hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
表皮発現型蛋白質アルギニン脱イミノ酵素遺伝子の転写制御因子の解明と機能解析

また、実際に核内においてこれらの転因子がPAD3遺伝子のcis領域に結合していることやどのような転写調節を担っているかを明らかにするため、これらの転写因子に対する特異抗体を用いたクロマチン免疫沈降アッセイを行ったその結果、これらの転写因子抗体はそれぞれPAD3遺伝子のcis領域を沈降させること、併せてPAD遺伝子の基本的な転写はSp1の結合で正のSp3の結合で負に調節されていることを見出した。さらに、それぞれの因子の生合成をsiRNAの培養細胞への導入により阻害した結果、PAD3遺伝子の現にはNF-Yのcis領域への結合が重要であることやSp1とSp3の量比でもって基本的な発現調節がなされていることを証明することができた。蛋白質翻訳後修飾酵素の一つであるPeptidylargnine deiminase(PAD)は蛋白質のアルギニン残基をシトルリン残基に変換酵素である。ヒト、など哺乳動物には5つの異なるPAD遺伝子が存在し、それぞれType I(PAD1),II(PAD2),III(PAD3),IV(PAD4),VI(PAD6)と呼ばれている。これらのうちPAD1,2,3は表皮組織に存在しているが、その細胞局在性は異なりそれぞれが異なる生理機能を果たしていることが推定されている。特にPAD1は表皮生細胞から角質化細胞まで広く分布し、表皮の角質化に関わるケラチンK1,K10の機能改変に機能していることが明らかにされた。また、最近PAD1の発現低下が表皮の遺伝的疾患に関わっていることも明らかとなり、ヒトPAD1遺伝子の発現制御機構の解明が上述の疾患の発症機序解明とその治療法の開発にとって大変重要であることが認識されてきた。昨年度のヒトPAD3遺伝子の発現制御機構に関する研究に続き、本年度は、ヒトPAD1遺伝子の発現制御機構を明らかにするためその基本転写領域、同領域のcis領域の同定、基本転写因子の同定とそれらによる制御機構を世界に先駆けて解明した。具体的には、ヒトPAD1遺伝子は組織特異的発現に関わるTATA-boxを有し、その基本転写調節領域は転写開始点から上流159bpであり、その領域内において4箇所のMZF1転写因子結合領域と1箇所のSp1/Sp3転写因子結合領域が存在する。これらの領域にそれぞれMZF1とSp1転写因子が結合することでその発現が誘導されること、Sp1のカウンターパートであるSp3の結合がその発現を抑制していることを証明した。MZF1転写因子が表皮細胞の分化に関わっているとの報告はなく、今後の研究の展開が大変注目される。
病院における災害時業務継続計画の充実による被害軽減に関する研究

東日本大震災以降、病院の災害に対する備えの必要性が叫ばれている。北海道胆振東部地震では北海道全域に停電が発生し、災害に対する病院の備えの重要性が改めて認識された。「病院の災害に対する『備えの意識』を客観的に可視化できれば被害は軽減できる」はずである。われわれはすでに「事業継続マネージメントWEBシステム」を開発してきたが、北海道胆振東部地震で停電被害の大きかった病院と被害が回避できた病院の差異を証明することが本研究の第一の目的である。さらに今後の全国普及を念頭にひとつの県の全病院に導入し、全国に普及する上での課題を明らかにすることが本研究の第二の目的である。
発熱植物ザゼンソウの温度受容機構におけるクロマチンサーモスタットモデルの検証

発熱植物ザゼンソウの場合、低温を受容した後、発熱誘導という形で作用を発揮して、氷点下を含む寒冷環境下でも花の体温を20°C前後に維持できる。本研究では、シロイヌナズナで見出だされた「クロマチンサーモスタットモデル」がザゼンソウにおける迅速な温度受容機構に適用できるのではないかと考え、ザゼンソウの温度受容と発熱応答をつなぐ機構の解明を目指して研究を行った。その結果、発熱前の花と活発に発熱する花のトランスクリプトーム比較解析により、発熱する花での発現が高い転写因子群が特定され、本研究のターゲット遺伝子FLOWERING LOCUSTと類似した遺伝子プロファイルを持つ複数の転写因子の特定に成功した.温度は、植物の開花生理に様々な形で作用する。加えて本植物は、温度受容から発熱応答に至る一連の反応が迅速に進むため、優れた温度センサーをもつことが示唆されてきたが、温度受容に絡む分子機構は依然として不明である。そこで本研究では、最近シロイヌナズナで見出だされた「クロマチンサーモスタットモデル」がザゼンソウにおける迅速な温度受容機構に適用できるのではないかと考え、本モデルを基にザゼンソウの温度受容と発熱応答をつなぐ新規の転写因子を同定し、当該転写因子を中心とした分子ネットワークの解明を目指している。本研究ではまず、ザゼンソウ目的遺伝子の5'上流配列をStraightWalk法により増幅後、pZerOベクターに挿入してインサート配列を解析した。その結果、当該遺伝子について約1kbの上流配列を取得することに成功した。取得した上流配列の解析について、MEME(Multiple Em forMotifElicitationVer.4.9)、PLACE (A Databasen of Plant Cis-acting Regulatory DNA Elements)を用いた解析を行った。その結果、解析した1フラグメントにおいて出現頻度の高い配列が見出だされた。また、シロイヌナズナオルソログ遺伝子上流配列と取得した1kb目的遺伝子上流配列の比較を行ったところ、シロイヌナズナにおいて温度依存的に機能する転写因子が結合する部位と開始メチオニンを含む約500bpの領域において約51%程度の高い相同性が確認された。以上のことから、本研究で解析したザゼンソウ遺伝子の上流領域は、温度依存的な細胞内生理に関与している可能性が示唆された。温度は、植物の開花生理に様々な形で作用する。加えて本植物は、温度受容から発熱応答に至る一連の反応が迅速に進むため、優れた温度センサーをもつことが示唆されてきたが、温度受容に絡む分子機構は以前として不明である。そこで本研究では、最近シロイヌナズナで見出だされた「クロマチンサーモスタットモデル」がザゼンソウにおける迅速な温度受容機構に適用できるのではないかと考えて、本モデルを基に、ザゼンソウの温度受容と発熱応答をつなぐ新規の転写因子を同定し、当該転写因子を中心とした分子ネットワークの解明を目指している。ザゼンソウの持つ優れた温度センサーは、開花後の特定の成長ステージにおいて活発に働くことが示唆されている。そこで今年度はまず、発熱前の花と活発に発熱する花のトランスクリプトームの比較解析を行った。その結果、発熱する花での発現が高い転写因子群が特定され、さらに本研究のターゲット遺伝子(A)と類持した遺伝子発現プロファイルを持つ複数の転写因子を特定することに成功した。加えて、ターゲット遺伝子(A)と当該遺伝子と同じ遺伝子ファミリーに含まれる遺伝子(B)の機能を調べるために、これらの遺伝子をシロイヌナズナに導入した形質転換体を作出して緒性質の検討を行った。その結果、作出した形質転換体は、野生株と比べて開花生理等に関する緒性質の違いは観察されたが、植物の熱現象に関わる遺伝子の発現については、野生型と同程度であった。本結果は、シロイヌナズナとザゼンソウでは植物種が大きく異なることが原因の一つと考えられたため、今年度はさらに、ザゼンソウ由来プロトプラスト調整法を確立して、本研究目的を達成するための基礎実験系の整備も行った。当該年度において、ザゼンソウの異なる成長ステージにある花のトランスクリプトーム解析を行い、本研究目的の一つである分子ネットワークの解明に向けて一定の成果が得られたため。加えて、ターゲット遺伝子(A)および(B)を導入した形質転換植物の解析を通して、これらの遺伝子の機能に関して、一定の解析を行うことができたため。加えて本植物は、温度受容から発熱応答に至る一連の反応が約60分と大変迅速に進むため、優れた温度センサーをもつことが示唆されてきたが、温度受容に絡む分子機構は依然として不明である。そこで本研究では、最近シロイヌナズナで見出だされた「クロマチンサーモスタットモデル」がザゼンソウ花成ホルモン(SrFT)の遺伝子プロモーター領域を介した迅速な温度受容機構に適用できるのではないかと考え、本モデルを基にザゼンソウの温度受容と発熱応答をつなぐ新規の転写因子を同定し、当該転写因子を中心とした分子ネットワークの解明を目指すというものであった。

ザゼンソウの持つ優れた温度センサーは、開花後の特定の成長ステージにおいて活発に働くことが示唆されている。本年度はまず、昨年度に引き続き、発熱前の花と活発に発熱する花の比較トランスクリプトーム解析を行った。昨年度の結果では、発熱に関わる候補因子の数が多すぎたため、本年度は、発熱前の花と発熱する花での発現量の違いが顕著であった上位1000遺伝子をターゲットとして、アノテーション解析を行った結果、発熱に主要な役割を持つと考えられる複数の候補遺伝子を見つけることができた。当該遺伝子については、すでに発現の再現性についても確認済みであり、現在、局在および機能の解析を進めている。発熱植物ザゼンソウの場合、低温を受容した後、発熱誘導という形で作用を発揮して、氷点下を含む寒冷環境下でも花の体温を20°C前後に維持できる。本研究では、シロイヌナズナで見出だされた「クロマチンサーモスタットモデル」がザゼンソウにおける迅速な温度受容機構に適用できるのではないかと考え、ザゼンソウの温度受容と発熱応答をつなぐ機構の解明を目指して研究を行った。その結果、発熱前の花と活発に発熱する花のトランスクリプトーム比較解析により、発熱する花での発現が高い転写因子群が特定され、本研究のターゲット遺伝子FLOWERING LOCUSTと類似した遺伝子プロファイルを持つ複数の転写因子の特定に成功した.当該年度において、目的遺伝子の上流配列を決定することができ、また、シロイヌナズナ等との配列比較解析から、温度依存的な細胞内生理に重要な領域が示唆されたから。温度依存的な細胞内整理に重要であることが示唆されたターゲット遺伝子(A)の上流領域と特異的に結合する転写因子等の同定を目指していきたい。植物生化学温度依存的な細胞内生理に重要であることが示唆された領域と特異的に結合する転写因子等を同定していきたいと考えている。
考古学における空間データの構築・管理・分析手法の開発とその適用

平成15年度は、以下の4項目について研究成果のまとめをおこなった。1.新しい考古学空間データ構築法の確立(1)空間データ構築班と共同で、レバノンティール遺跡において、3次元レーザープロファイラーを用いた遺跡計測法の開発と遺跡の3次元イメージモデリングを行なった。(2)3次元景観の比較を1961年と2003年でおこなった。奈良市の景観モデルは、写真測量の技術を使用した2.考古空間データのクリアリングハウスの構築と遺構のUMLを使用したモデル化考古学情報の共有化のために地理情報標準にもとづく遺跡情報の標準化をする必要がある。本年は、遺構に関する応用スキーマをUMLを利用して作成した。また、メタデータ作成、地物カタログ作成も実施した。3.考古学空間データ分析プログラムのモジュール化の開発(2)開発した手法を利用した歩行コストによるサイトキャッチメント分析、考古学的文化特性の傾向面分析平成15年度は、以下の4項目について研究成果のまとめをおこなった。3.考古学空間データ分析プログラムのモジュール化の開発(2)開発した手法を利用した歩行コストによるサイトキャッチメント分析、考古学的文化特性の傾向面分析研究実績の概要1)今年度の基本的目標であった、古代の国衙・国庁、郡衙を中心とした政治的領域の分析については、奈良国立文化財研究所埋蔵文化財ニュースに掲載された山中氏の基礎的データベースを基に、国衙・国庁、郡衙遺跡を抽出した。国衙・国庁は全体で79遺跡、そのうち42遺跡の発掘報告書があり正確な位置が特定できたが、残りの37遺跡は、所在地の市町村までしか同定できなかった。郡衙は、596遺跡有り、そのうち167遺跡の発掘報告書を確認したが、残りの429遺跡は所在地の市町村情報しか存在しなかった。以上の情報を基に、地図情報と各遺跡情報をデータベースにまとめる作業を行った。2)上記の作業に加えて、近世の城下町、中世守護大名の居住地と支配地域などの大まかなデータを収集しており、それらを結ぶ古道の復原的研究を行っている。古道の復原は、詳細なものは近畿地方を中心に、古代については全国での大まかな復原を試みた。3)畿内に所在した古代の5都城の発掘データを、同一の国士座標・地図上に落とす試みは、その方法を検討するにとどまった。4)縄文・弥生・古墳時代のデータ収集は、その一部を収集した。今年度の研究としては、昨年度入力を終えた25000分の1地図画像を用いて、考古学のためGISデータ作成の準備を進めた(1)。またその具体的研究(2)と、3次元的遺跡空間表現手法の開発(3)をおこなった。1.考古学の空間データベース・GISシステム開発(1)奈良国立文化財研究所編不動産文化財データベースを地図データベース化する際の問題点の検討、一部地図情報の入力。(2)遺跡・遺構地図データベースのメタデータ標準化研究。2.古代領域の空間データベース化作業・研究総ての国府所在地の入力を終え、具体的分析を行った(論文)。郡衙についても、文献の収集が終えた郡衙については入力を行った。国府所在地からティーセンポリゴン法を用いて、古代の政治敵領域を描き、古代の国領域との比較を行った。その結果、政治的中心地の位置情報から政治的領域を推定する方法の有効性を確認できた。3.3次元的遺跡空間表現手法の開発(1)平城京・世界文化遺産登録地域の3次元的景観表現手法の開発とをおこなった。奈良国立文化財所蔵の1960年代航空写真のデジタル化を試み、保管状況によって生じる問題点を明らかにした。(2)中東における巨大遺跡の3次元的空間表現手法の開発と、中東における遺跡の選定作業と調査許可についての地元との協議を行った。表現手法としてはCCDカメラとレーザー側距器を同時に用いる3次元情報取得機器の開発を完成し、シリア・レバノンでの現地調査、レバノン政府との交渉を行い、レバノンでの調査について内諾をえた。今年度の研究としては、昨年度入力を終えた25000分の1地図画像を用いて、考古学のため地図GISデータを大阪府を中心に近畿地方の遺跡について進めた(1)。またその具体的研究(2)と、3次元的遺跡空間表現手法の開発と遺跡調査のGIS化の研究(3)をおこなった。1.GISによる考古学研究に適したプロトタイプ空間データーベースの構築(1)奈良国立文化財研究所編不動産文化財データベースを地図データベース化する際の問題点の検討し、大阪府を中心に地図情報の入力をおこなった。(2)遺跡・遺構地図データベースのメタデータ標準化研究をおこない、実験的なメタデータベースを作成した。2.考古学における古代政治領域の空間分析法の開発と実践総ての国府所在地の入力を終え、具体的分析を行った(論文)。

郡衙についても、文献の収集が終えた郡衙については入力を行い、近畿地方旧近江国の郡衙の分析を行った(論文)。3.遺跡景観の三次元表現手法の開発と実験レバノン・ティール遺跡で、遺跡景観の3次元的表現手法の開発実験を行った。ティール遺跡ラマリ地区の地下墓、アルバース地区の列柱道路・戦車競技場、古代市街地の列柱道路の3次元プロファイルをおこなった(論文)。また、ティール遺跡周辺の詳細分布調査を行い、GPSを用いたGIS考古学的踏査方法開発への、方法的実験をおこなった。遺跡・遺構と採集遺物を、緯度経度を鍵としてリンクし、地図と関連づける方法の試験的試みであった。本年度の研究成果の特徴は,平成12年度の研究成果の継続的研究を中心に平成13年度から始まった考古学における空間解析法の研究に重点を置いた点にある。1.GISによる考古学研究に適したGISデーターベースの構築とクリアリングハウスの構築(1)奈良国立文化財研究所編不動産文化財データベースのクリアリングハウスを構築するため,位置情報の入力作業を昨年と同様、継続入力した。また、クリアリングハウスに関しては,東大空間情報科学研究センター(CSIS)のクリアリングハウスと国土地理院のクリアリングハウスの2種類のクリアリングハウスを実装した.(2)遺跡・遺構地図データベースのメタデータ標準化研究を継続し,メタデータ項目検討のため,都道府県の文化財行政の担当者にアンケート調査を実施した。2.遺跡景観の三次元表現手法の開発とGISデータベース化昨年度の研究を継続し,平成12年にレバノンで収集した遺跡分布のデータをGISのデータベース化する作業を実施した。レバノンは,地図座標系が,国家測地座標系であり,また、詳細が不明なところも多く,GISのデータベース化する上で問題が多い.レバノンの考古学発掘調査データをGIS上で検索可能にし,プログラミング化を実施した。3.考古学における空間分析法の開発考古学研究における空間分析法のプロトタイプとして、考古学研究で利用可能(公開目的)な考古学空間分析法プログラムを開発した。1)新しい考古空間データ構築法の確立(レバノン共和国ティール遺跡において。責任分担者:泉拓良)(1)遺跡の3次元計測とモデル構築を、アル・バース地区とラマリ地区でおこなった。2000年度に用いた中分解能スキャナーと新たに用いた高分解能スキャナーを併用し、より実践的なシステムへの目処がついた。(空間データ構築班柴崎亮介代表と共同)(2)トータルステイションとDGPS、3次元レーザーセンサーを用いて、遺跡・遺構の新しい測量法の開発と、得られたデータのGISソフトを用いた分析を試み見た。最終的に3次元計測班との統合を目指す。2)考古空間データのクリアリングハウスの構築(責任分担者:碓井照子・森本晋)(1)空間データベースのメタデータの作成と遺跡遺構図のUMLクラス図を用いた標準化をおこなった。後者は遺構図の内容とそれに係わるデータをモデル化しデジタル化するもので、地理情報標準に基づいた考古情報の普遍的モデル化の試みである。
ジメチルエーテルを利用したディーゼルエンジン燃料の燃焼改善

本研究では,従来のディーゼル燃料にジメチルエーテル(DME)を混合することで,ディーゼルエンジンにおける排気ガスの清浄化を試みるものである.DMEは,軽油に比べて自已着火しやすいこと,含酸素燃料であること,炭素同士が直接結合していない構造のため燃焼時に煤が発生しにくいなどの点から,ディーゼル機関の代替燃料として有用な点がある.その反面.潤滑性に乏しい,ゴムなどを腐食するといった欠点がある.そこで本研究では,潤滑性を補うために軽油や重油燃料にDMEを混合することで使用し,またテフロンなどの素材を燃料配管に使用することで腐食をさけることを検討した.実験では,水制動力計と小型ディーゼルエンジンを配置し,DMEを液化させて混合するために耐圧容器(5Mpa程度)を燃料タンクとして使用し,混合燃料の圧力をDMEの飽和蒸気圧以上に保ったままで送油できるようにした.実験では,燃焼室内部の圧力の時間履歴を測定できるようにエンジンを改造し,圧力や熱発生率の履歴を計測・算出して,燃焼形態の変化を明らかにし,あわせて排出ガス成分の濃度測定を行った.実験条件は,1)燃料噴射圧力(ノズル開弁圧力15,26MPa),2)機関回転数(1600,1850,2000rpm),3)負荷(16kW)とし,DMEの混合率を重油に対して30%と40%に設定をした.実験の結果,どの回転数の条件でも,窒素酸化物の排出はDMEを混合することで低減し,特に高負荷条件の際に低減の効果が顕著であった(機関回転数2000rpm,DME混合率40%の際には従来燃料に対して30%の低減).すす濃度の低減効果も顕著であり,従来燃料に対してDME混合燃料は5070%の低減が得られた.以上より,ジメチルエーテルを従来のディーゼル燃料に混合することで,排出ガスの有害成分を低減可能であることを明らかにした.本研究では,従来のディーゼル燃料にジメチルエーテル(DME)を混合することで,ディーゼルエンジンにおける排気ガスの清浄化を試みるものである.DMEは,軽油に比べて自已着火しやすいこと,含酸素燃料であること,炭素同士が直接結合していない構造のため燃焼時に煤が発生しにくいなどの点から,ディーゼル機関の代替燃料として有用な点がある.その反面.潤滑性に乏しい,ゴムなどを腐食するといった欠点がある.そこで本研究では,潤滑性を補うために軽油や重油燃料にDMEを混合することで使用し,またテフロンなどの素材を燃料配管に使用することで腐食をさけることを検討した.実験では,水制動力計と小型ディーゼルエンジンを配置し,DMEを液化させて混合するために耐圧容器(5Mpa程度)を燃料タンクとして使用し,混合燃料の圧力をDMEの飽和蒸気圧以上に保ったままで送油できるようにした.実験では,燃焼室内部の圧力の時間履歴を測定できるようにエンジンを改造し,圧力や熱発生率の履歴を計測・算出して,燃焼形態の変化を明らかにし,あわせて排出ガス成分の濃度測定を行った.実験条件は,1)燃料噴射圧力(ノズル開弁圧力15,26MPa),2)機関回転数(1600,1850,2000rpm),3)負荷(16kW)とし,DMEの混合率を重油に対して30%と40%に設定をした.実験の結果,どの回転数の条件でも,窒素酸化物の排出はDMEを混合することで低減し,特に高負荷条件の際に低減の効果が顕著であった(機関回転数2000rpm,DME混合率40%の際には従来燃料に対して30%の低減).すす濃度の低減効果も顕著であり,従来燃料に対してDME混合燃料は5070%の低減が得られた.以上より,ジメチルエーテルを従来のディーゼル燃料に混合することで,排出ガスの有害成分を低減可能であることを明らかにした.本研究では、従来のディーゼル燃料(軽油・重油)にジメチルエーテル(Dimethyl Ether DME)を混合することで、ディーゼルエンジンにおける排気ガスの清浄化を試みるものである。DMEは最も簡単な構造をもつエーテルで低毒性の化合物である。燃料としてこのDMEを見た場合、自己着火のしやすさを表す指標であるセタン価が軽油よりも高く、炭素同士の直接結合がないため燃焼時にすすが発生しないなどの利点を持つ。本年度は、水動力計と小型ディーゼルエンジンを配置し、DMEと従来燃料の混合燃料を使用できるように燃料噴射系統を製作した。供試機関には、小型水冷単気筒4サイクルディーゼルエンジンを購入し、この機関の使用回転数や馬力に応じたポータブル型水動力計一式を購入して設置した。この際エンジン回転数は動力計のシャフトに取り付けたロータリーエンコーダで計測する。DMEと従来のディーゼル燃料の混合は、DMEの気化を防ぐために高圧密封保持できる容器内で行う必要がある。そこで、耐圧の高い(<5MPa)燃料タンクを作成し、従来の燃料タンクに変えて設置した。高圧燃料タンクとエンジンを結ぶ燃料配管には、テフロンに金属を巻いた耐圧チューブを使用した。以上の装置設置を終えた後、試験運転を行った。機関回転数をパラメータに負荷を変動させて排気ガス性能に与える影響について予備測定を行った。その結果、以下のような知見を得た。1.本装置で安定的にDMEと従来燃料の混合燃料の運転を行うことが可能である。2.広い範囲の回転数で、排気ガス中のすす成分を減じることが可能である。

以上め予備知見をもとに、次年度はより詳細な試験を行っていく予定である本研究では,従来のディーゼル燃料にジメチルエーテル(DME)を混合することで,ディーゼルエンジンにおける排気ガスの清浄化を試みるものである.DMEは,軽油に比べて自己着火しやすいこと,含酸素燃料であること,炭素同士が直接結合していない構造のため燃焼時に煤が発生しにくいなどの点から,ディーゼル機関の代替燃料として有用な点がある.その反面,潤滑性に乏しい,ゴムなどを腐食するといった欠点がある.そこで本研究では,潤滑性を補うために軽油や重油燃料にDMEを混合することで使用し,またテフロンなどの素材を燃料配管に使用することで腐食をさけることを検討した.実験では,水制動力計と小型ディーゼルエンジンを配置し,DMEを液化させて混合するために耐圧容器(5MPa程度)を燃料タンクとして使用し,混合燃料の圧力をDMEの飽和蒸気圧以上に保ったままで送油できるようにした.実験では,燃焼室内部の圧力の時間履歴を測定できるようにエンジンを改造し,圧力や熱発生率の履歴を計測・算出して,燃焼形態の変化を明らかにし,あわせて排出ガス成分の濃度測定を行った.実験条件は,1)燃料噴射圧力(ノズル開弁圧力15,26MPa),2)機関回転数(1600,1850,2000rpm),3)負荷(16kW)とし,DMEの混合率を重油に対して30%と40%に設定をした.実験の結果,どの回転数の条件でも,窒素酸化物の排出はDMEを混合することで低減し,特に高負荷条件の際に低減の効果が顕著であった(機関回転数2000rpm,DME混合率40%の際には従来燃料に対して30%の低減).すす濃度の低減効果も顕著であり,従来燃料に対してDME混合燃料は5070%の低減が得られた.以上より,ジメチルエーテルを従来のディーゼル燃料に混合することで,排出ガスの有害成分を低減可能であることを明らかにした.
非酵素的糖化阻害作用および抗酸化作用をもつ糖尿病合併症治療薬の開発に関する研究

1.私共が開発した化合物であるPL-AG(ピリドキサールとアミノグアニジンのシッフ塩基)の糖尿病マウス腎症に対する抑制効果をこれまで最も有望視されてきた糖尿病合併症治療薬候補であるアミノグアニジン(AG)の効果と比較した。尿中アルブミン排泄量,尿量,糸球体容積,およびメサンギウム容積はAG投与に比べPL-AG投与でより顕著に抑制されたことから,PL-AGはAGよりも優れた腎症抑制作用をもつことがわかった。2.PL-AGのin vitroにおける抗酸化作用をAG,トロロックス,ピリドキサミン,ピリドキサールの抗酸化作用と6つの方法で比較した。いずれの方法においても,PL-AGは他の化合物よりも強い抗酸化作用を示した。また,糖尿病ラットにおけるin vivoでの抗酸化作用(赤血球,血漿,肝臓の過酸化脂質量から評価した)もPL-AGの方がAGよりも明らかに強かった。さらに,PL-AGは自身が酸化されて安定な化合物となること,および金属イオン(Cu^<2+>,Fe^<3+>など)とキレートしてそれを除去することにより抗酸化作用を発揮することを明らかにした。3.PL-AGとAGの糖尿病ラットにおける末梢神経障害および白内障に対する抑制効果を比較した。AGは糖尿病ラットの坐骨神経伝導速度低下を改善しなかったのに対して,PL-AGはそれを有意に改善することができた。また,AGは白内障発症をほとんど遅延させなかったが,PL-AGは著明にそれを遅延させた。4.2型糖尿病モデル動物であるGoto-KakizakiラットにPL-AGを投与したが,糖尿病の進展を抑えることはできなかった。【目的】非酵素的糖化阻害剤であるアミノグアニジン(AG)は,マウスに長期投与すると肝ピリドキサールリン酸(PLP)の減少を来すが,AGとピリドキサール(PL)とのSchiff塩基(PL-AG)は,AGと同程度の阻害作用を示しながら,AG投与でみられる肝PLPの減少は起さない。PL-AGは,H_2O_2による安息香酸のサリチル酸への酸化および酸化亜鉛存在下におけるメチルオレンジの光酸化に対してAGよりもはるかに強い抑制作用を示す。今回は,H_2O_2によるヒト赤血球膜の脂質過酸化に対するPL-AGとAGの抑制効果を調べるとともに,糖尿病ラットにPL-AGとAGを投与し,これらの酸化抑制効果を検討した。【方法】ヒト赤血球懸濁液に2.5mMH_2O_2を添加し,AGあるいはPL-AG存在下に37°Cで1時間インキュベートした後の脂質過酸化の程度をマロンジアルデヒド(MDA)量として求めた。また,AGあるいはPL-AGを飲水中に溶解(9mM)し,ストレプトゾトシン糖尿病ラット(6週令)に103日間投与した。投与終了後,肝,腎中のPLとPLPをHPLC法で定量し,赤血球膜などの脂質過酸化物をMDA量として求めた。【結果】赤血球膜脂質過酸化においては,1mMAGによる抑制率は約50%であり,0.01mMPL-AGでこれと同程度の抑制がみられ,PL-AGには強い抗酸化作用があることがわかった。AG投与糖尿病群の肝では正常群および糖尿病対照群に比べPLP量が著しく減少したが,PL-AG投与糖尿病群では正常群と同レベルであった。肝PL量は各群で有意差はなかった。正常群に比して糖尿病対照群では,赤血球,血漿および肝臓のMDA量が有意に高値であったが,AG投与糖尿病群では血漿MDAのみ,PL-AG投与糖尿病群ではどの検体のMDAも正常群と同レベルであった。

糖尿病合併症治療薬の開発を目指して私共が合成した化合物であるPL-AG(ピリドキサールとアミノグアニジンのSchiff塩基)は,非酵素的糖化阻害作用と抗酸化作用を併せ持つことがわかっている.これまでのところ最も有力な糖尿病合併症治療薬候補の1っと目されているアミノグアニジン(AG)を対照化合物として,PL-AGの腎症抑制効果をストレプトゾトシン糖尿病マウスを用いて調べた.各薬物は1日当り27μmolとなるように飲水中に溶かして,9週間にわたって投与した.以下に9週間投与後の各種測定値を非投与群,AG投与群,PL-AG投与群の順に示す.血清クレアチニン(mg/ml):0.87±0.09,0.86±0.15,0.81±0.24.尿量(ml/day):29.0±4.0,31.7±5.7,23.4±3.0^*,尿中アルブミン排泄量(μg/day):330±120,330±180,80±50^*.腎糸球体容積(μm^3x10^5):5.0±0.8,4.2±0.7^*,3.1±0.6^*.メサンギウム容積率(%):22±3,18±3^*,16±2^*.糸球体基底膜の厚さ(nm):290±30,220±15^*,200±20^*.^*印は非投与群に比べて有意に改善されていることを示す.以上のように,血清クレアチニン値にはAG,PL-AGとも影響を与えず,尿量および尿中アルブミン排泄量はAGで改善されなかったが,その他の値は両化合物により改善され,それらのいずれの場合もAGよりPL-AGの方がより有効であることがわかった.これらの結果はPL-AGを合併症治療薬候補化合物として今後とも更に詳しく研究する意義のあることを示している.糖尿病合併症治療薬の開発を目指して私共が合成した化合物であるPL-AG(ピリドキサールとアミノグアニジンのSchiff塩基)は,非酵素的糖化阻害作用と抗酸化作用を併せ持つことがわかっている。これまでのところ最も有力な糖尿病合併症治療薬候補の一つと目されているアミノグアニジン(AG)を対照化合物として,PL-AGの糖尿病性神経障害(神経伝導速度を指標とした)と糖尿病性白内障に対する抑制作用,およびin vivoにおける抗酸化作用について調べた。1.ストレプトゾトシン糖尿病ラットにPL-AGあるいはAGを7週間にわたって飲水投与(9mM)したところ,正常群,糖尿病群,AG投与群,PL-AG投与群の坐骨神経伝導速度(m/sec, n=6)はそれぞれ51±2,40±2,42±3,44±2となり,AG投与では糖尿病で低下した伝導速度が改善されなかったのに対し,PL-AG投与では有意に改善された。また,7週目には糖尿病ラットで38%の眼が完全な白内障となったのに対して,PL-AG投与では10%のみが,またAG投与では36%が白内障となり,やはりAGに比べてPL-AGは強い抑制効果を示した。2.上記糖尿病ラットの7週後の尿中8-ヒドロキシ-2'-デオキシグアノシン(生体内酸化の指標の一つ)排泄量(ng/day, n=6)は,正常群,糖尿病群,AG投与群,PL-AG投与群でそれぞれ440±110,870±120,870±160,720±130となり,PL-AG投与で排泄量の有意な改善が見られた。また,肝臓中のマロンジアルデヒド+4-ヒドロキシアルケナール総量(生体内酸化の別の指標)もPL-AG投与で糖尿病群に比べ有意な低下が見られた。以上の結果から,PL-AGはin vivoにおいてAGより強い抗酸化作用を示すとともに,糖尿病合併症のうちの末梢神経障害および白内障に対してAGよりも強い抑制作用を示すことがわかった。
環境観測用小型無人航空機UAVの製作とシステム構築

本研究では、無人航空機UAVを実地における環境観測用として展開し、小型軽量化を図ることを目的として、UAVエンジン部品を想定して、複雑形状部品の切削加工を実現するとともに、難削材の高速切削による工具寿命と工具刃先の状態に及ぼす影響について調査し、工具損傷・欠損のメカニズムを明らかにした。さらに、高性能なエンジン推力測定システムを開発し、エンジンの性能を総合的に評価するシステムを構築した。さらに、本製作法を用いて開発したUAVエンジン部品を搭載した小型UAVを佐渡に飛行させ、帰還させることを想定して、システム設計を行い、環境観測用UAVとしての小型・軽量化の可能性について検討した。本研究では、研究代表者らがこれまで開発してきた無人航空機(UAV,Unmanned Aerial Vehicle)を実地における環境観測用として展開し、小型軽量化を図ることを主な目的としている。平成26年度は、開発したUAVを実地における環境観測用として展開し、小型軽量化を図るための第一段階として、UAVエンジン部品の高精度切削加工による製作法を確立することを主な研究実施内容として研究を遂行した。UAVの主要部となるエンジンの部品はインコネル材、ステンレス材やチタン材など難削材から成っていることから、まず、難削材の切削特性を明らかにすることを目的として、難削材の単純形状部品について、切削条件を変えることにより、切削加工を行い、切削特性を明らかにした。また、切削した部品の加工精度を測定し、これについて検討した。次いで、多軸制御工作機械による小型UAVエンジン部品の難削材切削加工に、形状精度の劣化に影響を与える誤差要因を見出した。その結果、加工精度の向上を図るためには、切削条件に加えて、形状精度の劣化に大きな影響を与える誤差の補正を行い、切削加工に反映させることが効果的であることを明らかにした。さらに、得られた結果に基づいて、工具の小型化、最適形状について検討した。本研究では、研究代表者らがこれまで開発してきた無人航空機(UAV,Unmanned Aerial Vehicle)を実地における環境観測用として展開し、小型軽量化を図るため、UAVエンジン部品の高精度切削加工による製作法を確立し、エンジンの性能評価を行うとともに、環境観測用としてのUAVを日本海上空で飛行させることを想定して、システム構築を行うことを主な目的としている。平成27年度は、難削材の高精度切削加工技術を確立するとともに、この技術による製作法を用いて開発したUAVエンジン部品を実際の小型ジェットエンジンに組み込み、組立性評価の検討を行った。また、高性能なエンジン推力測定システムを開発し、これによりエンジンの推力を測定するとともに、燃費、空燃比、燃焼器内部圧を測定することにより、エンジンの性能を総合的に評価するシステムを構築した。組立性に関する精度評価では、これまで開発してきたジェットエンジンにおいて大きな課題であったタービン翼とシュラウドとのすき間に関して、従来よりも高精度に保つことが可能であることを明らかにするとともに、組立性の精度の限界および調整方法についても検討を行い、それらと加工精度との関係についても調査した。また、開発したエンジン推力測定システムは、従来よりも高性能に推力を測定できることを明らかにし、測定した推力を電動UAVの推力と比較することにより、UAVの航続距離を推算することができた。平成27年度は、難削材の高精度切削加工技術を確立するとともに、この技術による製作法を用いて開発したUAVエンジン部品を実際の小型ジェットエンジンに組み込み、組立性評価の検討を行うとともに、高性能なエンジン推力測定システムを開発し、これによりエンジンの推力を測定するとともに、燃費、空燃比、燃焼器内部圧を測定することにより、エンジンの性能を総合的に評価するシステムを構築する研究を遂行する中で、タービン翼とシュラウドとのすき間に関して、従来よりも高精度に保つことが可能であることを明らかにしたこと、組立性の精度の限界および調整方法についても検討を行い、それらと加工精度との関係についても調査したこと、開発したエンジン推力測定システムは、従来よりも高性能に推力を測定できることを明らかにしたこと、測定した推力を電動UAVの推力と比較することにより、UAVの航続距離を推算することができたことにより、環境観測用小型UAVの製作法の要素技術は確立しつつある。このように、平成27年度に計画していた内容を大筋予定通りに実施できたので、「おおむね順調に進展している」と判断している。多軸制御工作機械による複雑形状部品の切削加工の高精度化を図るとともに、難削材を対象に小径ボールエンドミルによる高速切削の適用を実現するため、乾式切削における回転数の違いによって工具寿命と工具刃先の状態に及ぼす影響について調査し、工具損傷・欠損のメカニズムを明らかにした。また、UAVエンジン部品を組立て小型ジェットエンジンに搭載した場合の組立性評価の検討を行うとともに、高性能なエンジン推力測定システムを開発し、エンジンの性能を総合的に評価するシステムを構築した。さらに、佐渡にGPS基地局を設置し、地上からの無線を利用して、本製作法を用いて開発したUAVエンジン部品を搭載した小型UAVを飛行させ、帰還させることを想定して、機体要素、地上要素、通信要素、ミッション要素に関してのシステム設計を行い、環境観測用UAVとしての小型・軽量化の可能性について検討した。

システム設計は、UAVの航続距離を推算するとともに、佐渡の空域の調査を行い、機体重量、推力との関係を明らかにすることにより行った。本研究では、無人航空機UAVを実地における環境観測用として展開し、小型軽量化を図ることを目的として、UAVエンジン部品を想定して、複雑形状部品の切削加工を実現するとともに、難削材の高速切削による工具寿命と工具刃先の状態に及ぼす影響について調査し、工具損傷・欠損のメカニズムを明らかにした。さらに、高性能なエンジン推力測定システムを開発し、エンジンの性能を総合的に評価するシステムを構築した。さらに、本製作法を用いて開発したUAVエンジン部品を搭載した小型UAVを佐渡に飛行させ、帰還させることを想定して、システム設計を行い、環境観測用UAVとしての小型・軽量化の可能性について検討した。平成26年度は、開発したUAVを実地における環境観測用として展開し、小型軽量化を図るための第一段階として、UAVエンジン部品の高精度切削加工による製作法を確立することを目的に研究を遂行する中で、難削材の基本特性を明らかにしたこと、また、切削した部品の加工精度を測定し、これについて検討したこと、多軸制御工作機械によって小型UAVエンジン部品の加工精度の向上を図るためには、切削条件に加えて、形状精度の劣化に大きな影響を与える誤差の補正を行い、切削加工に反映させることが効果的であることを明らかにし、小型エンジンの高精度部材の加工に展開できることを示した。さらに、得られた結果に基づいて、工具の小型化、最適形状について検討した。今後、さらなる加工実験を行い、切削加工の加工条件等の最適化を図り、高精度切削加工を確立し、高精度部材の製作を行う。このように、平成26年度に計画していた内容を大筋予定通りに実施できたので、「おおむね順調に進展している」と判断している。最終年度となる平成28年度は、次の通り、研究を進める予定である。新潟県の離島にGPS基地局を設置し、地上からの無線を利用して小型UAVを飛行させることを想定して、風況データの取得と地方自治体との交渉、ならびに飛行空域の検討を通して、1機体要素、2地上要素、3通信要素、ミッション要素のシステム設計を行う。機械加工、機械設計平成27、28年度は、難削材の高精度切削加工を確立するとともに、次の通り、計画書に従い研究を実施していく予定である。平成27年度は、以下について検討を進める予定である。UAVエンジン部品の高精度切削加工による製作法を確立するとともに、開発したエンジン部品を実際の小型エンジンに組み込み、推力測定などの性能試験を実施し、高精度部材による小型エンジンをUAVに搭載して、飛行試験を行うことを主な研究実施内容とする。これまでに開発してきたエンジン推力測定法により、エンジンの推力を測定し、燃費、空燃比、燃焼器内部圧を総合的に測定し、エンジンの性能を総合的に評価する。さらに、測定した推力をこれまでに行ってきた電動UAVの推力と比較することで、UAVの航続距離を推算する。
スーパーマイクロ手術とバイオ3Dプリンティングによる、ハイブリッドリンパ浮腫治療

蠕動能を有する集合リンパ管を再生するため、移植可能なサイズで、蠕動能を持つ、尿管の管腔構造体を作成し、人工構造体の蠕動能を観察した。前年度までに、移植に適した構造体、壁厚500-600μm、内腔600μm、長径5mmの構造体を作成した。細胞株は移植時の強度や柔軟性を検討した結果、単一細胞の構造体ではなく、ヒト線維芽細胞(NHDF)、ヒト臍帯血細胞(HUVEC)が適当であった。スフェロイドサイズは500-600μmに統一した。バイオ3Dプリンターレジェノバを用いて、前述の人工管腔構造体を作成し、移植に適した強度が得られるまでの30-60日間、リザーバー内で循環培養し、ラット尿管へ間置し、顕微鏡下に吻合した。移植ラットには翌日より免疫抑制を施し、28日目に犠牲死させ、正常尿管ごと構造体を摘出し、肉眼的、病理学的に検討を行った。全例で、肉眼的に蠕動は消失していたものの、水腎症2度以下の構造体の内腔には尿管上皮(移行上皮)の再生が見られた。水腎症3度以上の個体は、構造体の逸脱や瘤化が認められ、病理学的に組織球浸潤が強いことが判明した。これまでに人工構造体で尿管の再生の報告はない。内容物の停滞を回避するためには、蠕動能の再生が必須である。これまでに尿管の再生の報告はなく、本研究が初の成功であるが、機能を再生するには至っていない。リンパ管を初め、蠕動を有する臓器の再生には平滑筋細胞や間葉系幹細胞の使用が必須である可能性があるがまだ検討できていない。蠕動能を保持できなければ、多かれ少なかれ内容物の停滞が起きる可能性が高い。集合リンパ管も蠕動能を保持しており、蠕動能を完全でなくとも保持することが必要であるため、構造体の組成のさらなる検討が必要である。蠕動能獲得のため、平滑筋、間葉系幹細胞を使用した構造体を作成し、さらに移植に適した強度を兼ね備える構造体を作成する。尿管、リンパ管に移植した上で、神経や筋への分化等の評価を実施、組織球等の浸潤が問題であれば、ラット細胞を用いて同実験を行う。最近の研究で、線維芽細胞の管腔構造物で血管を置換した場合、移植先の血管内皮細胞が、構造体内部に進出し、構造体裏打ちすることが証明されているため、まず、線維芽細胞主体の極小口径管腔構造体を作成することとした。スフェロイドは400μ前後と600μ前後のサイズを作成し、比較検討したが、400μmのスフェロイドでは癒合が不完全で、スーパーマイクロサージャリーでの吻合に適した強度を要する管腔構造体は600μmのスフェロイドが適当であった。細胞株はヒト線維芽細胞(NHDF)、ヒト間葉系肝細胞(MSC)、ヒト平滑筋細胞(SMC)、ヒト臍帯血細胞(HUVEC)を用い、単一細胞培養と共培養で比較検討した結果、単一細胞培養ではスーパーマイクロ吻合に適した強度を得にくく、NHDF80-90%、HUVEC10-20%のスフェロイドが現時点では最適と判断された。現在、壁厚500ー600μm、内腔600μm、長径5mmの極小口径人工管腔構造体を作成できている。また、構造体同士を吻合することも可能であるが、現在、組織親和性の検討を優先させるため、延伸実験に移行する前に、移植実験に移行している。腹腔内リンパ管に移植するにはわずかに口径が太いため、ステントを用いて、ラット尿管に移植し、強度と組織親和性を検討中である。尿管は蠕動しており、さらに内部を流れる尿のflowも強いことから、リンパ管に移植する前実験としては有用である。また、尿管に構造体を移植する実験の報告はなく、本研究も派生実験ではあるが非常に有用な研究であると考える。1.市販されているヒト細胞株を用いてスフェロイドを大量培養し、バイオ3Dプリンティングシステム(Regenova)を用いて管腔構造(人工リンパ管)に組み立てが実現できた。ただし、使用した細胞株と細胞株の混合比率は計画とは異なるものとなっている。2.作成した人工リンパ管をバイオリアクターで1-4週間培養し、人工リンパ管の内腔径、壁の厚さ、強度を、スーパーマイクロ手術の技術を用いて吻合可能な程度に最適化できた。また、構造体同士を吻合することにも成功しているが、現在、組織親和性の検討を優先させるため、延伸実験に移行する前に、移植実験に移行している。

バイオ3Dプリンターレジェノバを用いて、前述の人工管腔構造体を作成し、移植に適した強度が得られるまでの30-60日間、リザーバー内で循環培養し、ラット尿管へ間置し、顕微鏡下に吻合した。移植ラットには翌日より免疫抑制を施し、28日目に犠牲死させ、正常尿管ごと構造体を摘出し、肉眼的、病理学的に検討を行った。全例で、肉眼的に蠕動は消失していたものの、水腎症2度以下の構造体の内腔には尿管上皮(移行上皮)の再生が見られた。水腎症3度以上の個体は、構造体の逸脱や瘤化が認められ、病理学的に組織球浸潤が強いことが判明した。これまでに人工構造体で尿管の再生の報告はない。内容物の停滞を回避するためには、蠕動能の再生が必須である。これまでに尿管の再生の報告はなく、本研究が初の成功であるが、機能を再生するには至っていない。リンパ管を初め、蠕動を有する臓器の再生には平滑筋細胞や間葉系幹細胞の使用が必須である可能性があるがまだ検討できていない。蠕動能を保持できなければ、多かれ少なかれ内容物の停滞が起きる可能性が高い。集合リンパ管も蠕動能を保持しており、蠕動能を完全でなくとも保持することが必要であるため、構造体の組成のさらなる検討が必要である。ステントを用いて、人工構造体をラット尿管に移植し、管腔構造体内部に尿管上皮(移行上皮)が進出し、裏打ちすることを確認できれば、尿管の蠕動と尿流に耐久力を持つ構造体であることが証明できる。機能的に問題ないことが証明できれば、構造体をスーパーマイクロ技術で切削し、極小口径にトリミングし、リンパ管に置換することで、人工リンパ管が完成する。スーパーマイクロ手術で構造体を吻合し、延伸し、リンパ浮腫モデルに移植し改善状況を確認する。蠕動能獲得のため、平滑筋、間葉系幹細胞を使用した構造体を作成し、さらに移植に適した強度を兼ね備える構造体を作成する。尿管、リンパ管に移植した上で、神経や筋への分化等の評価を実施、組織球等の浸潤が問題であれば、ラット細胞を用いて同実験を行う。同一内容の安価な培地を購入するなど、経費削減につとめた結果、3,279円の次年度繰越金があり、細胞育成用培地購入の一部に充てる。使用細胞数を削減したため、必然的に使用培地を減量できたため、余剰金が発生した。2019年度は使用細胞数、必要培地量も増加するため、その必要経費の一部にあてる予定である。
炭疽菌莢膜発現に関するPathogenic islandの存在とその意義

炭疽菌の主要な病原因子には外毒素と莢膜が知られ、それぞれの遺伝子は病原プラスミドpXO1、pXO2上にコードされている。毒素が作用機序や毒素活性において詳細に検討されているのに対し、莢膜の機能やその発現調節機構についての知見は乏しい。我々はゲノム解析から、莢膜形成に必須のcap遺伝子領域を含む約40kbのPathogenic Island(PI)様遺伝子群の存在を確認しており、莢膜の発現解析を通して、炭疽性敗血症の制御法の確立のための知見を得ることを目的として本研究を実施した。昨年度にcap領域近傍の配列に既知のpositive regulator遺伝子のatxAと高い相同性をもつgeneIIとgeneIII、およびatxAと逆の作用をもつ毒素遺伝子のnegative regulator遺伝子pagRに相同性の高いpagMを発見した。本年度はそれらの遺伝子のcap領域に対する働きを調べ、下記の成果を得た。1)3種類の遺伝子geneII、geneIII、pagMを野生株(pXO1+,pXO2+)、pXO1欠失株、及び病原プラスミド欠損株にcap領域のみ導入した株にそれぞれ形質導入し、得られた菌株における莢膜形成をロケット免疫電気泳動法により解析した。その結果、pagMがcap領域に直接働きかけないものの莢膜発現を強く誘導することを見出した。2)pagMを導入した野生株では、pXO1欠失株への導入株に比べ、莢膜形成が減弱していたことから、pXO1上にはpagMのnegative regulator遺伝子が存在する可能性が考えられた。3)atxAと異なり、geneII、geneIIIは莢膜発現に関与しないことが確認された。当初、その塩基配列からnegative regulatorと思われたpagMが、莢膜形成を強く誘導することが明らかとなり、炭疽の病原性に関与することが示唆された。炭疽菌は生体内侵入後、毒素によるショックや莢膜による血中での増殖により、宿主に致死的になる。増殖が始まると抗生剤療法は期待出来ないので、炭疽の病態を把握し、両病原因子の詳細な解析が必要である。両遺伝子群の発現には複雑な制御機構が関与するので、ゲノム解析から、莢膜形成に必須のcap遺伝子領域を含む約40キロベース(kb)遺伝子群の存在を確認した。多くの病原菌で数十kbのPathogenic Island(PI)が発症に関与しているので、この約40kbのcap遺伝子領域群がPIであると推定し、莢膜の発現解析を通して、炭疽性敗血症の制御法の確立のための知見を得ることを目的として本研究を実施した。初年度はPI様領域内の遺伝子の調節機能について分子レベルで検討するために、詳細な遺伝子構造解析と遺伝子再構成実験の準備を行った。発現調節は、cap領域を炭疽菌内に導入し、この株にPI領域内の種々の遺伝子を導入し、莢膜形成を指標に調節機能を調べる。即ち炭疽菌内で莢膜形成遺伝子に関して調節能を調べる再構成実験を実施する。初年度の実績を以下に示す。1.PI様領域の遺伝子解析から制御に関わる3種類の遺伝子、geneII、geneIII、pagMが同定された。前者2つは莢膜形成の正の制御遺伝子atxAに、最後は毒素の負の制御遺伝子pagRに高い相同性があった。2.炭疽菌内に導入するcap領域を作製するために、cap領域全体を保有するプラスミドを作製した。cap領域は以前の我々の成果で得られた莢膜形成に必須のcapA、capB、capCを含む最小領域から成る。3.上記3種の遺伝子の塩基配列からPCR用のプライマーセットを作製して、全ての遺伝子を増幅し、プラスミド内に挿入した。4.それぞれのプラスミドを適当な炭疽菌株内に形質導入し、次年度の莢膜形成に供する。菌株は、野生株、莢膜非形成・毒素非産生弱毒株、莢膜形成・毒素非産生弱毒株を用いた。

3)atxAと異なり、geneII、geneIIIは莢膜発現に関与しないことが確認された。当初、その塩基配列からnegative regulatorと思われたpagMが、莢膜形成を強く誘導することが明らかとなり、炭疽の病原性に関与することが示唆された。
新しい硬質磁性体SmFe_7の窒化による高性能化

我々が発見した新金属間化合物SmFe_7は、NdFeB系磁性材料に匹敵する大きな飽和磁化と磁気異方性を有する硬質磁性材料である。しかしながら、この物質は単結晶として得られるが、多結晶体は未だ得られていない。本研究は、多結晶体の存在する組成及び温度領域の確定と窒化及び元素置換による磁石特性の高性能化、さらにSm-Fe系における新物質の探索を目的とした。多結晶が得られないのはSmFe_7が極めて狭い組成及び温度領域に存在することに起因すると考え、種々の組成でアーク溶解したインゴットを900°C1200°Cの温度範囲で10°C毎に熱処理後急冷した試料に対するX線回折及び回折データの解析から、SmFe_7相の出現領域を推定した。その結果、SmFe_7相が1030°C950°Cの狭い温度範囲に存在する可能性が高いことを明らかにした。しかしながら、SmFe_7相の単相化は極めて困難であり、成功には至らなかった。SmFe_7の単結晶に対する窒化は更に困難であった。希土類金属元素の中でSmは極めて酸化し易い元素であり、SmFe_7相の結晶を不活性ガス気流中で熱処理を施すと、極めて僅かな残留酸素により、窒化に至る前に、400°C以下の低温でαFeとSmの水酸化物に分解する。窒化を成功させるためには超高真空を達成可能な熱処理装置と不活性ガスの純化装置が必要とされた。現時点ではこれら装置を整備することができなかったため、方針を変更し、非磁性元素Alの置換がSmFe_7の磁石特性に及ぼす効果を、Sm-Fe系の全ての相のAl置換単結晶を作成し、SmFe_7相結晶に対する効果と比較検討し、置換の効果が結晶構造とFe原子の最隣接配位Fe原子数に依存することを明らかにした。また、上記の研究過程で今まで存在が確認されていなかったSm-Fe系の新物質Sm_6Fe_<23>相の結晶の育成に成功し、この磁性も併せて明らかにした。平成12年度は、主にSmFe_7多結晶の作成を試みるとともに、単結晶の作成した。SmFe_7が安定に存在することは単結晶の研究により明らかにしたが、この物質の多結晶が合成されたという報告は未だない。これはSm-Fe系の相図が複雑であることに起因していると思われる。そこで、SmFe_7が存在する組成、温度領域を明確にするために、多結晶の合成を試みた。しかしながら、多結晶の合成は、溶融状態から冷却したときに数種の相が複雑に混在し、単結晶の合成以上に困難であることが明らかとなった。SmFe_7相の存在できる領域が極めて狭いためであると思われる。この研究は次年度も継続して行う必要がある。単結晶を用いた研究は、次年度以降に予定しているが、単結晶の作成には通常2週間程度の時間を要し、短時日に多数の結晶を得ることは難しい。このため、次年度以降の研究に備え、SmFe_7単結晶の作成を試み、現在も継続中である。