hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
習熟と環境価値の相互作用による新エネルギーの内生的成長モデルとその促進政策の研究

最終年度である平成21年度は、前年度まで行ってきた新エネルギーの普及促進政策についての検討をいくつかのンナリオのもとに引き続き行うとともに、その結果をまとめた。シミュレーションにあたっては住宅用太陽光発電産業をケーススタディとし、その成長過程を表現する基本モデルと日本全体へのマクロな影響を評価する総合評価モデルを用いて、温室効果ガス排出税を財源とした住宅用太陽光発電産業への補助金が全体の経済規模や温室効果ガス排出量に及ぼす影響について検討を行った。排出量に制約のないシナリオでは、炭素1トン当たり2,000円の排出税を産業と消費部門の両方にかけた場合と産業だけにかけた場合の比較を行い、どちらのケースでもGDP、排出量ともに減少したが、GDPあたりの排出量は前者で削減されたが後者では増加する結果となった。次に、京都議定書の排出量削減目標を制約としたシナリオについて検討した。排出税や補助金をかけないBAUケースに対して、排出税と補助金を導入したケースではGOPが増煎した。その他、シミュレーションの基準年である2005年の排出量を制約としたケースについても検討を行った。以上の結果として、温室効果ガス排出税を財源とする住宅用太陽光発電への補助金が日本全体の排出量の削減につながり、京都議定書目標の達成を前提とした場合の経済への影響も軽減されることが推測され、また、他の新エネルギー産業に対しても同様の補助を行うことによりさらに大きな効果が期待されることが明らかになった。以上のシミュレーションにより、環境負荷基準をクリアした上で経済活動を最大化するための新エネルギーの促進政策のあり方を定量的・具体的に提示し、補助金の支給先や額、タイミングといった要素について、環境と経済のトレードオフ関係とともに明らかにした。以上の成果について、査読つき論文発表5編、図書1編および12件の学会発表を行った。平成19年度は、住宅用太陽光発電産業をケーススタディとして、基本モデルの開発、補助金の影響の検討、実績データによるパラメータ推定そして将来予測を行った。本モデルは、新エネルギーが産業として初期段階にあり習熟効果がコストを左右している点と、消費者が新エネルギーの環境価値に対して従来エネルギーとの差額という形で評価している点に着目し、習熟によるコスト低下とそれによる需要拡大のサイクルで新エネルギー産業の成長過程を表したものである。習熟関数はコストを累積生産量の関数で表したものであり、環境価値に対する評価については4つの関数形を想定し、ある程度の生産実績があり生産量と価格のデータを得ることのできる住宅用太陽光発電をケーススタディとして関数形とパラメータの特定を行った。また、モデルの構築の際には、支給枠のある補助金が支給された場合の理論面での補正を行った。価格と生産量に関する実績データを用いたパラメータ推定では、一致性のよい関数形は候補の中には見当たらなかった。そこで、時間と共にロジスティック曲線に従ってシェアの拡大する情報伝達効果をモデルに取り入れたところ、一致性は改善したが、関数形による違いは明確でなく、また需要の拡大が価格の低下に対する応答でなくほとんどが情報伝達の要素で説明されるなど、実態を表しているとは言えない結果となった。モデルのさらなる改良を試みた結果、情報伝達を考慮しない元のモデルにおいて、パラメータがシェアに依存して変化するようにしたところ、ワイブル関数を用いたモデルでこれまでで最も一致性のよい結果が得られた。この関数形とそれにより特定されたパラメータを用い、住宅用太陽光発電の生産量の将来予測を行った。その結果、生産量は2007年以降数年間にわたって低下し、その後上昇するという予想結果が得られた。平成20年度は、前年度に開発した基本モデルをベースに最適化モデルである社会経済環境モデルとの統合を試み、温室効果ガス排出税や補助金といった経済政策が新エネルギーの需要や生産量に及ぼす影響や、日本全体の経済規模や温室効果ガス排出量に及ぼす波及効果について検討した。基本モデルは習熟によるコスト低下とそれによる需要拡大のサイクルで新エネルギー産業の成長過程を表したもので、消費者の価格応答を表す関数をワイブル関数とし、シェアに依存したパラメータの変化を考慮している。住宅用太陽光発電産業をケーススタディとした検討結果からは、補助金により生産量は上昇するが、その効果は初期に集中し、中止した時には逆に生産量が落ち込むというリバウンド効果も見られることがわかった。また、総額を一定として補助金を少数の消費者に集中的に支給するケースと多数の消費者に少額ずつ支給するケースを比較した場合、結果にはほとんど違いが見られないことがわかった。同じ金額を1年間に集中して支給するケースと9年までの期間に分散させて支給するケースについても、明確な違いは見られなかった。日本全体へのマクロな影響としては、温室効果ガス排出税を財源とした補助金により排出量は削減されることがわかった。特に京都議定書目標の達成を前提(シミュレーション上の制約)とした場合、排出量とともに経済規模が縮小するが、経済政策を導入しないBAUケースと比較するとその縮小幅は小さく、BAUケースと比べてGDPは上昇することがわかった。以上の成果について、査読つき論文発表2編と5件の学会発表を行った。

排出量に制約のないシナリオでは、炭素1トン当たり2,000円の排出税を産業と消費部門の両方にかけた場合と産業だけにかけた場合の比較を行い、どちらのケースでもGDP、排出量ともに減少したが、GDPあたりの排出量は前者で削減されたが後者では増加する結果となった。次に、京都議定書の排出量削減目標を制約としたシナリオについて検討した。排出税や補助金をかけないBAUケースに対して、排出税と補助金を導入したケースではGOPが増煎した。その他、シミュレーションの基準年である2005年の排出量を制約としたケースについても検討を行った。以上の結果として、温室効果ガス排出税を財源とする住宅用太陽光発電への補助金が日本全体の排出量の削減につながり、京都議定書目標の達成を前提とした場合の経済への影響も軽減されることが推測され、また、他の新エネルギー産業に対しても同様の補助を行うことによりさらに大きな効果が期待されることが明らかになった。以上のシミュレーションにより、環境負荷基準をクリアした上で経済活動を最大化するための新エネルギーの促進政策のあり方を定量的・具体的に提示し、補助金の支給先や額、タイミングといった要素について、環境と経済のトレードオフ関係とともに明らかにした。以上の成果について、査読つき論文発表5編、図書1編および12件の学会発表を行った。
生後発達期の皮膚刺激が脳と行動に与える影響

脳と行動の発達は生後早期の母仔分離(Maternal separation: MS)によって障害を受けるが、母親の養育行動によって改善される。皮膚刺激(Tactile stimulation: TS)は養育行動における重要な要素であるが、その働きは不明である。そこで、本研究では生後早期にMSを受けたマウスに対して、TSが仔のストレス応答や成体期での行動にどのような影響を及ぼすかをBALB/cマウスを用いて検討した。その結果、TSはMSによる低体重を回復させ、発声頻度を増加させた。また、TSは成長後の温痛覚感受性とうつ様行動を改善させた。生後発達期の皮膚刺激が脳の形成や行動の発達に及ぼす影響を明らかにするために以下の実験を行った。マウス(BALB/cCrSlc)を用い、出生後に仔をMS(Maternal separation)群、TS(tactile stimulation)群、C(control)群に割り当てた。MS群は生後1日10日の間、毎日3時間仔マウスを仕切り付きの他のケージに移し、母親と兄弟から1匹ずつ隔離した。TS群は生後1日目から10日目までの間、母仔分離した仔マウスの背中を乾いた絵筆(筆先は約2cm)を用いてなでて刺激した。3時間の母仔分離中、1時間当たり5分間、合計で1日15分間の皮膚刺激を各仔マウスに与えた。C群は何も操作をしなかった。MS群とTS群について、生後に集音マイク(UltraSoundGate 116Hm recorder)を用いて超音波発声を録音し、Avisoft-Pro (Avisoft-Bioacoustics)を用いて解析した。その結果、MS群と比較して、TS群では生後2日、5日、7日で1分間あたりの発声回数が増加した。その後、生後811週でオスの行動実験を行った。まず高架式十字迷路を用いて不安様行動を評価したところ、3群で差は見られなかった。次いでホットプレートテストを用いて温痛覚感受性を評価したところ、TS群は他の2群と比較して有意に潜時を増加させ、温痛覚感受性が緩和されていることが示された。また、モリス水迷路を用いて空間学習・記憶を評価したところ、TS群はMS群と比較してトレーニングの2日目でのプラットホーム(PF)到達時間が有意に短縮し、学習能力の向上が示された。最後に強制水泳試験を用いてうつ様行動へのMSとTSの影響を調べたところ、floating、swimmingの持続時間に有意な差は無かった。従って、皮膚刺激によって新生仔期の超音波発声が増加すること、成長後の温痛覚感受性が低下し、空間学習能力が向上することが明らかになった。現在、C57BL/6Jについても同様の実験を行っている。本研究では生後早期に母仔分離(Maternal separation: MS)を受けたマウスに対して、皮膚刺激(Tactile stimulation: TS)が仔のストレス応答や成体期での行動に及ぼす影響、およびその影響を担う脳内機構の解明を目的としている。BALB/cマウスを用い、コントロール群(C群)、母仔分離群(MS群)、母仔分離+皮膚刺激群(TS群)の3群を用意した。生後1日目(P1)からP10まで、MS群には毎日3時間のMS、TS群には3時間のMSに加えてTSを1時間に5分間(合計15分間)行った。C群はMS、TSを行わずに通常飼育した。昨年の研究により、成体オスの痛覚過敏(温痛覚感受性)とうつ様行動においてTS群ではMS群と比較して改善が見られることが明らかになった。そこで新生仔期のストレス応答を明らかにするために、P5とP10においてMS群のMS終了時、TS群のMC+TS修終了時の血中コルチコステロン濃度をELISA法を用いて測定し、C群と比較した。その結果、P5においてMS群はC群およびTS群と比較して血中コルチコステロン(CS)濃度が上昇していた。一方、TS群もC群と比較して有意に上昇していた。それに対しP10では、MS群とTS群はC群比較して血中コルチコステロン濃度に増加傾向が見られた(p=0.06)。したがって、皮膚刺激は母仔分離によるCS濃度の上昇をある程度緩和する作用があることが示唆された。また、オスのTS群で見られた痛覚過敏とうつ様行動の改善がメスでも同様に見られるかについて、成体メスのTS群で、各種行動実験を行い、不安様行動、痛覚過敏、空間記憶学習、うつ様行動を評価した結果、いずれの行動でも有意な影響は見られなかった。したがって、生後発達期の皮膚刺激の効果には雌雄差があることが示唆された。生後発達期での複数の皮膚刺激法についてBALB/cCrSlcを用いて検討し、生後発達期の超音波発声を増加させるとともに、成体期の行動(温痛覚感受性、記憶学習)を向上させる皮膚刺激法を明らかにすることができた。発達神経科学

(1)C群と比較して、TS群で超音波発声が増加していた。そこで、TS群のストレス状態を調べるために、TS群とMS群の血中コルチコステロン濃度をELISA法によって調べる。(2)皮膚刺激によって賦活化される脳部位の解析:生後1日目(皮膚刺激の開始日)、5日目(皮膚刺激の中間日)、10日目(皮膚刺激の終了日)に、皮膚刺激から2時間後に灌流固定する。全脳の凍結切片を作成し、c-fos抗体を用いた免疫染色を行い、皮膚刺激によって賦活化されるニューロンの分布を調べる。必要に応じて刺激後2時間より長いものも検討し、c-jun等の抗体も試す。解析では、賦活化される脳部位と快情動や不安、ストレスに関与する脳部位(前頭前野、側坐核、海馬、扁桃体、視床下部など)の関連に注目する。(3)5-HT、5-HT受容体と5-HTトランスポーター(SERT)の定量:5-HTとその代謝産物量を高速液体クロマトグラフィー(HPLC)によって定量する。また、記憶や不安への関与が示唆されている5-HT1A受容体、2A受容体,7受容体、SERTのmRNAの発現量を定量RT-PCR法によって定量する。mRNAの発現量に変化が見られた場合は、Western blot(WB)によってタンパク質発現量を定量する。さらに、これらの解析で発現量に変化が見られた場合は、凍結切片を作成し、5-HTニューロンとその軸索の分布、および5-HT受容体とSERTの発現細胞について特異抗体を用いた免疫染色(IHC)によって細胞組織レベルの解析を行なう。(4)樹状突起の発達とシナプス形成:ゴルジ鍍銀法を行い、前頭皮質と海馬の錐体細胞の樹状突起の長さと分岐回数、樹状突起スパイン密度とスパインの成熟の度合いを調べる。
日本の家畜、伴侶動物におけるボルナ病に関する疫学的調査

ボルナ病は元来中央ヨーロッパのウマなどに引き起こされる致死性脳炎症として報告された。最近、ボルナ病ウイルス(BDV)はヒトにも感染し、さらに何らかの精神性疾患に関与する可能性が疫学的解析により示唆されてきた。もしそれが事実であるなら、ヒトへの感染経路としてBDVの人畜共通感染性を調べなければならない。本研究でその取り掛かりとして、我が国の動物におけるBDV感染の侵淫度を調査したところ、以下の成績を得た。(1)まずBDV感染診断法として血中の微量なBDV抗体を特異的に検出することが可能な抗原サンドイッチ法ELISAを確立した。この系では大腸菌で発現・精製したBDVp40を標的抗原として使用した。ラット、ウサギの感染血清を用いて検査系を標準化したところ、この系は非常に特異性に優れる、感度の高い方法であると考えられた。(2)抗原サンドイッチ法ELISAを用いて国内のウマ(東京、栃木、新潟地区)301例についてBDV抗体を検索したところ、3例(1.0%)で陽性反応が見られた。次にネコ(山口、大阪地区)132例について同様に調べたところ2例(1.5%)で陽性であった。イヌ(主に東京地区)84例では偽陽性1例が認められた。(3)他の研究機関官において、蛍光抗体法で陽性と判定されているウマ血清6例について抗原サンドイッチ法で調べたところ、2例で陽性、4例で陰性と判定された。これらの成績より、我が国の動物にも侵淫度は低いもののBDV感染が存在することが明らかとなった。これら抗体陽性動物には神経症状は見られないので不顕性感染であると考えられる。他の研究機関との成績の不一致により従来のBDV抗体検査法の特異性の低さが疑われる。
組成傾斜強誘電体単結晶の構造と誘電特性

強誘電体はキュリー温度付近で誘電率の極大をもつことが知られており、その際に得られる大きな誘電率を利用してセラミックスコンデンサーが作製されている。ペロブスカイト型結晶構造を有する酸化物強誘電体のうち、連続固溶体を形成し組成により連続的にキュリー温度が変化する物質系であるタンタル酸カリウム-ニオブ酸カリウム系について、融液の非平衡冷却法により、均一材料では得難い広温度領域で高誘電率を示す結晶の合成を行った。この結晶では中心部がTa成分に富み、周辺部に向かうにつれて徐々にタンタルが減少しニオブが増加する組成傾斜を有するが、結晶内には融液組成により立方晶相-正方晶相または正方晶相-斜方晶相の2相もしくは、立方晶相-正方晶相-斜方晶相の3相の累帯構造が生じることが明らかになった。高温顕微鏡による組織観察を行ったところ、室温では結晶内部まで正方晶相に相転移していたが、366Kでは中心部に光学的に等方体でレーザー光が透過する立方晶相が見られた。正方晶相と立方晶相の相境界は、温度の増加とともに連続的に結晶内を外側に向かって移動した。x=0.4の融液から得られた結晶について室温における走査非線形誘電率顕微鏡による結晶内の誘電率評価を行ったところ、立方晶相と正方晶相の相境界付近の誘電率が変化することが示された。
芳香族L-アミノ酸デカルボキシラーゼの構造と機能相関の解明

芳香族アミノ酸脱炭酸酵素(AADC)におけるPLP結合リジンを同定するためにNaBH_4で還元固定を行った酵素のペプチドマッピングを行うことにより、Lys303が補酵素ピリドキサールリン酸(PLP)とシッフ塩基を形成しているアミノ酸残基であることを証明した。多くのPLP酵素ではPLPとアルドイミンを形成しているリジン残基は基質のアミノ酸のα-プロトンを活性化する塩基としての役割が考えられているが、脱炭酸酵素においてはα-プロトンの活性化を経ずに触媒反応がおこるためにPLP結合リジンの役割は不明であった。そこで、この点を明らかにするためにLys303をAlaに置換した変異体酵素K303Aの詳細な解析を行った。K303Aと基質ドーパの反応を行い分光学的、分析化学的に解析したところ定量的にPLPとドーパミンとのPictet-Spenguler付加物を生成することがわかった。また基質アナログドーパメチルエステル、およびドーパミンとK303Aとの反応を調べドーパとの反応と速度論的に比較することにより、K303AにおいてもドーパとPLPのシッフ塩基は容易に脱炭酸を受けること、またその結果生じたドーパミンとPLPのシッフ塩基は容易に解離しないことがわかった。以上のことより、AADCにおいてPLP結合リジンは脱炭酸反応そのものには関与せず、生成物の追い出しに重要な役割を果していることを明らかにした。
NAD(P)H-循環的電子伝達の分子機構

1.ラン藻Synechocystis PCC6803では、NAD(P)Hデヒドロゲナーゼ(NDH)のサブユニット遺伝子を不活化した変異株で、P700^+の閃光照射後の再還元速度がDCMUの添加によりきわめて低下することから、循環的電子伝達が野生株に見られる循環的電子伝達が機能していないことを見い出した。すなわちラン藻の循環的電子伝達は、NAD(P)Hに依存していることを明らかにした。この循環的電子伝達が起こる条件は、(1)NDHが正常にはたらいていること、(2)細胞質およびプラストキノンの電子プールが環元状態にあることであることが、変異株と暗所培養で飢餓処理した細胞の実験により明らかになった。2.ラン藻チラコイドで光合成と共役しているNDHはミトコンドリアのcomplexIに似た複合体であり、フェレドキシンに依存するがNADPHに依存しない循環的電子伝達も触媒することを明らかにした。3.ラン藻および高等植物葉緑体では、光エネルギーで生成した還元当量を蓄積する電子プールがストロマに存在し、プラストキノンに電子を供与していることを明らかにし、ストロマのプールサイズを赤外光および飽和閃光照射後のP700の酸化還元速度から見積もった。このプールサイズは、強光または、嫌貴気条件下で増大した。4.トウモロコシにおける光合成系間鎖の電子プールサイズは、P700当たり25電子で、c3植物の約2倍であった。系間鎖を還元し得るストロマの電子プールサイズは、P700当たり最大255電子に達した。こうした大きな電子プールは、葉肉細胞内のトリオースリン酸およびリンゴ酸によるもので、NAD(P)Hを経由して系間鎖に電子供与すると考えられる。1.ラン藻Synechocystis PCC6803では、NAD(P)Hデヒドロゲナーゼ(NDH)のサブユニットの遺伝子を不活化した変異株で、P700^十の閃光照射後の再還元速度がDCMUの添加によりきわめて低下することから、循環的電子伝達が野生株に見られる循環的電子伝達が機能していないことを見い出した。すなわちラン藻の循環的電子伝達は、高等植物で報告されているフェレドキシン依存型ではなく、NAD(P)Hに依存していることを明らかにした。2.上記の循環的電子伝達が起こる条件は、(1)NDHが正常にはたらいていること、(2)細胞質およびプラストキノンの電子プールが還元状態にあることであることが、変異株と暗所培養で飢餓処理した細胞の実験より明らかになった。3.高等植物葉緑体では、光エネルギーで生成した還元当量を蓄積する電子プールがストロマに存在し、プラストキノンに電子を供与していることを明らかにし、ストロマのプールサイズを赤外光および飽和閃光照射後のP700の酸化還元速度から見積もった。この結果、P700当たり12から28個の電子プールサイズであることがわかった。このプールサイズは、強光または、嫌気条件下で増大した。P700の酸化還元とクロロフィル蛍光を指標としてラン藻におけるNAD(P)Hデヒドロゲナーゼ(NDH)に依存する循環的電子伝達活性測定法を確立し、さらにNDH-不活化変異株を用いNDH依存PS I循環的電子伝達の経路を解明した。

1.光照射によってサイトゾルに還元当量が蓄積し、これがNDHを経由してP700^+を還元することを明らかにし、この現象を利用しサイトゾルの還元当量のプールサイズを決定した。2.Synechocystis PCC 6803からNDH活性をもつチラコイド膜を超音波破砕法を用いて単離する方法を確立した。このチラコイド標品を用い、クロロフィル蛍光を指標としてNDH活性を測定したところ、NDH不活化変異株では活性がみられず、またこの活性がロテノンで阻害されたことから、光合成と共役しているNDHがミトコンドリアのcomplex Iタイプの複合体であることが明らかになった。3.上記のチラコイド標品を用い、フェレドキシンとNADP^+の添加によりPS I循環的電子伝達を再構成することができた。またフェレドキシンに依存するがNADPHを経由しない循環的電子伝達の経路がラン藻にも存在することを示唆する結果を得た。この経路もロテノンに阻害されNDH不活化変異株でみられないことからNDHを経由することが明らかとなった。4.ホウレンソウ(C3植物),トウモロコシ(C4植物),アマランサス(C4)チラコイド膜を嫌気条件下赤外光を光照射すると、光化学系Iで光還元されたFdがCytb/f複合体Qi部位へ電子を与えることにより、ΔpHが形成されると考えられる。強光、CO_2ストレスに対する防御機構としてFd依存性循環的電子伝達がΔpH形成による光化学系IIの量子収率低下に寄与していると考えられる。
老人性痴呆症の機構解明:脳透析膜法を用いる新しい神経化学的研究

老人性痴呆症の生化学的知見はマイネルト核由来のアセチルコリン神経の破壊が知られている。一方海馬、扁桃体内の細胞も破壊を受けていることの報告もある。私共はこれまで脳内コレシストキニン神経も痴呆に関与すると考えて研究を行なってきた。今回はラット脳の成長に伴ってコレシストキニン量の変化のみならず、生合成の出発点であるmRNA量も同時に測定した。その結果、神経投射型ではペプチド量/mRNAの比が高いことがわかった。これまでコレシストキニンを脳透析膜法で測定し、その神経の真の活動を調べたいと考えてきた。今年はその測定に成功したので、これから痴呆への応用を試みる。痴呆はアセチルコリン神経のみならず色々な神経にも影響を与えるものとおもわれるが、関連した報告が少ない。今回、脳透析法を用いてアセチルコリンのみならず他の神経伝達物質例えばド-パミンも同時に測定する方法を研究した。現在までのところ、ラット線条体内でしか同時測定できないが、将来は大脳皮質などへの応用を考えている。痴呆薬の開発は世界的にも大変興味が持たれている。SMー10888は従来の化合物(エゼリン、タクリン)に比べて脳移行性が高い。この薬物は脳内のアセチルコリン分解酵素を阻害するため、痴呆によってアセチルコリン量が減少した患者に用いれば脳内アセチルコリン濃度が上昇して記憶保持の回復が可能と考えられる。私共はこの薬物が脳内大脳皮質のド-パミン放出も促進させることから、脳内ド-パミン特に前頭連合野のド-パミンも痴呆の治療に役立つことを示唆した。
テトラヒドロフランの生体内運命

ヒトおよびラットにおけるTHFの呼気、血液、尿からの減衰に関する生体内動態について明らかにした。1.方法:ヒトの場合はあらかじめ実験に協力の賛同を得たヒト(成人男子4名)にTHF200ppmの3時間曝露を行った。ラットの場合はTHFを4.45mg、8.9mg、17.9mgずつ腹腔内投与した。ヒト、ラットともに投与直後から、呼気、血液、尿を採取して各試料中のTHFを測定した。経時的に採取した呼気はガスクロマトグラフ(GC)(FID)へ直接注入した。経時的に採取した血液、尿はHS-GC(ヘッドスペース付きGC)(FID)にて測定した。2.結果および考察:ヒト1)呼気、および血液のTHFは曝露終了後が最も高く、漸次指数関数的に減少した。尿中は曝露終了2時間後の値が高く、その後減少した。2)THF曝露後の呼気中、血液中および尿中THFの時間的変化を指数関数Y=AXexp(-at)に当てはめると、呼気からの減衰の半減期は34.1±4.4分(60分まで)、血液からの半減期は54.2±8.7分、尿からは74.7±7.3分と計算された。ラット1)投与方法は異なるが投与後、呼気、血液、尿からはヒトとの場合とほぼ同様の減少傾向を示した。2)呼気からの減衰を指数関数にあてはめると半減期は平均63.2分、血液からは平均54.2分、尿からは平均82.2分と計算された。3)ラットにTHFの投与後、未変化のTHFとして排泄されたのは、投与量に対し呼気から約40%、尿から5-8%で総排泄は投与量の約50%と推定された。ヒトおよびラットともに生体内のTHFは比較的早い時期に代謝されるか、または未変化体のまま生体から消失すると考えられた。今年度内にTHFの代謝物の同定するのに充分な時間がなかった。また、今回THFの動物の行動に及ぼす影響についても検討し、まとめた。THFは広く産業界で使用されている有機溶剤であるが、その生体内動態についての報告は乏しく、今回は生体の取り込まれたTHFの減衰を明らかにした。1.方法:あらかじめ実験に協力の賛同を得たヒト(成人男子4名)にTHF200ppmの3時間曝露を行い、曝露終了直後から、時間を追って呼気、血液、尿を採取して各試料中のTHFを測定した。呼気は約20秒の息止め、3分の1残気をテフロン製バッグに採取直後、ガスクロマトグラフ(GC)(FID)へ直接注入した。血液は正中静脈から、尿は曝露前にあらかじめ排尿させた後、いずれも時間を追って採取し、HS-GC(ヘッドスペース付きGC)(FID)にて測定した。2.結果および考察:1)呼気、および血液のTHFは曝露終了後が最も高く、漸次指数関数的に減少し、4時間後にはわずかに検出、8時間後には検出限界以下となった。しかし、尿中THFの場合は、曝露前に排尿したにもかかわらず、3時間曝露終了直後の値に比べて、曝露終了2時間後の値が高かった。その後4時間後にはわずかに検出、8時間後には検出限界以下となった。

その理由として、生体内負荷量は曝露初期は少なく、その後、徐々に増加するため初期に産生された尿はTHF濃度が低いためと考える。このことはかつて今回と似た結果を報告しており、THF曝露の指標に尿中THF濃度を使用する場合には、作業時間および曝露濃度によって採取時間を考慮に入れて採尿する必要がある。2) THF曝露後の呼気中、血液中および尿中THFの時間的変化を指数関数Y=A^*exp (-at)に当てはめると、呼気からの減衰の半減期は34.1±4.4分(60分まで)、血液からの半減期は54.2±8.7分、尿からは74.7±7.3分と計算され、生体内のTHFは比較的早い時期に代謝されるか、または未変化体のまま生体から消失すると考える。昨年、ヒトにおけるTHFの呼気、血液、尿からの減衰に関する生体内動態について報告した。今年度はラットおけるTHFの血液からの減衰、呼気、尿からの排泄を明らかにした。[実験方法]実験動物は、SD系雄性ラットを用い、THFを4.45mg、8.9mg、17.9mgずつ腹腔内投与した。呼気中THF濃度の測定は経時的にガスクロマトグラフィー直接注入して測定した。経時的に採取した尿および血液中THFの測定はヘッドスペース付きガスクロマトグラフィー(HS-GC)で測定た。THF減衰:呼気、尿、血液中THF量と時間の関係を指数関数y=A×exp(-kt)(A;初期値(ppm),k;速度定数(1/min))に当てはめ、その減衰の半減期の算出を試みた。[結果]1.THF投与後の初期値は、投与量1:2:4に対し、約1:2:4であった。呼気中のTHFの半減期の平均は63.2分となった。それぞれの投与量に対する総排泄量の割合は、いずれの場合も約39%となった.呼気中へは、投与したTHFのほぼ39%が未反応のまま排泄されると考えられる.2.THF曝露後の尿中への初期値は、投与量1:2:4に対し、約1:2:4であった.尿中のTHFの半減期の平均をとると82.2分となった。投与量に対する総排泄量の割合は、計算上約1%であったが、実験条件を考慮にいれると投与量に対する総排泄量の割合は2.6%前後であろうと考えられる。3.THF曝露後の血中THF濃度の初期値は約1:2:4であった.また、半減期の平均は57.4分となり、呼気、尿中のTHFの半減期と近い値となった。以上、ラットの場合もヒトの場合と同様呼気、尿、及び血液中のTHF量と経過時間から投与量を推測することが可能である。今年度内にTHFの代謝物を同定するのに充分な時間がなかった。また、今回THFの動物の行動に及ぼす影響についても検討し、まとめて国際会議で報告した。
農業的土地利用と地域資源の保全に関する研究

地域資源の利用と保全の関係の適正性を検証し、利用計画の樹立・実施、あるいは保全対策の樹立・推進・修正などを検討するための指標として、客観的に評価できる「土地利用」と「水質」を取り挙げ、調査流域を設定して観測資料の収集、ならびに解析を行った。すなわち、検討対象として主に農業的土地利用がなされている流域圏を設定し、現況の土地利用形態、農地の規模・形態、道路・水路といった線構造物や取水工・畜舎などの点構造物を調査する一方、地域環境の状態をはかる指標として水系の水質(浮流物質・窒素・リン・電気電気導度など)の観測を実施した。水質調査は、水路に計測機器を設置した連続的資料収集、平水時を主体とする定期的採水によるもの、および降雨・融雪出水時の流況変化に対応した自動採水器による調査を組合わせて行った。以上の調査検討により、水質を通じた地域資源の保全とこれに強い影響を及ぼす土地利用との関係が明らかになった。すなわち、農業流域における平水時の河川水質は年間を通じて変動するが、そこでは水田潅漑が重要な影響を及ぼしている。降雨時における汚濁物質の流出は、水文条件に加えて水質項目によりパターンが異なる。また、融雪出水にともなう河川水質は、時期的に変動すること、流送負荷量の年間に占める割合がおおきいことなどが明らかになった。農業流域の河川水質を支配する要因は汚濁の発生量と流達率であり、これには土地利用状況が強く関連する。本研究によって、北方地域における農業流域の生態的保全問題を考える手がかりを得ることができた。すなわち、検討対象として主に農業的土地利用がなされている流域圏を設定し、現況の土地利用形態、農地の規模・形態、道路・水路といった線構造物や取水工・畜舎などの点構造物を調査する一方、地域環境の状態をはかる指標として水系の水質(浮流物質・窒素・リン・電気伝導度など)の観測を実施した。水質調査は、水路に計測機器を設置した連続的資料収集、平水時を主体とする定期的採水によるもの、および出水時の流況変化に対応した自動採水器による調査を組合わせて行った。以上の調査によって、流域内に畑地・草地・水田・畜産基地などが混在する複合型土地利用地域では、それぞれの利用区分から特徴的な汚濁物質が流出し、結果として流域河川の水質状況は複雑な変化を示すことになる。今年度は、複数の複合型土地利用流域を対象に、それぞれが有する特性(地形・土質・気象・土地利用など)の河川水質に及ぼす影響、またこれの季節的変化などを検討することができた。北海道のような積雪寒冷地では融雪期における水質汚濁の顕現化が問題となることも多いことから、年度末の現時点においても上記の調査を続けており、北方地域における農業流域の生態的保全問題の特質を詳しく検討する予定である。すなわち、検討対象として主に農業的土地利用がなされている流域圈を設定し、現況の土地利用形態、農地の規模・形態、道路・水路といった線構造物や取水工・畜舎などの点構造物を調査する一方、地域環境の状態をはかる指標として水系の水質(浮流物質・窒素・リン・電気伝導度など)の観測を実施した。水質調査は、水路に計測機器を設置した連続的資料収集、平水時を主体とする定期的採水によるもの、および降雨、融雪出水時の流況変化に対応した自動採水器による調査を組合わせて行った。

以上の調査によって、流域内に畑地・草地・水田・畜産基地などが混在する複合型土地利用地域では、それぞれの利用区分から特徴的な汚濁物質が流出し、結果として流域河川の水質状況は複雑な変化を示すことになる。今年度は、初年度にひきつづき複数の複合型土地利用流域を対象に、それぞれが有する特性(地形・土質・気象・土地利用など)の河川水質に及ぼす影響、またこれの季節的変化などを検討することができた。北海道のような積雪寒冷地では融雪期における水質汚濁の顕現化が問題となることも多い。この重要性にかんがみ、上記流域において融雪期に集中的な検討を行なった結果、北方地域における農業流域の生態的保全問題の特質を明確に指摘することすることができた。
σ-πおよびπ-π相互作用を用いた光エネルギー捕集・伝達系の創製とその物理過程

有機ケイ素化合物はσ共役能を有する興味深い物質である。これはSi価電子の低いイオン化電位や大きな3p軌道に基づいており、Si-Si結合でのσ共役能や芳香族化合物などのπ電子系とのσ-π共役能に基づく、新規な機能の発現に結びつくものと期待される。そこで本研究では新機能を有する分子の設計、合成、物性の詳細な評価を組み合わせて研究を進め、これまでの炭素系化合物の光化学にない新たな機能と物性を有する有機ケイ素化合物を創製し、それを光励起により起こる励起エネルギーや電子、ホールの移動などの過程のメカニズムを解明することを目的に研究した。特に本年度は以下の2点に重きを置いて研究した。1.ケイ素鎖芳香環連結化合物での励起エネルギーや電子移動.これまでケイ素鎖(n=1-6)でアントリル基とナフチル基を連結した化合物の光励起で生じた励起エネルギー移動や光誘起電子移動速度を時間分解蛍光法で求め、対応する炭素鎖連結系と比較して著しい高速なエネルギー移動であることを明らかにした。連結体の芳香族間でのエキシマー形成や分子内環化反応から、伸びたコンホーメーションを取っていることを明らかにした。2.オレフィンの構造を液晶による配向やゼオライト中に包接することで制御することを試みてきたが、今回そのコンホマーの構造が固定したモデル化合物のうちのいくつかについて合成が成功したことから、包接構造について有用な知見を得ることが出来た。本研究の対象物質はケイ素鎖の有する特異な性質から新規な機能を有する発光材料や導電材料となることが期待されているが、本研究で得られた成果は、有機ケイ素化学、光化学、材料化学などの広範な関連科学の基礎的知見としても重要かつ有用であり、新規光デバイスの創製への展開が期待される。複数の芳香環間に働くπ-π共役能や有機ケイ素化合物に働くσ共役能は興味深い現象であり新規な物性を有する材料の創製に有用である。特にケイ素鎖は同族の炭素の鎖からなる分子と異なった特性を有しており、その性質の解明は重要であり、それは主にSi価電子の低いイオン化電位や大きな3p軌道に基づいており、Si-Si結合でのσ共役能や芳香族化合物などのπ電子系とのσ-π共役能に基づく、発光材料やホール輸送材料としての新規な機能の発現に結びつくものと期待される。オレフィンの幾何異性体や、有機ケイ素化合物の主鎖のSi-Si単結合のコンホメーションを制御する事で、諸物性が変化する。光応答性官能基を主鎖・側鎖中に導入し、その光異性化・π-πスタッキング(エキシマー形成)・σ-π相互作用等により主鎖・側鎖の形状を変化させ、電子移動やエネルギー移動を制御する事を目的に、まず、主鎖や側鎖による光エネルギーの捕集・伝達メカニズムを解明した。(1)1-ナフチル基と9-アントリル基をケイ素鎖(鎖数n=16、5を除く)で連結したオリゴシランを合成し、そのエネルギー・電荷移動過程をピコ秒時間分解蛍光を用いて行った。その結果、これまで知られている炭素鎖連結系とは異なった非常に高速のエネルギー移動が起きることを明らかにした。この事は、新たな光エネルギー捕集系を構築するための重要な第一歩と評価できる。(2)アルコキシ基を側鎖に有するポリシランを合成し、その吸収スペクトルの測定と動力学計算・分子軌道計算との比較により主鎖コンホメーションについて検討を加えた。その結果

トランス体は長波長に吸収を持つものの、酸素原子間の静電的な反発によりねじれたコンホメーションが安定であり吸収スペクトルの長波長化が起こらないことを明らかにした。ケイ素鎖は同族の炭素の鎖からなる分子と異なった特性を有しており、その性質の解明は重要である。Si価電子の低いイオン化電位や、大きな3p軌道は、Si-Si結合でのσ共役能に加えて、芳香族とケイ素鎖とのσ-π共役能や、複数の芳香環間に働くπ-π共役能を利用し適切な分子設計をすることで新規な物性を有する材料の創製に有用である。さらに、Si-C結合、Si-Si結合は結合長が長く、かさ高い置換基を容易に導入できることから、アモルファス性に優れた材料の創成に適している。そこで特に発光材料やホール輸送材料としての新規な機能の発現に結びつくものと期待される。オレフィンの幾何異性体や、有機ケイ素化合物の主鎖のSi-Si単結合のコンホメーションを制御する事で、諸物性が変化する。光応答性官能基を主鎖・側鎖中に導入し、その光異性化・π-πスタッキング(エキシマー形成)・σ-π相互作用等により主鎖・側鎖の形状を変化させ、電子移動やエネルギー移動を制御する事を目的に、まず、主鎖や側鎖による光エネルギーの捕集・伝達メカニズムを解明した。(1)側鎖にスチリルフェニル基を有するポリシランコポリマーを合成し、側鎖の光幾何異性化で主鎖構造のコンホメーションを制御することに始めて成功した。ポリシランは紫外部に主鎖構造に依存した吸収を与えることからそのコンホメーションを容易に知ることができる。一方、結合長が長いことから側鎖の立体障害で主鎖構造を制御することは困難であったが本研究で始めて成功した。(2)1-ナフチル基と9-アントリル基をケイ素鎖(鎖数n=16、5を除く)で連結したオリゴシランを合成し、そのエネルギー・電荷移動過程をピコ秒時間分解蛍光を用いて行った。その結果、これまで知られている炭素鎖連結系とは異なった非常に高速のエネルギー移動が起きることを明らかにした。この事は、新たな光エネルギー捕集系を構築するための重要な第一歩と評価できる。有機ケイ素化合物はσ共役能を有する興味深い物質である。これはSi価電子の低いイオン化電位や大きな3p軌道に基づいており、Si-Si結合でのσ共役能や芳香族化合物などのπ電子系とのσ-π共役能に基づく、新規な機能の発現に結びつくものと期待される。そこで本研究では新機能を有する分子の設計、合成、物性の詳細な評価を組み合わせて研究を進め、これまでの炭素系化合物の光化学にない新たな機能と物性を有する有機ケイ素化合物を創製し、それを光励起により起こる励起エネルギーや電子、ホールの移動などの過程のメカニズムを解明することを目的に研究した。特に本年度は以下の2点に重きを置いて研究した。(1)ケイ素鎖芳香環連結化合物での励起エネルギーや電子移動.これまでケイ素鎖(n=1-6)でアントリル基とナフチル基を連結した化合物の光励起で生じた励起エネルギー移動や光誘起電子移動速度を時間分解蛍光法で求め、対応する炭素鎖連結系と比較して著しい高速なエネルギー移動であることを明らかにした。今年度は連結体のコンホメーションについて、連結方向族部分間でのエキシマー形成や分子内環化反応を観測することにより検討を加えた結果、伸びたコンホーメーションを取っていることを明らかにした。
ミニ腸を用いたNa輸送体のカップリングパートナーの生理学的意義の解明

減塩食の重要性は広く認知されているが、食塩摂取量を減らすことは難しい。消化管では、Na輸送体とCl輸送体がカップリングしてNaCl吸収を担っている。Na輸送体は1種類であるが、Cl輸送体は小腸と大腸で異なる。更に、Na輸送体は、栄養素吸収時にはカップリングパートナーを栄養素輸送体に替える。しかし、Na輸送体のカップリングパートナーが異なる理由や、そのカップリング機構に関しては明らかにされていない。このため、マウス腸から摘出した幹細胞を用いてミニ腸を作製し、Na吸収機構を解明することを目的とする。本研究の成果は消化管からのNa吸収を抑制する新たな薬剤等の基礎研究になると期待される。
ＥＢＰに基づいた終末期がん患者・家族への輸液療法意思決定支援ガイドの導入と評価

終末期がん患者の輸液療法に対する看護の実態調査の第1報に引き続き、第2報の論文発表を行った。この結果を踏まえて、「終末期がん患者の輸液を減量・中止する際に看護師が行う合意形成支援プロセス」というテーマの質的研究に取り組んだ。対象者は2県4施設のがん診療連携拠点病院に勤務する看護師10名であり、データ収集は半構造化面接法、分析方法は修正版グラウンデッドセオリーアプローチを用いて行った。分析の結果、17の概念が抽出され、6のカテゴリーと1つのカテゴリーと同等の説明力をもつ概念が抽出された。現在、学会発表、論文投稿の準備を進めているところである。今年度は、終末期がん患者・家族の輸液療法に対する看護の実態調査についての論文作成を行い、現在掲載待ちの段階である。対象者は346名(有効回答率34.3%)であり、平均年齢は、36.5(±9.4)才、経験年数は14.4(±9.1)年、がん看護経験年数は8.2(±6.9)年であった。終末期輸液治療のガイドラインの認識について有と答えた看護師は全体の22.8%(79名)、無は77.2%(267名)であり、緩和ケアチームが終末期がん患者の輸液療法に介入したことがある割合は47.4%(136名)、栄養サポートチームは40.7%(125名)であった。観察・アセスメントについて、一般病棟では、「腹水」、「悪心・嘔吐」、「消化管閉塞」(p<0.01)、「気道分泌」、「患者・家族の輸液療法に対する希望とその理由」、「輸液療法を行うことが患者の退院・自宅での生活のバリアとなっていないか」、「輸液療法に対する患者・家族の希望にずれ等の問題は起きていないか」、「患者の意思決定能力に問題はないか」(p<0.05)において病棟間で有意な差がみられた。また、看護の実際として、一般病棟間では、「患者・家族の輸液療法に対する考え方や不安を十分に聞く」、「患者・家族に輸液療法に関する適切な説明をする」他3項目(p<0.01)、「患者・家族の輸液療法について看護師間で検討する」他2項目(p<0.05)において有意差がみられた。以上のことから、終末期がん患者への輸液療法について看護師の意識や認識は低く、患者・家族への意思決定支援について課題があることが明らかとなった。現在、これらの状況の中で、患者・家族が輸液療法についてどのような認識を抱いているのかを明らかにするための質的研究の準備を進めている。研究協力者を通して、対象施設の内諾を得ており、倫理審査を受ける段階である。平成27年度は、終末期がん患者の輸液療法に関する実態調査について2報の論文掲載を行うと共に、意思決定支援ガイド作成の骨子となる質的研究の研究計画書作成等の準備を進めてきた。実態調査では、輸液療法の実態や看護実践の状況において一般病棟に偏りがみられていることが明らかとなった。また、終末期がん患者の輸液療法に関して、緩和ケアチームの介入有が47.4%、栄養サポートチームの介入有が40.7%という状況であることから、一般病院の中でこのような事例に多く携わる看護師を対象とした研究を行うこととした。当初は、終末期がん患者・家族を対象とできないか模索していたが、倫理的配慮等の点から、意思決定支援の経験が深い看護師を対象とすることとした。現在テーマとしては、「終末期がん患者の輸液療法について代理意思決定を行う家族への支援プロセス(仮)」として、研究計画書の作成を行った。対象となる看護師については、研究協力者を介して、2県のがん診療連携拠点病院4施設のがん看護専門看護師、認定看護師、栄養サポートチームに所属する看護師等15名前後を予定している。倫理委員会の承認が得次第、実施に移れる状況である。本来の予定であれば、平成27年度に「終末期がん患者の輸液療法について代理意思決定を行う家族への支援プロセス(仮)」を行い、その結果を基に、ワーキンググループとガイドの作成と評価を行う予定であった。だが、文献検索等を行ったところ、実態調査が必要であることがわかり、急遽追加して調査を行うこととなった。昨年度まで行っていた研究協力者との打ち合わせ、倫理審査の申請を経て平成28年度は、修正版グラウンデッドセオリーを用いた質的研究を実施した。データ収集前、仮の分析テーマとして「看護師は、終末期がん患者の輸液療法について代理意思決定を行う家族へどのような支援を行っているのか」を掲げていた。だが、インタビューに伴い、家族にとって輸液が治療として行われているという関心が低く、代理意思決定という形をとっている事例は少なかった。逆に、多くの事例において医療者側が輸液の減量・中止の提案をし、それに家族が同意するという「合意」を得ることが自然なプロセスであると考えられたため、最終的に「看護師は、終末期がん患者の輸液療法の減量・中止をする際に合意形成が図れるようどのような支援を行っているのか」を分析テーマとした。以上のことから、本研究を「終末期がん患者の輸液を減量・中止する際に看護師が行う合意形成支援プロセス」というタイトルに変更し、分析を行った。結果として対象者は、機縁法により選ばれた2県4施設の30代50代の看護師10名であり、全員女性であった。インタビュー時間は3350分であり、平均インタビュー時間は42.4分であった。

生成された概念は17であり、6カテゴリーが生成され、1概念はカテゴリーと同等の説明力をもつ概念であった。結果図、ストーリーラインも作成し、現在投稿の準備をしている段階である。また、この結果を踏まえてワーキングメンバーと最終的な意思決定支援ガイドの作成と実施・評価について検討を進めていく予定である。終末期がん患者の輸液療法に対する看護の実態調査の第1報に引き続き、第2報の論文発表を行った。この結果を踏まえて、「終末期がん患者の輸液を減量・中止する際に看護師が行う合意形成支援プロセス」というテーマの質的研究に取り組んだ。対象者は2県4施設のがん診療連携拠点病院に勤務する看護師10名であり、データ収集は半構造化面接法、分析方法は修正版グラウンデッドセオリーアプローチを用いて行った。分析の結果、17の概念が抽出され、6のカテゴリーと1つのカテゴリーと同等の説明力をもつ概念が抽出された。現在、学会発表、論文投稿の準備を進めているところである。今年度、終末期がん患者・家族の輸液療法についての認識を県内のがん診療連携拠点病院を対象として質的研究で行う予定となっていた。だが、実態調査の論文作成に時間を要した他、質的研究を行うために研究協力者を追加することとなった。現在、研究協力者は、県内のがん看護専門看護師、認定看護師合わせて5名である。それぞれの勤務地がやや離れていることもあり、研究開始にあたっての情報共有や打合せ等にも時間を要している。「終末期がん患者の輸液療法について代理意思決定を行う家族への支援プロセス(仮)」を56月ころに倫理委員会の承認を得た後、実施する予定である。データ収集、分析について、2県にまたがっての調査となるため、学会等や会議を有効活用し、研究協力者と綿密な連携を図っていく。また、データ分析についても修正版グラウンデッドセオリーを使用する予定であるため、研究者自身が勉強会に参加すると共に、専門家についても協力を得られる体制にある。がん看護今後は、現在予定している質的研究を行いながら、同時に研究協力者とEBPプロセスについての学習会を進めていく予定である。学習会を企画する上で、研究者が終末期がん患者に関するEBPに関する文献検討を事前に行う予定である。打合せ等については、県内で行われる研修会等にできるだけ合わせて行うことや、それぞれの所属施設で実施させて頂く等して負担がないよう配慮するつもりでいる。また、質的研究の分析においては、がん看護や質的研究に精通したスーパーバイザーを依頼し、結果の信頼性・妥当性を損なわないようにする。スーパーバイザーについては、すでに依頼し、内諾を得ている。実施予定であった質的研究について準備等に時間を要し、次年度行うこととなった。平成27年度には質的研究実施にあたっての物品費や会議等の打ち合わせの旅費を計上していたため、平成28年度に使用予定である。今年度、質的研究を行う予定であったが、研究協力者との調整等で時間を要したため、研究実施が次年度にずれてしまった。そのため、研究協力者のいる施設での倫理審査の準備の打合せ等の旅費、インタビューに使用する物品の購入、逐語録の作成に伴うテープ起こしの業者依頼や研究参加者への謝礼、スーパーバイザーへの謝礼が次年度に繰り越すこととなった。平成28年度に行う質的研究については、2県にまたがった複数施設の調査となり、研究協力者との打ち合わせのための旅費が必要となる。
超電導導体用冷媒としての液体窒素の流動様式と熱伝達

今後の超電導体の冷却用媒体として有力な候補となる液体窒素の加熱時の挙動ならびに液体窒素温度で動作する超電導体の作成を行った。1.液体窒素の加熱時の流動様式流量を設定・測定できる管路に加熱用ヒータと観測窓、温度計を設置した。ここに液体窒素デュワーから加圧方式で液体窒素を流し、流動様式図(通称ベーカー線図)を測定した。測定の結果層状流、波状流、プラグ流、スラグ流、環状流、気泡流の6種類の流動様式が観測された。水等のくらべると気泡流の領域が拡っているが、これは液体窒素の表面張力が水の約1/7であるため大気泡が出来にくいことによる。ベーカー線図は表面張力等の補正が入っているが、気泡流と他の流動様式との境目はよく一致している。しかし表面張力効果を入れたため層状流、波状流のように小気泡の存在しない場合には水とのずれが大きくなった。このようにベーカー線図が流体の種類によらず一定とされていたことに対して本研究は液体窒素と水とでは異った様相を示すことを明らかにした。このことは後に測定した液体ヘリウムについてもさらに異っていることが本実験から判明し支持されている。2.高温超電導薄膜の作成現在液体窒素温度で使用できる超電導体としてYBCOがある。実用的な超電導体としてはYBCOを冷却管路の上に蒸着した強制冷却型が考えられる。本研究はその第一歩としてイオニスパッタ法によりYBCO薄膜を作成した。C軸配向した結晶性の良い膜を得るにはMgOの基板を用いて900°Cで熱処理すると良く、臨界温度88kを得ている。しかし膜表面の均一性、平担性などに関してはまだ最適化されたとは言えず、また成膜温度を下げることが実用化のためにも必要であろう。
病原菌感染や結合タンパク質を介したsyntaxin17の生理機能の解明

本申請研究では、大きく二つのテーマを元に解析を行なった。テーマ毎に以下に記載する。1:レジオネラによるStx17分解の生理的意義の解明これまでの解析により、レジオネラがレジオネラエフェクターのLpg1137(セリンプロテアーゼ)を介してStx17を分解することを見いだしている。更に、Stx17の分解によりオートファジーが抑制されることも明らかにしている。我々の以前の解析により、Stx17は栄養状態においてミトコンドリアの切断に寄与することを見いだしており、本機能とStx17の分解との相関を調べた。アポトーシスの惹起にはミトコンドリアの切断が必要である。そこで、Lpg1137によるStx17の分解がアポトーシスに与える影響を解析したところ、Lpg1137を発現している細胞ではアポトーシス活性が著しくて低下していた。これらの結果は、レジオネラはStx17の分解を介してオートファジーのみならずアポトーシスといった宿主防御機構を抑制していることを示している。2:結合タンパク質を介したStx17の機能解析我々は、MAP1B-LC1(LC1)をStx17の結合タンパク質として同定し、LC1はStx17との結合を介してオートファジーを負に制御していることを見いだした。更に、LC1がStx17と結合する為には、217番目のスレオニン残基(T217)のリン酸化が必要である可能性を示している。そこで、T217のリン酸化特異的抗体を作製し、栄養状態と飢餓状態でのリン酸化状態を解析した。その結果、栄養状態でリン酸化されていたT217が飢餓誘導に伴い脱リン酸化されていることを明らかにした。MAP1BにはHCという分子種があり、更に、MAP1にはMAP1AやMAP1sなどの分子種も存在する。これら分子種とStx17との結合を解析し、Stx17はLC1と特異的に相互作用していることも見いだした。29年度が最終年度であるため、記入しない。本申請研究では、レジオネラがsyntaxin 17 (Stx17)を分解する意義及びStx17の結合タンパク質を介したStx17の機能解析を目的としている。各々の進捗状況を以下に記載する。「レジオネラがStx17を分解する意義」においては、昨年度までにStx17を分解するレジオネラエフェクターとしてLpg1137を同定し、Lpg1137がStx17に対するセリンプロテアーゼ活性を有していることを明らかにしている。更に、Lpg1137の発現によりオートファジーが抑制されることも見いだしている。今年度は、Lpg1137が直接的にStx17を標的として分解していることを明らかにした。また、Lpg1137の遺伝子欠損株においてStx17の分解を抑制されることも合わせて明らかにした。更に、Lpg1137の発現はオートファジーの初期段階(オートファゴソーム形成)を抑制していることを見いだした。「Stx17の結合タンパク質を介したStx17の機能解析」においては、これまでの研究によりMPA1B-LC1をStx17の結合タンパク質として同定し、MAP1B-LC1がオートファゴソーム形成においてStx17の機能を抑制していることを見いだしていた。今年度は、MAP1B-LC1がどのようにStx17の機能を制御しているのかの解明を主体として研究を行い、MAP1B-LC1のリン酸化状態がStx17の機能を制御していることを明らかにした。具体的には、栄養状態においてはMAP1B-LC1はリン酸化をされており、そのリン酸化を介してStx17の機能を抑制していること、一方、栄養飢餓状態になるとMAP1B-LC1が脱リン酸化されStx17との相互作用が消失する結果、オートファジーにおけるStx17の機能が活性化され結果的にオートファジーを亢進していることを明らかにした。「レジオネラがStx17を分解する意義」においては、Lpg1137がStx17を直接的に分解していることを明らかにした。具体的にはリコンビナントタンパク質として精製したStx17及びLpg1137を混合することで、Stx17が分解されることを示した。また、Lpg1137に変異を入れた株及びLpg1137の遺伝子破壊株ではStx17の分解が抑制されることから、Lpg1137がStx17を分解する責任分子であることを明らかにした。また、Lpg1137の発現がオートファジーに与える影響としては、Lpg1137を発現させた細胞において飢餓誘導を行い、オートファジーの初期に形成される隔離膜のマーカータンパク質であるDFCP1の挙動を調べたところ、Lpg1137を発現している細胞では、コントロールの細胞でみられるDFCP1の凝集構造(隔離膜)が形成されなくなった。このことより、Lpg1137がオートファジーの初期段階を抑制していることを明らかにした。「Stx17の結合タンパク質を介したStx17の機能解析」においては、MAP1B-LCがどのようにStx17の機能を制御しているのかの解明を中心に行なった。これまでの研究により、栄養状態においてMAP1B-LC1はStx17と結合することによりオートファジーを負に制御していることを明らかにしている。