hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
1自由度制御型リニア磁気浮上駆動機構の研究

クリーンルームや真空中で使用可能な非接触機構として,磁気浮上システムが検討されてきた.既存の磁気浮上システムは,電磁石や永久磁石により,非接触浮上が実現されているが,必ず複数の不安定自由度を有するためフィードバック制御が不可欠であった.本研究では,テーブルの剛体6自由度運動のうち,最小の1自由度のみを制御することで,完全非接触浮上が可能な,永久磁石反発型磁気浮上システムの実現を目的とする.本研究で提案するシステムは,テーブル固定側に反発力を発生させる4組の永久磁石を配置する構造とし,数値シミュレーションにより,移動方向を除く5自由度が安定となる永久磁石の配置条件を明らかにした.これを元に,テーブル部は,非磁性のステンレス,永久磁石にネオジム磁石を用いた移動テーブルを試作した.移動テーブル安定化のためには,永久磁石を移動部,コイルを固定部に配置したムービングマグネットタイプの1自由度DCリニアモータを,上記のテーブルシステムに内蔵し,フィードバックセンサとして,渦電流型変位計,コントローラとしてPIDコントローラを用いた1自由度のフィードバックシステムを構成した.試作したテーブルの質量は,15.3kg,外形寸法250×370×87mm,浮上量8.5mmである.実験結果から,リニアモータを用いた1自由度制御により,テーブルの安定化が実現可能で,位置決め範囲±1.05mmを実現した.また,試作装置の剛性は,並進方向5300N/m,垂直方向9100N/m,ローリング42Nm/rad,ピッチング160Nm/rad,ヨーイング33Nm/radであった.クリーンルームや真空中で使用可能な非接触機構として,磁気浮上システムが検討されてきた.既存の磁気浮上システムは,電磁石や永久磁石により,非接触浮上が実現されているが,必ず複数の不安定自由度を有するためフィードバック制御が不可欠であった.本研究では,テーブルの剛体6自由度運動のうち,最小の1自由度のみを制御することで,完全非接触浮上が可能な,永久磁石反発型磁気浮上システムの実現を目的とする.提案するシステムは,テーブル固定側に反発力を発生させる4組の永久磁石を配置する構造とし,数値シミュレーションにより,移動方向を除く5自由度が安定となる永久磁石の配置条件を明らかにした.試作システムでは,不安定な移動方向1自由度をワイヤで拘束し,他の5自由度が安定であることを確認した.また,ワイヤで移動方向を引っ張ることで,安定な駆動範囲が3mmあることが明らかにした.さらに,テーブルの5自由度方向の静・動特性を測定した.クリーンルームや真空中で使用可能な非接触機構として,磁気浮上システムが検討されてきた.既存の磁気浮上システムは,電磁石や永久磁石により,非接触浮上が実現されているが,必ず複数の不安定自由度を有するためフィードバック制御が不可欠であった.本研究では,テーブルの剛体6自由度運動のうち,最小の1自由度のみを制御することで,完全非接触浮上が可能な,永久磁石反発型磁気浮上システムの実現を目的とする.本研究で提案するシステムは,テーブル固定側に反発力を発生させる4組の永久磁石を配置する構造とし,数値シミュレーションにより,移動方向を除く5自由度が安定となる永久磁石の配置条件を明らかにした.これを元に,テーブル部は,非磁性のステンレス,永久磁石にネオジム磁石を用いた移動テーブルを試作した.移動テーブル安定化のためには,永久磁石を移動部,コイルを固定部に配置したムービングマグネットタイプの1自由度DCリニアモータを,上記のテーブルシステムに内蔵し,フィードバックセンサとして,渦電流型変位計,コントローラとしてPIDコントローラを用いた1自由度のフィードバックシステムを構成した.試作したテーブルの質量は,15.3kg,外形寸法250×370×87mm,浮上量8.5mmである.実験結果から,リニアモータを用いた1自由度制御により,テーブルの安定化が実現可能で,位置決め範囲±1.05mmを実現した.また,試作装置の剛性は,並進方向5300N/m,垂直方向9100N/m,ローリング42Nm/rad,ピッチング160Nm/rad,ヨーイング33Nm/radであった.
舌圧の客観的診断に基づいた舌接触補助床の製作

舌腫瘍と診断された患者に対し,舌部分切除術の術前と術後において測定を行った.測定の結果,舌腫瘍切除術後患者の舌圧は術前と比べて低下していた.このことは,舌切除および術後の瘢痕収縮などが舌機能の低下をもたらしたためと思われた.また,舌切除術をうけた患者に対し,嚥下時舌圧を測定し,舌圧の特に低かった部分を厚くした舌接触補助床を,舌圧を観察しながら製作した.その結果,口蓋の各部位での圧勾配の正常化,左右差が解消され,嚥下機能の改善および食事の摂取状況の改善が認められた.舌腫瘍と診断された患者に対し,舌部分切除術の術前と術後において測定を行った.測定の結果,舌腫瘍切除術後患者の舌圧は術前と比べて低下していた.このことは,舌切除および術後の瘢痕収縮などが舌機能の低下をもたらしたためと思われた.また,舌切除術をうけた患者に対し,嚥下時舌圧を測定し,舌圧の特に低かった部分を厚くした舌接触補助床を,舌圧を観察しながら製作した.その結果,口蓋の各部位での圧勾配の正常化,左右差が解消され,嚥下機能の改善および食事の摂取状況の改善が認められた.1.舌腫瘍患者における舌圧測定まず、舌腫瘍と診断された患者4名に対し、舌部分切除術の術前と術後において測定を行った。各患者の使用している上顎義歯もしくは直接口蓋粘膜に、義歯用安定剤を用いてセンサーシートを貼付して測定を行った。測定項目は、水嚥下(15cc)、空嚥下ならびに口蓋への最大押し付けとした。測定の結果、舌主要患者の舌圧は、術前・術後ともに健常高齢者と比べて低下していた。このことは、舌腫瘍の存在および術後の綴痕収縮などが舌機能の低下をもたらしたためと思われる。また、前腕皮弁による再建が行われた症例では、術前術後において舌圧の大きさにほとんど違いが見られず、同時に行った30ccの水のみテストでも嚥下機能に低下は見られなかった。一方、再建が行われなかった症例では、手術前と比較して手術後には切除部位に対応した舌圧の減少が観察され、補綴装置製作などリハビリテーションの必要性が示唆された。2.舌圧センサーシートを用いた舌接触補助床の製作中咽頭腫瘍により右切除術を受けた患者に対し、嚥下時舌圧を測定した。その結果、コントロール群として測定した健常高齢者13名の平均舌圧よりも有意に低い舌圧が認められた。さらに、舌圧の特に低かった部分(前方郡および左側後方部)を厚くした舌接触補助床を、舌圧を観察しながら製作した。その結果、健常高齢者の嚥下時舌圧の平均よりも舌圧は小さかったものの、口蓋の各部位での圧勾配の正常化、左右差が解消され、舌接触補助床を用いることにより舌圧発現様相が改善されることが明らかとなった1.舌腫瘍患者における舌圧測定まず、舌腫瘍と診断された患者9名に対し,舌部分切除術の術前と術後において測定を行った.各患者の使用している上顎義歯もしくは直接甲蓋粘膜に,義歯用安定剤を用いてセンサシートを貼付して測定を行った二測定項目は水嚥下(15cc),空嚥下ならびに口蓋への最大押し付けとした.測定の結果,舌腫瘍患者の舌圧は術前・術後ともに健常高齢者と比べて低下していた.このことは,舌腫瘍の存在および術後の瘢痕収縮などが舌機能の低下をもたらしたためと思われる.また,前腕皮弁によう再建が行われた症例では,術前術後において舌圧の大きさにほとんど違いは見られず,同時に行った30ccの水のみテストでも嚥下機能に低下は見られなかった.一方,再建が行われなかった症例では.手術前と比較して手術後には切除部位に対応しだ舌圧の減少が観察され,補綴装置製作などリハビリテーションの必要性が示唆された.また,正中前方部の舌圧が本飲み時間に,後方部の舌圧の左右差が食事中のむせに関係があることが明らかとなった.2.舌圧センサシートを用いた舌接触補助床の製作中咽頭腫瘍と舌腫瘍により舌切除術をうけた患者2名に対し,嚥下時舌圧を測定した.その結果,コントロール群として測定した健常高齢者13名の平均舌圧よりも有意に低い舌圧が認められた.さらに,舌圧の特に低かった部分を厚くした舌接触補助床を,舌圧を観察しながら製作した。その結果,健常高齢者の嚥下時舌圧の平均よりも舌圧は小さかったものの,口蓋の各部位での圧勾配の左常化,左右差が解消され,嚥下機能の改善および食事の摂取状況の改善が認められた.
救命救急治療時から急性期リハを開始した患者の回復期リハに関するシステム連携の効果

本研究は救命救急治療時からリハを開始した患者の回復期リハに対して、データベースを用いた効率的なリハビリテーションを行うことで機能予後が改善するかを検証するために施行した。脊髄損傷患者では救命救急治療時から急性期リハを行うことで、二次的廃用予防、回復期リハへの円滑な移行を行えることがわかった。脳外傷患者では機能障害とADLの指標にデータベースの活用は有効であったが、高次脳機能障害には不十分であった。本研究は救命救急治療時から急性期リハを開始した患者の回復期リハに対して、医療連携システムとして身体機能、高次脳機能、精神機能、ADLに関するデータベースを急性期病院と回復期病院・施設間で共有して用いることで効率的なリハビリテーションアプローチを行い、その結果が最終的な機能予後に影響を与えるかを検討する目的で行うものである。本年度は脊髄損傷患者に対するデータベースを確立し、連携システムを始動させることを目標に研究を施行した。データベース作成に関しては労災病院データベースを参考に作製し、その成果を日本脊髄障害医学会にて「救命救急センターにおいて外傷性脊髄損傷患者のリハビリテーションを有効に継続するための病病連携に関する研究-病病連携データベース項目の検討」として報告し、ASIA、運動FIMに加えて併存疾患の評価と情報提供であると報告した。その後新しい国際指標としてIsCOSのコアデータベースの有用性を検討する必要が生じ,再度検討の上で本年開催される日本リハビリテーション医学会にて「高度救命救急センターに入院した外傷性脊髄損傷患者に対する国際脊髄学会コアデータセットの適用として報告る予定である。連携データは容易に記載できることが望ましく、このためにはIsCOSのコアデータセットに併存損傷の情報を追加して用いるのがよいとの結論であった。今年度は回復期リハの病院と実際にデータベースで連携し、その帰結に関して検討を行う。また脳外傷に関しては本年度データベースの作成を行ったので、完成したデータベースに基づき実際の検討を開始する予定である。本年度は脊髄損傷患者に対するデータベースを確立し、連携システムを始動させることと脳外傷患者に対するデータベースを確立し、連携システムを構築することを目標に研究を施行した。データベース作成に関しては新たに国際脊髄学会コアデータセットを用い、その成果を日本リハビリテーション医学会および日本脊髄障害医学会にて報告した。基本的な項目はこのデータ項目で可能であるが、合併症などの項目で追加が必要との結論となった。また日本リハビリテーション医学会専門医会学術集会においてパネルディスカッション「リハビリテーションにおけるシステム連携」を企画し、その中で「リハビリテーションにおけるシステム連携の重要性」というテーマで発表し、学会誌に投稿した。さらに急性期病院と回復期リハを行う病院とで実際にデータベースで連携し、その帰結に関して検討を行った。今後はサーバを用いた検討を準備している。また脳外傷に関しては完成したデータベースに基づき、急性期病院と回復期リハ病院において実際の検討を開始した。本年度は脊髄損傷患者に対する日本リハ医学会患者データベースを試用した。データベースの内容は患者背景、受傷原因、受傷前生活状況、ASIAに基づく損傷レベルおよび機能レベル、合併症、FIMを用いた日常生活動作能力などの機能データから構成し、急性期病院においては入院時、回復期においては入院時に評価した。今後円滑なリハの移行に有効なシステムであると思われた。また成人外傷性脳損傷患者においてデータベースシステム構築を検討し、試用した。麻痺やADLの評価に対しては有用であると思われたが、高次脳機能障害に関してはばらつきが大きく、検査も多様であるため、今後内容に関して検討が必要であると思われた。また本研究に関する内容で日本リハビリテーション医学会学術集会において発表し、学会誌への投稿を行う予定である。さらに脊髄障害に関しては救命救急センターに搬送される頸髄損傷患者の近年の特徴、急性期リハ、転院先に関して「救命救急センターに搬送される頸髄損傷患者の近年の特徴、急性期リハ、転院先に関して」という題名で日本脊髄障害医学会誌に掲載された。最終結果に関しては今年度、再度学会発表、論文投稿する予定としている。
水生昆虫を指標とした農薬のモニタリングのための生態系モデルの構築に関する研究

本研究の目的に沿って研究を進めた。はじめに、4月から6月にかけて水田除草剤CNP(クロルニトロフェン)を対象として、福井県内および滋賀県琵琶湖を対象として水生昆虫による生物モニタリング調査を行った。その結果、県内および琵琶湖流入河川でCNPによる汚染が判明した。その汚染レベルを河川水濃度に換算するために、生物濃縮係数を実験的に求めた。その際の取り込み機構を表現するために数学的モデルを構築し、呼吸による取り込みに関するパラメータを実験的に求めた。生物濃縮係数を用いて、確率的に水質値を算定する手法を開発した。しかし、本研究で対象としたCNPが使用禁止となったことでその評価法についての再検討が必要となった。本年度の研究の主たる成果は次の6点である。1.凍結乾燥器を用いて、水生昆虫の乾燥試料を作成し、容易に指標農薬を定量することができた。2.その結果、水生昆虫を用いてCNP(平成6年度から使用禁止)を生物モニタリングすることができた。3.水質値への換算法を提案し、確率的表示で基準値と比較を行った。4.生物濃縮機構に関する数学モデルを構築し、そのパラメータ値を実験的に求める方法について検討した。5.平成6年度においても、本年度の成果を利用し、平成6年度から使用禁止となったCNPを生物モニタリングすることにより、CNPが速やかに他の安全な除草剤に転換されたかをモニタリングできる。6.今後、他の農薬についても生物濃縮性および代謝・排泄の両面から検討を加えていく必要がある。
マルチ銅タンパク質の活性部位のモデルとしての多核金属錯体の分子設計

マルチ銅タンパク質の活性部位のモデルとして,まずアスコルピン酸オキシダーゼの3個の銅からなる3角形3核に注目して考えることとした。そのための基礎として,複核金属部分と単核構造部分を適当な橋かけ配位子で連結することが考えられる。そのためにまず,基礎となる複核錯体の合成研究を行った。(1)1,3-ジアミノプロパン-2-オールとアセチルアセトンまたはベンゾイルアセトンからなる2核配位子を含みピリダジンまたはフタラジンで橋かけした複核銅(II),ニッケル(II)錯体を合成し,それらの構造と磁気的・分光学的・電気化学的性質について調べた。その結果,これらの錯体は極めて平面性の強い構造をもち,それを反映して銅(II),銅(II)間に極めて強い反強磁性的相互作用が働いていることが判明した。(2)N,N,N′,N′-テトラキス〔(1-エチル-2-ベンズイミダゾリル)メチル〕-2-ヒドロキシ-1,3-ジアミノプロパンを含み,酢酸イオンで橋かけしたニッケル(II)錯体を合成し,その構造解析,磁気的・分光学的性質を明かにした。構造・磁性両面から,この錯体はウレアーゼの活性部位モデルとして適していることが判明した。(3)(2)に示した二核配位子とモノメチルカルボナトで橋かけした複核ニッケル(II)錯体を合成し,その構造解析,磁気的・分光学的性質を明らかにした。(4)2-(2-アミノエチルピリジンと2,3-ブタンジオン-2-オキシムからなるシッフ塩基とアジ化物イオンまたは水酸化物イオンからなる3核銅(II)錯体(直線型)を合成した。これら錯体の構造解析,磁気的・分光学的性質を明らかにした.現在,酢酸イオンを含み上記シッフ塩基を含む3角形型3核銅(II)錯体(マルチ銅タンパク質モデル)も得られつつある。アスコルビン酸オキシダーゼによって代表されるマルチ銅タンパク質の活性部位をモデル化した3核銅(II)錯体の合成と構造・性質などに関する研究が多くはないがいくつかなされてきている。私共はこれまでタイプIII銅タンパク質のモデルとしての複核銅(II)錯体あるいはそれらに関連したニッケル(II)錯体の合成、構造および性質について研究を進めてきた。それらの基盤の上に、今回はオキシム陰イオンとアジ化物イオンまたは水酸化物イオンで橋かけした3核銅(II)錯体の合成を新しく行った。また、得られた錯体についてX線結晶構造解析を行い、錯陽イオンの構造を明らかにした。銅(II)イオン3個は直線上に配列し、それらはオキシマート(C=N-O)とアジ化物イオン(エンドオン型)または水酸化物イオンで橋かけしており、銅(II)の3つの配位平面は同一平面に近いかたちをとっている。その結果、隣接した銅(II)イオン間には極めて強い反強磁性的相互作用が働いていることが判明した。また、二核配位子N、N、N^1、N^1-テトラキス(1-(エチル-2-ベンズイミダゾリ-ル)-2-ヒドロキシ-1、3-ジアミ)プロパン-2-オールと酢酸イオンを含む複核ニッケル(II)錯体の合成と構造を明らかにしたので、今後その骨格を銅(II)に適用し、3核錯体を合成したい。

マルチ銅タンパク質の活性部位のモデルとして,まずアスコルビン酸オキシダーゼの3個の銅からなる3角形3核に注目して考えることとした。そのための基礎として,複核金属部分と単核構造部分を適当な橋かけ配位子で連結することが考えられる。そのためにまず,基礎となる複核錯体の合成研究を行った。(1)1,3-ジアミノプロパン-2-オ-Nとアセチルアセトンまたはベンゾイルアセトンからなる2核配位子を含みピリダジンまたはフタラジンで橋かけした複核銅(11),ニッケル(11)錯体を合成し,それらの構造と磁気的・分光学的・電気化学的性質について調べた。その減価,これらの錯体は極めて平面性の強い構造をもち,それを反映して銅(11),銅(11)間に極めて強い反強磁性的相互作用が働いていることが判明した。(2)N,N,N′,N′-テトラキス[(1-エチル-2-ベンズイミダゾリル)メチル]-2-ヒドロキシ-1,3-ジアミノプロパンを含み酢酸イオンで橋かけしたニッケル(11)錯体を合成し,その構造解析,磁気的・分光学的性質を明らかにした。構造,磁性両面から,この錯体はウレアーゼの活性部位モデルとして適していることが判明した。(3)(2)に示した二核配位子とモノメチルカルボナトで橋かけした複核ニッケル(11)錯体を合成し,その構造解析,磁気的・分光学的性質を明らかにした。(4)2-(2-アミノエチル)ピリジンと2,3-ブタンジオン-2-オキシムからなるシック塩基とアジ化物イオンまたは水酸化物イオンからなる3核銅(11)錯体(直線型)を合成した。現在,酢酸イオンを含み上記シック塩基を含む3角形型3核銅(11)錯体も得られつつある。
う蝕原因菌特異的溶解酵素の口腔レンサ球菌臨床分離株に対する効果に関する研究

齲蝕の原因菌はStreptococcus mutans(ミュータンス菌)とStreptococcussobrinus(ソブリヌス菌)である。我々は昨年度までに、ミュータンス菌の産生するペプチドグリカン加水分解酵素(Aml)がミュータンス菌とソブリヌス菌に対し、菌種特異的に溶菌活性を示すことを明らかにし、齲蝕抑制物質としての可能性を見いだしている。今年度我々は、Amlのリコンビナント大量精製の実験系を確立し、得られたAmlリコンビナント蛋白を用いて、溶菌酵素活性に影響を与える因子について検討を行った。また、確立した溶菌酵素活性評価系を用いて、小児口腔より分離した臨床分離株に対するAmlの溶菌酵素活性について検討を行った。近年、ミュータンス菌の全塩基配列が明らかになったので、Amlについての遺伝子配列をN末端アミノ酸シークエンスならびに遺伝子配列から明らかにした。得られた配列をもとに遺伝子組み替え蛋白を作り、精製を行った。その結果、1literの培養液から約1mgの精製蛋白が得られた。得られた蛋白を用いて、活性に影響を与える因子について検討を行った。その結果、組み替え蛋白はpH7付近、37°Cの条件下で安定的に使用できた。そして、Amlは陽イオンの影響下に有り、特にCa^<2+>、Na^+の影響を受けた。その他には非イオン性の界面活性剤であるtriton X-100存在下において最も活性が高くなる事が明らかとなった。以上の結果をもとに、Amlの酵素活性が最も向上する条件の緩衝液を作成し(lysis buffer:0.1Mリン酸緩衝液、0.1M NaCl、0.1mM CaCl2、0.1% triton X-100)、小児口腔から分離したミュータンス菌39株、ソブリヌス菌9株を被験菌株に用い、最終濃度が10μg/mlのAmlを添加して、臨床分離株に対する溶菌活性について検討を行った。その結果、Amlは、臨床より分離されたミュータンス菌、ソブリヌス菌に対し、広範的に強い溶菌反応を示した。しかし、株間における感受性の差は、ミュータンス菌およびソブリヌス菌の混合感染の有無や酸産生能などの、齲蝕リスクと関与する項目との相関関係は見られなかった。齲蝕の原因菌であるStreptococcus mutans(ミュータンス菌)の産生するペプチドグリカン加水分解酵素がミュータンス菌自身を溶解する溶菌酵素であることを見いだし,automutanolysin(Aml)と名付けた。Amlはミュータンス菌の細胞壁に局在しており,通常はその活性は調節され菌の生理に関与していると考えられるが,菌体外から作用させることで溶菌を引き起こすことがわかった。このAmlを齲蝕予防薬として臨床応用できるのではないかと考え,まず臨床応用に向けた基礎的研究を行う必要性があるため,さらに実際に様々なう蝕罹患率を有する小児口腔より分離した口腔レンサ球菌,特にS.mutansおよびS.sobrinusに対するAmlの効果について検討を行った。患者からの試料採取のために同意書の作成,学内倫理委員会の承認を受けた後,小児口腔よりの口腔レンサ球菌の分離および同定を行っている。

100名の目標のうち現在約半数の採取を完了し,ミスータンスレンサ球菌の分離を行った。継続して採取を行い,抗菌活性に関する検討を行う予定である。S.mutans,S.sobrinus以外の口腔レンサ球菌に対するAmlの溶菌活性について検討は,特にS.sanguinis,S.mitis,S.salivariusに関して溶菌酵素活性を示す溶菌バンドの検出を行った。その結果,Amlはmitis-sanguinisグループ,salivariusグループに属する菌の細菌壁に対しては感受性が弱いことが示された。このことは,Amlが菌種特異性を持ち,臨床応用する際の口腔常在細菌叢を乱さない点で有利であることを示している。さらに,Amlリコンビナントタンパクの大量精製を行って,臨床分離株を用いたAmlに対する溶菌活性の検討,Amlに対する殺傷率の検討,口腔レンサ球菌以外の口腔内細菌に対するAmlの溶菌活性についての検討を行う予定である。齲蝕の原因菌はStreptococcus mutans(ミュータンス菌)とStreptococcussobrinus(ソブリヌス菌)である。我々は昨年度までに、ミュータンス菌の産生するペプチドグリカン加水分解酵素(Aml)がミュータンス菌とソブリヌス菌に対し、菌種特異的に溶菌活性を示すことを明らかにし、齲蝕抑制物質としての可能性を見いだしている。今年度我々は、Amlのリコンビナント大量精製の実験系を確立し、得られたAmlリコンビナント蛋白を用いて、溶菌酵素活性に影響を与える因子について検討を行った。また、確立した溶菌酵素活性評価系を用いて、小児口腔より分離した臨床分離株に対するAmlの溶菌酵素活性について検討を行った。近年、ミュータンス菌の全塩基配列が決定されたことから、Amlについての遺伝子配列をN末端アミノ酸シークエンスならびに遺伝子配列から明らかにした。得られた配列をもとに遺伝子組み替え蛋白を作り、精製を行った。その結果、1literの培養液から約1mgの精製蛋白が得られた。得られた蛋白を用いて、括性に影響を与える因子の検討を行った。その結果、組み替え蛋白はpH7付近、37°Cの条件下で安定して使用できた。そして、Amlは陽イオン(特にCa^<2+>、Na^+)の影響を強く受けた。その他には非イオン性の界面活性剤であるtriton X-100存在下において最も活性が高くなることが明らかとなった。以上の結果をもとに、Amlの酵素活性が最大となる条件の緩衝液を作成し、(lysis buffer :0.1Mリン酸緩衝液、0.1M NaCl、0.1mM CaCl_2、0.1%tritonX-100)、小児口腔から分離したミュータンス菌39株、ソブリヌス菌9株を被験菌株に用い、最終濃度が10μg/mlのAmlを添加して、臨床分離株に対する溶菌活性について検討を行った。その結果、Amlは、臨床より分離されたミュータンス菌、ソブリヌス菌に対し、広範的に強い溶菌反応を示した。しかし、株間における感受性の差は、ミュータンス菌およびソブリヌス菌の混合感染の有無や酸産生能などの、齲蝕リスクに関連する項目との相関関係は見られなかった。
金、白金、銀、銅のグリューナイゼン定数の直接決定と新規圧力スケールの提案

衝撃圧縮が絶対圧力であることから、凝縮物質の状態方程式は衝撃圧縮(ユゴニオ)データを用いて議論されるか、あるいは、静的圧縮実験によってユゴニオデータから得られた状態方程式から導出された金や白金などの圧力スケールを用いて物質の圧力ー密度を決定し、議論されている。ユゴニオデータから状態方程式を議論したり、圧力スケールを決定するためにはグリューナイゼン定数が必須であるが、高圧下のグリューナイゼン定数の測定には誰も成功していない。本研究は、常温出発に加えて高温出発のユゴニオを測定することによって、金、白金、銀、銅、タングステンなど圧力スケール物質のグリューナイゼン定数を直接決定することを第一の目的とする。そのためには常温出発のユゴニオがベースとなるが、金、白金、銀、銅、タングステンの物質のユゴニオをこれまでに確立した一段式火薬銃と二段式系ガス銃に組み合わせた高速流しカメラシステムを用いて200GPa以上まで測定した。さらに、ユゴニオから静水圧縮曲線を導出するためにレーザー速度干渉計(VISAR)によって金、白金、銀の粒子速度履歴の計測し、衝撃圧縮下の強度を評価した。次に、本題の高圧下のグリューナイゼン定数を決定するために、高周波加熱装置を一段式火薬銃に組み合わせた高温出発のユゴニオを測定するシステムを確立した。それを用いて金、白金、銀、銅、タングステンの400°Cから800°Cまでの高温出発のユゴニオの計測し、100GPaまでの超高圧力下のグリューナイゼン定数を導出した。これらのデータを用いて常温の等温静水圧縮曲線、さらに、高温の等温静水圧縮曲線を導出し、静的圧縮実験の金スケール、白金スケール、ルビースケールを完成させる。本研究により圧力スケール物質の状態方程式の精度が格段に上がり、地球内部の境界問題など地球内部研究の新たな展開に繋がるはずである。衝撃圧縮が絶対圧力であることから、固体の状態方程式は衝撃圧縮(ユゴニオ)データを用いて議論されるか、あるいは、ユゴニオデータから得られた金や白金などの状態方程式から導出された圧力スケールを用いた静的圧縮実験によって圧力ー密度を決定し、議論されている。ユゴニオデータから状態方程式を議論したり、圧力スケールを決定するためにはグリューナイゼン定数が必須であるが、高圧下のグリューナイゼン定数の測定は誰も成功していない。そのためには常温出発のユゴニオがベースとなるが、高速流しカメラシステムによるこれまでの計測を完成させ、さらに、ユゴニオから静水圧縮曲線を導出するためにレーザー速度干渉計(VISAR)によって粒子速度履歴の計測し、衝撃圧縮下の強度を評価する。これまでに基本となる金、白金、銀、銅、タングステンで常温出発のユゴニオを200GPa以上まで計測をほぼ終えた。また、金で多重衝撃によるVISAR実験を行い、強度を評価した。白金はH30年度計測し、ほかの銀、銅、タングステンではこれまでに報告されたデータを用いる。さらに、本題の高圧下のグリューナイゼン定数を決定するために金、白金、銀、銅、タングステンの高温出発のユゴニオの計測実験をほぼ終えた。これらの成果を解析することによって新しい金スケール、白金スケール、ルビースケールの決定版を提案する計画である。その結果、静的圧縮実験の圧力の精度が格段に上がり、地球内部の層境界の定量的な議論が可能になり、地球内部構造の新たな展開に繋がるはずである。これまでに基本となる金、白金、銀、銅、タングステンの常温出発のユゴニオを200GPa以上まで計測を終え、また、金で多重衝撃によるVISAR実験を終えた。従って、これらの物質の静水圧縮曲線を導出するための基礎データが概ね揃った。さらに、本題の高圧下のグリューナイゼン定数を決定するために金、白金、銀、銅、タングステンの高温出発のユゴニオの計測実験を一通り実施し、実験は概ね順調に進んでいる。

それを用いて金、白金、銀、銅、タングステンの400°Cから800°Cまでの高温出発のユゴニオの計測し、100GPaまでの超高圧力下のグリューナイゼン定数を導出した。これらのデータを用いて常温の等温静水圧縮曲線、さらに、高温の等温静水圧縮曲線を導出し、静的圧縮実験の金スケール、白金スケール、ルビースケールを完成させる。本研究により圧力スケール物質の状態方程式の精度が格段に上がり、地球内部の境界問題など地球内部研究の新たな展開に繋がるはずである。今後、金に続いて白金のVISAR実験を行い、常温出発のユゴニオ結果から金、白金、銀、銅、タングステンの静水圧縮曲線を導出する。次に、高温出発のユゴニオを解析し、グリューナイゼン定数を導出する。また、データが足らなければ追加実験を行う。これらのデータを用いて常温の等温静水圧縮曲線、さらに、高温の等温静水圧縮曲線を導出する。最終的に金スケール、白金スケール、ルビースケールを完成させ、地球内部の境界問題を議論する。
経済成長・インフレーションと所得再分配政策の効果の計量経済学的分析

本研究では、経済成長、インフレーションに加え、金融政策や財政政策が、ライフ・サイクルでの再分配に与える影響を、回帰分析を用いて分析した。データとしては、回帰分析に耐えうる長期にわたる時系列データの必要性から、所得階層別のデータとして昭和38年より五分位のデータが利用可能であるが『家計調査』より、所得及び消費の不平等尺度を計測し、単年度での再分配と、ライフ・サイクルでの再分配に関する効果を計算した。具体的に、回帰分析で用いた各再分配効果の決定要因としては、マクロ経済変数、物価指数等、財政政策変数、金融政策変数、家計調査より得られる家族属性を説明変数として、特にライフ・サイクルでの再分配効果の決定要因としては単年度の所得の不平等尺度や単年度での再分配効果の大きさを説明変数に加えている。更に、第1次オイル・ショック時のインフレーションの影響について検討するためにダミー変数を加えた。分析結果からは、ライフ・サイクルでの再分配効果は、単年度の所得分配の不平等や再分配の効果だけでなく、経済成長やインフレーションが再分配効果を弱めるのを始めとして、利子率や失業率等も再分配に対してマイナスの効果を持っている事が明らかとなった。一方。株価や地価の上昇率については予想に反し、再分配効果を高める方向に働いている事が示された。また単年度の再分配効果については、所得の不平等が進めば再分配効果が上昇する事がわかった。経済成長率に加え株価、財政赤字、輸出や世帯主の平均年齢などは単年度での再分配効果を高めるが、マネー・サプライの上昇率は再分配の効果を高める、という結果となった。インフレーションについては、単年度の再分配効果には影響を与えないという結果となった。これはマネー・サプライが直接再分配に影響を与え、マネー・サプライから物価上昇を経由する効果ではなく、マネー・サイプライが直接影響を与える結果となったからである。この年度の主たる課題である所得再分配に対する所得再分配政策、経済成長およびインフレーションの効果を分解する方法を検討し、ある程度の分析が可能となる方法を開発した。この方法は、従来の所得分配と税の累進度を同時に分析するいわゆる大域的方法ではなく、所得階層ごとの局所的な税の累進度を推計し、所得階層ごとに経済成長やインフレーションの影響を見ようとするものである。具体的には、従来の所得分配および所得再分配に関する効用理論をベースとする研究方法ではなく、所得分布をベースに所得階層ごとの税支出関数を推計する方法を取った。この方法は、所得階層別データに税支出関数を当てはめる方法と、所得分布関数を推計した上で税支出関数を推計する二通りの方法があるが、本研究では後者の方が、細かな所得階層における税支出を推計でき、税の累進度についても細かく推計できるので、こちらの方法を採用した。このようにして求めた所得分布関数と税支出関数を用いて経済成長とインフレーションの影響を見ていくが、具体的には、所得分布関数と税支出関数の組み合わせを変える事により、経済成長による所得分布の変化とインフレーションによる税支出関数の変化をそれぞれ取り出す事が出来ると予想される。実験のデータに当てはめた上で、所得再分配効果を経済成長とインフレーションの影響を考慮しながら検討する作業は次年度の課題としている。また、推計された所得分布関数と税支出関数を用いたシミュレーションも次年度の課題としたい。一方。
東南および南アジアと連携したSDGsへの農業・環境教育からの有効なアプローチ方法

持続可能な開発目標(SDGs)達成に農業・環境教育が資するために有効な教材・授業および教員研修プログラムを作成・提言することを目的とし、下記の活動を行う。(1)日本・東南アジア・南アジアの農業・環境教育についての学校現場と政府指針の変遷、その背景にある価値観・倫理観、生徒と教員の意識・知識等を明らかにする。(2)それをふまえ、日本・東南アジア・南アジアで共有可能な教材・授業および教員研修プログラムを立案する。(3)立案した教材・授業および教員研修プログラムを試行し、その効果を検証する。(4)検証結果をふまえて教材・授業および教員研修プログラムを改良し、本研究の成果として発表する。
過食・ストレスとHDL代謝をつなぐニューロペプチドY受容体の解析

Y2受容体(Y2R)のSNPsと血中HDL-C値が関連することを報告した。本研究でその関連機序を検討した結果、HDL-C値が低くなるSNPを含む遺伝子を一過性導入すると培養肝細胞のHepG2では転写活性がみられた。そこでHepG2でY2R拮抗薬の遺伝子発現への影響を検討した。マイクロアレイにより743、492種類のmRNAが各々1.5倍以上増加、減少した。増加群は脂質代謝に関わる遺伝子、HDL代謝パスウェイを、減少群はコレステロール合成調節転写因子SREBPシグナルパスウェイを含んでいた。以上よりY2R拮抗薬は特定のY2R SNPsを有する対象の脂質異常症改善薬となる可能性が示唆された。過食・ストレスによりニューロペプチドY(NPY)はY2受容体(Y2R)を介してメタボリックシンドロームの発症に関与することがマウスで報告されている。私共は健診者でY2R遺伝子プロモーターの2か所の1塩基多型(SNP1,2)においてSNP1ではGGがAAより、SNP2ではTTがCCより血中HDL-C値が低いことを報告した。本研究ではY2Rの発現が最も高くなると予想されるGG/TTと最も低くなると予想されるAA/CCを含むY2R遺伝子上流をルシフェラーゼ発現ベクターに組み込み、培養ヒト肝細胞HepG2と、ヒト単球細胞THP-1をホルボールエステルで分化させたマクロファージ、さらに脂肪前駆細胞3T3-L1をインスリン等を含むカクテルで分化させた脂肪細胞に各々一過性発現させて転写活性を比較した。HepG2ではGG/TTがAA/CCに比し有意に転写活性が高かった(ベクターのみの対照との比率でGG/TT 4.90vs AA/CC 1.48, P<0.05)。逆にマクロファージではGG/TTがAA/CCに比し有意に転写活性が低いことが明らかになった(GG/TT 1.50 vs. AA/CC 2.72, P<0.05)。脂肪細胞では差を認めなかった。過食、ストレスがニューロペプチドY2受容体(NPY2R)を介して内臓肥満を惹起することがマウスで報告され、私共はヒトにおけるNPY2R遺伝子上流のSNPs(rs6857530 GG/AA、rs6857715 TT/CC)と血中HDL-C値の関連性を報告した。また同SNPsによる本遺伝子転写活性を解析した結果、肝細胞HepG2ではGG/TTで、一方単球THP-1細胞から分化させたマクロファージ(Mφ)ではAA/CCで活性を有意に認めた。この機序解明のために、GGまたはAAを含むオリゴDNAをビオチンで標識し、HepG2の核抽出物と結合させた電気泳動(EMSA)を行った結果、特異的なシフトバンドが共通してみられ、さらにGGではもう1つ特異的なシフトバンドを認めた。ストレスで上昇する転写因子SP1の結合予測配列にSNP GGはAAより近いため、この差が生じた可能性も考えられた。さらに培養HepG2およびMφが各々のSNPsをヘテロに含むことをシークエンスで確認した後、NPYとNPY+NPY2R拮抗薬(BIIE)添加の2群で遺伝子発現をマイクロアレイで比較した。38500遺伝子のうちBIIEで1.5倍以上の増加がHepG2で863、Mφで377、0.67倍以下の減少がHepG2で559、Mφで299種類あった。Gene ontology解析では、HepG2の増加遺伝子群のなかにカイロミクロンリモデリング、コレステロール輸送、ステロール輸送の抑制調節が有意に抽出された。パスウェイ解析では、HepG2、Mφの増加遺伝子群に共通してHDL代謝を含むビタミンB12代謝、さらにHepG2の減少遺伝子群にはステロール応答配列結合蛋白(SREBP)シグナルが有意に抽出された。これらの結果はSNP GG/TTではAA/CCより血中HDL-C値が有意に低かった既報の結果と矛盾しなかった。ニューロペプチドY Y2受容体(Y2R)の遺伝子上流SNPと血中HDL-C値が健常者で関連すること、HDL-C値が低くなるSNPでは培養肝細胞に一過性遺伝子導入すると転写活性がみられることを報告してきた。今回は肝細胞HepG2においてHDL-Cが低くなるSNPをヘテロに含むことを確認した後、Y2R拮抗薬であるBIIE0246の遺伝子発現への影響をリアルタイムPCRで検討した。肝でのHDL代謝に重要なアポリポ蛋白A1,その結合蛋白、CETP,SR-B1、肝リパーゼなどのmRNAレベルはBIIE0246の添加で有意に変化しなかった。そこでマイクロアレイによる網羅的な遺伝子発現解析を行った。HepG2細胞にBIIE0246を添加したところ、54,675プローブセットで各々743、492が1.5倍以上増加ないし減少した。増加遺伝子群は3つの生物学的過程、7つの細胞構成要素、1つの分子機能のGOカテゴリーに含まれていた(P<0.001)。3つの生物学的プロセスはキロミクロンリモデリング、コレステロール/ステロール輸送の陰性調節であった。また減少遺伝子群は44の生物学的過程、11の細胞構成要素、1つの分子機能に含まれていた。

さらにBIIE0246によって抑制された遺伝子群は44のパスウェイに含まれ(P<0.01)、その中にはSREBPシグナルパスウェイが認められた。また増加した遺伝子群は22のパスウェイに含まれ、その中にはビタミンB12/HDL代謝パスウェイが認められた。以上の結果よりY2Rの阻害がコレステロール合成の抑制や血中HDL-Cの上昇につながり、特定のY2R SNP (rs6857530 GGまたはrs6857715 TT)を持つ対象の脂質異常症や心血管病予防・治療に向けて、Y2R拮抗薬が有効な個別化医療に貢献しうる可能性が示唆された。Y2受容体(Y2R)のSNPsと血中HDL-C値が関連することを報告した。本研究でその関連機序を検討した結果、HDL-C値が低くなるSNPを含む遺伝子を一過性導入すると培養肝細胞のHepG2では転写活性がみられた。そこでHepG2でY2R拮抗薬の遺伝子発現への影響を検討した。マイクロアレイにより743、492種類のmRNAが各々1.5倍以上増加、減少した。増加群は脂質代謝に関わる遺伝子、HDL代謝パスウェイを、減少群はコレステロール合成調節転写因子SREBPシグナルパスウェイを含んでいた。以上よりY2R拮抗薬は特定のY2R SNPsを有する対象の脂質異常症改善薬となる可能性が示唆された。前年度に予定していたSNPによる転写活性の違いの機序解明については積み残していたが、今年度はSNPrs6857530のGGとAAの転写活性の違いをEMSAを用いて解析し、機序の一端を解明できた。一方rs6857715のTTとCCの転写活性の違いを解明するためにバイサルファイト法によるメチル化解析を現在も進めているが、結果をまだ得るには至っていない。平成26年度以降の計画のうち、NPY2R拮抗薬による肝細胞HepG2、THP-1から分化させたマクロファージ(Mφ)での発現解析を一定程度進めることができた。HepG2ではリアルタイムPCRによる個別の関連遺伝子の調節では目立った変化はなかったが、マイクロアレイ解析で遺伝子群の変化をとらえるとgene ontologyやpassway解析で興味深い結果を得た。MφではリアルタイムPCRでHDL-C値に影響するABCA1やABCG1 mRNA量の変化も見られたが、マイクロアレイによる解析では関連を説明できる変化が見られなかった。内分泌代謝学rs6857715のTTとCCの転写活性の違いの可能性を解明するためにバイサルファイト法によるメチル化解析を実現する。HepG2、マクロファージ(Mφ)でのBIIEによる発現解析で不十分なところ、たとえばクラスター解析などについても検証する。HepG2やMφと同様に新たに培養血管内皮細胞で各SNPsを含むNPY2R遺伝子上流を用いたルシフェラーゼアッセイを行い、転写活性に差があるか確認する。本細胞で当該SNPsを持つNPY2R遺伝子の転写活性を認めれば、発現するタイプのSNPを含むNPY2R遺伝子を当該細胞が含むかどうかをシークエンスにより確認する。発現するSNPタイプがシークエンスで確認できた場合はマイクロアレイやリアルタイムPCR法でBIIEによる影響を比較検討し、昨年度と同様にgene ontology解析やpassway解析を進める。以上の結果によっては低HDL-C血症を予防するための対象を早期に選ぶバイオマーカーの開発、低HDL-C血症患者への治療への応用も視野に入れた安全なNPY2R拮抗薬の創薬など、動脈硬化症の先制医療、個別化医療への展開も期待しうる。
前立腺癌における転移抑制遺伝子のヒト染色体上における位置の同定とその役割

Dunning R3327ラット前立腺癌の高率に肺転移を示すサブラインにヒト正常染色体を移入し、宿主細胞の性状の変化をみることにより前立腺癌に対する転移抑制遺伝子を検索しようと試みている。これはヒト臨床材料において異型接合性を示す対立遺伝子の欠失(LOH)を検索することにより癌遺伝子などを同定する、従来から行われている手法とは異なった方面からの検索である。平成6年度までにヒト11p13-p11.2,8p23-q12,10cen-q22にはこのラット前立腺癌に対する転移抑制遺伝子が存在することを示した。平成7年度の成果により、ヒト11番染色体の11p11.2よりKAI1前立腺癌転移抑制遺伝子をクローニングし論文として報告した。KAI1は膜4回貫通型蛋白スーパーファミリーに属し、アミノ酸配列よりCD82であることが判明した。これは細胞接着に関連した蛋白と考えられ、肺、肝、腎、前立腺など多くの臓器にて発現しており、現在KAI1に対する抗体を用いて、前立腺癌の進行との関連性を解析中である。10番染色体については、10cen-q22に転移抑制遺伝子が存在することを論文として発表した。8番染色体については、放射線照射を行い人工的に染色体欠失を生じさせ、これをラット前立腺癌細胞に移入し8p21-p12まで転移抑制遺伝子の位置を限局した。今後YACライブラリーのスクリーニングを視野に入れながら、KAI1以外の前立腺癌抑制遺伝子のクローニングをしていく予定である。
インフルエンザウイルス血球凝集素上の著しいアミノ酸変化を許容する分子基盤の解析

抗原変異を可能にするアミノ酸変異のありかたそのものを実験的に検討し、HA蛋白質の構造と機能の関係を明らかするため、私たちはアミノ酸変異の研究方法を確立した。HA1の変異を考える場合には、約300アミノ酸部位が変異の対象部位となる。変異全般では20の300乗の変異がある。しかしある基準HAをもうければそこからの変異はまず、1アミノ酸変異であり、その変異数はたかだか7x300=2100である(1塩基変異でのアミノ酸変異は多くて7個)。この変異が許容変異と非許容変異とに大別され、その性質が静的な基盤構造である。具体的には、1アミノ酸変異のタンパク質に及ぼす影響を網羅的に解析することが静的な基盤構造解析である。アミノ酸変化が加算したことによって基盤構造そのものが変化するが、それがどのような変化なのかを解析する事が基盤構造の動的解析となる。このような解析方法をHAタンパク質に応用した。その成果として1)抗原領域内は許容、非許容域に細分されていること、非許容部位は構造的に内側にあることを明らかにした。2)ランダムに1アミノ酸変異がおこった場合許容される変異は約50%である。3)アミノ酸変異のHA機能に関する影響はアミノ酸の種類よりは、変異部位に依存している確立は78%であることがわかった。4)アミノ酸一個が付加されるたびに基準HAで許容されていたアミノ酸変異は0.5%の確率で非許容になり、逆に0.5%の確率で非許容変異が許容変異となる。このことからHAタンパク質はアミノ酸変異の付加によって不可逆的に加算的に構造変化をおこすことが示され、HAのサブタイプへの分岐の機構は連続的な許容アミノ酸変異の蓄積によって説明できることが明らかになった。ウイルスは抗原性を変化させることによって宿主の獲得免疫による防御効果から逃れて繰り返し流行を起こしてきた。H3HA蛋白質の変異の可塑性を分子的に明らかにするため、HA蛋白質のすべてのアミノ酸部位に突然変異を導入してその機能変化を検討したアミノ酸変異地図を作成することを目的とした。Taqポリメラーゼの読み間違いを利用し、ランダム変異をおこしたA/Aichi/2/68(H3N2)ウイルスのHAcDNAを発現ベクターに挿入した。得られたクローンをsequencingして変異部位を決定した。アミノ酸変異によるHAの機能喪失を血球吸着反応によって検討した。この方法を用いてHA蛋白質の50%の領域にたいするアミノ酸変異地図を得た。その結果から次のことが明らかになった。1)ランダムにおこったアミノ酸変異のうち許容されるのはHA1では44%であることがわかった。自然界では17-33%のアミノ酸が許容されていることから。この許容の差異は抗体から逃れるための選択圧と考えられる。2)自然界でみられるアミノ酸変異部位とin vitroで見られる許容されるアミノ酸部位の比較から、Egg adaptationに関与するアミノ酸156は例外であるが、アミノ酸変異の多くはAichi/68のHA上で許容されるものに限定されていることがわかった。3)抗原領域とみなされている領域は実は細かく細分されており、抗原領域とみなされている部位内にもアミノ酸変化が許容されない部位があることがわかった。4)同じアミノ酸部位に異なったアミノ酸変化がみられる場合には機能におよぼす影響はほとんどの場合同一であった。これはアミノ酸変異が機能におよぼす影響はどのようなアミノ酸に変化するかということより、部位のほうが重要であることを示唆するものと考えられた。HAにできるだけ多くの1アミノ酸変異を導入して、アミノ酸変異の許容部位と非許容部位を検討し、アミノ酸変異の特徴を明らかにし、変異の予測が可能であるかどうかを検討することにした。

PCR法でDNAを増幅する際にはランダムに変異が入る事を利用して、A/Aichi/68のHAcDNAに一アミノ酸変異を導入することにし、248個の変異HAを得た。これらの変異HAcDNAを細胞で発現させ、アミノ酸変異によるHAの機能喪失を血球吸着反応によって検討した。その結果ランダムにおこったアミノ酸変異のうち許容されるのはHA1領域では44%であることがわかった。また、過去30年間にHA上におこったアミノ酸変異の殆どはA/Aichi/68のHA上で許容されるアミノ酸変異に限定されていることがわかった。変異の蓄積は構造上の歪みを伴うことが予想されるが、その歪みを次のアミノ酸の変異によってコントロールしているどうかを検討するため、許容される一アミノ酸変異HAからランダムに二アミノ酸変異HAを作成したが、これらのHAは血球吸着活性を示すことから、アミノ酸変異の積み重ねに方向性を示す結果は得られなく、ランダムにおこっても許容されることがわかった。抗原領域は細かく細分されているアミノ酸変異が見られていない部分はin vitroでみられる非許容部位を含んでおり、立体構造でみると、この部位は変異可能部位より内側に位置することがわかる。抗原変異を可能にするアミノ酸変異のありかたそのものを実験的に検討し、HA蛋白質の構造と機能の関係を明らにするため、私たちはアミノ酸変異の研究方法を確立した。HA1の変異を考える場合には、約300アミノ酸部位が変異の対象部位となる。変異全般では20の300乗の変異がある。しかしある基準HAをもうければそこからの変異はまず、1アミノ酸変異であり、その変異数はたかだか7x300=2100である(1塩基変異でのアミノ酸変異は多くて7個)。この変異が許容変異と非許容変異とに大別され、その性質が静的な基盤構造である。具体的には1アミノ酸変異のタンパク質に及ぼす影響を網羅的に解析することが静的な基盤構造解析である。アミノ酸変化が加算したことによって基盤構造そのものが変化するが、それがどのような変化なのかを解析する事が基盤構造の動的解析となる。このような解析方法をHAタンパク質に応用した。その成果として1)抗原領域内は許容、非許容域に細分されていること、非許容部位は構造的に内側にあることを明らかにした。2)ランダムに1アミノ酸変異がおこった場合許容される変異は約50%である。3)アミノ酸一個が付加されるたびに基準HAで許容されていたアミノ酸変異は0.5%の確率で非許容になり、逆に0.5%の確率で非許容変異が許容変異となる。このことからHAタンパク質はアミノ酸変異の付加によって不可逆的に構造変化をおこすことが示され、HAのサブタイプへの分岐の機構が明らかになった。
イオン液体含浸吸着材を用いた高レベル廃液の核種分離プロセスの開発とその医療応用

本研究では、高レベル放射性廃液の高度分離技術開発と分離した核種の医療応用技術開発の両面にわたる総合的な検討から、高レベル放射性廃棄物の減容化・有害度低減及び有効利用を目指す。平成30年度は、MA(III)/Ln(III)相互分離用新規吸着材の開発及び評価、90Yの高純度供給システムの開発について研究を行った。HLLWの成分・組成を非放射性の成分により模擬した硝酸水溶液中からのMA(III)/Ln(III)の分離には、ジグリコールアミド型抽出剤を多孔性シリカ担体粒子(SiO2-P)に含浸担持して抽出剤含浸吸着材を創製した。含浸吸着材の基本特性は、走査型電子顕微鏡・エネルギー分散型X線分光法及び示差熱・熱重量分析により、その表面構造や重量組成・熱分解特性を測定評価した。含浸吸着材を用いて模擬した硝酸水溶液中からAm(III)を選択的に分離・回収することを確認した。また、HLLW中の発熱性核種である90Srを含浸吸着材によって抽出クロマトグラフィ分離し、分離された90Srから生じる娘核種90Yの医療応用を前提とし、酸濃度における90Srからの90Y分離回収を行なうためにDGAA-Si樹脂及びTODGA+Dodec/SiO2-P吸着材をそれぞれ作製し、Sr、Y混合酸溶液を用いてSrとYの相互分離性を検討した。それぞれを用いることにより、Sr、Y混合酸溶液からYを完全に分離回収することが確認できた。高レベル放射性廃液(HLLW)の成分・組成を非放射性の成分により模擬した模擬HLLW条件下での吸着材を用いてMA(III) / Ln(III)相互分離用新規吸着材の開発及び評価、90Yの高純度供給システムの開発はほぼ終了しており、全体的な分離プロセスは調整段階である。これについては基礎技術をすでに持っているため、大きな障害はないと考えられる。発熱性核種、白金族元素及び加水分解性核種の分離プロセスの開発では、抽出剤含有イオン液体含浸吸着材からの各核種の分離条件を検討し、それぞれの分離技術はすでに実現している。今後は、カラム内における吸着挙動及び熱挙動を表現することが可能な確率有限要素法や完全混合槽列モデル、移流拡散方程式等に基づく計算モデルを構築し、数値計算によって各元素の濃度を求め、小規模カラム実験で得られた分離・破過・溶離挙動の解析を行う。また、それらによって得られるパラメータを用い、任意寸法のカラムにおける任意操作時間の各元素濃度及びカラム内温度分布のシミュレーションを行い、実HLLWの処理が可能となる妥当なプロセスの設計(カラム寸法、カラム本数、各操作時間等)を行い、施設規模を見積もることで工学的評価を行う。得られた90Y内包ミセル化合物のin vivoにおける評価は担癌マウスを作製し、癌細胞への分布や、他の正常組織への分布等90Y内包ミセル化合物の動態解析を行う。本研究は、使用済み核燃料再処理によって発生する高レベル放射性廃液(HLLW)に対し、発熱性核種、白金属元素等、加水分解性核種(Zr、Mo等)、マイナーアクチノイド(MA)の分別分離が可能となる抽出剤含有イオン液体吸着材を用いた極めて簡素な核種分離プロセスの開発を行う。また、上記プロセスにより多量に分離される90Srの娘核種である90Yが内部放射線療法核種として有用であるものの輸入に依存していることに着目し、国内生産・安定供給を目指した回収90Srを利用する90Y単離精製プロセスの開発と新規90Y標識腫瘍治療薬剤の開発を行う。即ち、高レベル放射性廃液の高度分離技術開発と分離した核種の医療応用技術開発の両面にわたる総合的な検討から、高レベル放射性廃棄物の減容化・有害度低減及び有効利用を目指す。平成28年度は発熱性核種用新規吸着材の開発及び評価、白金属元素用新規吸着材の開発及び評価について研究を行った。1. HLLWの成分・組成を非放射性の成分により模擬した硝酸水溶液中からのCs及びSrの分離には、Csについてはカリックスクラウン含有イオン液体やSrについてはクラウンエーテル含有イオン液体を多孔性シリカ担体粒子(SiO2-P)に含浸担持して抽出剤含有イオン液体吸着材を創製した。吸着材の基本特性は、フーリエ変換赤外分光分析及び示差熱・熱重量分析により、その表面構造や重量組成・熱分解特性を測定評価した。吸着材にCs及びSrのみの収着を確認した。また、試験の硝酸範囲においては、硝酸濃度の増加に伴った分配係数の低下が見られた。Cs、Srとその他FP元素を分離することができた。2.模擬HLLW中からの白金族元素の分離において、硫黄含有ジアミド型抽出剤を含浸担持して含浸吸着材を創製した。その含浸吸着材を用いて分離性・効率性を有する革新的な白金族元素の分離回収技術を実現することができた。高レベル放射性廃液(HLLW)の成分・組成を非放射性の成分により模擬した模擬HLLW条件下での抽出剤含有イオン液体吸着材を用いて発熱性核種、白金属元素用新規吸着材の開発及び評価はほぼ終了しており、全体的な分離プロセスは調整段階である。本研究では高レベル放射性廃液の高度分離技術開発と分離した核種の医療応用技術開発の両面にわたる総合的な検討から、高レベル放射性廃棄物の減容化・有害度低減及び有効利用を目指す。