hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
動的ゲームアプローチによる情報通信産業における事業戦略に関する研究

具体的には、多パラメータの特異摂動システムにおける(1)ナッシュゲームに関する均衡解を求めるアルゴリズム、(2)協力ゲームに関するパレート解を求めるアルゴリズムを研究した。これらの問題を解決するには、さまざまな形をもつ大規模、連立Riccati方程式やLyapunov方程式を解かなければならない。本研究では、これらの方程式の解の漸近構造を従来と異なる方法、すなわち陰関数定理によって明らかにした。導出された解の構造式を利用してアルゴリズムの初期値を設定し、ニュートン法による求解アルゴリズムを開発した。ニュートン法を適用することで2次収束が保証されるため、再帰的アルゴリズムと比較して収束速度が劇的に改ざんされることが分かった。平成18年度では、情報通信産業における動的競争として、独占的または複占的サービスを提供するISPsと、当該ISPsに加入する多数の潜在的なユーザからなる市場をそれぞれ研究してきた。最初に、独占的なISPが存在する市場について考えた。ユーザはISPのサービスを利用することは何らかの価値を認めているが、そのサービスは生活上に欠かせないものとして認識しないことを仮定した。この仮定の下で、ユーザはサービスを利用するときかかった費用がそのサービスから得られた効用と同じか、下回らない限り、ISPには加入しないものとした。つぎに、複占的なISPsが存在する市場について考えた。ユーザはISPsを加入してから、サービスの品質によって、ISPs間に自由にスイッチングすることができるものとした。サービス料金は両方とも定額制で、かつ料金水準は市場の外から与えられているもの、たとえば、政府の規制など、とした。それぞれの市場背景において、ISPsの投資行動(回線を借りたり、返却したりとする行動)とユーザのサービスの利用行動(ISPに加入したり、ISPs間にスイッチングしたりとする行動)を記述する動的最適化問題と動的ゲーム問題をそれぞれ定式化した。最終目標としての解析的な結果がまだ得られていないが、その初期段階の結果として、シミュレーション計算によって、さまざまな行動パタンーを分析した。これからは、これらのシミュレーション結果を検討して、解析的な結果を得られるように研究していく。
固体ポリ酸への電子伝導性およびイオン伝導性の付与と固体電解質への応用

本研究は固体ポリ酸を出発物質としてこれを適当な条件の下で熱分解することにより、電子伝導性・イオン伝導性を持つ新規金属酸化物を創製することを目的としている。本年度は還元型の球状ポリバナジン塩酸、(NH_4)_<12-X>H_X[V_<18>O_<42>(H_2O)]nH_2Oを原料にこれをAr+NH_3気流中で焼成した。X線回折分析の結果200250°Cでは無定形物質が、350°C以上では既知物質VO_2が生成した。300°Cではバナジウムブロンズ(NH_4)_<0.6>V_3O_7が生成することを見い出した。リ-トベルト解析の結果CNH_4)_<0.6>V_3O_7はVO_5ピラミッドから成る六方晶(a=9.8012(2),c=3.6187(2))のトンネル構造で、トンネル内ではNH_4^+がV=O末端のO原子と水素結合していた。V原子は結晶学的には等価であるが、分析の結果5価/4価の混合原子価状態で電気伝導性を有することがわかった。(NH_4)VO_3,VOSO_4など他の出発物質では(NH_4)_<0.6>V_3O_7の生成は見られず、(NH_4)_<12-X>H_X[V_<18>O_<42>(H_2O)]nH_2Oに特異的な生成物であることが示唆され、本法は金属酸化物の新規合成法として有効であることが示された。(NH_4)_<0.6>V_3O_7がトンネル構造を有することに注目し、NH_4^+とLi^+との交換反応を試みた。(NH_4)_<0.6>V_3O_7を0.6M LiOH/2-methoxyethanol中で還流したところ、(NH_4)_<0.4>LiV_3O_7が得られた。X線回折分析の結果骨格構造は維持されており、a(=b)軸は原料より約0.05Å^^O短くなっていた。末端V=OのIR吸収バンド(約1000cm^<-1>)は低波数側にシフトしておりLi^+がトンネル内に存在しているものと結論した。(NH_4)_<0.6>V_3O_7を電極として1M LiClO_4/PC中での電気化学測定を行ったところ、Li^+の挿入・脱離を示唆する酸化・還元波が見られ、Li二次電池の電極材料への可能性を今後検討する。
高温障害米の有効活用をめざした米粉パンの新規製造法の検討と加工処理澱粉の特性評価

科学研究費基盤研究(C)(26350092)の継続課題として、地球温暖化の気温上昇により増量している高温障害米を有効に活用するため、米粉パンの新規製造法の確立と湿熱米粉の特性評価を行った。1.米粉パンの新規製造法の確立:平成29年度に検討した新規製造法に基づき、機能性食品を平成27年愛知県産粳米(あいちのかおり)の米粉に添加し米粉パンを調製した。米粉の生地(ドウ)は業務用ミキサー(キッチンエイド社製KSM7)で撹拌し、申請の恒温恒湿器(東京理化器械製KCL-2000W、38°C85%RH)で発酵させ焼成(180°C30分間)した。損傷澱粉含量が少ない米粉は製パン性が高くなり、機能性食品の添加濃度により米粉パンの比容積は異なった。現有のSII製DSC6100と申請の更新済みDSC炉体部(日立ハイテクサイエンス製)を用いて米粉の熱特性を調べると、損傷澱粉含量の違いにより低温側の吸熱ピークの糊化開始温度と糊化エネルギーは変化した。2.湿熱米粉の特性評価:湿熱処理とは米粉や澱粉を低水分下で高温加熱し、物理化学的特性を変化させる処理のことである。湿熱処理は加湿と加熱を行うが、今年度は加湿条件の設定の都合上、試料には米粉を用いた。平成22年新潟県三条市産コシヒカリ(完熟米)を独自に粉砕した米粉を、既存のオートクレーブ(トミー精工製LSX-300)で水分含有率1020wt%、120°C5時間加熱し、湿熱米粉を調製した。現有のSII製DSC6100と申請の更新済みDSC炉体部(日立ハイテクサイエンス製)で20wt%湿熱米粉を昇温した(25°C130°C、1°C/分)。水分含有率20wt%の試料では、糊化温度の上昇と糊化エネルギーの低下がみられた。現有の簡易偏光顕微鏡(オリンパス製CX41LF、DP26-CU、DP2-PCS)を用いると、一部の湿熱米粉の粒径は大きくなり、結晶性は消失した。新規製造法に基づいた米粉の製パン特性について、米粉の損傷澱粉含量や機能性食品の添加量の点から十分に検討できた。また、米粉加工の一つである湿熱処理後の糊化特性についても多面的な手法から検証することができた。最終年度は、新規製造法に基づいた米粉の製パン機序の評価と高温障害米米粉の加工処理を行う。1.新規製造法に基づいた米粉の製パン機序の評価:1パンの品質には焼成前の生地粘度が影響するため、加熱中の米粉の現象(糊化)を理解する必要がある。機能性食品を加えた米粉の熱特性や膨潤度の各測定、簡易偏光顕微鏡観察を行う。熱特性は現有のSII製DSC6100と申請の更新済みDSC炉体部(日立ハイテクサイエンス製)を用いて、20wt%米粉分散液を昇温させ(25°C130°C、1°C/分)、得られた糊化温度と糊化エネルギーから考察する。膨潤度は試料濃度を3wt%に設定し、50°C、60°C、70°Cで各30分間加熱し、機能性食品と米粉の反応を調べ、製パンへの効果を明らかにする。また、現有の簡易偏光顕微鏡(オリンパス製CX41LF、DP26-CU、DP2-PCS)を用い、米粉の吸水・膨潤に及ぼす機能性食品の影響についても調べる。2米粉の製パン特性に及ぼす機能性食品の添加濃度について、比容積(菜種置換法)、色調(色彩色差計:コニカミノルタ製CR-5)、画像解析から再検証する。なお、米粉の製パンは新規製造法に基づき実施し、生地の発酵には申請の恒温恒湿器(エスペック製LHL-114)を用いる(38°C85%rh)。2.高温障害米米粉の加工処理:試料には、高温障害を受けた平成22年新潟県三条市産コシヒカリ(乳心白米)を用い、今年度と同様の手法で米粉を湿熱する。現有のSII製DSC6100と申請の更新済みDSC炉体部(日立ハイテクサイエンス製)で湿熱米粉の糊化温度、糊化エネルギーを調べ、膨潤度の測定や簡易偏光顕微鏡観察(オリンパス製CX41LF、DP26-CU、DP2-PCS)の結果とあわせて、高温障害米米粉の新しい機能性や活用例について検証する。科学研究費基盤研究(C)(26350092)の継続課題として、地球温暖化により増量している高温障害米の有効活用を目的に、米粉パンの新規製造法の検討と米澱粉の加工処理を行った。1.米粉パンの新規製造法の検討:食料自給率の向上や食物アレルギー対応食品(小麦・乳・卵)の開発の点から米粉パンの需要は多いが、グルテンが存在しないため膨化改良が必須である。本研究では平成27年愛知県産米粉(あいちのかおり)、機能性食品を用いてパンを業務用ミキサー(キッチンエイド社製KSM7)で調製した。

申請の恒温恒湿器(東京理化器械製KCL-2000W、38°C85%RH)で発酵させた生地を焼成すると、米粉パンの比容積は機能性食品の添加により増加し、米粉粒度の影響を受けた。現在、米粉の特性について示差走査熱量計(旧SII製DSC6100)で検討しており、グルテンフリー米粉パンの製法の確立に向けて多面的な視点から機器分析している。2.米澱粉の加工処理の検討:澱粉は様々な食品や用途に活用されているが、加水と加熱の条件を変化させることで簡便にその特性を制御できる。平成22年新潟県産コシヒカリの米澱粉を用い、湿熱処理として申請の恒温恒湿器と既存のオートクレーブ(トミー精工製LSX-300)で水分含有率1020wt%、120°Cで15時間加熱した。温水処理は銀セル(70μL容量)に試料濃度20wt%を50mg入れ、25、48、54°Cで各12時間加熱した。現有の示差走査熱量計で20wt%澱粉分散液を昇温させると(25120°C、1°C/分)、両加工澱粉の糊化温度は未処理に比べ高くなった。湿熱澱粉を現有の簡易偏光顕微鏡(オリンパス製CX41LF、DP26-CU、DP2-PC-S)で観察すると、一部の粒径が大きく、結晶性は消失していた。加工処理は澱粉の一部糊化を引き起こしたと推察された。恒温恒湿器の導入や添加物の効果により米粉パンの比容積は増加したため、製パンの検討は十分に行えた。また、米澱粉の加工処理についても概ね、その効果を明らかにしたが、今後は加湿の条件を変えて詳細に調べる。科学研究費基盤研究(C)(26350092)の継続課題として、地球温暖化の気温上昇により増量している高温障害米を有効に活用するため、米粉パンの新規製造法の確立と湿熱米粉の特性評価を行った。1.米粉パンの新規製造法の確立:平成29年度に検討した新規製造法に基づき、機能性食品を平成27年愛知県産粳米(あいちのかおり)の米粉に添加し米粉パンを調製した。米粉の生地(ドウ)は業務用ミキサー(キッチンエイド社製KSM7)で撹拌し、申請の恒温恒湿器(東京理化器械製KCL-2000W、38°C85%RH)で発酵させ焼成(180°C30分間)した。損傷澱粉含量が少ない米粉は製パン性が高くなり、機能性食品の添加濃度により米粉パンの比容積は異なった。現有のSII製DSC6100と申請の更新済みDSC炉体部(日立ハイテクサイエンス製)を用いて米粉の熱特性を調べると、損傷澱粉含量の違いにより低温側の吸熱ピークの糊化開始温度と糊化エネルギーは変化した。2.湿熱米粉の特性評価:湿熱処理とは米粉や澱粉を低水分下で高温加熱し、物理化学的特性を変化させる処理のことである。湿熱処理は加湿と加熱を行うが、今年度は加湿条件の設定の都合上、試料には米粉を用いた。平成22年新潟県三条市産コシヒカリ(完熟米)を独自に粉砕した米粉を、既存のオートクレーブ(トミー精工製LSX-300)で水分含有率1020wt%、120°C5時間加熱し、湿熱米粉を調製した。現有のSII製DSC6100と申請の更新済みDSC炉体部(日立ハイテクサイエンス製)で20wt%湿熱米粉を昇温した(25°C130°C、1°C/分)。水分含有率20wt%の試料では、糊化温度の上昇と糊化エネルギーの低下がみられた。現有の簡易偏光顕微鏡(オリンパス製CX41LF、DP26-CU、DP2-PCS)を用いると、一部の湿熱米粉の粒径は大きくなり、結晶性は消失した。新規製造法に基づいた米粉の製パン特性について、米粉の損傷澱粉含量や機能性食品の添加量の点から十分に検討できた。また、米粉加工の一つである湿熱処理後の糊化特性についても多面的な手法から検証することができた。初年度の新規製造法に基づき米粉パンを調製し、その調理特性を評価するとともに、加工処理後の高温障害米の糊化特性を調べる。1.米粉パンの新規製造法の確立:平成29年度に検討した新規製造法に基づいて機能性食品添加の米粉ドウを、申請の恒温恒湿器(東京理化器械製KCL-2000W)で発酵する(38°C85%RH)。
魚類の学習能力および攻撃行動におよぼすドコサヘキサエン酸の影響

前年度までの研究により,イシダイの稚魚は体長約70mmで学習能力のピークを持つことが明らかになった.本年度は,こうした学習能力の発達に与える環境要因の影響について検討した.イシダイ稚魚を,人工海草や煉瓦ブロック,塩化ビニルパイプなどの構造物のある複雑な環境(エンリッチ環境)で飼育し,単純な環境で飼育した対照区の魚と学習能力を比較した.エンリッチ環境での飼育期間は,A群:50-65日齢(平均体長18-34mm),B群:50-80日齢(同17-58mm),またはC群:90-120日齢(同55-81mm)とした.学習能力の比較には,昨年度に開発したY迷路における報酬訓練の書き込み学習および書き換え学習を基準とした.また警戒の指標についても測定した.その結果,B群の処理区のイシダイ稚魚は,対照区よりも有意に学習能力の高いことが確かめられた.いずれの群の処理区・対照区の個体も,Y迷路における書き込み学習は同じ程度に達成できたのに対し,より高度な学習である書き換え学習において,B群の処理区の魚が優れていた.A群およびC群の処理区については,対照区との学習能力の差は認められなかった.警戒指数については,C群の処理区が対照区よりも警戒心が低く,他では有意な差は認められなかった.今回の実験により,稚魚期の比較的長期(イシダイの場合,50-80日齢,体長17-58mm)にわたって,複雑な環境に棲息することが,その後の学習能力の発達の向上に寄与することが明らかになった.本年度の飼育実験では,イシダイが艀化後20日頃までで全滅してしまったため,イシダイを用いた実験は行えなかった.そこでヒラメを材料として基礎的な実験を行い,魚類の学習実験に関する実験系の確立を目指した.観察学習能力の確認ヒラメ稚魚を材料として,魚類において観察学習が可能であることを以下の手順により示した.20尾のヒラメ稚魚を捕食者であるアナハゼと遭遇させる経験学習区,経験学習区の同種個体が捕食される様子を隣接した水槽から視認させた観察学習区、および学習付けを施さない対照区を用意した.各区のヒラメの摂餌行動および捕食者と遭遇した際の行動をビデオ撮影により観察した.学習付けを行ってから翌日までの摂餌行動観察から,経験学習区および観察学習区のヒラメは対照区に較べて,摂餌に際して底を離れる時間が短く,警戒行動を強く示すことが明らかになった.また捕食者と遭遇した際,経験学習区・観察学習区とも対照区に較べて生残率が高いことが示された.対捕食者能力の発達におよぼすタウリンの影響魚類の活力の向上に有効であるとされるタウリンを餌の中に多量に添加した条件と,タウリンを欠乏させた条件とでヒラメ稚魚を20日間にわたって飼育した後,両者の行動を比較した.その結果,タウリン強化区は遊泳能力および捕食者回避能力に優れていた.しかし両者の捕食者回避能力の差は,学習区と対照区の差ほど顕著ではなかった.以上のことから,ヒラメが捕食者を避ける上では,運動能力よりもむしろ学習の有無がより重要であることが示唆された.T迷路の作成学習のプロセスをより定量的・定性的に把握するため,T迷路学習装置を開発した.これは60センチのアクリル水槽の片側に一枚の仕切を設け,水槽をT字型に区切ったものである.迷路の先に視覚刺激を置き,これと給餌とを組み合わせることにより,褒美学習による条件付けの系を確立した.イシダイ稚魚の学習能力の個体発生舞鶴水産実験所で2004年5月から7月にかけて自然産卵したイシダイ受精卵をふ化させて稚魚を飼育し,本種の学習能力の個体発生について調べた,体長210cmの供試魚28個体について実験を行った.学習能力の測定にあたっては,60cm水槽を改造したY迷路を作製し,報酬訓練による条件づけ成立までのトライアル数と正解率を基準にした。また条件づけが成立した場合,正解の側を入れ替える「書き換え学習」の所要トライアル数と正解率についても比較した.各個体3日間・120トライアルの試行での正解率を比較した結果,本種の学習能力のピークは体長7cm前後の時期にあるものと見積もられた.発育段階による学習能力の差は,特に書き換え学習において顕著であった.イシダイ稚魚の学習能力および攻撃行動におよぼすドコサヘキサエン酸の影響体長2cmまで予備飼育したイシダイ稚魚を10尾ずつ2群に分け,一方にはドコサヘキサエン酸(DHA)を添加した餌を,他方にはエイコサペンタエン酸(EPA)を添加した餌を与え,飼育水槽内での攻撃行動の頻度を観察するとともに,上記のY迷路を利用して学習能力を比較した.両餌料区間で,飼育水槽内におけるつつき行動の頻度には差は認められなかった.

しかし学習能力については,DHAを投与したグループの方が有意にすぐれていた.本実験によって,魚類の学習能力において餌由来のDHAの投与が有利に働くことが初めて示された.前年度までの研究により,イシダイの稚魚は体長約70mmで学習能力のピークを持つことが明らかになった.本年度は,こうした学習能力の発達に与える環境要因の影響について検討した.イシダイ稚魚を,人工海草や煉瓦ブロック,塩化ビニルパイプなどの構造物のある複雑な環境(エンリッチ環境)で飼育し,単純な環境で飼育した対照区の魚と学習能力を比較した.エンリッチ環境での飼育期間は,A群:50-65日齢(平均体長18-34mm),B群:50-80日齢(同17-58mm),またはC群:90-120日齢(同55-81mm)とした.学習能力の比較には,昨年度に開発したY迷路における報酬訓練の書き込み学習および書き換え学習を基準とした.また警戒の指標についても測定した.その結果,B群の処理区のイシダイ稚魚は,対照区よりも有意に学習能力の高いことが確かめられた.いずれの群の処理区・対照区の個体も,Y迷路における書き込み学習は同じ程度に達成できたのに対し,より高度な学習である書き換え学習において,B群の処理区の魚が優れていた.A群およびC群の処理区については,対照区との学習能力の差は認められなかった.警戒指数については,C群の処理区が対照区よりも警戒心が低く,他では有意な差は認められなかった.今回の実験により,稚魚期の比較的長期(イシダイの場合,50-80日齢,体長17-58mm)にわたって,複雑な環境に棲息することが,その後の学習能力の発達の向上に寄与することが明らかになった.
人工非ヘム鉄酵素:合目的配位子デザインによる高原子価活性種の生成と基質酸化の制御

本研究では合目的配位子デザインにより人工非ヘム鉄酵素の構築を目指した。研究の前半では、鉄3価イオンを活性中心に有し、分子状酸素を用いてカテコールを開裂する非ヘム鉄酵素であるカテコールジオキシゲナーゼに着目した。(1)新規水溶性非ヘム鉄錯体を用いて水溶液中におけるカテコールの酸素添加開裂反応を可能にし、pH依存性等の反応機構に関わる因子を明らかにした。(2)種々の置換基を有するカテコール配位子から一連の非ヘム鉄錯体を調製し、電子状態に対するカテコール配位子上の置換基効果を詳細に検討した。これらの錯体と酸素分子との反応速度の対数が、カテコールから鉄(III)イオンへの電荷移動エネルギーと良好な直線関係を示すことを初めて明らかにした。この結果を基に、鉄2価セミキノン励起状態が関与し、鉄3価イオン上で酸素分子が活性化される新しいカテコールジオキシゲナーゼの反応機構を提唱した。(3)一方、電子吸引性基を有する窒素4座配位子を有する錯体では低スピン状態が誘起されることが判明した。これらの低スピン錯体種は高スピン錯体種に比べ著しく反応性が低いことが明らかとなった。(4)鉄3価イオン上で酸素分子が活性化を促進するため、空配位座を有する鉄3価カテコール錯体をデザインしたところ、酸素分子と迅速に反応するだけでなく、比較的安定な酸素錯体を形成することが明らかとなった。更に、酸素錯体の形成が可逆過程であることを明らかにした。(5)一方、マンガン2価セミキノン錯体は分子状酸素と反応し、定量的にキノンとマンガン2核(III,III)ビス-mu-オキソ錯体を形成した。また、この2核マンガン錯体の溶液にカテコールを加えたところ、マンガン2価セミキノン錯体が再生した。これらを基に、高効率のカテコール酸化触媒システムを構築することに成功した。反応機構を詳細に検討した結果、本システムは従来のカテコール酸化反応と異なり、分子状酸素を水に還元することが判明した。本年度は酸素分子を還元的に活性化する多くの単核非ヘム鉄酵素に共通して見出される鉄イオン結合モチーフ(2-His-1-carboxylate facial triad)の構造を忠実に再現する新規配位子NNO型配位子を設計、合成した。分子設計には特に、分子状酸素を用いて芳香環のcis-ジヒドロキシル化を触媒する単核非ヘム鉄酵素Rieske dioxygenaseの活性部位構造に着目した。すなわち、Kemp's triacid骨格を配位子に導入することにより、カルボキシレートのbidentate配位が可能な配位子構造を実現した。新規配位子の構造は結晶構造解析により明らかにしている。本配位子を用いて亜鉛錯体、鉄二価錯体の合成を行い、現在、結晶構造の解析を目指している。鉄二価錯体を触媒とする過酸化水素よるシクロオクテンの酸素化反応を検討したところ、酸化活性が非常に低いものであることが判明した。イオンスプレー分子量測定の結果、本鉄二価錯体は鉄二価イオンに配位子がヒス配位していることが判明した。これが、酸化活性の低下の原因と考えられた。そこで、配位子に大きな立体障害基を導入することにより、配位子のビス配位を阻害し、過酸水素との反応に必須の配位空座をもつ新たな鉄二価錯体を設計、合成した。合成された第二世代の鉄二価錯体は設計通り、鉄二価イオンと配位子が1:1で配位していることが、イオンスプレー分子量測定により明らかとなった。更に、本錯体が立体障害基を持たない第一世代の鉄二価錯体よりも、高い酸素添加活性を有していることが明らかとなった。現在、結晶構造解析、酸化活性種の同定を進めている。本プロジェクトは非ヘム鉄酵素の反応機構の解明とそれに基づく合目的設計によって、人工非ヘム鉄酵素として機能する金属錯体酸化触媒の開発を目指している。1,単核非ヘム鉄酵素の配位構造の再現単核非ヘム鉄酵素に共通して見られる鉄配位構造を精密に再現することの可能な新規配位子を設計、合成した。ケンプのトリアシッドを配位子構造に取り入れることにより、効果的に単核非ヘム鉄酵素の有する特異な配位構造が再現されることをエックス線結晶構造解析により明らかにした。2,単核非ヘム鉄酸素添加酵素の反応機構解明単核非ヘム鉄酸素添加酵素カテコールジオキシゲナーゼの酵素反応機構において、酸素分子がカテコールを攻撃するか、鉄反応中心を攻撃するかという問題が明らかにされていなかった。今回,様々な酵素モデル錯体の合成と低温下における反応解析を行い,酸素分子がまずカテコール部位ではなく鉄中心に結合することを明らかにした。また、酸素-酸素結合の開裂様式によって酸素原子添加位置が制御されていることも明らかにした。3,疎水性認識部位を有する人工金属酵素の構築アポミオグロビンのヘムポケットに窒素二座配位子を導入することに成功した。構築した人工金属配位サイトに配位した亜鉛イオンが、蛋白質の作り出す疎水性認識部位により顕著な加水分解能を示すことを見出した。4,二つのカテコール部位を有する新規金属錯体の合成二つのカテコール部位を有する新規鉄錯体、及びマンガン錯体の設計、合成に成功した。本金属錯体はカテコールジアニオン配位部位の電子供与性の為に高原子価状態の安定化が期待される。

研究の前半では、鉄3価イオンを活性中心に有し、分子状酸素を用いてカテコールを開裂する非ヘム鉄酵素であるカテコールジオキシゲナーゼに着目した。(1)新規水溶性非ヘム鉄錯体を用いて水溶液中におけるカテコールの酸素添加開裂反応を可能にし、pH依存性等の反応機構に関わる因子を明らかにした。(2)種々の置換基を有するカテコール配位子から一連の非ヘム鉄錯体を調製し、電子状態に対するカテコール配位子上の置換基効果を詳細に検討した。これらの錯体と酸素分子との反応速度の対数が、カテコールから鉄(III)イオンへの電荷移動エネルギーと良好な直線関係を示すことを初めて明らかにした。この結果を基に、鉄2価セミキノン励起状態が関与し、鉄3価イオン上で酸素分子が活性化される新しいカテコールジオキシゲナーゼの反応機構を提唱した。(3)一方、電子吸引性基を有する窒素4座配位子を有する錯体では低スピン状態が誘起されることが判明した。これらの低スピン錯体種は高スピン錯体種に比べ著しく反応性が低いことが明らかとなった。(4)鉄3価イオン上で酸素分子が活性化を促進するため、空配位座を有する鉄3価カテコール錯体をデザインしたところ、酸素分子と迅速に反応するだけでなく、比較的安定な酸素錯体を形成することが明らかとなった。更に、酸素錯体の形成が可逆過程であることを明らかにした。(5)一方、マンガン2価セミキノン錯体は分子状酸素と反応し、定量的にキノンとマンガン2核(III,III)ビス-mu-オキソ錯体を形成した。また、この2核マンガン錯体の溶液にカテコールを加えたところ、マンガン2価セミキノン錯体が再生した。これらを基に、高効率のカテコール酸化触媒システムを構築することに成功した。反応機構を詳細に検討した結果、本システムは従来のカテコール酸化反応と異なり、分子状酸素を水に還元することが判明した。
AE法に基づいた確定論的破壊予知法に関するフィージビリティスタディ

1AEパラメータ解析によるクラック分類法:最終破壊に向けて平均周波数の低下とRA値の上昇が明らかになり,確定論的な破壊予知の可能性を確認した。2地震の断層破壊過程へのSiGMA解析:せん断亀裂により破壊する鉄筋コンクリート梁のSiGMA解析を行って,断層形成機構における初期引張クラックの発生を確認した。3時間依存性破壊における提案手法の有効性:実際に交通荷重下のコンクリート構造物でのAE計測にクラック分類法を適用し,補修時期の判定を行った。4フィージビリティスタディの総括:確定論的な破壊予知法の確立に関連して,コンクリート構造物の最終破壊および補修の評価のためのインフラドック検査を提案した。1.過去の破壊実験でのAE計測結果のパラメータ解析結果の検証:これまでに実施した多くの実験データを検証に適用した。特に,コンクリート供試体の割裂試験の結果に着目し,最終破壊に向けて,平均周波数(A-FRQ)の低下とRA値の上昇を確認した。この遷移点が定量化できれば,研究課題として確定論的な破壊予知が可能と考えるに至った。2.SiGMA解析データの検証によるパラメータ解析との比較による破壊予知の検討:SiGMA解析結果とパラメータ解析によるクラック分類に関しては,コンクリートの割裂破壊で既報において発表し,SiGMA解析での混合モードを引張クラックに分類すれば,割裂試験では差異はないことが判明している。しかし,異なる破壊形式についての検討は行われておらず,材料の異なる場合も含めて検証が必要である。そこで,せん断すべり面の実験を実施したが,SiGMA解析可能なデータを取得することができなかったため,次年度への再検討項目となった。3.既設構造物での破壊予知への適用性のフィールド調査:既設のプレストレストコンクリート橋梁でAE計測を2ヶ月間に3度に渡り定点観測し,その結果損傷度の評価に本手法が有効であることが示された。1.過去の破壊実験でのAE計測結果のパラメータ解析結果の検証を行って,最終破壊に向けて,平均周波数(A-FRQ)の低下とRA値の上昇を確認した。2.SiGMA解析データの検証によるパラメータ解析との比較による破壊予知の検討として,せん断すべり面の実験を実施したが,SiGMA解析可能なデータを取得することができなかったため,次年度への再検討項目となった。3.当初の計画にはなかった既設構造物での破壊予知への適用性のフィールド調査を行うことができ,プレストレストコンクリート橋梁でAE計測を2ヶ月間に3度に渡り定点観測し,その結果損傷度の評価に本手法が有効であることが示された。1.地震予知への可能性を考慮したせん断破壊へのSiGMA解析の適用地震学の分野では,以下の著書に代表されるモーメントテンソル解析は既に行われ,最近では地震のマグニチュードもモーメントテンソルの大きさであるモーメントマグニチュードが標準とされつつある。しかし,地震の発生機構を対象としているため,せん断破壊に対するテンソルの分析しか通常は行われていない。これに対してSiGMA解析では,右図のようにクラックを引張クラック,混合型クラック,せん断クラックに分類が可能である。SiGMA解析では,これらの微小クラックの空間的な発生位置,クラックの分類に加えて,クラックの運動方向まで決定可能である。そこで,せん断亀裂により破壊した鉄筋コンクリート梁の破壊実験に適用し,地震の断層形成に相当する破壊機構でのSiGMA解析の適用性を検討した。2.時間依存性破壊における提案手法の有効性の検証パラメータ解析による破壊機構の遷移とSiGMA解析による空間的なクラックの分布と破壊面の形成過程が確認できたことから,主破壊(最終破壊)の時期の推定に関して,実際に交通荷重かでAE計測とパラメータ解析をおこなって,補修時期の判定に利用した3.フィージビリティスタディ結果の総括2年間のフィージビリッティスタディの研究成果を総括し,確定論的な破壊予知法の確立のために残された研究内容と,実務的な手法とするために必要な実験・解析などを整理し,最終破壊や補修時期評価のための実構造物でのインフラドック検査への適用を提案した。1.材料特性と破壊形式の差異に関する破壊予知の検討新たに実施する予定のせん断実験も含めて,パラメータ解析をも考慮した破壊予知の可能性を,材料特性と破壊機構による破壊予知可能性への影響を解明する。2.時間依存性破壊における提案手法の有効性の検証パラメータ解析による破壊機構の遷移とSiGMA解析による空間的なクラックの分布と破壊面の形成過程が確認できた後に予知として必要となるのは,主破壊(最終破壊)の時期である。これには,時間依存の破壊過程での観測が,実証的には一番容易であると考えられることから,既存構造物の実地データに基づいて,破壊予知および疲労度評価の可能性を検討する。

2年間のフィージビリッティスタディの研究成果を総括し,確定論的な破壊予知法の確立のために残された研究内容と,実務的な手法とするために必要な実験・解析などを整理し,次のステップとしての研究プロジェクトの提案を検討する。コンクリート構造診断学研究計画のとおり,次年度も研究を継続するため証文品費,旅費,人件費その他を使用予定である。消耗品費200千円旅費640千円人件費・謝金400千円その他300千円
大都市空間における電波伝搬推定とその可視化に関する研究

本研究は、高層建築物で囲まれた複雑な電波伝搬環境における電波伝搬の予測を高速に行い、その解析結果を可視化表示するシステムの構築を目的とする。このため、光線近似理論を用いて、地理情報や多層建築物の情報データベースを基に、建物内外の電波伝搬を高速に解析するプログラムを開発する。そして解析によって得られた結果を用いて、電波伝搬の様子を可視化するシステムを開発する。
学齢期における言語発達支援に向けた評価法の開発と支援ニーズの類型化

学齢期における学習・学校生活の基盤となる言語スキルを整理・体系化し、学齢児用の評価法を開発した。2010年度には、東京都、北海道、長野県の小学校14年生計247名を対象として標準化を行った。因子分析などによる検討から、以下の7つの言語領域に整理されることが示された:文・文章の聴覚的理解、語彙、慣用句・心的語彙・皮肉、文表現、柔軟性、音韻意識、文章音読・理解。絵画語い発達検査(PVT-R)の成績と「語彙知識」の成績との間に高い相関も得られ、特に通級による指導を受ける児童の評価と指導目標設定に有用であると考えられる。幼児期における言語発達アセスメントが求められているものの、確立した評価法の乏しい現状を受け、昨年度までに、6歳までの幼児を対象とする評価法を開発した。一方、学齢期以降も、特別支援学級や特別支援学校在籍の児童生徒のみならず、通級による指導を受けている通常学級の児童生徒の多くが言語・コミュニケーションに課題をもち、学習や対人面で困難を抱えている。本研究では、学齢期における学習・学校生活の基盤となる言語スキルを整理・体系化し、これらを評価する課題を考案して学齢児用の評価法を開発すること、および、支援目標の設定につながるアセスメント情報の活用方策を提言することを目的とする。20年度には、学習・生活場面における効果的な言語・コミュニケーションのためのスキルを検討し、発達段階を査定するのに効果的な評価項目を抽出した。現時点での評価軸は、「言語指示の理解と表出」「話しことばによる文章の理解」「文章の読解」「語彙知識」「状況説明」「文の構成」「問題解決など」「音韻意識」の8領域である。これらを評価するための具体的な課題項目を考案した。また、学習や対人場面に必要と思われる言語・コミュニケーションスキルについて調査を実施している。並行して、算数、理科、社会科などで用いられる抽象度の高い語彙を教科書からの抽出も行い、さらに、語彙・文法・語操作領域の研究知見のまとめから、幼児期以降の言語能力の発達について整理を行っている。続く21年度は、語彙・文法・語操作領域の研究知見のまとめから、幼児期以降の言語能力の発達について整理を行った。また、算数、理科、社会科などで用いられる抽象度の高い語彙を教科書からの抽出も行い、これらの検討から明らかになった最終的な評価の観点を体系化し、具体的な評価課題の作成を行った(一次版)。決定した評価軸は、「言語指示の理解と表出」「話しことばによる文章の理解」「文章の読解」「語彙知識」「状況説明」「文の構成」「問題解決など」「音韻意識」の8領域である。さらに、これらのアセスメント課題を小学校14年生計60名に適用し、データを収集した。その結果に基づき、いくつかの課題について修正を行い、二次版を作成した。さらに、本スケールを小学校14年生60人に適用し、結果の全体傾向と、個人プロフィールの多様性について検討した。いずれの領域においても、学年が上がるとともに平均スコアの上昇が見られた。絵画語い発達検査(PVT-R)の語彙年齢と下位検査スコアとの相関を検討したところ、語彙年齢は「総合スコア」、「語彙知識領域スコア」、「慣用句・心的語彙等スコア」と特に高い相関が得られ、発達過程を評価するアセスメント法として妥当性があることが示唆された。支援ニーズのある児童の抽出を意図したスクリーニング的な評価であるため、下位検査によっては粗点の上限を得る児童もいるが、下位検査領域ごとのスコアをグラフ化することにより、支援領域を明らかできることが示された。個人プロフィールのばらつきは、特に13年生で大きく、本スケールは特にこの学年範囲での適用が期待される。乳幼児期における言語発達アセスメント法が求められているものの、確立した評価法の乏しい現状を受け、申請者らは6歳までの幼児を対象とする評価法を開発した(大伴ら,2005)。一方、学齢期以降も、通常学級に在籍する児童のなかで特別な教育的ニーズを有する者の多くが言語・コミュニケーションに課題をもっている。本研究では、学齢期における学習・学校生活の基盤となる言語スキルを整理・体系化し、これらを評価する課題を考案して学齢児用の評価法を開発することを第一の目的とした。また、試作版を全国各地の児童に適用して標準化を行なうとともに、言語・コミュニケーションプロフィールの類型化を行なうことを第二の目的とした。

21年度は、60名の児童への適用を経て最終的な評価の観点を体系化し、評価課題の確定版を作成した。22年度は、東京都多摩地区、北海道札幌市、長野県長野市の小学校14年生計247名(男児125名、女児122名)を対象として確定版の標準化を行った。本課題は多様な課題から構成されるが、因子分析などによる検討から、以下の7つの言語領域に整理されることが示された:「文・文章の聴覚的理解」「語彙」「慣用句・心的語彙・皮肉」「文表現」「柔軟性」「音韻意識」「文章音読・理解」。また、これらの7領域の標準化スコアから、各児童の言語・コミュニケーションのプロフィール化が可能となることが明らかになった。絵画語い発達検査(PVT-R)を44名に対し行ったところ、音読のスコアを除き、すべての課題成績と有意な相関が見出された。特に「語彙知識」の成績と最も高い相関(r=0.749)が得られたことは、開発された評価法の妥当性を示している。本評価法は、特に通級による指導を受ける児童の評価しと指導目標設定に有用であると考えられる。
災害資料の収集とその解析による自然災害事象の研究

自然災害の地域的特異性にもとづいて、全国を6地区に分け、各地区に特有な災害について資料を収集し、そのデータベースを構築するとともに、収集した資料を解析して特色ある自然災学事象の研究を行った。すなわち,1.北海道地区では、異常地震動の事例調査と解析,画像解析による豪雪の最大積雪深・流氷の特異の解明,海象災害・地すべり・特異農業災学の資料整理を行った。2.東北地区では、宮城県沖および日本海中部地震に関する資料収集とそのデータベースの構築を行うとともに、都市雪害について資料収集と特性解析と震源資料収集を終結した。3.関東地区では、地盤沈下について地盤・地質・環境等の資料収集と、地盤沈下と宅地造成によって増大する内水氾濫の実態解析を行うとともに、三宅島噴火災害資料の総括を行った。4.中部地区では、土砂の生産・流送とそれに伴う災害事象について、地質学的見地からの長時間スケール,および地盤工学的見地からの数十年スケールの変動事象と災害の資料収集解析とそれらのデータベースを構築した。5.関西地区では、大阪の江戸時代の高潮・津波氾濫資料収集とそのときの外力推定,都市型風水害の解析を行うとともに、崩壊災害の資料収集解析とそれらのデータベースを構築した。6.西部地区では、豪雨による崩災の歴史的資料を収集解析して特性解析を行うとともに、データベース化を計り、さらに、桜島火山災害の資料収集と被災形態の解明を行った。7.研究の総括では、航空写真の利用法とデータベースの活用法について総括し印刷公表し、一方航空写真の充実を計るとともに、収集した災害資料の整理法の統一を促進し、また災害形態の変遷に関する研究会を開催して研究討議を行い、さらに研究成果を印刷公表した。
“その場”合成同時着磁法による各種磁性材料の低コスト製造技術の開発

少資源国・日本は他国から原料を輸入し、工業生産を行っている。一方で、家電製品等の多くの工業製品には多くの磁性材料が利用されている。その磁性材料は従来多段階の工程を経て作られるため多くのエネルギーを要し、結果として高コスト化を招いている。本研究では、低コストで簡便な合金・セラミックス材料の合成法として知られる「燃焼合成」を強磁場中で実施することで合成後直ちに磁性体へと変化させる手法を考案・開発し、得られた磁気特性を評価することを目的とした。結果として、Ticonal合金組成に高い生成熱を利用するためにTiCを添加したもので最も良い特性を示したが市販材の特性には届かず、更なる検討の余地があった。本研究では、一般的に7行程から成る磁性材料製造方法は、非常に複雑で長時間を必要とするなど生産性に課題がある。そのため、各工程におけるエネルギー削減・時間短縮が出来れば製造コストも下がり、その課題は解決されると思われる。本実験では保持力(Hc)、最大エネルギー積(BHmax)の値も大きいアルニコ磁石の一種であるTiconal2000を選定し、燃焼合成時に生じる反応熱を利用することでキュリー点以上の温度域で着磁する工程を考案し、磁性合金の合成同時着磁を行い、得られた合金の磁気特性測定することを目的とした。本研究では、合成法、コイルの種類、燃焼合成装置の素材・形状・仕組み、試料の組成比を4種類作成し、原料粉末の粒径、試料圧粉時の圧力、ケミカルオーブンの有無、電圧の調節、磁界の強さ、着磁時間を変える等様々な実験を行ってきた。特に、Ticonal2000をベースに、燃焼合成時の温度上昇を期待し炭素やFe2O3を添加した組成比で、実験を行ってきた。磁場中の実験結果を以下にまとめる。1)燃焼合成を用いて熱処理を行い、同時に電磁石で磁界をかけることにより、Ticonal系磁石を作製できることが分かった。2)X線回折より、組成1組成4では、市販材と類似した強磁性相CoFeNiと反強磁性相AlNi3が確認できた。しかしながら、副生成物も合成されることが分かった。SEM観察やEDS分析より、TiCの生成熱を利用しCを添加した組成1、2の方が、テルミット反応の熱量を利用しFe2O3を添加した組成3、4より、生成物が緻密であることがわかった。また、組成3、4は多孔質になる試料が多いことがわかった。VSM測定結果より、今回我々が作製した試料の保磁力は、市販材と比較して、非常に低いことが分かった。これは、試料中の副生成物の存在と磁気モーメントが規則的な配列をしていないことが原因と考えられる。(1)無磁場環境下での燃焼合成実験:原料が比較的安価な金属系Alnico磁性合金組成のうちJIS規格に示される組成を複数ピックアップし、その組成に応じた素粉末を秤量・混合後、乾燥させ、油圧プレス機でペレット状成形体を作製した。次に無磁場環境下で燃焼合成実験を行い適切な合成条件を求めた。反応容器には自作したセラミックス容器を用い、また、反応を補助するためのTi+Al+C混合粉末を試料周囲に配して、金属コイルヒーターに数十秒間通電加熱することで反応を行った。その結果、Alnico合金のキュリー温度である800°C以上の温度域で2030秒間、高温を維持できた。この半溶融状態を狙って着磁を行う。得られた試料をX線回折実験と走査型電子顕微鏡(SEM)観察・組成分析(EDS)観察に供したところ、目的のAlnico合金の生成を確認すると共に、副生成物の弱磁性相のNiAl相なども観察された。また、チタンを多く含む組成で反応は活性であり、合成温度も比較的高くなる傾向があった。試料は合成温度が極端に高くなかったことから多孔質になった。(2)磁場中燃焼合成実験:上記と同様な手法で用意した成形体を最大約24kOeの磁場を発生させることのできる電磁石式着磁装置の中央位置に容器ごとセットし、その場で合成を実施した。ここでは着磁効果を上げるために板厚が薄いペレット状とした。その後、着磁装置を作動させ着磁させた。各磁性体試料に特有なキュリー点より高い温度域から磁場をかけ続け、得られた試料の微細組織を調べた。その結果、高チタン組成の試料のものでは、強磁性相FeCo相中に弱磁性相が複雑に入り込む組織形態になりやすいことを見いだした。(3)磁性体の特性評価:いくつかの試料を振動型磁力計(VSM)による保磁力、飽和磁束密度等の磁気特性を測定したが、現時点では既存の磁性体には及ばない特性であった。

磁気特性の評価についての進捗状況が若干思わしくないが、試料の作製方法については概ね確立出来つつある。また微細組織観察結果において、磁気特性との関連を明らかにする手が掛かりが得られたことは予期せぬ収穫であった。反応温度、微細組織と磁気特性の三者間の関連を明瞭にしていくことが可能になるものと期待している。(1)Kerr効果顕微鏡による磁性体の磁気工学的特性評価:試料表面をダイヤモンド研磨剤で鏡面研磨し、磁性体内部のミクロな磁化情報である磁区構造を可視化できるKerr効果顕微鏡を用いて磁性材料としての機能の発現機構を調べる。(2)上記の研究内容の検証と希土類系磁性体作製方針の策定:金属系磁性体の結果をもとに、合成反応温度と微細組織、磁気特性の発現との関連について、当該研究グループに関わる各専門分野の研究者らと詳細に討議し、それらの結論をフィードバックしながら適切な合成同時着磁法の確立を目指す。(3)希土類系磁性体に対する磁場中燃焼合成実験:上記で策定された方針に従い、希土類系磁性体に関して磁場中燃焼合成実験を進める。具体的には、無磁場および磁場下での合成実験、X線回折実験による生成相の同定、機械的性質の測定、磁気特性の評価、各種顕微鏡観察による組織観察および磁区構造観察を行い、磁性材料としての適性を総合的に評価する。なお、上記(2)において、共同・連携研究者との検証の結果、十分ではないと判断されれば、上記の希土類系磁性体の作製ではなく、金属系磁性体の実験に最終年度を費やすこともありうる。反応開始用に金属コイルを用いているが、同コイルはセラミック容器内で試料と接触させている。それを磁場中に置いた場合、激しい振動が生じ、試料を破壊する現象も観察された。このことから、安定的に合成試料を得るために装置を改良するために研究費を利用する予定である。
酸化亜鉛系並びにグラフェン系ナノ構造創製とグリーンデバイス展開

我々は非平衡度の高いリモートプラズマ励起・有機金属化学気相堆積法(RPE-MOCVD)を開発し検討を進めた。ウルツ鉱型Zn(Cd, Mg)O系3元薄膜でMg組成25%からCd組成67%まで組成制御(Eg=3.7-1.6eV)を可能とし、紫外から近赤外域のバンドギャップエンジニアリングに内外で初めて成功し、LED,PD動作を実現、そのフィージビリティを示した。今年度は、可視域PV応用を念頭に、低キャリア濃度ZnCdMgO 4元混晶成長の可能性を追求した。その結果、Mgを2%程度含む系の成長に成功し、キャリア濃度も一桁低減出来た。実際PEDOT:PSS電極を用いたショットキーダイオードを作成し、Voc:0.16VのPV特性を可視域酸化物半導体で内外で初めて実現出来た。またJST-MINECOの国際共同研究プログラムで4年仁枝君を2014年1月12日より3週間UPM-ISOM研に共同実験のため派遣でき、国際交流を深めると同時に相互相補の実験協力を進めた。カーボンはグラファイト、ダイアモンド等の形態で知られカーボンコンポジット等、様々な応用がなされている。我々はグラフェンに着目し、金属触媒上はなくアルコールCVD直接成法を用いた酸化物結晶基板上での均一・大面積グラフェンの制御の可能性を検討してきており、これまでグラフェンFETの基本動作にも成功した。今期は、透明導電膜への展開も念頭に、ポストアニール等によるシート抵抗値低減の検討と同時に、実際に石英ガラス基板上に直接成長したグラフェン電極を、本学の久保野研の液晶素子と、SiO2上で同じく本学の猪川研の単電子素子に展開出来る事を示した。酸化物半導体並びにカーボンをベースに自己組織化ナノ構造創成を試み、近赤外から紫外域の高効率な発光・受光・光電変換素子実現並びにカーボン系ナノ光電子材料への展開をはかる。我々は非平衡度の高いリモートプラズマ励起・有機金属化学気相堆積法RPE-MOCVD)を開発し検討を進めた。ウルツ鉱型Zn(Cd, Mg)O系薄膜でMg組成25%からCd組成67%まで組成制御(Eg=3.7-1.6eV)を可能とし、紫外から近赤外域のバンドギャップエンジニアリングに内外で初めて成功し、LED,PD動作を実現、そのフィージビリティを示した。今年度は、PV応用を念頭に、非極性面Zn(Mg, Cd)O成長の可能性を追求した。まず、新たにラジカル酸化法でZnO/p-Cu2Oへテロ構造の検討も進めPV特性を実現した。さらに、イオン性結晶で特有の内蔵ダイポールの影響を軽減するためa-MgZnOでPEDOT:PSSショットキー接合特性の検討を行い、PV特性を得た。金属触媒なしでアルコールCVD直接成法を用いて酸化物結晶基板上に均一・大面積グラフェンの制御の可能性を検討している。グラフェンFETの基本動作にも成功し、透明導電膜への展開も念頭に、シート抵抗値の低減と光透過率の検討を進めている。今年度は、成長基板のドメインサイズへの影響の観点から、成長温度、雰囲気ガス、Al2O3 & SiO2基板の選択等、成長条件を見直した。また、n-Siへの直接成長グラフェン透明電極構造でPV特性を確認した。酸化亜鉛系混晶材料については、近赤外から紫外域にわたり非極性面でのZn(Cd,Mg)O薄膜成長法の検討を行い、残留キャリア濃度の低減を試み、PEDOT:PSS系電極でのショットキーPVセルの実現をはかる。

グラフェン系については、アルコールCVD直接成長グラフェンの最適化をはかり、さらにケミカルドーピングによる抵抗率低減を試みる。実際に、グラフェン/n-Si系でのPV特性の改善を試み、フィージビリティを示す。また、グラフェンFETとして、移動度の向上を検討する。該当なし
血管内皮細胞の産生する一酸化窒素による癌転移の制御機構

癌細胞の転位は多段階的な現象であり、癌細胞が原発巣を離脱して周囲組織に浸潤、血行生あるいはリンパ行性に二次臓器に生着して転移が成立すると考えられている。この際、接触する周囲組織の細胞や、癌細胞自体が発現している細胞接着分子、サイトカイン等が癌の転移に深く関与している。脈管内を移動した癌細胞の遠隔組織血管内皮細胞への接着は、癌の血行性転移における重要なステップであることから、血管内皮細胞の細胞接着分子発現制御による癌転移の制御が検討されている。一方、血管内皮細胞は血小板凝集能の亢進や、血管弛緩作用を有する一酸化窒素(nitric oxide;NO)を産出することが知られている。そこで本研究では血管内皮細胞のNO産生能が、細胞接着分子、特に流血中の癌細胞の血管内皮細胞への接着に関与しているとされているセレクチンの発現、および癌細胞の浸潤に及ぼす影響について検討した。当科で樹立したヒト口腔扁平上皮癌細胞(NA)を用いてセレクチンのリガンドであるシアリルLexおよびシアリルLeaの発現をフローサイトメトリーを用いて検索した結果、NAは両リガンドを発現していた。また、自発的NO供与体であるSNAPでNA細胞を処理すると濃度依存的にその細胞付着率は減少する傾向を示した。今後、血管内皮細胞にeNOS遺伝子を導入し、細胞接着分子の発現状況を解析するとともに、癌細胞の付着能を検討し、血管内皮細胞産生NOによる癌転移制御の可能性を検討する予定である。
ストレス応答性tra2ベータmRNAアイソフォームの機能解析

選択的スプライシング調節因子をコードするTra2β遺伝子のプロモーター解析により、Ets1とHSF1がそれぞれ基本転写およびストレス誘導性の転写に必須であることを見出した。TRA2βの発現は大腸癌において顕著に増加していることを見出した。また、Tra2βはBcl-2やPTMA等の細胞死関連遺伝子に特異的に結合し、大腸癌細胞株においてTra2β1 mRNAをノックダウンするとアポトーシスが誘導された。一方、TRA2β4バリアントは、細胞増殖及び細胞老化の制御に関与することを見出した。本研究では、選択的スプライシング因子Tra2βの機能解析を行い、消化管細胞において酸化ストレスにより発現が誘導される、premature termination codon(PTC:中途終止コドン)をコードするtra2β4RNAバリアントの生理学的役割を解明することを目的とした。PTCをコードする約200塩基のエクソンは、進化の過程で齧歯類以降にトランスポゾンとして組み込まれた"ultraconserved element"であり、種を越えて保存されている。tra2β4のexon 2を特異的にノックダウンした大腸上皮細胞株HCT116細胞では3,000以上の遺伝子発現が変化し、G1/S期での細胞周期の停止、細胞増殖の低下が認められた。これらのことより、タンパク質に翻訳されない、ストレス誘導性PTCバリアントであるtra2β4mRNAに着目し、exon2領域に相互作用する因子の同定(RNA結合タンパク質・マイクロRNAの関与)を行い、tra2β遺伝子のexon2領域を介した新規RNAネットワークの制御機構の解明を目指した。平成22年度の研究において、1)大腸上皮細胞株HCT116細胞におけるtra2βノックダウン実験系により、tra2βは抗アポトーシス因子bcl-2 mRNAの転写後調節に関与し、アポトーシス耐性を示すこと、2)tra2β4mRNAは細胞老化関連因子群の発現調節を介し細胞老化に関与すること、3)tra2β遺伝子のプロモーター解析により、酸化ストレス応答により転写調節を受ける領域と転写因子HSF1の関与すること、を見出したtra2β遺伝子は、tra2βタンパク質に翻訳されるtra2β1 mRNAと、機能性RNA分子として作用するtra2β4mRNAが、それぞれ異なった作用機序を介し細胞機能調節を行っているという重要な知見を得た。近年、ヒト全遺伝子の約90%以上の遺伝子が、選択的スプライシングにより調節されていることが報告され、選択的スプライシング異常と発がんや神経疾患の関連性が注目されている。本研究では、選択的スプライシング因子Tra2 betaの機能解析を行い、消化管細胞において酸化ストレスにより発現が誘導される、Tra2 betaタンパク質の新規機能及び、PTC(中途終止コドン)をコードするTra2 beta-4 RNAバリアントの生理学的役割を解明することを目的とした。平成23年度の研究において、1.Tra2 beta遺伝子のプロモーター解析及びクロマチン免疫沈降により、酸化ストレス応答により転写調節を受ける領域と転写因子HSF1の関与、またオンコプロテインのひとつであるEts1がTra2 betaの基本転写に必須であることを見出した。2.ヒト大腸上皮細胞及び大腸がん組織の免疫化学染色により、大腸がん組織にTra2betaタンパク質が高発現すること、HSF1とEts1と共局在することを見出した。3.Tra2 beta-1 mRNAの発現阻害した大腸癌細胞株HCT116細胞では、細胞増殖の低下と、アポトーシスの誘導が観察され、Tra2 betaは、抗アポトーシス因子である可能性が新たに示唆された。4.PTCバリアントであるTra2 beta-4 RNAは、タンパク質に翻訳されず、大腸がん細胞株HCT116に高発現しており、ビオチン化したTra2 beta-4を用いて、直接相互作用する可能性のあるRNA結合タンパク質を3種類同定出来た。以上のことから、Tra2 beta遺伝子の発現調節機構及びTra2 betaタンパク質の新しい細胞内機能を見出し、Tra2 beta-4 mRNAが大腸がん細胞株において機能性RNA分子として作用する可能性があるという重要な知見を得ることが出来た。