hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
外部刺激による可逆応答性を示す新規バイオベース材料の創製

熱または光などの外部刺激により自己修復機能を有する植物油ベース材料の開発を目的とし、研究を行った。まず、新規なフラン骨格を有する植物油誘導体とビスマレイミドから熱刺激による可逆応答性を示す植物油ベースネットワークポリマーを開発した。なお、植物油誘導体とビスマレイミドの組み合わせを変えることで、機械的特性に顕著な差が現れることがわかった。また、人為的に傷をつけたネットワークポリマーの塗膜に対し、加熱すると傷は修復されることが明らかとなった。また、アントラセン骨格を有する植物油誘導体は光照射によりネットワークポリマーを形成し、220°Cの加熱に伴い、容易に解体することがわかった。今年度は熱刺激により自己修復機能を有する植物油ベースとした機能性ネットワークポリマーの開発を行った。ひまし油、大豆油、菜種油、ヒマワリ油が有する不飽和基に対し、メルカプトエタノールとのチオールーエン反応により、植物油ポリオールを良好な収率で合成した。続いて、これらの植物油ポリオールに脱水縮合反応を利用し、マレイミドと可逆的なDiels-Alder反応を起こすフラン骨格を導入した。次に、合成したフラン官能基を有する植物油誘導体と、多官能性マレイミドとの可逆的Diels-Alder反応により、可逆的共有結合部位をもつネットワークポリマーを作製した。作製したネットワークポリマーは透明性および柔軟性を有し、ガラスやPETフィルムなどに容易に製膜できることがわかった。また、作製したネットワークポリマーの引張試験による機械的特性の評価を行ったところ、油種とマレイミド誘導体の組み合わせを変えることにより、機械的特性が大きく変化することを見出した。特に、フラン骨格をもつひまし油誘導体と1,3-フェニレンビスマレイミドから作製したネットワークポリマーの破断強度が44MPaにまで達した。また、ガラスやPETフィルムに製膜したネットワークポリマーに対し、人為的に傷つけ、加熱により、傷の修復性を顕微鏡により確認したところ、傷は外観上修復されることが明らかになった。研究申請書に基づき下記の点に関して主に研究を進め、当該年度の目標を達成した。(1)基本骨格となる植物油への官能基の導入および反応性基の修飾(2)可逆反応を活用したネットワークポリマーの作製(3)熱刺激による自己修復性の評価特に(2)と(3)において、作製したネットワークポリマーの引張試験による破断強度が40MPa以上の強さを有するネットワークポリマーの作製を目標に掲げていたが、目標を達成した。また、人為的に付けた傷を熱による外部刺激により、外観上修復されることを確認した。前年度のネットワークポリマーの作製条件の簡略化を検討した。フラン官能基を有する植物油誘導体と多官能性マレイミドを混合し、型に流し込んだ後、75°Cで加熱するだけで、熱刺激により可逆性を示すネットワークポリマーを得た。引張試験よる評価を行ったところ、前年度の条件で作製した場合より、破断強度は向上することがわかった。続いて、これらのネットワークポリマーを裁断し、140150°Cで解重合させ、75°Cで再架橋させネットワークポリマーを作製した。同様に引張試験により評価を行ったところ、破断強度は初期値ほぼ変わらなかった。さらに、解重合ー再架橋を2回繰り返しても、破断強度はほぼ初期の値を示した。また、ひまし油骨格にマレイミド基を導入し、フラン官能基を有する植物油誘導体から、バイオベース度の高いネットワークポリマーを作製した。得られたネットワークポリマーを同様に引張試験により評価を行ったところ、破断強度はいずれも0.8MPaほどであり、これらのネットワークポリマーに対し、カッターナイフで深く傷を入れ、130°Cの加熱による解重合、75°Cの加熱による再架橋させると、深い傷でも修復されることを確認した。さらにけい皮酸、p-メトキシけい皮酸、クマリンカルボン酸を植物油ポリオールに導入し、可逆的な光反応性を有する植物油誘導体を合成した。これらの植物油誘導体をスピンコートにより製膜し、これらの塗膜に対し300nm>光を照射したところ、光反応が進行し、光硬化性ネットワークポリマーを得た。得られた光硬化性ネットワークポリマーをアセトンに浸漬しても溶解せず、基板から剥離しないことがわかった。さらに、光硬化挙動を紫外可視分光光度計により追跡したところ、けい皮酸およびクマリン骨格に由来する吸収が時間の経過とともに減少し、(2π+2π)光環化付加反応が進行し、ネットワークポリマーが形成されていることが示唆された。申請書および平成27年度実施状況報告書に基づき下記の点に関して研究を進め当該年度の目標を達成した。(1)熱刺激による可逆反応性を示すネットワークポリマーのケミカルリサイクルを繰り返した時の機械的強度の変化(2)前年度に合成した植物油ポリオールに対し、光刺激により可逆的に応答性を示す基質の導入(3)合成した植物油ベース光硬化材料の硬化挙動(1)において作製したネットワークポリマーは平成27年度での作製条件を改良したところ、ネットワークポリマーの作製条件が簡便になっただけでなく、破断強度も向上することが分かった。また、解重合ー再架橋を繰り返しても、破断強度はあまり変わらないことが明らかとなった。(2)および(3)において、植物油ポリオールにけい皮酸、p-メトキシけい皮酸、クマリンカルボン酸を導入し、光硬化性植物油誘導体を合成した。石英基板にスピンコートにより製膜した後、300nm>光を照射することにより、光硬化性ネットワークポリマーが得られた。

これらのネットワークポリマーは有機溶剤には不溶であり、石英基板から剥離せず、密着性も有することが分かった。さらに、ひまし油にマレイミド基を導入し、フラン官能基を有する植物油誘導体と、バイオベース度の高い熱刺激により可逆性を示すネットワークポリマーを作製したところ、カッターナイフで深く傷をつけても加熱により傷が修復されることが分かった。熱刺激による可逆反応性を示すネットワークポリマーの機械的特性について検討した。ケミカルリサイクルを繰り返したときの挙動を、簡便な手法で追跡するために、熱刺激可逆反応性ネットワークポリマーを接着剤として適用し、引張せん断接着強さ試験により評価した。初期の接着強度よりも、解重合ー再接着後のほうが接着強度が向上し、5回繰り返しても、初期の接着強度を保つことが明らかとなった。また、これまでに合成した植物油ポリオールとアントラセンカルボン酸を直鎖アルキルスペーサーで連結することにより、末端にアントラセンを複数個有する植物油誘導体を得た。続いて、これらの植物油誘導体を石英基板上にスピンコートすることにより製膜し、乾燥後、350 nm>光を照射したところ、アントラセンの光二量化反応が進行した。光硬化性ネットワークポリマーを得た。得られた光硬化性ネットワークポリマーにはタックがなく、溶剤に浸漬しても溶解しなかった。さらに、紫外可視分光光度計により、この光硬化挙動を追跡したところ、アントラセン骨格に由来する吸収が(4π+4π)光環化付加反応の進行とともに経時的に減少し、約1時間の光照射で95 %以上のアントラセンが反応していることがわかった。硬化したネットワークポリマーに対し、254nm>光照射による解重合ではなく、加熱による解重合を検討した。このネットワークポリマーをホットプレートで、200°C、5分間加熱するだけで速やかにアントラセン二量体が解離することが明らかとなった。熱による解重合後、再び350 nm>光を照射すると、光二量化反応が進行し、光硬化性ネットワークポリマーが再生することが明らかとなった。熱または光などの外部刺激により自己修復機能を有する植物油ベース材料の開発を目的とし、研究を行った。まず、新規なフラン骨格を有する植物油誘導体とビスマレイミドから熱刺激による可逆応答性を示す植物油ベースネットワークポリマーを開発した。なお、植物油誘導体とビスマレイミドの組み合わせを変えることで、機械的特性に顕著な差が現れることがわかった。また、人為的に傷をつけたネットワークポリマーの塗膜に対し、加熱すると傷は修復されることが明らかとなった。また、アントラセン骨格を有する植物油誘導体は光照射によりネットワークポリマーを形成し、220°Cの加熱に伴い、容易に解体することがわかった。次年度は前年度で作製したネットワークポリマーの修復後の機械的強度の変化、ケミカルリサイクルを繰り返したときの機械的強度の変化を追跡する。さらに、前年度に合成した植物油ポリオールに対し、光刺激により可逆的に応答する植物油ベース光硬化性材料の合成と評価を行う。
エア-ジェットスピニングの糸形成機構の解明と新素材開発

初年度、糸形成機構の解明に関して、透明アクリルノズルの設計製作、透明ノズルを用いた紡出の試験運転を行い、本年は可視化した糸形成部の観察を、高速ビデオ、高速カメラ、写真撮影によって行った。その結果、フロントローラとNIノズル間、NIノズルとN2ノズル間、N2ノズルとデリベリローラ間で糸のバルーンが観察された。バルーンの回転速度をフォトトランジスタを用いた測定装置を製作し測定した。回転速度は数十万rpm程度で、回転速度は各ノズル圧力に依存した。糸の強伸度や糸むら等の糸質に、ノズル圧力が依存しているが、糸形成時の巻付き繊維の挙動、バルーンの観察、さらにバルーンの回転速度がノズル圧力に依存する事から、糸質にはバルーンの回転が寄与している事が明らかになった。新素材の開発の一つの試みとして長短複合糸の製造を試み、糸構造や力学的性質と紡出条件との関係を検討した。糸構造を容易に観察できるように中心部に入るフィラメントには黒色に染色した糸を用いた。短繊維混率が少ない場合には紡出条件によって2種類の巻付き状態が観測された。一つは巻付き繊維が比較的強固に巻付き、短繊維の中で平行繊維になった繊維が、フィラメントの回りに均一に分散せず、束となるもので、製造された糸は、短繊維の白い色と、フィラメントの黒い色が場所によって明白に観測される。紡出条件が悪い場合には、短繊維のほとんどが毛羽状に巻き付いており、巻付きも完全でなく、容易にずれるような構造になった。短繊維混率60%の場合には、広い紡出条件に亘って比較的良好な糸が得られた。短繊維混率25%の場合のような極端な毛羽ばかりというような糸は見られず、短繊維がほとんど完全に中心のフィラメントを覆い、糸全体が短繊維の白い色となる。この精紡方法で得られる長短複合糸は、使用できる材料の範囲が広く、ここで長短複合糸の紡出に一定の結果が得られた事は、今後の進展に大きく寄与すると考える。エアージェット方式の結束紡績は従来の紡績方法とは全く異なった紡績方法である。噴射空気を利用して繊維束を回転させ仮撚り加え、その仮撚りが解かれるのを利用して一部の繊維で繊維束を結束して強力を得る精紡方法である。そのため糸形成過程に不確定な部分が多く、糸形成過程の解明には、十分な観察と解析が必要である。本年は、糸形成部を観測出来るように、まず糸形成部の可視化に取り組んだ。金属製の糸形成部とほぼ同様の部品を透明なアクリル樹脂で作ることに成功し、結束糸の紡出も金属製部品を用いた場合とほぼ同様であることを確認した。現在そのノズルを用いて、糸の形成している付近を、高速度カメラ、高速度ビデオカメラ、ストロボスコープによって観測している。我々の実験に供している結束紡績機は糸形成部に2つのノズルを有している。一つは繊維束に仮撚りを加えるノズルで、もう一つは撚りの伝播をコントロールするノズルである。現在、フロントローラー付近への撚りの伝播、フロントローラーからデリベリーローラーの間の各区間のバルーニングの観測に成功している。さらに巻き付き繊維が中心繊維束に巻き付いていく様子が観測されている。撚り分布については、色の異なった2本のスライバーを供給することによって紡出中の瞬間写真から撚りの分布を測定することができた。

撚りが強く掛かっているのは2番目のノズル付近でデリベリー測へは直線的に減少しデリベリーローラー付近では撚りがなくなっている。フロントローラー測へは、フロントローラー直前まで撚り数は緩やかに減少し、フロントローラー直前で急激に撚りがなくなっていることがわかった。糸形成機構の解明に関しては、透明アクリルノズルの製作、透明ノズルを用いた紡出の試験運転を受けて、本年は可視化された糸形成部の観察を、高速ビデオ、高速カメラ、写真擦影によって行った。その結果、フロントローラとN1ノズル間、N1ノズルとN2ノズル間、N2ノズルとデリベリローラ間で糸のバルーンが観察された。バルーンの回転速度をフォトトランジスタを用いた測定装置を製作し測定した。回転速度は数十万rpm程度で、回転速度は各ノズル圧力に依存した。糸の強伸度や糸むら等の糸質に、ノズル圧力が依存しているが、糸形成時の巻付き繊維の挙動、バルーンの観察、さらにバルーンの回転速度がノズル圧力に依存する事から、糸質にはバルーンの回転が寄与している事が明らかになった。新素材の開発の一つの試みとして長短複合糸の製造を試み、糸構造や力学的性質と紡出条件との関係を検討した。糸構造を容易に観察できるように中心部に入るフィラメントには黒色に染色した糸を用いた。短繊維混率が少ない場合には紡出条件によって2種類の巻付き状態が観測された。一つは巻付き繊維が比較的強固に巻付き、短繊維の中で平行繊維になった繊維が、フィラメントの回りに均一に分散せず、束となるもので、製造された糸は、短繊維の白い色と、フィラメントの黒い色が場所によって明白に観測される。紡出条件が悪い場合には、短繊維のほとんどが毛羽状に巻き付いており、巻き付きも完全でなく、容易にずれるような構造になった。短繊維混率60%の場合には、広い紡出条件に亘って比較的良好な糸が得られた。短繊維混率25%の場合のような極端な毛羽ばかりというような糸は見られず、短繊維がほとんど完全に中心のフィラメントを覆い、糸全体が短繊維の白い色となる。この精紡方法で得られる長短複合糸は、使用できる材料の範囲が広く、ここで長短複合糸の紡出に一定の結果が得られた事は、今後の進展に大きく寄与すると考える。
ショウジョウバエにおける新規な求愛行動様式の獲得に関わる神経メカニズム

新規な行動様式の進化は動物の種多様性の維持や促進に重要な役割を果たす。しかし、その進化的獲得がどのような神経メカニズムによって担われるのかは理解が進んでいない。本研究では、豊富な遺伝学的手法が活用できるキイロショウジョウバエの同属種で、ユニークな求愛行動を示すD. subobscuraに着目することで新規な行動様式の獲得をもたらす神経メカニズムの解明をめざす。
ナトリウムリン酸共輸送体(Npt2b)欠損マウスを用いた肺胞微石症の病態解析

肺胞微石症には有効な治療法がなく、本研究では動物モデルを用いて病態解析と治療法の検討をおこなった。容量効果・副作用解析では30-50%程度のリン低減食で有効であることを証明し、懸念された骨量低下も認めなかった。依然課題は多いものの、肺胞微石症治療として低リン食、リン酸吸着剤治療が有効であることが明らかとなった。また同疾患の基礎的病態を理解するために、3D顕微鏡を用いて肺胞マクロファージ内に微石が存在し貪食していることを明らかにした。さらに同時に肺胞腔内に貯留する肺サーファクタント脂質の成分に関しても解析を追加した。今後は、肺胞マクロファージをターゲットとした新規治療法の開発も目指したい。肺胞微石症(Pulmonary Alveolar Microlithiasis, PAM)は、1933年Puhrによって命名された希少疾患である。本症はIIb型(Npt2b)ナトリウムリン共輸送体遺伝子(SLC34A2)の機能喪失による常染色体劣性遺伝疾患で、同胞発生が約半数で、男女差はない。臨床経過としては肺胞内に主としてリン酸カルシウムからなる微石が生じ、その後肺胞壁に炎症、線維化を伴い進行するが現在まで治療法はなく本研究の課題である。本申請研究では以前に発表した低リン食治療法に着目して研究を進め、低リン食療法の容量効果・副作用解析をさらに進展させ、動物実験から実際に臨床治験へ向けたトランスレーショナルな研究を目標としている。研究にあたっては、同疾患モデルマウスを以前所属していた米国の研究室から取り寄せなければいけないが、その手続きに時間を要したため、やっとスタートラインに到達したところである。2016年3月までに米国シンシナティ大学とのMTAを締結しマウスの輸入ができる予定であったが、一部同マウスの特許を持つ米国サノフィ社とのMTAが必要であることが判明し、同年春より交渉を開始した。先方から提示されたMTAの条件が非常に厳しく、そのままでは締結は困難であり、交渉が難航。税理士よりアドバイスをいただき当大学担当者と何度にもわたる交渉の末、2017.2月、MTA締結に至る。その後、マウス輸入元のシンシナティ大学に輸送手続き再開を依頼。2017.4月上旬に輸送用マウスの準備ができた旨の連絡をいただいた。2017年初夏までには研究を再開できる予定となり現在準備を進めている。肺胞微石症はSLC34A2遺伝子変異が原因で肺胞内にリン酸カルシウム結石を生じる希少肺疾患である。日本は世界で最多の症例報告があるが現在まで有効な治療法はなく、その開発が急務である。本申請研究では、低リン食療法の容量効果・副作用解析をさらに進展させることを目的に研究を進めた。しかし特に低齢マウスで体重減少が確認され、一般にリン摂取量はタンパク質摂取と相関することから栄養障害が原因と推測する。そのため臨床応用へ導くには食事制限に頼らない新たな視点の治療が求められる。解決策として、慢性腎不全時の高リン血症に適応のあるリン吸着剤の併用療法が、タンパク質を減らさずにリン摂取量を減らすことができる点に着目し、さらに検討を進めている段階である。また肺胞マクロファージは微石を貪食し分解する過程で機能障害を呈し、肺胞蛋白症のような肺サーファクタントの蓄積が生じる。肺胞マクロファージ機能障害は、特定の粉塵吸入を契機に発症する肺胞蛋白症発症例など実際の臨床でも重要な課題である。本研究申請ではTomocube 3D顕微鏡を用い、肺胞微石症マウスの肺胞マクロファージ内に微石が存在することを明らかにした。今後は、微石という異物貪食を契機に肺胞マクロファージが機能障害を起こすメカニズムを解明したい。肺胞微石症の病態をより詳細に明らかにできるだけでなく、肺胞マクロファージをターゲットとした新規治療法の開発という新しい研究シーズにつながることも期待される。マウス輸入完了後、当大学SPF区域内で繁殖を行い実験を再開する。食餌リン量と治療効果の関係、治療期間と治療効果の関係、骨粗鬆症を含めた他の副作用の検討を詳細に行ない、PAMに対する低リン食治療の有効性を示す。また実際のヒトを対象とした臨床治験に向けては低リン食だけでは効果が不十分な可能性も考えられるため、慢性腎不全における高リン血症治療薬のリン吸着薬を投与する方法も同時に検討したい。呼吸器内科学本来マウス輸入にかかる費用をに捻出する予定であったが、本年度内に間に合わなかったため次年度に繰り越させていただいている。
二方向水平力を受ける鉄筋コンクリート連層耐震壁のせん断降伏強度

1.実験概要本研究では,水平力に対して圧縮側となる側柱に引張力を受ける耐震壁のせん断終局強度性状を明らかにすることを目的として,実大の約1/4の鉄筋コンクリート耐震壁模型を製作し,水平力に対して圧縮側となる側柱に引張力を作用させた水平加力実験を行った。供試体は,壁長さ,壁補強筋比,側柱主筋比および側柱補強筋比を変化させて製作した。実験で計測した水平荷重,水平変形,引張力,柱頂部の鉛直変位,側柱各部の水平変位と伸びおよび鉄筋のひずみ度などからせん断強度に関する検討を行った。2.成果の要約(1)ひび割れ状況は,柱脚部で大きな伸びを経験した柱が圧縮側となってせん断破壊する場合,せん断破壊時に開口するひび割れの角度は緩やかとなった。(2)偏心引張力を受けると壁頂部の回転が拘束されるため,水平変形に占めるせん断変形成分の割合が大きくなった。(3)圧縮側側柱脚部の伸びは変位漸増繰り返し加力によって大きくなり,偏心引張力を受けるとせん断破壊時の圧縮側側柱脚部の伸びが反対方向加力で生じた大きな伸びとほぼ同一となった。(4)せん断破壊時の圧縮側側柱脚部の水平変位は,壁長さ,壁補強筋比,側柱補強筋比および引張力の加力方法にかかわらずほぼ一定となった。(5)引張力を受ける耐震壁のせん断耐力は引張力によって低下し,圧縮側側柱脚部の伸びが小さければ既往の軸応力度を考慮したせん断強度計算式で引張軸応力度を考慮した値との対応がよい。しかし,圧縮側側柱脚部の伸びが大きくなると,既往の各種せん断強度計算式の値を大幅に下回っており,せん断耐力は圧縮側側柱脚部の伸びが大きくなると低下すると考えられる。(6)圧縮側側柱脚部の伸びとせん断強度との関係については実験資料が少なく,本研究では明らかにできなかった。この点について今後更に研究を進め,耐震壁のせん断(降伏)強度のマクロモデルを検討したい。1.実験概要本研究では,水平力に対して圧縮側となる側柱に引張軸力を受ける耐震壁のせん断終局強度性状を明らかにすることを目的として,実大の約1/4の鉄筋コンクリート耐震壁模型供試体を製作し,水平力に対して圧縮側となる側柱に引張軸力を作用させた水平加力実験を行った。供試体は,壁補強筋比,側柱主筋比,側柱補強筋比の3つを変化させた6体とし,実験時の各試験体の引張軸力を水平力が最大となるときに側柱主筋のひずみ度が引張降伏ひずみ度の80%程度となるような大きさとした。実験で計測した,水平荷重,水平変形,軸力,柱頂部の鉛直変位,壁の曲率,および鉄筋のひずみ度などから,せん断耐力に関する検討を行った。2.成果の要約(1)ひび割れ状況は,壁補強筋比,側柱主節比,側柱補強筋比による差異がみられず,全試験体とも側柱の柱頭と柱脚に斜めひび割れが発生すると同時に壁板の斜めひび割れが大きく開口してせん断破壊した。(2)水平方向の荷重-変形曲線は,最大耐力後に荷重が急激に低下するせん断破壊型の曲線となり,最大耐力時までの曲線には壁補強筋比,側柱主筋比,側柱補強筋比による大差はみられなかった。

(3)今回設定した壁補強筋比,側柱主筋比,側柱補強筋比の範囲では最大耐力に大きな差異がみられず,既往の圧縮軸力を考慮したせん断強度式の軸方の項に引張軸力を考慮して求められる計算値が実験結果とほぼ対応した。このことから,このせん断強度式は引張軸力を受ける場合にも適用可能であるといえる。(4)軸力を無視している建築学会指針式による計算値は,最大耐力実験値に対して16%程度安全側の値となった。(5)与えた引張軸力の大きさの影響と考えられるが,今回得られた最大耐力実験値は既往のせん断強度式による値に近似している。加力方法が単調知力であり実験資科も少ないことから,今後,壁高や壁長を変えた場合を含めて,さらに検討を進めたい。1.実験概要水平力に対して圧縮側となる側柱に引張力を受ける耐震壁のせん断終局強度性状を明らかにすることを目的として,実物の約1/4大の鉄筋コンクリート耐震壁模型を製作し,水平力に対して圧縮側となる側柱に引張力を作用させた水平加力実験を行った。供試体は,壁長さ,壁補強筋比,側柱補強筋比および引張力の加力方法を変化させた6体とし,今年度は水平加力を変位漸増繰り返しとした。実験で計測した水平荷重,水平変形,引張力,各鉄筋のひずみ度などから,せん断強度に関する検討を行った。2.成果の要約(1)壁のひび割れ状況は,繰り返し加力によって柱脚部で大きな伸びを経験した柱が圧縮側となってせん断破壊した試験体では,せん断破壊時に開口するひび割れの角度が緩やかとなった。(2)偏心引張力を受ける試験体では,偏心引張力によって壁頂部の回転が拘束され,水平変形に占めるせん断変形成分の割合が大きくなった。(3)変位漸増繰り返し加力によって圧縮側側柱脚部の伸びは大きくなり,偏心引張力のためせん断破壊時の圧縮側側柱脚部の伸びが反対方向加力で生じた大きな伸びとほぼ同一となった。(4)せん断破壊時の圧縮側側柱脚部の水平変位は,壁長さ,壁補強筋比,側柱補強筋比および引張力の加力方法にかかわらずほぼ一定となった。(5)引張力を受ける耐震壁のせん断耐力は引張力によって低下し,圧縮側側柱脚部の伸びが小さければ既往の軸応力度を考慮したせん断強度計算式による値との対応がよい。しかし,圧縮側側柱脚部の伸びが大きな試験体では既往のせん断強度計算式の値を大幅に下回っており,せん断耐力は圧縮側側柱脚部の伸びが大きくなると低下すると考えられる。(6)圧縮側側柱脚部の伸びとせん断強度との関係については実験資料が少なく,今年度は明らかにできなかった。この点について今後更に検討を進めたい。
高分子固定化型キラル1,2―ジアミンを用いる遷移金属錯体の形成と不斉反応

キラル1,2-ジアミン構造の不斉触媒におけるリガンドとしての有用性に着目し、高分子への固定化を試みた。1級のジアミン構造を残したまま高分子に固定化するためにフェノール性OH基が有用であることがわかった。OH基の導入位置を決めるために種々のキラル1,2-ジアミンを合成し、これらを野依らによって開発された不斉水素化反応におけるキラル配位子として用いた。アセトフェノンの不斉水素化反応についてRuCl_2[(R)-binap(R,R)-diamine](dmf)_nを用いて行った結果から、パラ置換型のキラルジアミンの合成が適切であると考えた。高分子への固定化が可能なキラル1,2-ジアミンとしてフェノール性水酸基を有するジアミンを合成した。アミノ基をBocで保護した後、ラジカル重合による高分子の生成が容易な重合性官能基としてビニルベンジル基を導入した。このキラルモノマーはスチレンとの共重合が可能であり、対応する高分子固定化型キラル1,2-ジアミンを容易に合成することができた。合成したキラルモノマーは2官能性モノマーであり、スチレンとの共重合により架橋構造を形成する。したがって得られた高分子ジアミンは有機溶煤に不溶性であり、反応系からの分離を極めて容易に行うことができる。また不溶性であっても架橋は柔軟な構造を有しているため、有機溶媒中で充分膨潤し、高反応性を維持できる。さらにポリスチレン鎖とキラルジアミン部分との間にスペーサーを導入した構造も合成した。合成した高分子固定化型キラル1,2-ジアミンの不斉配位子としての有効性を評価するために、不斉水素化反応への応用を行った。いずれの場合も低分子触媒系と同等の反応性、立体選択性を示すことがわかった。さらに、高分子固定化型触媒は、リサイクルを容易に行うことができ、数回のリサイクルで、触媒の失活はまったく見られていない。
インターネット輻輳流の輻輳における臨界ゆらぎと複雑系制御方法の開発

インターネットの情報流は、流量が少ないときには入れた量に比例した量が出力されるが、流量がある程度以上増加すると輻輳が起こり、効率が落ちることはよく知られている。本研究では、統計物理学の視点に基づいて、渋滞相・非渋滞相というふたつの状態を想定する独創的な観点から、まず、現実のインターネット情報流の変動の特性の時系列解析を行った。次に、それらの特性を説明する理論モデルを構築し、分布や相関の理論を展開した。渋滞と非渋滞の狭間の臨界点では、物質系の相転移現象と同様にベキ分布や長時間相関が生じることが示された。インターネットのプロトコルは非渋滞のときには流量を増やし、渋滞のときには流量を減らす傾向があるので、臨界状態が実現されやすいことになる。この研究によって、インターネットの情報流において広く観測されている1/fゆらぎの成因を解明することができた。これらの結果を踏まえ、情報流の効率を高めるためのプロトコルの改良の提案を行った。できるだけ渋滞が起こらない方がよいと考える従来の常識に反し、渋滞相と非渋滞相の境目である臨界状態が最も効率が高いことをいろいろな視点から立証し、臨界状態を維持することを目指す制御を実現することができた。渋滞と非渋滞の境目の臨界状態がシステム全体の効率を最も高くするという発見は、インターネットの情報流だけでなく、広く渋滞を起こすシステム全体に応用できる成果である。本研究費によって得られた基礎的な研究成果がさらに多くのシステムに応用されていくことを望んでいる。現実のインターネット情報流において観測されている、渋滞・非渋滞の相転移現象、及びに、臨界点におけるいくつかの特徴的なべき乗則を解明するため、仮想的にできるだけ単純化されたコンピュータネットワークを想定し、数値シミュレーションによって特性を詳しく調べた。2つの端末がイーサネットケーブルで接合したコンピュータネットワークのシミュレーションにおいて、渋滞・非渋滞の相転移が観測され、渋滞相においては流量が振動する特徴的な性質を見出した。ちょうど臨界点では、1/fゆらぎの性質が観測された。また、その原因が、パケット同士が衝突したときの再衝突を回避するためのバックオフのアルゴリズムにあることを解明し、衝突時の待ち時間を衝突の回数の指数関数によって決めていることが重要であることを見出した。また、中央に1つのルータがあり、そこから3つのルータが接続されているようなミニマルなネットワークモデルにおけるTCPのシミュレーションをNSシミュレータによって実行し、単純化された系で相転移の特性を解明した。その結果、周囲の3つのルータが等方的にパケット転送に寄与するような場合に、相転移点において1/fの特性が見られることがわかった。しかし、周囲の3つのルータでのパケット送信が非対称な設定の場合や、周囲に2つしかルータがない場合でのシミュレーションでは、相転移は起こるものの、1/fとは異なる特性が現れた。従って、3体以上からの等方的な相互作用がTCPを用いたネットワークにおける1/fゆらぎの発生に重要であることが解明できた。インターネットの情報流にみられる相転移現象の臨界点において、最も情報の転送効率がよいという従来からの私の主張は、これらのシミュレーションにおいても確認できており、今回の臨界点の特性に関する発見は、より効率的な情報転送アルゴリズムの開発のための基礎となる成果である。研究計画にしたがってインターネット情報流における渋滞・非渋滞の相転移現象とその臨界点における特性を、数値シミュレーションによって詳しく調べた。想定したのは中央に1つのルータがあり、そこから3つのルータが接続されているようなミニマルなネットワークモデルであり、現実に実装されているTCPのシミュレーションをNSシミュレータによって実行した。3つのルータからランダムに選んだペアの間で100個のパケットを送受信することをひとつのコネクションとし、コネクションの発生頻度を高くしていって、渋滞の発生を観測する。理論的に期待されるように、あるコネクション密度になるまでは、ほとんど渋滞は発生せず、そのしきい値まで密度が高くなると、急に渋滞が発生する。

渋滞状態におけるパケット損失、および、再送の様子を観測し、データパケットと受信確認パケットの振る舞いを調べた。その結果、渋滞になるとデータパケットの再送の割合が急増するが、実際にはデータパケットは送信できているにもかかわらず、TCPの特性により、受信確認パケットが損失したためにデータパケットを重複して送信している場合がかなりの頻度起こっていることを発見した。この発見に基づき受信確認パケットの損失があってもデータパケットを重複して送信しないようにTCPの改良を考えた。改良したTCPの動作をシミュレーションによって確認した。その結果、この改良により、渋滞の発生が始まるコネクション頻度は2割程度高くなり、また、渋滞時における輸送効率も最大2倍程度まで高めることができることがわかった。今回の新しい渋滞制御方法の発見は、既存のインターネットプロトコルの弱点であるひどい渋滞状態を制御する方法として特記すべきものであり、本研究全体で目標としていた効率的な情報転送アルゴリズムの開発の具体的な成果である。インターネットの情報流が渋滞・非渋滞の相転移を起こしていることを既に発見しているが、その応用として情報流の臨界点制御に関する研究を進めた。まず、数値シミュレーションによって、インプットされる情報流量が増えると、相転移の臨界点を境に、無駄な再送パケットが急増することを明らかにした。この再送のメカニズムを分析し、通信確認のプロトコルであるアクノリッジパケットに関連した基本的な送信方法に問題があることを見出し、改良方法を考案した。受信側が発したアクノリッジパケットを一定時間内に受け取れなかった場合に、従来の手法では、送信側が以前に送信したパケットをもう一度送りなおすことになっているが、実際には、データパケットは受信側に届いているにもかかわらず、アクノリッジパケットが渋滞で消滅あるいは遅れただけであることがある。新しい方法では、送信側は一度送信したパケットは基本的には再送せず、アクノリッジパケットで受信側に届いていないことが確認されたデータパケットのみを再送する。LEAPと名付けたこの手法は簡単に実装することが可能であり、また、シミュレーションによって無駄な再送が劇的に減少でき、結果として、渋滞時の既存のTCPを利用した場合の2倍程度まで、通信を大幅に改良できることが期待できることを示した。情報転送の臨界点において1/fゆらぎが観測されることが確認されているが、このようなゆらぎが発生する基本的なメカニズムとして、過去の時系列の移動平均値によって確率過程のパラメータが随時変更されるような自己変調過程と名付けた確率過程を考案した。さらに、この確率過程において、最も単純な場合に1/fゆらぎが実現することを厳密に証明し、データ解析の手法にも適用可能であることを示した。
造血幹細胞の未分化性維持と分化におけるインターロイキン3レセプター発現の意義

1.マウス造血幹細胞の分離および培養、移植C57BL/6-Ly5.1マウス由来の骨髄単核細胞から直接CD34陽性細胞を、あるいは分化抗原陰性細胞(Lin-)を得た後にCD34,Sca-1,c-kitの各蛍光抗体で染色し、セルソーターでCD34陰性(正常骨髄)あるいはCD34陽性(5-FU処理後骨髄)c-kit陽性Sca-1陽性分化抗原陰性(KSL)細胞を分離した。SCF/IL-11±IL-3の存在下で3-7日間培養し、致死量放射線照射C57BL/6-Ly5.2マウスに上記培養細胞を移植した。2.移植マウスの末梢血を用いた生着率の解析結果移植後2、4,6ヶ月のマウス末梢血でドナー由来細胞の比率を解析した。正常マウス由来定常期CD34陰性KSL細胞の短期間(3日間)培養では、IL-3添加群と非添加群では生着率に差違を認めなかったが、7日間培養ではIL-3添加群は非添加群に比べて有意に生着率が低かった。また5-FU投与後に得たCD34陽性KSL細胞では、3日間培養でもIL-3添加群は有意に低い生着率を示した。さらにマウス骨髄単核球から直接得たCD34陽性細胞による実験でも、5-FU同様に3日間培養でIL-3添加群は有意に低い生着率を示した。いずれも血清添加・無血清の培養条件で同様の結果を示し、IL-3Rは静止期よりもcyclingしている骨髄幹細胞でより機能すると推測された。SCF/IL-11を加えた培養後の細胞表面IL-3Rの発現比較を行なった。フローサイトメトリーでは7日間培養後には3日後に比べて発現は高い傾向を示したが、有意な差は得られなかった。mRNA発現解析では、分離直後、3日間後、7日後とIL-3Rの発現は高くなる傾向を予想したが、安定した結果は示せなかった。PCR条件のさらなる改善が今後の課題である。1.マウス造血幹細胞の分離および培養条件の至適化1012週齢のC57BL/6-Ly5.1マウスの大腿骨及び脛骨から骨髄細胞を分離、比重遠心法で単核細胞を分離し、その単核細胞をGr-1,Mac-1,CD4,CD8,B220,TER-119に対する抗体と反応後、磁気ビーズ法で除去処理し、分化抗原陰性細胞(Lin^-)を得た。その細胞をCD34,Sca-1,c-kitの各蛍光抗体で染色し、Becton-Dickinson社製FACSVantageセルソーターでCD34陰性(正常骨髄)あるいはCD34陽性(5-FU処理後骨髄)c-kit陽性Sca-1陽性分化抗原陰性(KSL)細胞を分離し、SCF/IL-11±IL-3の存在下で37日間培養した。ソーティングの操作は清潔操作が保たれ、細菌の混入を認めない安定した培養が行なえた。2.致死量放射線マウスを用いた同系移植の実施9.5Gyの放射線照射を行った1014週齢のC57BL/6-Ly5.2マウスに上記培養細胞を、放射線照射による死を防ぐための必要最低量のレシピエントタイプ(Ly5.2)の骨髄細胞と同時に移植した。移植後2週間の抗生剤投与でほとんどのマウスは死を免れ、移植系を確立し得た。3.移植マウスの末梢血を用いた生着率の解析移植後のマウスの眼窩静脈叢より末梢血を採取し、塩化アンモニウム溶液にて赤血球を溶血後、ドナータイプ抗原(CD45.1)と各種分化抗原(Gr-1/Mac-1,Thy1.2,B220)で染色し、ドナー由来細胞比率をフローサイトメトリーで解析した。各々のマウスの生着率の解析を行なったが、予想されたようにIL-3添加群では、血清添加・無血清いずれの培地も低い生着率であった。今後移植細胞の内容を変え、より詳細なIL-3の影響を調べる予定である。4.IL-3RのmRNA発現に関しては、既知のプライマーを用いてまずSYBRGreen法でPCRの至適条件を設定中である。

また5-FU投与後に得たCD34陽性KSL細胞では、3日間培養でもIL-3添加群は有意に低い生着率を示した。さらにマウス骨髄単核球から直接得たCD34陽性細胞による実験でも、5-FU同様に3日間培養でIL-3添加群は有意に低い生着率を示した。いずれも血清添加・無血清の培養条件で同様の結果を示し、IL-3Rは静止期よりもcyclingしている骨髄幹細胞でより機能すると推測された。SCF/IL-11を加えた培養後の細胞表面IL-3Rの発現比較を行なった。フローサイトメトリーでは7日間培養後には3日後に比べて発現は高い傾向を示したが、有意な差は得られなかった。mRNA発現解析では、分離直後、3日間後、7日後とIL-3Rの発現は高くなる傾向を予想したが、安定した結果は示せなかった。PCR条件のさらなる改善が今後の課題である。
バクテリオファージを介した高頻度・広宿主域遺伝子伝播

ファージは,海洋,淡水,土壌等あらゆる環境に豊富に存在し,細菌間の遺伝子伝播のベクターとしての役割を担っている.自然環境中の細菌の90%以上は,通常の培養法では検出が困難であることから,外来遺伝子を獲得しても培養法では検出が困難である.本研究では,独自に開発した細胞内遺伝子増幅法を用いて,DNAそのものを標的として,ファージを介した遺伝子伝播を高精度に捉えることを試みた.その結果,以下の成果が得られた.1)標準株を受容菌として,Pl,T4および環境分離ファージを介した遺伝子伝播の頻度を求めたところ,培養法に比べ1,000倍以上高い頻度で供与菌のもつ指標遺伝子のDNAが,ファージの宿主以外の細菌に移行することがわかった.2)淡水試料中の細菌群集を受容菌として,ファージを介した指標遺伝子の伝播頻度を求めたところ,従来考えられている以上に高い頻度で,DNAが細菌に移行することがわかった.3)rRNAを標的としたFISH法を用いて,指標遺伝子が移行した細菌種を検討したところ,淡水試料中のファージの宿主以外の細菌にもDNAが移行することを確認した.4)移行した遺伝子の消長を検討したところ,受容菌の増殖にともなって,移行した遺伝子の大部分が保持されないことがわかった.以上のように,DNAのレベルでは高頻度にかつ幅広い細菌に遺伝子が移行するものの,菌体内に保持される頻度は低いことがわかり,細菌の環境適応,多様性を考える上で重要な知見が得られた.ファージは,海洋,淡水,土壌等あらゆる環境に豊富に存在し,細菌間の遺伝子伝播のベクターとしての役割を担っている.これまでファージを介した遺伝子伝播の頻度は低く,宿主城も狭いため,1つのファージが細菌のゲノムに与える生態学的な影響は小さいと考えられていた.しかし,細菌のゲノム解析の進展により,細菌のゲノムにはファージ由来の遺伝子が多く含まれていること,これまで感染しないと考えられていたファージ由来の遺伝子が含まれていることが明らかとなってきた.本研究では,ファージを介した遺伝子伝播が高頻度にかつ多様な細菌種に起こることを明らかにし,細菌の進化における遺伝子伝播の寄与またそのプロセスの解明を進める.本年度は,自然環境中から,Bacillus, Citrobacter, Enterobacter, Escherichia, Stenotrophomonasのファージを分離した.これらのファージを蛍光標識し細菌と接触させたところ,プラークを作らない細菌であっても,ファージが感染しゲノムDNAを注入することを明らかにした.また,自然環境中の細菌の90%以上は,通常の培養法では検出が困難であることから,外来遺伝子を獲得しても培養法では検出が困難である.そこで,独自に開発した細胞内遺伝子増幅法を用いて,ファージを介した遺伝子伝播の頻度をDNAそのものを標的として求めた.分離したE.coliファージが,プラークを形成しないCitrobacter, Enterobacter, Salmonella, Serratiaに感染し,さらに培養法に比べ10000倍以上高い頻度で,E.coliのもつ遺伝子を伝播することを明らかにした.以上のように,DNAのレベルでは高頻度にかつ幅広い細菌に遺伝子が移行することがわかった.ファージは,海洋,淡水,土壌等あらゆる環境に豊富に存在し,細菌間の遺伝子伝播のベクターとしての役割を担っている.自然環境中の細菌の90%以上は,通常の培養法では検出が困難であることから,外来遺伝子を獲得しても培養法では検出が困難である.本研究では,独自に開発した細胞内遺伝子増幅法を用いて,DNAそのものを標的として,ファージを介した遺伝子伝播を高精度に捉えることを試みた.その結果,以下の成果が得られた.1)標準株を受容菌として,Pl,T4および環境分離ファージを介した遺伝子伝播の頻度を求めたところ,培養法に比べ1,000倍以上高い頻度で供与菌のもつ指標遺伝子のDNAが,ファージの宿主以外の細菌に移行することがわかった.2)淡水試料中の細菌群集を受容菌として,ファージを介した指標遺伝子の伝播頻度を求めたところ,従来考えられている以上に高い頻度で,DNAが細菌に移行することがわかった.3)rRNAを標的としたFISH法を用いて,指標遺伝子が移行した細菌種を検討したところ,淡水試料中のファージの宿主以外の細菌にもDNAが移行することを確認した.4)移行した遺伝子の消長を検討したところ,受容菌の増殖にともなって,移行した遺伝子の大部分が保持されないことがわかった.以上のように,DNAのレベルでは高頻度にかつ幅広い細菌に遺伝子が移行するものの,菌体内に保持される頻度は低いことがわかり,細菌の環境適応,多様性を考える上で重要な知見が得られた.
赤外自由電子レーザーを光源としたパルスレーザー堆積法の開発

本研究は、無機材料において実績のあるパルスレーザー堆積法を有機材料の分野にも発展させ、新たな材料創出に関する先駆的結果を得ることを目的としている。特に高分子系の有機材料においては塗布法による成膜が主流であり、分解反応を伴う物理蒸着法は多くは用いられていない。ここでは、波長可変・短パルス発振が可能な赤外自由電子レーザーに注目し、有機物を破壊することなく機能性を有した構造の制御に挑戦する。
農村社会開発におけるソーシャルガバナンスの研究-美しい村づくりの日独比較

日本とドイツの農村地域社会は大いに異なっている。ドイツには市民がいるが、日本には住民がいる。行政への依存においても態度の違いがある。われわれはこうした違いを日常生活の中から解明しようと試みる。調査結果によれば、日本よりもドイツにおいて、市民活動における3つの原則(自己統治の原則、補完性の原則、共同経済の原則)がより徹底していることが観察される。本年度は,日独の「わが村は美しく」表彰事業、受賞地区の比較を行うため,北海道幌加内町とバイエルン州ステファンスキルヒェン(Stephanskirchen),バーデン、ヴュルテンベルク州のノイエンベーグ(Neuenweg)における住民参加型地域づくり活動の実際を現地調査した。調査結果によれば,農業地帯のステファンスキルヒェン(バイエルバッハ地区)では農地の交換分合とビオトープ(野生生物の生息空間)の造成をセットにして,農業生産の効率化と環境保全を両立させていた。また中山間地帯のノイエンベーグでは,森林の保全によって自然保護に取り組む一方,牧草地の復旧(森林化の阻止)によって景観の確保に取り組んでいた。ただし,こうしたハード事業が州政府と地域住民の連携のなかで進められていることは日本と同じである。日本と大きく違うのはソフトの取り組みである。両地区ともに村を再生するための住民活動,それも都市と農村を結ぶための住民活動が活発に行われていた。ドイツでは傍観者はいない。地域をよくするためにやりたいこと,やれることを各人が能動的に取捨選択して行動している。この点については「わが村は美しく」金賞受賞地区の幌加内町といえども,ドイツのそれと比較して能動性に欠ける面がある。この違いは,ドイツには住民参加型地域づくり活動の機会を提供する組織としてフェアアインがあるが,日本にはそれに相当するもめがないことによるものと思われる。日本には地域の活動単位としてむら(農業集落)があるが,そこでは家を単位とした全員参加型の活動が多くを占め,能動的というよりは受動的ないし防御的なむらづくりが行われることが多い。社会開発の観点からすると,この違いはきわめて大きい。【ドイツ調査】コンスタンツ湖をベースとした環境活動に取り組む市民グループ、研究者、農家、行政、企業、協同組合等の面談調査を行った。調査にあたっては、コンスタンツ大学湖沼学研究所ならびに自然保護団体Bodensee-Stiftung(ボーデン湖基金)の全面的な協力を得た。市民グループの活動としては、Uberlingen市のUbinとの交流のなかで、彼らのめざす活動が自己完結的なものではなく、社会変革的なもの、ないしは政策提言的なものであることを確認した。また、行政(基礎自治体)による環境保全活動は、Donaueschingen市の事例も含めて、都市計画(建設計画)と密接な関係を有しており、とくにエネルギー効率の高いまちづくり、家づくりを重視していることを確認した。【国内調査】イクレイ・ジャパンでの資料・情報収集に引きつづき、太陽光発電、小水力発電などローカルな再生エネルギーの開発に注力する北杜市、市民参加型の1%節電運動を展開している川越市の現地調査を行った。これらの調査から、市民参加型の環境都市づくりが、省庁別縦割り行政によって困難な局面に立たされていることを確認した。また、市民参加型のまち・むらづくりの先進事例として、ワールド・カフェ方式を導入している名張市、女性組織の活性化を支援しているJA紀南、JAさがの事例を調査した。本年度は、本研究課題の最終年度に当たり、農村社会開発における住民参加・住民統治にかかる総合的な調査研究を行った。すなわち、農村社会開発を担う活動主体と活動内容について、過去2年間では調査しきれなかった対象・領域を明確にし、それに基づいて現地調査を企画し実施した。その主たる調査先は次のとおりである。(1)EUのLEADER+の事業主体と事業内容をバイエルン州Mueldorfで調査した。(2)農地整備事業の事業主体と事業内容、とりわけ非農家参加の意義と手法についてバイエルン州Tuesslingにおいて調査した。(3)高齢者協同組合の事業主体と事業内容をバーデン・ヴュルテンベルグ州Riedlingenで調査した。(4)フェラインの活動主体と活動内容を、全国機関(ドイツ・フェラインとフェライン連盟の協会、通称bdvv)、ポツダム大学、ブランデンブルグ市町村連盟で調査した。(5)教会・宗教施設として圧倒的な存在感を示しているカリタス(カソリック系)、ディアコニー(プロテスタント系)について本部、地区本部で調査した。(6)市民参加による再生可能エネルギーの生産・販売について、フライブルグのエネルギー協同組台を事例に調査した。(7)環境教育の実例としてフライブルグのエコステーションを調査した。(8)環境に配慮した農業に関する先進的な取り組みとして、フライブルグ近郊のデメーター農場を調査した。以上の調査結果をふまえて、ドイツの社会目的のグループ活動(協同組合、フェライン、教会・宗教施設、チームプロジェクトなど)のもつ強さの秘密を日本との比較で考察した。これについては現在も検討を継続中である。
太陽硬X線・ガンマ線の偏光観測によるフレア粒子加速機構の研究

太陽フレアで発生する100keVから10MeVの硬X線およびガンマ線の偏光度を測定するために,プラスチック・シンチレ-タの散乱体の周囲に4個のNaIシンチレ-タを配置した偏光計を開発した。プラスチック・シンチレ-タ(直径1インチ,高さ3インチ)は,入射光子にコンプトン散乱をおこさせ,その際に放出される反跳電子を吸収し,そのエネルギ-を測定する。この散乱体の周囲には4個のNaIシンチレ-タ(直径3インチ,高さ3インチ)が,それぞれ直角方向に配置されており,散乱光子を吸収してそのエネルギ-を測定する。プラスチック・シンチレ-タとNaIシンチレ-タとの同時計数をとることにより,入射光子によるイベントのみを選択し,バックグラウンド成分を除去する。本偏光計により散乱光子の方位角分布の指向性が測定され,その結果から入射光子の偏光度を決定することができる。本研究では最初に偏光計を構成するプラスチック・シンチレ-タおよびNaIシンチレ-タの基礎的放射線特性を測定した。入射光子の散乱体として使用されるプラスチック・シンチレ-タには発光効率が最も高いNE102Aが用いられ,反跳電子の検出可能なエネルギ-不限値として5keVが得られた。またNaIシンチレ-タに対しても吸収光子の波高分布から検出可能な散乱光子のエネルギ-下限値として5keVが得られた。これらの測定にはFeー55,Cdー109,Amー241のX線源およびCsー137,Coー60,Naー22のガンマ線源が用いられた。次いで偏光計の検出効率を決定する実験がX線源を用いておこなわれた。この結果,60keVで20%の検出効率が得られた。検出効率の向上をはかるためには,プラスチック・シンチレ-タの検出可能なエネルギ-下限値を小さくすることが,有効であることが分った。一方,検出効率は,計算機シュミレ-ションによっても求められ,実験結果とほゞ一致する結果が得られた。
移住の効果を考慮した日本人集団の進化モデルの構築と検証

生物集団の進化の研究では、遺伝子頻度から集団間の遺伝距離を推定し、さらに系統樹を作成することがある。この方法の適用には、集団間の移住や融合は起こらないことが仮定されているが、この仮定が常に成り立つ保証はない。そこで、集団間の移住が遺伝距離に与える効果を、簡単な集団遺伝学的モデルを使って定量化した。まず、2つの集団の間で移住が起こり、m(《1)の割合の個体が両集団間で交換された状況を考える。このとき、移住が起こる前後での遺伝距離(Modified Cavalli-Sforza's Distance:D_A)の変化を近似的に導いたところ、遺伝距離はmに比例した量だけ必ず減少することがわかった。さらにこのとき、別の集団との間の遺伝距離は、増加する場合と減少する場合があることがわかった。具体例でみると、HLA-DRB1とDQB1の遺伝子頻度(Bannai et al.1996)から求めたアイヌと本土日本人の間の遺伝距離は、0.235であった。もしこれらの集団間でm=1%の移住が起こったとすると、遺伝距離は0.213となり、9.2%も減少する。この例で明らかなように、移住によって集団間の遺伝距離は大きく影響を受け、正確な系統樹の作成のためには深刻な問題となりうる。この問題を回避するには、集団間の移住率を推定し、それに基づいて集団進化を解析する方法の開発が必要である。また、日本人の起源の研究に寄与するために、東アジアの人類集団の遺伝情報を収集し、「東アジア・ヒト遺伝情報データベース」としてデータベース化した。これには、血液型、血清タンパク、赤血球酵素などの古典的遺伝標識の遺伝子頻度を、論文の文献情報とともに1848件収録した。データベースは希望者に配布するとともに、インターネット上で公開している(http://ima-pm95.genes.nig.ca.jp:591/)。
口腔癌細胞のspectral karyotyping法による染色体構造異常の解析

発癌には染色体の不安定性が関与していると言われている。このことから、今回染色体構造異常を検討するために、近年開発されたspectral karyotyping法を用いて11種の口腔扁平上皮癌細胞(KM-1,KM-3,KM-5,Sa-3,H-1,TYS, BHY, HN, OSC30,OSC70,SAS)について分析を行った。この実験には分裂中期の染色体標本が必要であり、制作方法に工夫をした。すなわち、低張処理液0.075MKCLと0.9%クエン酸の濃度を3:1とし、染色体の展開に展開用機器のHANABIを用いて良好な標本が作製できた。染色体構造異常の解析にはSKY Viewコンピュータソフトを使用した。また、各細胞のDNA indexをフローサイトメトリーで解析した。各細胞の染色体数にばらつきがみられ、KM-1の染色体が最も少なく(49-52本)、最も多い細胞はSa-3(98-100本)であった。DNA indexは1.35から1.64の間に分布していた。一般的に染色体数が多い細胞はDNA indexが大きい傾向にあったが、Sa-3は染色体数は98-100であったが、DNA indexは1.48と小さく、相関性はみられなかった。欠失などの染色体構造異常の部位数は16-33ヶ所で認められたが、染色体数やDNA indexとの相関性はみられなかった。今回の結果から、発癌の要因として染色体の構造異常や染色体の異常な分裂が関与していることが示唆された。また9個の細部で5番染色体短腕にisochromosomeが認められ、BACクローンを用いたFISHでこれを確認した。以前の実験からこの部位はDNAコピー数の異常に関連しているのではないかと推察された。われわれは、口腔扁平上皮癌の複雑な染色体構造異常を示す核型を解析するにあたり、Spectral Karyotyping (SKY)法を用いるため、その手技の修得に努めた。また、今回の研究対象となる口腔扁平癌細胞株KM3(50歳男性、中分化、口底癌)を使用しSKY法による解析を試みた。その結果、次ぎのような多くの染色体構造異常が認められたこれらの構造異常が口腔癌発生進展に関与していることが示唆された。さらにこの結果はComparative genomic hybridization法の結果と矛盾を示さなかった。今後口腔癌発生進展に関与する染色体構造異常を解明するためさらに症例数を加算していきたい。2002年10月31日第47回日本口腔外科学会総会(札幌市)にて「SKY法による口腔扁平上皮癌染色体構造異常の解析」を発表した。その結果、同材料を使用したComparative Genomic Hybridization(CGH)法で高頻度に認められた増加領域はSKY法では多数他染色体箇所へ転座、挿入を示していた。なお、高頻度減少領域は、欠失、monosomyを示していた。また多種の派生染色体が認められた、特に4番染色体のmomosomy、5番短腕の他多数箇所に転座、挿入、増加を認めた。また、共通高頻度派生染色体(全染色体標本の60%以上)としてder(1)(9;11;1),der(3)(6;3;6),der(13)(5;13;5)が認められた。これらの染色体構造異常が口腔扁平上皮癌の発生、進展に関与している事が示唆された.しかし、本報告は口腔扁平上皮癌細胞株を対象とした結果である。そのため長期培養経過からもたらした染色体構造異常の蓄積である可能性も考えられる。