hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ポリアミノ酸誘導体の高次組織化膜による光学異性体の認識と分離

ポリ(Lーグルタミン酸)誘導体膜(NON6ーPLG)膜によるアミノ酸の光学分割において、膜のミクロ環境を変化させることにより、膜の高次構造と不斉選択性との関係について検討を行い、光学分割の機構を明らかにした。キャスト膜の高次構造は膜を熱処理もしくは塩処理することによって、再現性よく制御することができ、これによってアミノ酸の光学分割が再現性よく行われることを見出した。このように高次組織化したNON6ーPLG膜の光学分割の機構は膜中のポリ(アミノ酸)の螺旋構造による不斉選択吸着と、側鎖の高次組織に基づいていると考えられ、光学異性体の分子認識と分離の機構を調べた。NON6ーPLGをLB膜に展開し、D及びLートリプトファンの吸着による体積変化を調べた結果、L体のほうをより多く吸着するのに対して、D体のグルタミン酸から作成したNON6ーPDG膜ではL体のほうを多く吸着することが明らかとなった。また、水晶発振子上にNON6ーPLGをコ-トして、L及びDートリプトファン水溶液中に浸漬して、それぞれの吸着量の大きさを測定したところ、D体のほうがL体よりもより多く吸着されることがわかった。トリプトファンを吸着したNON6ーPLG膜の蛍光スペクトルの測定結果から、トリプトファンはNON6ーPLG中の側鎖のPEO部と強く相互作用していることが明らかとなり、膜中を透過する場合にトリプトファンは高次組織化したPEO鎖のドメインを通って主鎖のPLGの螺旋構造によって分子認識が行われていることを確認した。一方、トリプトファンを吸着したNON6ーPLGのFTーIRスペクトルの結果からもPEO鎖の水素結合によるシフトが観察され、蛍光スペクトルの結果が裏付けられた。これらの結果から、NON6ーPLG膜によるアミノ酸の光学分割の機構が、主鎖の螺旋構造による分子認識に基づいていることが確認され、膜の高次組織による分離促進効果が明らかにされた。
幼稚園・小学校の時期における理数系教材の活用方法と新たな教育環境構築に関する研究

本研究は、新世紀型理数系教育の柱となる創造性教育について検討を試みるとともに、特定領域研究で開発した教材を活用方法と大学教員や民間企業技術者などの学外講師が学校(幼稚園から高校まで)の理数系教育に関わる仕組みについて検討する。近年、グローカルという造語が環境問題を扱う分野で用いられることがある。グローカル(glocal)は、グローバル(global)とローカル(local)をあわせた造語であり、2つの視点で現代的な諸問題について考えるキーワードである。国際化が進んだ現代社会において、グローバルな視点の勢いは強く、ローカル文化は減退傾向である。このため、例えば食育やまちづくり学習、環境教育では、ローカル文化を尊重した教育実践が進められている。創造性を育むための理数系教育を考察すると、大工職人などの職人の知識継承のプロセスを考える必要がある。職人世界の知識伝承は、図面や書物などの形に残る知識(明示的知識)と形ではない知識(暗黙知)の2種類の形態があるとされている。明示的知識による知識継承よりも、徒弟的教育、仲間同士の学びあい、観察の中で暗黙知の形で継承される部分が多い。理数系教育は理工系技術者の育成ではないが、多様性や地域性のあるローカルな視点を養うためには、教科書を読んで知識は養うことは困難な部分が多く、地域で培われた暗黙知の知識継承のプロセスを活用し、子どもが自分で考えて行動するために子どもの社会参加を図ることが大切であると考えられる。このため、地域と連携し、大人と子どもが一緒になって地域について考える教材(我々はユニバーサル・シンキングと呼んでいるが)がこれからの教育で必要である。そこで、本研究では太陽熱調理器を用いた理科学習の教材・指導案を作成し、保護者とともに学ぶ、授業実践を行い教材の活用について検討した。体研究は、教育現場の教員と大学教員や一般技術者および保護者の教育に対する意識のずれを明らかとする目的として、一般市民、教育現場、各種学会・団体を対象とするアンケート調査を行い、生活環境で子どもが体験する事柄と理数系科目に関する関心について調べる。平成17年度は、一般市民を対象に全国1243名のアンケート調査を行い、子どもの生活体験と創造力、理科離れに関する印象などの調査を行い、新世紀型理数系教育として可能性について検討を行った。アンケート調査は、広く全国からアンケートを回収するため、インターネット情報通信会社のシステムを利用し、インターネットアンケートによって行い、1243名から回答を得た。創造力の定義には、さまざまなものが考えられるが、今回のアンケート調査では、『単に「今までにはなかった新しいものを作り出す力」と定義し、芸術的なものを作る能力も含む』と定義し、回答をお願いした。子どもの学力に関する回答の単純集計結果では、「とても低下している」、「やや低下している」の回答数は、全体の70.6%であり、子どもの学力が低下していると考えている人が、極めて多い。現在の子どもの創造力に対する評価では、「やや低い」、「とても低い」の回答は全体の43%であり、学力同様に、創造力に対しても現代の子どもに対する評価が低い。「幼稚園から小学校低学年の子どもの創造力を養うために、ふさわしい遊び・遊具・教材・教育法」の回答結果では、ブロック(組み立て易くするため突起等がついているプラスチック製のブロック)と積木(木材で作られた立方体や円柱、角錐等の玩具)の回答が多い。ブロックや積木以外の教材・学習としては、外遊びおよび自然とふれあうこと、物作り(木や紙などの加工性が良い材料を用いた工作)、絵を描くこと、粘土あそびの順に回答が多い。
骨転移患者QOL規定因子の同定とキャンサーボード至適介入方法の確立

現時点では男性33名、女性31名、平均63.7歳の解析が終了しているが、EQ-5Dの平均値は0.58±0.24点で日本人全体の平均値0.85点と比較して低かった。多変量解析でEQ-5Dと強い相関がみられたのは、質問票ではPAL15のphysical functioning(相関係数0.761)とpain(-0.841)であった。診療情報では単変量解析で、補正後Ca、CRP、初診時SRE有無、化学療法既往、PSと相関がみられ、多変量解析ではPSのみが有意であった。骨転移患者では、疼痛や身体機能がQOLに大きな影響を与えており、整形外科やリハビリテーションの積極的な介入が重要であると考えられた。当院では、骨転移診療の標準化を目的として2012年5月に骨転移キャンサーボード(CB)を設立し、整形外科医を中心として、リハビリテーション科や緩和ケア診療部、放射線科、地域医療連携部などを含めた多職種・多診療科による横断的運動器診療体制を確立した。骨転移患者全員を対象とし、ADL・QOLの維持・改善を目的とした包括的な運動器管理を実践している。本研究は、がん患者における運動器管理の有効性と必要性の実証を目的とする。CBで診療している骨転移患者へのアンケートと診療データをもとに1QOL実態調査、2QOL規定因子の同定を行う。具体的なQOL尺度としてEQ-5D、EORTC QLQ-C15-PAL(PAL15)、EORTCQLQ-BM22(BM22)、心理社会的要因の評価尺度のgeneric screening tool、うつ評価尺度のK6、疼痛評価尺度のNRSを用いて評価した。続いてCB介入後2-4週時点で再調査を行い3骨転移CB介入がQOL改善に及ぼす効果を明らかにし、至適介入方法を確立する。その結果をふまえ、日本の骨転移診療体制及び教育体制を見直し、骨転移診療の標準化を目指す。平成27年度は、骨転移CBに登録された骨転移患者約100例弱に対して介入時にQOL調査票を記入してもらい回収した。また、患者の身体情報や既往歴、ADL、全身状態、採血データ、予後、骨転移の状態などに関するデータを収集した。骨転移CB介入後2-4週の時点で2回目用のアンケート記入も記入可能な患者に対して行ったが、1回目の患者の半数以下の回収率であった。我々は年間平均180症例の骨転移患者に介入しており、今後もアンケートの回収を継続して行う方針である。2015年4月以降に骨転移CBにて介入した骨転移患者数は190例であった。この患者を対象とし、下記調査を行った。1骨転移患者の背景因子の調査患者の基本情報として、年齢、性別、身長、体重、BMI、既往歴を調査、計測した。次に、生活習慣、生活環境などのデータをアンケート形式で調査した。具体的には、下記2と一緒に1冊にまとめてアンケート冊子として患者に渡して記入を依頼した。具体的な質問項目としては、睡眠時間、運動習慣、喫煙歴、最終学歴、職業、婚姻状況、同居家族の有無などを選択方式で記入している。2骨転移患者のQOLの実態調査1と同時に、患者立脚型のQOL調査を行った。具体的には、健康関連QOL評価尺度であるEQ-5D、EORTCにより作成された包括的QOL評価尺度であるQLQ-PAL15および骨転移患者のQOL評価尺度であるEORTCQLQ-BM22、うつ状態の評価尺度であるK6、心理社会的要因の評価尺度であるGenericscreening toolの調査を行った。3骨転移患者の診療データの収集介入時のADL(Barthel IndexとECOG Performance Status)、全身状態(がんの種類、内臓転移の有無、化学療法既往の有無、骨転移数、採血データ)、骨代謝マーカー(ALP,尿中NTx, ICTP, BAP)、骨転移の状態(性状、部位、骨関連事象の有無、骨修飾薬の使用歴有無)を調査した。4骨転移CB介入後のデータ収集骨転移CB介入後に、再度2の調査の一部を行った。解析が終わった患者は、男性31、女性33名で、平均年齢63.7歳であった。今回の研究では主なQOLの指標をEQ-5Dとしたが、EQ-5Dは平均0.58±0.24点であり日本人平均の0.85点と比較して有意に低かった。

単変量解析でEQ-5Dと強い相関がみられたのは、質問票ではPAL15のPhysical Functioning(PF)(相関係数0.761)とpain(-0.841)、BM22のFunctional Interference(0.749)、NRS(-0.749)であり、多変量解析ではPAL15の2因子が有意に相関していた。診療情報では、補正後Ca(-0.390)、CRP(-0.318)で弱い相関がみられた他、初診時SRE、化学療法既往、PSと関連がみられたが、原発巣種類、内臓転移有無、主治医予後予測、骨転移数、骨転移性状、ALP、ICTP、BAP、尿中NTx、家族サポート、同居人の有無とは関連がみられなかった。診療情報の多変量解析ではPSが有意であった。骨転移患者においては疼痛や身体機能がQOLに大きな影響を与えていると考えられ、整形外科やリハビリテーションの積極的な介入が非常に重要と考えられた。1骨転移患者の背景因子、QOL、診療データの調査(担当:篠田、芳賀、澤田、岩瀬)アンケートを用いて、年齢、性別、身長、体重、BMI、既往歴、生活習慣、生活環境などを調査した。また、患者立脚型のQOL調査として、EQ-5D、EORTC QLQ-PAL15およびQLQ-BM22、うつ状態の評価尺度であるK6、心理社会的要因の評価尺度であるGenericscreening toolの調査を行った。また、介入時のADL、全身状態、骨代謝マーカー、骨転移の状態を調査した。2データの解析(担当:篠田、松平、芳賀)解析が終わった患者は、男性31、女性33名で、平均年齢63.7歳であった。今回の研究では主なQOLの指標をEQ-5Dとしたが、EQ-5Dは平均0.58±0.24点であり日本人平均の0.85点と比較して有意に低かった。本研究は、がん患者における運動器管理の有効性と必要性の実証を目的として、骨転移キャンサーボード(CB)で診療している骨転移患者へのアンケートと診療データをもとに1QOLの調査、2QOL規定因子の同定を行った。具体的なQOL尺度としてEQ-5D、EORTC QLQ-PAL15およびBM22、心理社会的評価尺度のgeneric screening tool、うつ評価尺度のK6、疼痛評価尺度のNRSを用いて評価した。また患者の診療情報を収集した。現時点では男性33名、女性31名、平均63.7歳の解析が終了しているが、主なQOLの評価指標であるEQ-5Dの平均値は0.58±0.24点で日本人全体の平均値0.85点と比較して低かった。多変量解析でEQ-5Dと強い相関がみられたのは、質問票ではPAL15のphysical functioning(相関係数0.761)とpain(-0.841)であった。
竜巻発生の数値シミュレーション:下層初期渦の形成・強化メカニズム

我々は,現実場を初期値・境界値とした超高解像度の数値シミュレーションを行い,竜巻発生時における下層初期渦の形成・強化メカニズムの解明を目指し研究を行った。現実場として用いた事例は,2004年6月27日に佐賀県で梅雨前線に伴い発生した事例である。観測データとの比較から再現性を確認した後に構造や発生過程を力学的に調査した,竜巻発生のキーファクターの特定を試みた。数値シミュレーションは,スーパーセルと先在境界である梅雨前線が相互作用して発生したスーパーセルと5つの竜巻の再現に成功した。我々は最も発達した竜巻に主に注目し,竜巻が強化されるタイミングと竜巻の発達の力学過程を調査し,以下の3つの竜巻発生のキーファクターを特定した:すなわち,1)先在境界上でのシア不安定と水平渦のティルティングによる下層鉛直渦の形成;2)先在境界に沿った下層渦の合併による下層鉛直渦の発達;3)下層鉛直渦と中層メソサイクロンと関係した上昇流のリンクによる竜巻渦への強化,である。また,特定した竜巻発生のキーファクターに対する接地境界層環境の重要性を調べるために,地表面粗度に注目した感度実験を行った。感度実験は竜巻発生時刻の直前から粗度長を変化させたリースタート実験として行った。7つの粗度長に対して15の異なる開始時刻を設定し,計105のシミュレーションを行い,地表面粗度の変化が竜巻自体と接地境界層環境に与える特徴を調査した。その結果,3つの竜巻発生のキーファクターは接地境界層環境の変化に敏感であることが示された。より小さい(大きい)地表面摩擦は,先在境界の進行速度を速め(遅め),その結果,下層鉛直渦と中層メソサイクロンと関係した上昇流のカップリングを弱めていた。また,適度な地表面摩擦は竜巻中心の下層収束を誘起し,結果としてより強い竜巻を発生させた。我々は,現実場を初期値・境界値とした超高解像度の数値シミュレーションを行い,竜巻発生時における下層初期渦の形成・強化メカニズムの解明を目指している.今現在,2004年6月27日に佐賀県で梅雨前線に伴い発生した事例を解析中である.使用した数値モデルは米国のペンシルベニア大学と国立大気研究センターが開発した雲解像メソスケールモデル(MM5)で,初期値・境界値には客観解析データ(MANAL)を用いた.観測データとの比較から再現性を確認した後に構造や発生過程を力学的に調査した.再現結果を観測データと比較し,スーパーセル型の擾乱が発生時刻・位置も含めて非常によく再現されていることを確認した.この再現データを基に竜巻の構造などの解析を行った.再現結果は過去の観測事実と一致する構造的な特徴を持っていた.構造的な特徴は以下のとおりである;1)非常に強く発達した渦が凝結物を巻き込む構造で水平風は37m/sまで達する,2)地表付近で鉛直渦度は最大となり値は0.5/sを超える.これらの値は竜巻の閾値を越えており,竜巻本体の再現に成功したといえる.次に,再現された竜巻本体の形成・強化メカニズムを力学的に解析した.その結果,竜巻に発達する下層の初期渦の形成メカニズムには以下の2通りあることが確認された:1)水平風のシアによる渦形成,2)傾圧的に形成された水へ渦のティルティングによる渦形成.後者の渦形成メカニズムはスーパーセル型の擾乱によって引き起こされる竜巻の渦形成において重要とされているが,前者はこれまでスーパーセル型でない擾乱において重要とされており,この事例ではその2つの形成メカニズムが組み合わさった形となっていた。スーパーセル型の擾乱は竜巻を引き起こす原因として知られているが,そのすべてが竜巻を引き起こすわけではない.つまり,竜巻発生には何らかの付加的な要因が必要であり,今回の事例では,水平風のシアによる渦形成が竜巻の発生に大きく寄与したことで発生したと考えられる.このような付加的な要因についての詳細はまだよくわかっておらず,この結果はその付加的な要因を理解する上で重要な結果となりうる.我々は,現実場を初期値・境界値とした超高解像度の数値シミュレーションを行い,竜巻発生時における下層初期渦の形成・強化メカニズムの解明を目指している.近年,計算機の処理能力の向上により数値モデルの計算結果と実際に観測されたデータを同化する技術の開発が進んでおり,竜巻の数値シミュレーションの精度の向上にも非常に有用であることが期待される。この新しい手法を学ぶため平成19年1月から平成19年12月までの1年間,アメリ力合衆国・オクラホマ大学に研究留学し,データ同化手法を学んできた。対流の発生の予報に関して非常に重要なデータである地表面付近の水蒸気量のデータが近年開発された新しい観測手法を用いて高解像度で観測できるようになったので,そのデータを数値モデルの結果と同化して数値予報の精度の向上を目指した。実際に観測したデータを同化したときのインパクトを見積もるために,仮想的な観測空間をコンピュータ上で再現し同化実験を行った。用いた手法は地表面のみの2次元変分法で新しい観測手法から得られるデータのみを数値モデルの結果に同化した。その結果,観測に誤差が含まれない場合には非常に高い精度で水蒸気量を推定できることがわかった。また,たとえ誤差を多く含む場合でも開発されたシステムは強固に働くことも確認された。このことから,開発されたシステムを現実の観測で使用した場合でも効果のある結果が得られることが予想される。これらの成果を現在論文としてまとめているところである。

我々は,現実場を初期値・境界値とした超高解像度の数値シミュレーションを行い,竜巻発生時における下層初期渦の形成・強化メカニズムの解明を目指し研究を行った。現実場として用いた事例は,2004年6月27日に佐賀県で梅雨前線に伴い発生した事例である。観測データとの比較から再現性を確認した後に構造や発生過程を力学的に調査した,竜巻発生のキーファクターの特定を試みた。数値シミュレーションは,スーパーセルと先在境界である梅雨前線が相互作用して発生したスーパーセルと5つの竜巻の再現に成功した。我々は最も発達した竜巻に主に注目し,竜巻が強化されるタイミングと竜巻の発達の力学過程を調査し,以下の3つの竜巻発生のキーファクターを特定した:すなわち,1)先在境界上でのシア不安定と水平渦のティルティングによる下層鉛直渦の形成;2)先在境界に沿った下層渦の合併による下層鉛直渦の発達;3)下層鉛直渦と中層メソサイクロンと関係した上昇流のリンクによる竜巻渦への強化,である。また,特定した竜巻発生のキーファクターに対する接地境界層環境の重要性を調べるために,地表面粗度に注目した感度実験を行った。感度実験は竜巻発生時刻の直前から粗度長を変化させたリースタート実験として行った。7つの粗度長に対して15の異なる開始時刻を設定し,計105のシミュレーションを行い,地表面粗度の変化が竜巻自体と接地境界層環境に与える特徴を調査した。その結果,3つの竜巻発生のキーファクターは接地境界層環境の変化に敏感であることが示された。より小さい(大きい)地表面摩擦は,先在境界の進行速度を速め(遅め),その結果,下層鉛直渦と中層メソサイクロンと関係した上昇流のカップリングを弱めていた。また,適度な地表面摩擦は竜巻中心の下層収束を誘起し,結果としてより強い竜巻を発生させた。
新規機能性材料創出に向けた微生物由来酸化鉱物の大量取得に関する基盤研究

Leptothrix属やGallionella属細菌といった鉄酸化細菌は、細胞外にチューブ状やらせん形紐状の鉄酸化物構造体を形成する。これまでの研究により、これら酸化物がLiイオン二次電池の電極材や顔料、酵素担体、触媒等、多様な利用価値を有する機能性材料として有用であることが見出されている。一方、これら酸化物を生成する細菌は、難培養性細菌であり、酸化物生成メカニズムはもとより細菌自体の生理生態的特性については、まだまだ未知な細菌である。本研究では、これら細菌の単離をはじめ純粋培養法の確立、酸化物生成過程を把握することを柱とし、新規機能性材料の創出に向けて人為制御による産生酸化物の制御と工業利用に向けた大量培養による安定的な酸化物生成を最終目標としている。当該年度では、目的細菌の単離培養を目指し、集積培養から単一菌への純化を試みた。Gallionella属細菌は、液体培養中に浮遊したマイクロコロニーの単離を繰り返し、細菌純化を進め、二種類の異なる形状のらせん紐状酸化鉄を生成するコロニーをそれぞれ分けることができた。また、L. ochraceaの単離においては、滅菌地下水で再現性良く集積培養することが可能となり、その培養条件を決定した。これら難培養細菌の単離が成功すれば、酸化鉄生成メカニズムの解明に大きな一歩となる。一方、酸化鉱物生成メカニズムの解明に向けて、既に単離に成功したLeptothrix属細菌OUMS1を利用し、チューブ内から細菌が消失する過程について検証し、自己溶菌作用が鞘の中空化の一因であることを示した。鞘の形成機構を明らかにすることで、細菌の培養による様々な機能をもった酸化鉱物材料の生成制御が可能となる。
植物の生殖細胞系列におけるトランスポゾン抑制機構の研究

遺伝情報は生殖細胞を介して親から子に伝えられるので、生殖細胞系列のゲノムが安定して維持されることはきわめて重要である。ゲノム内で増殖するDNA配列:トランスポゾンは生殖細胞では極めてタイトにエピジェネティックな抑制を受けていると言われるが、その分子機構は明らかになっていない。本研究では、生殖細胞系列特異的な転移様式をもつミヤコグサのレトロトランスポゾンLORE1aを利用し、植物の生殖細胞系列におけるトランスポゾンの制御機構を明らかにすることを目指す。得られる知見は、作物における、生殖細胞系列でのトランスポゾン活性化を利用した遺伝子タギング集団構築に役立てる。
ヒトとチンパンジー・ボノボの技術的知性の発達比較

ヒトにもっとも近縁な霊長類であるチンパンジー、ボノボ、ゴリラのアフリカ大型類人猿3種を対象として、物の操作運動パターンの発達と物を介した他者との遊び、他者のモデル行動の影響に関する観察・実験を行なってきた。本年度はチンパンジーを対象とした物の操作と社会的遊びに関する研究を実施した。グループ飼育のチンパンジー、45歳児、4個体(メス2、オス2)を対象として、運動場内に属性の異なる3種類の遊具を導入する場面を設定し行動観察した。導入した遊具は、木製ブロック(塊で形が変わらないもの、5×5×5cm)、木製棒(長さがあり形が変わらないもの、長さ37cm、断面2.5×2.5cm)、綿タオル(柔らかい素材で形が変わるもの、35×35cm)である。その結果、対象児のチンパンジーは、新奇な導入遊具を社会的遊びよりもひとり遊びの中でより頻繁に操作した。また操作対象間に関係づけのない操作のほうが、関係づけのある操作よりも頻繁に出現した。他方、社会的遊びの中での操作頻度および物と他個体を関係づけた操作頻度、一つのエピソードの中での行動の切り替え頻度が綿タオル、木製棒、木製ブロックの順に高かった。このことから、綿タオル、木製棒など「長さのあるもの」や「形がかわるもの」が物を介した他個体との関わりを誘発しやすく、遊びの持続時間も長いと考えられる。操作対象物の属性の相違は、当該の個体の行動のみならず、他個体との相互交渉のあり方にも影響を与えるといえる。
極低温高感度検出器用開口面からの熱輻射抑制に関する研究とその応用

X線天文衛星や赤外天文衛星では極低温に冷却された高感度検出器を使用して観測が行われる。この開口面から入射する熱輻射が衛星に搭載された冷凍機の熱負荷になる。冷凍機の冷却能力が限定される衛星ではこの熱負荷の抑制が重要な課題である。入射される熱輻射を抑制する事を目的として、光線追跡法を使ったバッフル付きパイプ型輻射シールドの設計法を研究した。この設計法の実証実験を行い、開口面からの熱輻射を抑制できることを示した。この研究成果を低温重力波望遠鏡のパイプ型シールドの設計に応用し、開口面から極低温に冷却された干渉計鏡への入熱を2桁以上低下させることに成功した。X線天文衛星や赤外天文衛星では極低温に冷却した高感度検出器を開口部から観測対象に向けて観測を行う。この時、開口部から侵入する熱輻射が観測用検出器への入熱となり、冷却能力が限られた衛星では大きな問題となる。本研究は主筒内表面を反射・伝搬する輻射熱について精度の良い測定実験を行い、その解析結果から衛星の観測部の冷却系設計に必要な基礎データを得ることを目的としている。研究初年度は、衛星と同様に開口部からの熱輻射が問題となる重力波低温望遠鏡のダクトシールド実証機を用いて開口部からの輻射熱量の測定を行った。このダクトシールドの設計では、常温部分を見込む立体角を減らすことで熱放射の低減を計り、さらにドーナツ形状の円板(バッフル)の挿入により熱放射を何度も反射させ、さらなる入熱の低減を計っている。また、測定したダクトシールドは、光線追跡によって熱放射の計算を行い、入熱を小さくするようバッフル位置の最適化を行っており、この計算からダクトシールドを設置することで観測部への輻射熱量を3桁低減することが可能であることが示されている。測定は、輻射板、吸熱板をダクトシールドの両端に取付、ダクトシールドを通過する熱放射量を測定した。この測定結果から、干渉計の鏡を20 Kに保持するクライオスタットへの入熱量がダクトシールド1本あたり約0.1 Wであり、誤差の範囲内で計算と一致することを確認した。平成25年度の本研究成果として1本の査読付論文を発表した。これと並行して国内学会で2件、国際学会で3件の研究成果を報告した。X線天文衛星や赤外天文衛星では極低温に冷却した高感度検出器を開口部から観測対象に向けて行う。この時、開口部から侵入する熱輻射が観測用検出機への入熱となり、冷却能力が限られた衛星では大きな問題となる。平成26年度の研究計画に基づいて冷却系を設計する際のバッフル板の配置、反射率等の条件をどのようにすれば最適化できるのかの検討と応用範囲の広い汎用的な形にまとめることに集中した。このポイントとして、1;パイプ・バッフル板の表面状態(反射率、凹凸)と幾何学的配置(どこにバッフル板を入れるか)を分離して考える。最適な幾何学的配置を求めた後、入熱の表面状態に対する依存性を考慮する。2;最適な幾何学的配置を求めるため、入射する光線の強度を角度の関数としてプロットする、または図示する。どのような角度から強い入熱があるのか、円板によってどの部分を遮ることができるのかを直観的に理解する。具体的にはKAGRA向け熱輻射抑制用ダクトシールド実機から取得した実験結果を基に輻射シールド開口部からのバッフル板による熱輻射の抑制効果について詳細な解析を行い、原理的な証明と法則化を行った。さらにこの熱輻射抑制によるKAGRA干渉計の散乱光雑音の評価を併せて行った。本研究成果として平成26年度は1本の査読付論文を発表した。これと並行して国内学会で1件、国際学会で3件の成果発表を行った。さらにこれらの研究成果を元にした学位論文(博士、理学)が東京大学に提出され、受理された。さらに2本の査読付論文を投稿中である。この時、開口後部から侵入する熱輻射が観測用検出器への入熱となるため、冷却能力が限られる衛星では大きな問題となる。平成27年度の研究は、前年度に引き続き冷却系を設計する際の開口面に取り付ける輻射シールドのバッフル板の配置、反射率等の条件をどのようにすれば最適化できるのかの検討と汎用性の拡大に集中した。今年度の研究成果として2本の査読付き論文を投稿し、採択された。さらに、パイプ・バッフルで吸収した熱の除熱方法についても検討を行い、窒素を媒体としたヒートパイプ方式による冷却方法について検討した。平成27年度は、前年度に引き続いて実験データの解析を中心に行い、輻射シールド開口部からのバッフル板による熱輻射の抑制効果について原理的な証明と法則化を行った。本研究成果として2本の査読付き論文を投稿し、採択された。さらに、輻射シールドのパイプ・バッフルで吸収した熱の除熱方法についても検討を行い、窒素を媒体としたヒートパイプ方式による冷却方法について検討した。X線天文衛星や赤外天文衛星では極低温に冷却された高感度検出器を開口面から観測対象に向けて観測が行われる。

この時、開口部から入射される熱輻射が観測機器への熱負荷となり、冷却能力が限定される衛星では大きな問題となる。このため、開口面に取り付ける輻射シールド並びにバッフルの最適配置を通じて侵入熱負荷の低減法の研究を行っている.本課題の最終年度である平成28年度の研究実績の概要を次に示す。(1)本課題研究である侵入熱負荷の低減法の研究成果が飛騨市神岡町に建設された低温重力波望遠鏡(KAGRA)の低温設備の設計に応用され、その冷却試験が飛騨市神岡町のKAGRAトンネル内で行われた。この試験結果から、径270mmの常温開口部から干渉計の試験質量(鏡)を懸架する輻射シールド内への熱侵入が従来に比べて1/100以下になることが実証された。これは、約20Kまで冷却された干渉計の試験質量(鏡)への熱侵入が低減され、結果として熱に由来する雑音を減少させることを意味する。これより、本研究成果が低温重力波望遠鏡(KAGRA)の感度向上に大きく貢献することができた。(2)平成27年度に引き続き液体窒素冷却ヒートパイプを用いたパイプ・バッフルから熱の除熱法の実証実験を海外の研究者の協力を得て行った。この実験データの解析から、ヒートパイプ過加熱後に発生するドライアップの検証を本実験により可能であることが理解され、従来検証が難しいとされていたドライアップ実験を継続して行うこととした。さらにのヒートパイプの熱輸送能力について断面形状等の依存性についての実験を行い、その実験結果の解析を継続中である。X線天文衛星や赤外天文衛星では極低温に冷却された高感度検出器を使用して観測が行われる。この開口面から入射する熱輻射が衛星に搭載された冷凍機の熱負荷になる。冷凍機の冷却能力が限定される衛星ではこの熱負荷の抑制が重要な課題である。入射される熱輻射を抑制する事を目的として、光線追跡法を使ったバッフル付きパイプ型輻射シールドの設計法を研究した。この設計法の実証実験を行い、開口面からの熱輻射を抑制できることを示した。この研究成果を低温重力波望遠鏡のパイプ型シールドの設計に応用し、開口面から極低温に冷却された干渉計鏡への入熱を2桁以上低下させることに成功した。平成26年度は、前年度に得られた実験データの解析を中心に行い、輻射シールド開口部からのバッフル板による熱輻射の抑制効果について原理的な証明と法則化を行った。この解析により研究成果として1本の査読付論文を発表することができた。これと並行して国内学会で1件、国際学会で3件の成果発表を行った。これらの研究成果を元にした学位論文(博士、理学)が東京大学に提出され、受理された。さらに2本の査読付論文を投稿中である。輻射シールドのパイプ・バッフルで吸収した熱の除熱方法についてさらなら検討を行うため、海外研究者と共同して窒素を媒体としたヒートパイプ方式による冷却方法の検証を進める。低温工学バッフル板による熱輻射の抑制についてさらなる理論的検証を行うため、熱輻射の精密測定実験を行う。このため、海外研究者の招聘を計画し、共同実験を行う予定である。また、研究計画の最終年度であるため、研究成果の纏めを行う。研究初年度は、17m長試作ダクトシールドを利用した内部コーティングの有効性とバッフル板の効果を実際に確認すると共にシミュレーション計算との比較検討を行った。測定結果とシミュレーション計算の結果が良く一致し、ダクトシールドの付加による検出器への入熱量抑制効果を予想することを示すことができた。これら研究成果を1本の査読付論文の発表並びに国内学会で2件、国際学会で3件報告することができた。
ラット舌の前癌病変モデルの確立および上皮異形成を規定する新規遺伝子の検索

本研究において口腔癌の前癌病変における組織型と遺伝子発現との関係を明らかにし、病理組織診断基準や予後の指標となる新たなマーカーを見出し、外科医や病理医が日常取り扱いに苦慮する上皮異形成症例の客観的な診断基準を確立する目的で、以下の実験を2013年4月より開始した。(目的)ラット舌前癌病変モデルを確立し、前癌病変の組織学的特徴を明らかにすることである。(実験方法)4週齢の雄性DAラットを購入し、6週齢より発がん剤4NQO(10mg/l)を210週、連続経口投与し、その後16週(7月下旬)まで水を与えることにより、舌前癌病変の発生に関わる投与期間を明らかにする。上記ラットより発癌物質4NQO非投与群と投与群の組織標本を作製し、両者の相違より舌前癌病変の発生を規定する肉眼的および組織学的形態の特徴を見出す。また、上皮分化マーカーであるサイトケラチン(CK10/17やCK17)や細胞増殖能を観察するためにKi-67の免疫染色を行った。(結果)ラットに発がん剤を投与してから48週の間が舌癌の前癌病変へのターニングポイントと推定できる、マクロ像や病理組織像を見出すことが出来た。(考察)我々は廃止期間までの研究において、ターンイングポイントをより詳細に見出すためには、逐次ラットの匹数を増やし、最終的には各期間において50匹程度が必要になると考えられた。さらにこのラットの組織標本を用いて、正常・前癌病変・癌(NormalからhyperplasiaやDysplasia、そしてSCC)を規定する遺伝子の発現パターンを、遺伝子検索と同時に解明すれば、これまでに見出されていない前癌関連遺伝子を発見できる研究であることがわかった。
3次元グラフェンが生み出す特異物性の解明と開拓

質量を持たないディラック電子とディラックコーン型電子状態密度を持つ2次元グラフェンに3次元構造を持たせて2次元グラフェンの特性を良く維持した3次元グラフェンを化学気相蒸着法を用いて作製しその基礎物性を明らかにした。また、磁場中で多孔質構造体をランダムに動く電子の挙動について基礎的な理解を深めた。これら基礎物性が明らかとなった3次元構造を持つグラフェンを用いて2次元グラフェンでは実現が難しかった様々な3次元構造が必要な応用デバイス(グラフェントランジスタ、テラヘルツによるグラフェン表面状上のプラズモン効果、金属を用いないグラフェン触媒など)を開発することに成功した。グラフェンは炭素原子1個分の厚みを持つ理想的な2次元シートである。応用研究・商品化を視野に入れると必ずしもグラフェンが2次元シートである必要性はない。本研究の目的は、2次元シートであるグラフェンに3次元構造を持たせることで、グラフェンを用いた応用研究・商品化への基礎研究を大きく加速させると共に炭素材料の新たな可能性を探索し実証することである。3次元構造を持つグラフェンの中で特に重要なのが周期的極小曲面を持つグラフェンである。グラフェンに関して言えば、周期性が整っていることで特異な物性(超伝導や高効率な太陽電池)が現れることが理論的に予測されている。2次元構造しか持たないグラフェンに対して周期的極小曲面を持つグラフェンを作成することは非常に困難とされていたが、最近の申請者の研究によって初めて作成された(Y. Ito et al, Angew. Chem. Int. Ed. 2014, 53, 4822. (Hot Paper))。しかし、周期的極小曲面を持つグラフェンがどのような物性を持っているかは明らかではなかった。そこで、周期的極小曲面を持つグラフェンの特異な物性を理解するために、初年度は独自に開発したグラフェン成長法を用いて周期的極小曲面の系サイズを2つのアプローチで作り分けた。一つ目はすでに用意されている多孔質基盤にグラフェンを蒸着させるトップダウン法であり、二つ目はナノ構造体を用いることでその場で多孔質基盤を作成しながらグラフェンを蒸着させるボトムアップ法である。これらの2つの手法を用いることで異なる曲率半径を持ったナノ多孔質グラフェンの制御法の確立に成功した。本研究で開発した手法は世界で初めて多孔質グラフェンの制御に成功した成果であり、多孔質グラフェンのみに適応できるものではなく、様々なナノ多孔質材料にも適応できる重要な材料開発法になった。異なる周期サイズを持つ周期的極小曲面を持つナノ多孔質グラフェンの制御法を確立し、次年度以降、この制御法を用いて異なる周期サイズを持つナノ多孔質グラフェンを作成して様々な測定を行える状態になったからである。また、本成果は、平成28年第10回PCCP Prize、および、公益財団法人トーキン科学技術振興財団からの第25回トーキン科学技術賞の受賞対象の一部となったからである。1個の原子の厚さからなる理想的な2次元シートであるグラフェンは様々に優れた特性から応用研究・商品化へに向けて研究が盛んに行われている。本研究の目的は、2次元シートであるグラフェンに2次元グラフェンの特性を維持したまま3次元構造を持たせたグラフェンの基礎研究を理解することで炭素材料の新たな可能性や応用研究を探索し実証することである。3次元構造を持つグラフェンの中で特に重要なのが周期的極小曲面構造の曲率半径である。例えば、周期性があったとしても半径1cmの曲率ではグラフェンは自身が曲がっているということを実効的に感じないが、カーボンナノチューブほどの高い曲率になったときグラフェンは自身が曲がっているということを感じる。したがって、周期的極小曲面を持つグラフェンの特異な物性を理解するために、曲率半径をカーボンナノチューブと同等くらいまで小さくしなければならない。本年度は独自に開発した「ナノ構造体を用いることでその場で多孔質基盤を作成しながらグラフェンを蒸着させるボトムアップ法」に改良を重ねて、最小半径25nmというカーボーンなのチューブに匹敵するほど小さな曲率半径を持った3次元グラフェンの作製に成功した。この極小ともいえる曲率半径2550nmを持つ3次元グラフェンの物性測定を行ったところ、曲率半径100300nmと曲率半径5001000nmの3次元グラフェンとは明らかに異なる物性が出現した。最終年度は曲率半径に依存した特異な物性の解明を目指す。異なる周期サイズを持つ周期的極小曲面を持つナノ多孔質グラフェンの制御法をさらに改良し、曲率半径2550nmを持つ3次元グラフェンの作成法を確立した。さらに、物性測定にも着手でき、基礎物性解明へ順調に進捗している。3次元グラフェンの作成法を確立したことから関連論文も出版することができた。また、「多孔質体およびその製造方法並びに電極」という特許を出願した。さらに、2016年9月に金沢大学で行われた物理学会で招待講演の依頼を受け、国内学会(日本化学会、分子科学討論会)を2件、国際学会(TIMS-CENIDE-NTHU Joint Symposium on Nanoscience and Nanotechnology)を1件、本研究室の成果について口頭発表を行った。グラフェンはよく電気を通す2次元シート材料として様々な分野で研究が盛んに行われている。

本研究では、この2次元グラフェンシートに3次元構造を持たせて様々な3次元デバイスを通して3次元構造を持つグラフェンシートの基礎的な物性の理解を目的とした。最終年度では、3次元グラフェンデバイスの開発およびそれらの基礎物性の解釈および得られた物性に基づいた機能性材料の開発およびその性能を調査した。具体的には、曲率半径が2550ナノメートル、100300ナノメートル、5001000ナノメートルを有する多孔質グラフェンの物性測定を行い、それらの基礎的な物性を明らかにすると共にその基礎物性を活用できるようなデバイス作製を目指し、以下の研究を遂行した。(1)ランダムな多孔質構造を運動する磁場中の電子は円柱を運動する準古典モデルで記述することによりその電子易動度の運動モデルを近似的に記述することに成功した。これにより多孔質構造を持つ物質の電子易動度の算出が可能となった。(2)イタリアのローマ・ラ・サピエンツァ大学との国際共同研究を行い、テラヘルツ光を用いたグラフェン表面に誘起されるプラズモン現象の解明、および、幾何学形状と化学ドープの関係性などをラマン分光法や光電子分光法による電子状態密度解析などを行うことで基礎的な物性についての理解を深めた。(3)これらの明らかにされた物性に基づいて3次元グラフェンを用いた機能性材料の開発を行い、例えばグラフェンの高い電気伝導性や化学安定性を使った電極触媒の開発にも成功した。本研究の過程で3次元グラフェンは基礎物性が優れていることから様々なデバイスに応用できることがわかった。今後は更なるデバイス開発を進める予定である。質量を持たないディラック電子とディラックコーン型電子状態密度を持つ2次元グラフェンに3次元構造を持たせて2次元グラフェンの特性を良く維持した3次元グラフェンを化学気相蒸着法を用いて作製しその基礎物性を明らかにした。また、磁場中で多孔質構造体をランダムに動く電子の挙動について基礎的な理解を深めた。これら基礎物性が明らかとなった3次元構造を持つグラフェンを用いて2次元グラフェンでは実現が難しかった様々な3次元構造が必要な応用デバイス(グラフェントランジスタ、テラヘルツによるグラフェン表面状上のプラズモン効果、金属を用いないグラフェン触媒など)を開発することに成功した。次年度以降は、初年度に確立した制御法を用いて曲率半径を制御したナノ多孔質グラフェンの作成を行う。具体的には、孔半径が50nm、200 nmと500 nmの多孔質グラフェンを作成する予定である。これらの異なる曲率半径を持ったナノ多孔質グラフェン試料を用いて曲率依存した特異な電子状態密度の変化の解明を目指す。電子状態密度の測定は光電子分光法を用いて測定を行い、曲率半径ごとに分類した測定結果を比較・検討することで、フェルミレベル近傍での電子状態密度が曲率の違いによりどのような影響を受けているかを調べる予定である。次に、それらの曲率半径が異なる試料を用いて電気伝導特性測定を行う。具体的には、温度領域2 Kから300 Kの温度領域において±7 Tの高磁場を印加することで特異なフェルミレベルを持つナノ多孔質グラフェンの伝導特性の解析を行う予定である。本年度は異なる曲率半径を持つグラフェンに対して上記の二通りの測定を行うことで、周期構造を持つナノ多孔質グラフェンの基礎的な物性の理解を目指す。
PQQliberating enzimeを用いるPQQ付加体の解析法の確立

セリンとPQQと反応させると、2種類のPQQ付加体が形成される。それらの生成比は反応時のPHによって決定されることを明らかにした。アルカリ域での反応では、すベてのアミノ酸から共通してPQQオキサゾールが生成するが、酸性で反応させると、側鎖のあるPQQ付加体を形成した。両者は交互に変換することはなく、安定は分子種であった。PQQは反応性に富んでいるために、種々な化合物と反応して、複雑な付加体を形成するために、PQQ付加体の存在を確認することは通常の機器分析法では困難なところである。しかしながら、これらのPQQ付加体の解析に徴生物によるバイオアッセイが好適であり、PQQ付加体の培地への添加によって、徴生物の生斉の誘導期が著しく短縮され。生育は促進されることが示された。このバイオアッセイ系によれば、PQQは加体付、標準PQQの示す生理活性の100倍以上の強度で生育促進活性を示すことを明らかにした。PQQ付加体の分子種間における生育促進活性の強度には差はほとんど見られなかった。最も広く生化学的に使用されている大腸菌を使って、これまでの結果が再現できるかどうかについて検討した。大腸菌は単純な合成培地によく生育するので、これまでは生育促進物質について記載がなかった。PQQ付加体が大腸菌の培地に加えられると、大腸菌の細胞膜にあるグルコース脱水素酸素がホロ化され、対照区に比べて著しい生育促進が見られた。グルコース脱水素酸素反応の結果、細胞膜の電子伝達鎖においてATPが生成され、これが糖質のリン酸化に使用される結果、糖のとり込みと糖代謝が開始され、細胞の生育の初期に必要なエネルギーが獲得されるものと考えられる。生育速度が定常状態に達すると、エネルギー効率のよい代謝系が卓越して、PQQ付加体の添加効果が見られなくなるものと結論した。PQQの付加体からPQQを遊離させる酵素の検索と酵素の単離,精製およびその酵素化学的諸性質について検討した。PQQを遊離させる酵素(PLE)はPQQを生育に必須とする微生物からまず発見され,次いでAcinetobacter calcoacetieusのPQQ欠損変異株,ポリビニルアルコ-ル脱水素酵素を有する微生物,酢酸菌,Acetobacter acetiやGluconobacter suboxydans,Pseudomonas testosteroniiのアポアルコ-ル脱水素酵素生成菌等に見出された。次いで酵素の部分精製を行って,PQQ付加体に作用するPLEには2種類存在することが明らかになった。この2種類の特性の解明は今後の研究課題である。さらに,PLE活性の測定法について検証を加えた。PQQ欠損変異株の細胞膜中に存在するアポグルコ-ス脱水素酵素のホロ酵素への変換能力とPLE活性とを共存させて測定する共役反応系を確立することができた。PLEの単離PQQを生育に要求する菌度,Pseudomonassp.VMー15C及び,PQQ合成欠損変異株,Acinetoーbacter calcoaceticusからPLEをそれぞれ単離精製した。それらをPQQー付加体と反応させてPQQの遊離の起ることを確認した。本研究において,試料中に含まれる遊離のPQQによるPLE反応の抑制を排除して測定することが,最も重要であることが判明した。PQQは反応性が高いために,容易にほとんどすべての蛋白に非共有結合で結合し,測定に際して遊離し,測定を防害する恐れがあるからである。

これらを考慮して,PLEや他の蛋白に遊離のPQQを保持させないように,あらかじめPLEなどを高い塩濃度で処理することで、それらのPQQを除去できることを明らかにした。次に,PQQを補酵素としている酵素のうち,PLEの存在するところには常に存在する酵素,グルコ-ス脱水素酵素,ポリビニルアルコ-ル脱水素酵素などから容易にPQQが移動する現象を見出した。これもまたPQQの測定を防害する要因にあげられるからである。これらの酵素にはPQQが非共有給合で補酵素として存在しているが,理化学的環境条件の変化で,PQQは容易に脱離する。これら上記の2つの要因を加えてもなおPQQの生成量が,PLE反応の反応時間,基質濃度,PLE濃度に依存することを証明した。また,PLEを熱処理すると,PQQ生成が完全に停止することも明らかにした。上記の結果の一部は第2回国際PQQシンポジウムにも発表し,今後の検討課題について多数の研究者の意見を得ることができた。セリンとPQQと反応させると,2種類のPQQ付加体が形成される。それらの生成比は反応時のPHによって決定されることを明らかにした。アルカリ域での反応では,すべてのアミノ酸から共通してPQQオキサゾールが生成するが,酸性で反応させると,側鎖のあるPQQ付加体を形成した。両者は交互に変換することはなく,安定な分子種であった。PQQは反応性に富んでいるために,種々な化合物と反応して,複雑な付加体を形成するために,PQQ付加体の存在を確認することは通常の機器分析法では困難なところである。しかしながら,これらのPQQ付加体の解析に微生物によるバイオアッセイが好適であり,PQQ付加体の培地への添加によって,微生物の生斉の誘導期が著しく短縮され,生育は促進されることが示された。このバイオアッセイ系によれば,PQQ付加体は,標準PQQの示す生理活性の100倍以上の強度で生育促進汚性を示すことを明らかにした。PQQ付加体の分子種間における生育促進活性の強度には差はほとんど見られなかった。最も広く生化学的に使用されている大腸菌を使って,これまでの結果が再現できるかどうかについて検討した。大腸菌は単純な合成培地によく生育するので,これまでは生育促進物質について記載がなかった。PQQ付加体が大腸菌の培地に加えられると,大腸菌の細胞膜にあるグルコース脱水素酸素がホロ化され,対照区に比べて著しい生育促進が見られた。グルコース脱水素酸素反応の結果,細胞膜の電子伝達鋭においてATPが生成され,これが糖質のリン酸化に使用される結果,糖のとり込みと糖代謝が開始され,細胞の生育の初期に必要なエネルギーが獲得されるものと考えられる。生育速度が定常状態に達すると,エネルギー効率のよい代謝系が卓越して,PQQ付加体の添加効果が見られなくなるものと結論した。
両親からの同種骨髄移植を可能にする方法の開発

1.骨髄単核球1.25×10^5個と2,250rad照射した第3者の末梢単核球1.25×10^5個を加えて3日間混合培養した後,1×10^<-9>Mから1×10^<-4>MのMTXを6段階希釈して24時間加えてMTXの至適濃度を検討した。この結果MTXが1×10^<-8>Mで3864%の分裂抑制が認められ,1×10^<-7>M以上では分裂は9399%抑制された。一方骨髄のコロニ-アッセイの結果より1×10^<-6>M以上の濃度のMTXは,骨髄幹細胞に非常に強い毒性があることがわかっているので本研究に用いるMTXの濃度は1×10^<-7>Mより1×10^<-6>Mの範囲と考えられた。2.MTXによる処理後アロ反応性T細胞が少数でも残存すると,処理した骨髄液を骨髄移植した時に2次免疫反応がおこりGVHDがかえって増強する可能性が考えられたため,1×10^<-7>1×10^<-6>MのMTXで処理した骨髄単核細胞に再び第3者の末梢単核細胞を加えて刺激して2次免疫反応がおこるか検討した。予想に反してMTXを添加しなかった群でも2次免疫反応が非常に弱かったのでこの方法では2次免疫反応の増強の有無については結論がでなかった。この系で2次免疫反応が弱い理由を一次MLCに再添加する系で検討したところ,一次のMLCにより誘導された傷害性T細胞か抑制T細胞が1次抗原に対する免疫反応を抑制していることが判明した。しかしながら実際の骨髄移植ではMTX処理後に残存した少数のリンパ球が患者の体の内で2次免疫反応をおこしてGVHDを増強する可能性を否定できないのでこのためには今後動物実験も必要になると考えられた。
有機炭素資源高度利用のための高選択的触媒反応の開発

有機炭素資源を有効に利用するためには、省資源・省エネルギーの観点に立った高選択的触媒反応の開発が鍵となる。本研究ではこのため新規な有機合成触媒反応を開発し、将来の工業の新しい展開・体系化に対して基礎的情報を提供することを目的とする。本年度は、昨年度の研究を継承し以下のような成果を得た。1)金属触媒を用いアミン,アルコールおよびオレフィン類の酸化反応に関する研究面では、Wacker型酸化触媒を用い末端オレフィンを位置選択的にアセタール化する手法を確立した。さらに、生理活性物質合成の中間原料として使用し得る光学活性アセタール化合物が、本法により容易に入手出来ることを明らかにした。2)触媒設計の研究では、有機化合物の熱力学的データを主体とする基礎物性を推算・検索するため生成エンタルピー等5種の新しいデータ源を評価しデータベースに追加した。3)地熱排熱水利用のための2-プロパノール/アセトン/水素系よりなる新規なケミカルヒートポンプの詳細な研究を行う一方、この系の経済調査を行った。4) Fe-S、Mo-Fe-Sクラスター触媒により【CO_2】の電解還元固定が著るしく温和な条件で進行することを見い出した。また、Ru-Co混合金属触媒を用いるヒドロホルミル化反応と関連して、これら混合金属錯体の反応性の検討およびX-線結晶解析を行った。5) Ru錯体触媒を用いるアセチレンと1,3-ブタジェンの選択直錯二重化反応を開発し、テルペン合成にも広く利用出来る炭素骨格形成法であることを明らかとした。Ru触媒を用いる芳香族アミンとグリコール類との反応によるキノン類の複素環化合物合成法を開発した。6) Ni錯体による糖のエピメリ化反応と関連して、ニッケル(【II】)配糖体のX-線結晶解析およびEXAFSの測定に成功した。
遺伝子工学を用いた脳内摂食調節ニューロンネットワーク解析法の開発

本年度はGALP遺伝子転写調節領域の下流にCreリコンビナーゼとタモキシフェン受容体融合タンパク質cDNAを導入したDNAコンストラクトを用いたトランスジェニックマウスの作出を行った。トレーサーとなる蛍光タンパク質を細胞中に高発現させるためにCre-loxPシステムを用いた。これは蛍光タンパク質の発現が目的となる遺伝子のプロモーター活性に依存することなく、強力なプロモーター活性をもつCAGプロモーターによって転写調節をうけるので、トレーサーの発現量は顕著に増大した。GALP mRNA発現は、生後14日目以降に発現することが言われているが、発生期あるいは胎生期に発現するかどうかは不明である。成体におけるニューロンネットワークを可視化することを目的とするので、発生期や胎生期にはトレーサーとなる蛍光タンパク質の発現を抑制しておかなければならない。そこでタモキシフェン(エストロゲン誘導体)特異的に結合するエストロゲン変異受容体とCreリコンビナーゼとの融合タンパク質にすることで、タモキシフェンが結合するまではCreリコンビナーゼは活性化しないというメリットがあるので、時間的にCreリコンビナーゼの活性化を調節した。GALP遺伝子の転写調節領域がどこにあるのか不明なため、GALP遺伝子が導入されているBAC(バクテリア人工染色体)クローンを用いた。Cre-タモキシフェン受容体cDNAを、そのBACクローンに導入した。BACクローン内で相同組換えを起こさせ、組み換わった8ACを調製し、これを受精卵へのインジェクション用のサンプルとした。肥満研究で主に使われている系統であるC57BL/6Jの受精卵へDNAを注入してトランスジェニックマウスの作出に成功した。さらにこのマウスを用いてCreリコンビナーゼが認識するloxP配列導入トランスジェニックマウスの作出にも成功した。申請者は、組換え技術により逆行性輸送する機能を有するEGFPをオレキシンニューロン特異的に発現させた遺伝子改変動物を用いて、視床下部オレキシンニューロンの求心性神経回路網を解析することにすでに成功している。そこで順行性あるいは逆行性に軸索輸送する改良型緑色蛍光タンパク質(EGFP)を特定ニューロンに内因性に発現させることで、特異的に特定ニューロンの神経回路網の解析を高感度に行うことが可能であると考え、発生工学的手法を用い、cre-loxPシステムを導入したトランスジェニックマウスの開発を行なった。本研究では、遺伝子の発現およびタンパク質レベルは低いが、摂食・エネルギー代謝に重要であり、かつこれまで申請者が形態学的に解明してきたガラニン様ペプチド(GALP)に着目し、遺伝子工学的手法を用いて遺伝子改変動物を作成することにした。そのために、GALPニューロン特異的に効率良く蛍光タンパク質または逆行性トレーサータンパクを強発現するcre-loxPシステムを導入したトランスジェニックマウスを開発することを目的として実験を行なった。初年度は、トランスジェニックマウスを作出するために注入用のDNAを構築する必要があるためにそのベクター構築を行なった。ベクター構築はすでに終了し、さらに構築されたDNAを注入するためには高い技術が必要であることから役割を分担して受精卵に遺伝子導入をはかっている。現在受精卵に構築したベクターを電気的あるいはリポフェクチンなどを持いて導入しているところであり、本年の前半にはFO世代をえる予定である。さらに、GALP遺伝子転写調節領域の下流にCreリコンビナーゼとタモキシフェン受容体融合タンパク質cDNAを導入したDNAコンストラクトを用いたトランスジェニックマウスの作出を目指した研究を現在行なっているところである。