加水ハロイサイト、クロライトである.この土の一般的な特徴は土粒子の密度が2.83.1g/cm^3と一般の土に比べて高く,粘土分含有量の割に含水比や飽和度が高く,乾燥密度が1g/cm^3程度と小さいことである。実験に用いた試料は赤坂ダムのダムサイトで採土した赤色のおんじゃくであり,標準締固めによる最適含水比と最大乾燥密度は37.5%,1.27g/cm^3である.締固めエネルギーの増加に伴って最適含水比は減少し,密度は増加する.本年度の研究においては,締固めたおんじゃくの圧縮性と水浸による沈下について実験的に検討した.締固めおんじゃくのe-logp曲線(e:間隙比,p:圧縮応力)は,過圧密土のそれに似て,圧縮降伏応力p_yの前後において勾配の変化を示す.

締固めエネルギーが一定である場合,締固め土のp_yは,含水比の増加に伴って減少し,密度よりも含水比の影響を大きく受ける.締固め後に水浸を受けた試料のp_yは最大乾燥密度で最大値を示し,密度の影響を顕著に受ける.また,圧縮指数は,含水比が最適含水比より低い場合,含水比の増加に伴い減少し,含水比が最適含水比以上になるとほぼ一定値を示す.初期水浸土の圧縮指数は,含水比に関わり無くほぼ一定である.締固めおんじゃくは,圧縮圧力が低い領域においては水浸によって膨張し,中位の圧力の下では沈下を示すが,高い圧力の下では膨張も沈下も示さない.締固め土が水浸によって膨張あるいは沈下を示す範囲は,初期水浸土と非水浸土のe-p曲線に差異がある部分である.締固めおんじゃくの水浸による沈下(コラプス)の発生条件は,含水比が最適含水比以下で,飽和度が8090%以下の場合であり,その程度は圧縮圧力がp_yよりやや大であるところで最大である.おんじゃくとは,佐賀県北西部において,玄武岩類の風化土につけられた名称である.この土の一般的な特徴は土粒子の密度が2.83.1g/cm^3と一般の土に比べて高く,粘土分含有量の割に含水比や飽和度が高く,乾燥密度が1g/cm^3程度と小さいことである.実験に用いた試料は赤坂ダムのダムサイトで採土した赤色のおんじゃくである.標準締固めによる最適含水比と最大乾燥密度は37.5%,1.27g/cm^3である.本年度の研究においては,最適含水比より乾燥側で締固められたおんじゃくの水浸による圧縮性と強度の変化を実験的に調べた.得られた主な結果は次の通りである.(1)締固めおんじゃくを一次元圧縮後に水浸すると,同一圧力で圧縮されている初期水浸試料の間隙比に達するまでの沈下を示す.(2)締固め不飽和土,サクション一定の下で圧縮した試料について,定体積水浸を行いサクションを解放すると,圧縮圧力は初期水浸試料のe-logp曲線に交わる点まで減少する.(3)初期間隙比が同じである水浸,非水浸試料の同一間隙比における平均圧縮圧力の差はサクションSに等しい.(4)締固め土のサクションの解放に伴い,圧縮降伏応力,体積圧縮係数は減少する.(5)締固め土のφ_d,c_dは水浸によって初期水浸土のφ_d,c_dまで低下する.圧縮圧力にSを加えて有効応力としたσ^1に対してせん断強度τ_fを示すと,水浸,非水浸試料にかかわらずσ^1-τ_f関係には唯一の関係が得られる.(6)平均有効主応力-応力比図上で初期水浸土の圧縮・除荷をみると,圧縮過程においては応力比はほぼ一定である.除荷過程においては応力比は急激な減少を示す.不飽和土を水浸した場合においては,圧縮降伏応力よりやや大きい応力まで応力比は圧縮過程とほぼ同じであるが,圧縮降伏応力近傍で応力比は増大しその値はせん断破壊時の応力比と同等になる.さらに低応力下での水浸においては応力比は減少する.
ラット歯周組織細胞の加齢変化と各細胞の機械的伸展力による応答性の違いについて

6週齢(young)および24ケ月齢(aged)ラットの下顎切歯歯槽骨骨片をcollagenase処理して得られた骨芽細胞を、底面がラバー製の培養dish(Flexcell社製)に3x10^5cells/wellになるように培養し、confluent後コンピューター制御のFlexcercell strain unit(Flexcell社製)にてdish底面積が18%増加となるような周期的伸展力(6 cycle/min,i.e.5sec elongation and 5sec relaxation)を加え、3、6、24、72時間後のプロスタグランディン(PG)E_2およびインターロイキン(IL)-1βの産生量の検討を行った。PGE_2産生量は、周期的伸展力を加えた(tension)群がyoungおよびAgedとも伸展力を加えなかった(control)群よりも有意に増大し、さらにyoungよりもagedの方がより増大する傾向を示した。経時的には3、6hと増大し24、72hと減少する傾向を示し、その傾向にはyoungおよびAgedでの差は認められなった。IL-1β産生量はPGE_2産生量の場合と同様に、tension群がyoungおよびAgedともcontrol群よりも有意に増大し、さらにyoungよりもagedの方がより増大する傾向を示した。しかしその増大量は、我々がin vitroで老化させたヒト歯根膜細胞を用い同様な実験を行って得られた結果に比べ、ラットの歯槽骨骨芽細胞でのPGE_2産生量はほぼ同様な結果となったが、IL-1β産生量での増大量は小さい傾向を示した。これが歯根膜細胞と、歯槽骨骨芽細胞の周期的伸展力に対する応答性の差であるかどうかを検討するため、現在ラットの歯根膜および歯肉それぞれから得た細胞により同様の実験を準備中である。今後さらに各種細胞の培養上清中に放出される骨吸収能活性についても検討し、各歯周組織細胞の加齢による変化を検討する予定である。
グリオーマ血清/髄液中DNA高感度解析によるliquid biopsyの確立

難治性のグリオーマにおいて、血清/髄液中の腫瘍由来DNAを抽出して、遺伝子変異やDNAメチル化について高感度解析を行い、腫瘍の診断や再発の早期発見、バイオマーカーの検出を目指すことを目的として本研究を計画した。2015年5月以降、グリオーマ症例の術前の血清保存を行っており、本年度も継続して採取を行い、152例において血清の保存をしている。また、比較として利用可能な他の疾患の血清の保管も行っており、55例を保有している。2017年より、腰椎穿刺を行った症例については髄液も保存しており、62例(グリオーマ22例、その他腫瘍40例)の髄液を保存した。血清中DNAの抽出について、QIAGEN社のQIAamp Circulating Nucleic Acid Kitを用いて行ったところ、微量なDNAの抽出が得られた。このDNAを用いてMGMTメチル化解析をMSP法にて行ったが、はっきりとしたDNA増幅がみられなかった。また、髄液中のDNAの抽出も行い、今後遺伝子解析を行っていく予定である。血清/髄液DNAで解析した結果を腫瘍検体の結果と比較するために、腫瘍検体から抽出したDNAにおいてIon Ampliseq Cancer Hotspot Panelを用いた遺伝子変異解析を行い、腫瘍形成に関与していると思われる遺伝子異常を検出した。また、膠芽腫の初発時と再発時における遺伝子変異解析を、Ion Ampliseq Comprehensive Cancer Panelを用いて行って腫瘍検体における遺伝子変異の経時的変化を確認した。今後、血清/髄液の腫瘍由来DNAにおいてもこれらの高感度解析を行っていく予定であるが、血清/髄液のDNAメチル化や遺伝子変異が腫瘍でみられる異常を反映しているかどうか比較するためのコントロールデータが得られた。血清や髄液中の腫瘍由来DNAについては、微量ながら検出することに成功したものの、変異解析やメチル化解析を安定に行うほどのqualityが得られなかった。高感度解析法であるデジタルPCRを用いて解析を試みているが、血清の解析では安定した結果が得られていない。髄液中のDNAを用いると腫瘍と一致した結果がえられるという報告が散見されており、髄液からのDNA抽出、解析を行っている。また、腫瘍検体において次世代シークエンサーを用いた解析を多数行い、神経膠腫の遺伝子変異について詳細なデータが得られたため、血清/髄液の結果と比較するためのコントロールデータは十分そろったと考える。しかしながら、目的としている血清/髄液の解析がまだ安定しないことから、やや遅れていると考える。血清から抽出したDNAの解析は困難であり、DNA抽出精度、高感度PCR解析精度を上げていく必要がある。髄液中のDNAは検出可能性が高いという報告があり、髄液から抽出したDNAを用いた解析も同時に行っていく。また、digital PCRでの単一遺伝子の解析に続き、次世代シークエンサーを用いた解析を行っていく。サンプルの数は十分あるため、これらの至適条件決定後は研究の進捗が大いに期待できる。2015年5月以降、グリオーマ症例の術前の血清保存を行っており、本年度も継続して採取を行い、112例において血清の保存をしている。2017年より、腰椎穿刺を行った症例については髄液も保存しており、17例の髄液を保存した。血清/髄液DNAで解析した結果を腫瘍検体の結果と比較するために、腫瘍検体から抽出したDNAにおいて新規メチル化マーカーの解析や次世代シークエンサーを用いた網羅的遺伝子変異解析を行った。新規メチル化マーカーとして、IGFBP2がグリオーマのグレードを予測するのに有用であることが確認された。また、膠芽腫の初発時と再発時における遺伝子変異解析を、Ion Ampliseq Cancer Hotspot Panelを用いて行って腫瘍検体における遺伝子変異の変化を確認した。血清や髄液中の腫瘍由来DNAを検出し、遺伝子解析を行う予定であるが、解析を行うためのDNAの検出がまだ安定して行えず、条件検討をしている段階である。また、高感度解析法であるデジタルPCRについても条件検討をしており、多数のサンプルを解析する前段階にいる。一方、腫瘍検体において多数のサンプルの解析を行い、新規メチル化マーカーの同定や次世代シークエンサーを用いた遺伝子解析による変異同定を行うことができたため、血清/髄液の結果と比較するためのコントロールデータを得ることができた。しかしながら、目的としている血清/髄液の解析がまだ準備段階であることから、やや遅れていると考える。

血清中DNAの抽出について、QIAGEN社のQIAamp Circulating Nucleic Acid Kitを用いて行ったところ、微量なDNAの抽出が得られた。このDNAを用いてMGMTメチル化解析をMSP法にて行ったが、はっきりとしたDNA増幅がみられなかった。また、髄液中のDNAの抽出も行い、今後遺伝子解析を行っていく予定である。血清/髄液DNAで解析した結果を腫瘍検体の結果と比較するために、腫瘍検体から抽出したDNAにおいてIon Ampliseq Cancer Hotspot Panelを用いた遺伝子変異解析を行い、腫瘍形成に関与していると思われる遺伝子異常を検出した。また、膠芽腫の初発時と再発時における遺伝子変異解析を、Ion Ampliseq Comprehensive Cancer Panelを用いて行って腫瘍検体における遺伝子変異の経時的変化を確認した。今後、血清/髄液の腫瘍由来DNAにおいてもこれらの高感度解析を行っていく予定であるが、血清/髄液のDNAメチル化や遺伝子変異が腫瘍でみられる異常を反映しているかどうか比較するためのコントロールデータが得られた。血清や髄液中の腫瘍由来DNAについては、微量ながら検出することに成功したものの、変異解析やメチル化解析を安定に行うほどのqualityが得られなかった。高感度解析法であるデジタルPCRを用いて解析を試みているが、血清の解析では安定した結果が得られていない。髄液中のDNAを用いると腫瘍と一致した結果がえられるという報告が散見されており、髄液からのDNA抽出、解析を行っている。また、腫瘍検体において次世代シークエンサーを用いた解析を多数行い、神経膠腫の遺伝子変異について詳細なデータが得られたため、血清/髄液の結果と比較するためのコントロールデータは十分そろったと考える。しかしながら、目的としている血清/髄液の解析がまだ安定しないことから、やや遅れていると考える。血清/髄液中のDNA抽出が安定して行えなかったため、情報収集をして微量DNA抽出のKitを変えることとした。今後、QIAGEN社のQIAamp Circulating Nucleic Acid Kitを用いてDNA抽出を行うことで安定したDNA抽出を見込んでいる。また、遺伝子変異解析やDNAメチル化解析において、高感度解析であるデジタルPCRについて最適な条件を決定して、多数の検体の解析が行えるようにする。サンプルの数は十分あるため、これらの至適条件決定後は研究の進捗が大いに期待できる。血清から抽出したDNAの解析は困難であり、DNA抽出精度、高感度PCR解析精度を上げていく必要がある。髄液中のDNAは検出可能性が高いという報告があり、髄液から抽出したDNAを用いた解析も同時に行っていく。また、digital PCRでの単一遺伝子の解析に続き、次世代シークエンサーを用いた解析を行っていく。
脂質分子膜被覆水晶発振子を用いた味・匂いセンサ-の開発

本研究の目的は、味覚や嗅覚細胞上での分子認識による化学受容メカニズムに基づいて、二分子膜被覆水晶発振子を用いた味・匂いセンサ-を開発することにある。二年間の研究の結果、以下のような成果が得られた。1)水晶発振子の振極上に合成二分子膜やリン脂質キャスト膜あるいはLB膜を累積した。水晶発振子としては9MHz,ATカット,直径9mmのものを用いた。この発振子を用いれば1ngの物質が吸着すれば0.95Hz振動数が低下することが確かめられた。2)二分子膜被覆水晶発振子に周波数カウンタ-とLCRメ-タ(高精度電流電圧計)を接続し、パ-ソナルコンピュ-タによりデ-タ処理をして、振動数変化から脂質膜への分配係数を求めるシステムを確立した。電極部分を水中に浸して、キニ-ネ、カフェイン等の苦味物質のエタノ-ル溶液を添加した時の二分子膜への吸着による振動数の低下と、膜電位、膜低抗の経時変化を測定した。その結果、各種匂い物質の強度(人の嗅覚閾値から求めたもの)と匂い物質の脂質膜への分配係数(発振子の振動数変化から求めた値)の間にはよい相関があることがわかった。3)各種苦味物質の膜への分配係数と人間の味覚いき値の相関について調べたところ、この場合もよい相関があることがわかった。4)以上の成果から、二分子膜被覆水晶発振子は匂い物質や苦味物質の強度を計るセンサ-として実用化できる見通しがたち、現在、相互薬工株式会社より「香りセンサ」として市販することが計画されている。二年計画の研究であるが、今年度の研究の結果、以下のような成果が得られた。1)水晶発振子の電極上に合成二分子膜やリン脂質キャスト膜あるいはLB膜を累積した。水晶発振子としては、9MHz,ATカット,直径9mmのものを用いた。2)二分子膜被覆水晶発振子に周波数カウンタ-とLCRメ-タ(高精度電流電圧計)を接続し、パ-ソナルコンピュ-タ-によりデ-タ処理をして、振動数変化から脂質膜への分配係数を求めるシステムを確立した。その結果、各種匂い物質の強度(人の嗅覚閾値から求めたもの)と匂い物質の脂質膜への分配係数(発振子の振動数変化から求めた値)の間にはよい層間があることがわかった。3)各種苦味物質の膜への分配係数と人間の味覚いき値の相関について調べたところ、この場合もよい層間があることがわかった。4)以上の成果から、二分子膜被覆水晶発振子は匂い物質や苦味物質の強度を計るセンサ-として実用化できる見通しがたった。来年度はさらに幅広い匂い物質などの測定を行ない、より広範囲の領域で使えるセンサ-として確立したい。
高温超伝導酸化物の固体物理化学的研究

1.高温超伝導酸化物の絶縁体-金属転移高温超伝導酸化物では不定比酸素が導電や超伝導発現に大きな役割を占める。絶縁体-金属転移にも不定比酸素が本質的役割を果たすことを明らかにするため、Bi_2Sr_2YCu_2O_yのYの一部をCaで置換したBi_2Sr_2Y_<1-x>Ca_xCu_2O_y(x=01まで0.1ステップで組成を変えてある)を合成し、過剰酸素量Δy=y-y_0(yは酸素分析値、y_0はBiが+3価、Cuを+2価として計算によって求めた酸素量)をヨードメトリーで決定し、抵抗率測定値から100K,250Kの導電率σ_<100>'σ_<250>とTcを求めた。種々のxについてlogσ_<100>'logσ_<250>をΔyに対してプロットすると、logσ_<100>'logσ_<250>はΔyの増加とともに増加し、極大を経て減少する。xが増す程Δyもlogσも大きい方にシフトし、導電率の変化は7桁にも達することが明らかになった。更に、x<0.6ではσ_<100><σ_<250>で半導体的であるが、x>0.6ではσ_<100>>σ_<250>となって金属的となり、金属的となる領域でTc=0すなわち超伝導が観測されることを明らかにした。これより、高温超伝導酸化物の絶縁体金属転移は不定比酸素によって決まることが解明された。YBa_2Cu_3O_y及びYを希土類元素で置換した123相はTc=90Kの超伝導を示すが、Prのみは超伝導を示さず、多くの研究者によって原因究明がなされているが、未だはっきりしない。yの異なるPrBa_2Cu_3O_yについてy一定の状態で低温かつ高温まで導電率を調べた所、高温域ではYBa_2Cu_3O_yと導電率は変わらないが、400°C付近以下では、導電率は温度の低下とともに急速に低下し、YBa_2Cu_3O_yとは全く異なることが見出された。これはYBa_2Cu_3O_yでは過剰酸素によって形成されるアクセプタ準位が価電子帯とオーバーラップするのに対し、PrBa_2Cu_3O_yではアクセプタ準位と価電子帯頂点は数meVから数十meVのギャップを生じ、低温でキャリヤ密度が著しく低下するため、超伝導とはならないと結論された。