hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
耐塩化酵素を用いた超臨界二酸化炭素中における機能性オリゴ糖合成

次に当該箇所への酸性アミノ酸の導入および塩基性アミノ酸の削除を施した変異体を作製し、酵素化学的性質検討を行った。その結果、酸性アミノ酸導入を行ったある変異体においては比活性の低下は見られたものの、耐塩性の向上が認められた。一方、塩基性アミノ酸削除を施した変異体においては耐塩性の向上は認められなかった。現在、耐塩性が向上した変異体について、より詳細な酵素化学的性質検討を行なっている。本研究は、高度好塩性古細菌由来の耐塩化酵素を超臨界二酸化炭素中における触媒として使用し、機能性オリゴ糖を合成することを目的とする。目的達成のために、まず耐塩化酵素にアミノ酸置換を行い、超臨界二酸化炭素中においても機能する酵素を作製し、さらに作製した酵素を超臨界二酸化炭素中において使用し、機能性オリゴ糖を合成することを計画した。なお、耐塩化酵素には研究者が見出した高度好塩性古細菌由来のキチナーゼ(以後、ChiN1と略する)を用いることとした。まず、ChiN1のさらなる耐塩化のためのアミノ酸置換箇所となる分子表面の塩基性アミノ酸(リシン残基)を抽出した。抽出には、研究者が既に作製していたChiN1の立体構造モデルを使用した。さらに当該箇所の溶媒露出表面積を計算し、算出した値と立体構造を考慮して、アミノ酸置換箇所を選択した。次に当該箇所をアラニン残基に置換した変異体を作製し、酵素化学的性質検討を行った。その結果、取得できたいずれの変異体においても野生型に比べて耐塩性の向上は認められなかった。しかしながら、有機溶媒に対する耐性を調べたところ、いくつかの変異体において耐性が向上していたことがわかった。一方、超臨界二酸化炭素中におけるChiN1の酵素反応を行ったところ、ChiN1は超臨界二酸化炭素中において失活がごく僅かであり、酵素反応が進行することがわかった。さらに分子表面にアミノ酸置換を施した変異体においても、超臨界二酸化炭素中において効率的に反応が進行していることが明らかとなった。タンパク質工学平成24年度は、ChiN1の分子表面に存在する塩基性アミノ酸(リシン残基)を抽出した。さらに当該箇所をアラニン残基に置換した変異体を作製し、耐塩性の評価を行った。しかしながら、当初は熱安定性・超臨界耐性などの性質検討も行う予定であったが、これは実施できていない。変異体数が多数あったため、変異型酵素の取得に手間がかかったからである。平成25年度は、リシン残基をアラニン残基に置換した変異体を更に増やし、平成24年度に作製した変異体とともに性質を調べた。当初は、その結果を踏まえて、超臨界二酸化炭素中におけるキチンオリゴ糖合成を行う予定であった。しかしながら、変異型酵素の有機溶媒耐性を調べたところ、新たな知見が得られたため、詳細な性質検討を行った。そのため、研究目的の達成がやや遅れることとなった。平成23年度は、ChiN1の分子表面に存在する中性および塩基性アミノ酸を抽出した。さらに当該箇所への酸性アミノ酸の導入および塩基性アミノ酸の削除を施した変異体を作製し、耐塩性の評価を行った。変異体数は多かったものの、ほぼ予定通り取得に成功し、耐塩性の評価が達成できた。
地盤補強技術による運輸基の降雨災害リスク低減 地盤補強技術による運輸基の降雨災害リスク低減 地盤補強技術による運輸基の降雨災害リスク低減 地盤補強技術による運輸基の降雨災害リスク低減 地盤補強技術による運輸基の降雨災害リスク低減 地盤補強技術による運輸基の降雨災害リスク低減 地盤補強技術による運輸基の降雨災害リスク低減

気候変動による降雨災害の増加の可能性(降雨災害リスク)に対して、新設/既設の斜面上の盛土構造物の耐降雨性能を向上させる方法を検討した。降雨時に盛土構造物を不安定化させる要因を「盛土内地下水位の上昇」と「地表面水による地表面侵食」と同定し、これらの要因への対策として地盤補強技術(ジオシンセティックスによる盛土補強)と排水技術(水平排水工と集水井戸の併用)と組み合わせることによる降雨対策を提案した。提案対策の効果を模型実験によって確認した。気候変動に伴う降雨強度や降雨量の増大は既に顕在化しており,社会基盤構造物である盛土構造物の降雨による被災の増加が懸念されている。本研究では,経験的に特に降雨時安定性の低い斜面上にある盛土構造物の耐降雨性能を向上させる方法を検討・提案することを目的としている。初年度(平成23年度)では,1G場での降雨浸透模型実験を実施して斜面上にある盛土構造物の降雨時崩壊の要因を実験的に調べた。この結果,A)地山あるいは周辺地盤からの盛土内に浸透した雨水による盛土内地下水位面の上昇,B)法表面を流下する地表面水による浸食,の2要因が盛土構造物の変状・崩壊の抑制に重要であることが確認された。平成24年度では,地盤補強技術および土中水の排水技術をもとに上記A),B)への対策を提案し,その効果を同様な降雨浸透模型実験により検証した。A)に関しては,不安定化する盛土の法先部をジオシンセティックス補強土技術で置換・補強を行いつつ,集水井戸と水平排水工を併用・設置することによって盛土内地下水位面と浸透圧を制御する方法を提案した。また,要因B)へは,法表面に面状の高分子補強材を設置・覆土することによる浸食対策を提案した。この様な複合的な対策をバランス良く行うことによって,設計の想定を越える豪雨によって盛土内地下水位の著しい上昇や地表面水が作用しても盛土の耐降雨性能を著しく向上できること,豪雨が繰返し作用しても盛土構造物の安定性を保持できることを実験的に確認した。本研究で提案する対策は新設構造物だけでなく,既設構造物にも適用可能である。気候変動に伴う降雨強度や降雨量の増大は既に顕在化しており,社会基盤構造物である盛土構造物の降雨による被災はますます増加すると予想される。本研究では,経験的に特に降雨時安定性の低い斜面上にある盛土構造物の耐降雨性能を向上させる方法を検討・提案するものである。盛土構造物の降雨時挙動は,外力条件(盛土内へ浸透する雨水量や浸透圧,地表面水の量など),境界条件(盛土内地下水位面の変動と,それに伴う浸透圧の変動など),および盛土材の物性変化(飽和化による土の力学物性の変化),が逐次変化していく極めて複雑で進行的な境界値問題である。したがって,斜面上盛土の降雨時安定性を抜本的に向上させるためには,降雨時において盛土構造物を不安定化させる主要因を同定し,その対策を思考することが重要となる。まず初年度(平成23年度)では,1G場での降雨浸透実験を実施して崩壊要因を同定した。この結果,A)地山あるいは周辺地盤からの盛土内に浸透した雨水による盛土内浸透圧の上昇,およびB)法表面を流下する地表面水による浸食,が降雨時において盛土の変状・崩壊に大きな影響を与えることが確認された。一方,構造物には新設および既設構造物に大別される。新設構造物に比べて既設構造物は適用できる対策が限定される。本研究では新設・既設構造物のそれぞれに対して有効な降雨対策を検討するものであり,初年度(平成23年度)では新設構造物に対して検討を行った。この結果,上記要因A)に対しては,不安定化しやすい法尻部に対してジオシンセティックス補強盛土で補強しつつ,メンテナンス可能な二重管パイプを水平排水工として設置して盛土内地下水位面と浸透圧を制御することが極めて有効であることが分かった。要因B)に対しては,法表面にジオシンセティックスによる浸食防止材を敷設する事で,地表面水による浸食を大幅に抑制できることが明らかとなった。土構造物の降雨時安定性に対する検討は多くの研究がなされ,それぞれの設計マニュアルにおいても様々な降雨対策が記載されている。しかしながら,現状では毎年多くの土構造物が降雨によって被災しており,対策の効果は不十分なものであると言える。これは,降雨時において盛土構造物を不安定化させる要因の同定が不十分であるためであると考えられる。本研究では,室内模型実験および室内変形強度試験を実施することによって,降雨時において盛土構造物を不安定化させる要因の同定し,総合的で効果的な対策の方法を確立した。特に排水に対して,降雨の影響は降雨終了後においても長時間継続する事を実験的に明らかにし,土の補強だけでなく,水平排水材を設置して積極的な排水・盛土内地下水面の制御を行うことの重要性を指摘できる知見を得た。

さらに,現状では降雨対策と地震対策は個別に実施されており,降雨対策には積極的な技術革新がされて来なかったという大きな問題がある。本研究の主目的は盛土の降雨時安定性を向上させる方法の提案であるが,本研究で検討した土の補強と排水材の併用は土構造物の耐震性能の向上にも有益な知見であり,本研究で得られた知見は土構造物の耐降雨性能と耐震性能の両方を同時に向上できる対策技術の進歩に貢献できると考えられる。初年度(平成23年度)では,まず新設構造物(新規建設および被災によって再構築される構造物)を対象として検討を行った。次年度(平成24年度)においては,既設構造物に対して検討を行う。すなわち,既存の土構造物を供用しつつ,土の補強,盛土内地下水面と盛土内浸透圧の制御を行うための排水材の設置を行って,土構造物の耐降雨性能を向上させる方法を検討・提案する。既設構造物に対しては,施工順序および排水材の長期メンテナンス性についても検討を行う予定である。2年間(平成23年度24年度)の成果をとりまとめ,経験的に特に不安定であることが知られている斜面上の盛土の降雨災害リスクを低減させる方法を提案したい。排水材の長期使用による経年劣化を議論するため,透水試験装置の拡充を予定している。また,室内模型実験に対して,盛土内の地下水面上昇が盛土自体の支持力の低下に直結していることを明確にするため,載荷装置の調達を予定している。室内模型実験および土の室内変形強度試験を効率的に実施するため,実験アルバイトを1名確保したい。
呼気,歯肉溝浸出液,唾液を試料とする口腔健康度評価システムの開発

本研究では,口腔健康度を規定すると考えられる要因の一つである口臭および歯周病と呼気中の物質,唾液中の生化学物質および生活習慣に含まれるリスクファクターとの関連性を調べ,さらに歯周病進行に関するリスクファクターの縦断的疫学研究を行い,口臭治療予後の予測を試みた。口臭と呼気との関連性を調べた結果,電子嗅覚装置を用いて測定された総臭気指数は,硫化水素,メチルメルカプタン,アンモニア,トリメチルアミンおよびブチルアルデヒドにより有意の寄与を受け,口腔保健要因のうち舌苔スコアおよび歯垢指数と有意の関連性を認めることが明らかとなった。次に,歯周病進行と生活習慣との関連性および喫煙の唾液炎症マーカーや歯周病細菌に及ぼす影響について調べた結果,喫煙および不良な睡眠時間は独立して有意に歯周病進行と関連性を持ち,また,喫煙が歯周病進行に及ぼす集団寄与割合は38.5%であり,生涯喫煙量と歯周病進行には有意の量反応関係を認めたことから,喫煙は歯周病進行に関する最も強いリスクファクターであることが明らかとなった。また,喫煙状態は,歯周病細菌との間に関連性はみられなかったが,プロスタグランディンE2,ラクトフェリン,アルブミン,アスパラギン酸アミノトランスフェラーゼ,乳酸脱水素酵素およびアルカリフォスファターゼについては,喫煙者は非喫煙者より有意に低い値を示した。さらに,口臭症患者を対象として,初診時に電子嗅覚装置により測定された7種類の基準ガスの臭気指数を基にクラスター分析を行った結果,対象者を4群に分類することができ,これらの群の口腔保健要因はそれぞれ異なっていた。さらに,分類されたクラスターは治療予後と有意に独立した関連性を示すことが明らかとなった。以上の結果より,呼気中の揮発性有機化合物および唾液炎症マーカーは口腔健康度の評価および治療予後予測に応用できる可能性が示唆された。本年度は,口腔健康度を規定する要因の一つと考えられる口臭と歯周病を対象とし,呼気中の物質,唾液中の生化学物質および生活習慣に含まれるリスクファクターとの関連性を調べた。口臭と呼気との関連性を調べるため,病的口臭患者55名,対照群65名の計120名を対象とし,総臭気指数,官能検査値および揮発性硫化物濃度を用いて口臭の評価を行い,口腔保健要因については,歯周病有病歯,舌苔スコアおよび歯垢指数を用いて評価した結果,患者群では,対照群に比して,硫化水素,メチルメルカプタン,アンモニア,トリメチルアミン,プロピオン酸,ブチルアルデヒドおよび酢酸ブチルの臭気指数が有意に高い値を示した。また,総臭気指数は,硫化水素,メチルメルカプタン,アンモニア,トリメチルアミンおよびブチルアルデヒドにより有意の寄与を受け,官能検査値もほぼ同様の結果が得られ,その決定係数はそれぞれ0.83と0.64であった。各口臭評価値と口腔保健要因との関連性については,総臭気指数は舌苔スコアおよび歯垢指数と有意の関連性を認め,官能検査値やガスクロマトグラフによる揮発性硫化物濃度も両要因と関連していた。しかし,歯周病有病歯率は官能検査値とのみ有意の関連性を認めた。歯周病進行と生活習慣との関連性および喫煙の唾液炎症マーカーや歯周病細菌に及ぼす影響について,大阪府下某企業で行われた社内健康診断受診者219名を対象とした解析を行った結果,喫煙および不良な睡眠時間は独立して有意に歯周病進行と関連性を持ち,オッズ比はそれぞれ2.3と2.1であった。また,喫煙が歯周病進行に及ぼす集団寄与割合は37.2%であり,生涯喫煙量と歯周病進行には有意の量反応関係を認めた。

これらのことから,喫煙は歯周病進行に関する最も強いリスクファクターであることが明らかとなった。また,喫煙状態は,歯周病細菌との間に関連性はみられなかったが,PGE2,ラクトフェリン,アルブミン,AST,LDHおよびALPについては,喫煙者は非喫煙者より有意に低い値を示した。これらの結果から,喫煙は炎症反応を含む生体防御機構を抑制している可能性が示され,このことが歯周病進行に影響すると考えられた。以上の結果より,口臭および歯周病と関連性の強いリスクファクターが明らかとなった。次年度は,口腔健康度の総合指標の確立およびリスクファクターを用いた口腔健康度変化の予測を計画している。本年度は,口気中の揮発性有機化合物を口腔健康度の評価に応用し,口腔保健要因との関連性を明らかにするとともに,口臭治療の予後予測を試みた。対象者は,大阪大学歯学部附属病院口臭外来受診者のうち,初診時および治療終了時に口臭検査,口腔内診査および唾液採取を行った者63名とし,口気の評価は,官能検査,揮発性硫化物濃度および電子嗅覚装置による臭気指数を用いた。初診時に電子嗅覚装置により測定された7種類の基準ガスの臭気指数を基に,Ward法によるクラスター分析を行った結果,基準ガスの全ての臭気指数が高い値を示すクラスター1,硫化水素と硫黄系の臭気指数が高いクラスター2,硫化水素と硫黄系以外の5種の臭気指数が高いクラスター3および全ての臭気指数が低い値を示すクラスター4の4群に分類された。また,クラスター1は歯周病の有病状態,舌苔の付着や縁上プラークの付着が多い群,クラスター2は舌苔の付着が多い群,クラスター3は縁上プラークの付着が多い群であり,そして,クラスター4はこれら口腔保健要因が良好な群と特徴づけることができた。唾液中の歯周病細菌では,クラスター1と2の歯周病細菌の比率は,クラスター3と4に比較して,全てが有意ではないが高い値を示した。次に,治療の予後に関連する要因を調べるため,初診時に口臭が存在した者47名を対象とし,口臭の改善の有無により2群に分け,2変量解析を行った結果.クラスター1,歯周病有病歯率,舌苔スコア,そして,6種の歯周病細菌の比率が改善なしと有意の関連性を示し,さらに改善の有無を従属変数とした多重ロジステイック分析を行ったところ,クラスター1のみが改善なしと独立して関連性を示し,クラスター3に対するオッズ比は35.1であった。以上の結果より,口気中の揮発性有機化合物は口腔健康度の評価に応用できる可能性があり,口臭治療の予後予測に応用できることが示唆された。
歯硬組織織の退行性変化の病態解明ならびに光学的診断の開発と臨床導入

高齢者は歯に亀裂が生じ、齲蝕や破折の発症に影響する可能性がある。臼歯隣接面は隣在歯と接触し、亀裂の発生が推察される。本研究では3D SS-OCTを用い、臼歯隣接面の亀裂と脱灰の観察をin vitroの実験で評価した。ヒト抜去小臼歯のうち、隣接面エナメル質に明らかな齲蝕病巣がみられない健全歯またはわずかな白斑病変のみられる歯50本を実験に使用した。まず隣接面について、ICDASによる評価を行い、分類した(1:健全エナメル質、2:初期のエナメル質脱灰変化、3:脱灰によって明らかに変化したエナメル質)。次に3D SS-OCTにて隣接面の3D画像を取得し、2D画像を抽出した。エナメル質の脱灰レベル(DEM 0:健全エナメル質、DEMI:エナメル質の表層1/3までの初期脱灰、DEMII:エナメル質表層1/3を超え内層1/3には到達しない脱灰、DEMIII:エナメル質内層1/3を超えてDEJ付近に達した脱灰)および接触点付近のエナメル質の微小な亀裂を分類し評価した(Type A:表層のスポット条(点状)の欠陥、Type B:エナメル小柱の走行に沿った亀裂、Type C:エナメル小柱を横断する亀裂、Type D:混在型亀裂、Type O:亀裂なし)。ICDASのコード、SS-OCTの脱灰評価および亀裂パターンについて、統計分析を行った。結果、隣接面のエナメル質において、SS-OCT画像では脱灰病変が輝度の上昇した部位として表示され、エナメル質の微小な亀裂はさらに輝度が上昇し、いくつかの亀裂はエナメル質脱灰に付随してみられた。Spearman correlationによる分析を行った結果、ICDASのコード、SS-OCTによる脱灰評価、SS-OCTの亀裂評価には有意な相関がみられた。またICDASコードとSS-OCT脱灰評価は一致率が極めて高かった。エナメル質は生体で最も硬い組織であるが、弾性率が低く亀裂が生じやすいことが知られている。しかしながらエナメル質の高い破壊靱性により、歯冠亀裂の分析は実験的に行うことが困難であり、臨床に反映する情報が得られていないのが実情である。本研究では光干渉断層計(OCT)の3D画像構築を利用し、歯冠亀裂の分析を行った。年齢30歳から55歳の患者から、上顎、下顎の健全歯を前歯、犬歯、小臼歯、大臼歯をそれぞれ10本、合計80本収集し実験に使用した。抜去歯の歯冠部からOCTによる3D画像を撮影し、3D画像からX、Y、Z軸方向の断層画像を抽出し、エナメル質亀裂の発症部位ならびに形態を観察した。前歯は咬合接触部位と非接触部位の2か所から3D画像構築を行った。臼歯では機能咬頭と非機能咬頭において3D画像構築を行った。OCT画像観察後、歯冠を切断しCLSMによる観察を行い、SS-OCT画像と比較し亀裂の確認を行った。歯種による亀裂の発症状況と咬合接触部位による影響を分類し、得られた結果を有意水準0.05にて統計処理を行った。OCTの3D画像構築を用いることにより、歯冠部の亀裂を立体的に観察し評価することができた。歯冠部に発生したエナメル質亀裂は、3D画像から次の3タイプに分類することができた。タイプ1:エナメル質表層に横断的・水平的に走る亀裂、タイプ2:咬合面から歯肉側にかけて垂直方向に走る亀裂、タイプ3:タイプ1とタイプ2のハイブリッド亀裂タイプ1とタイプ3は前歯と犬歯の咬合接触部位、臼歯の機能咬頭に多くみられ、タイプ2は前歯と犬歯の咬合していない部位、下顎小臼歯の非機能咬頭、上顎大臼歯の非機能咬頭に多くみられた。上顎小臼歯と下顎大臼歯の非機能咬頭ではタイプ2とタイプ3の亀裂が同程度みられた。統計処理を行った結果、歯種と咬合接触によって亀裂タイプの発生に有意差がみられた(P < 0.05)。光干渉断層計(OCT)は歯科において使用されつつあり、う蝕や修復物のギャップ、歯の亀裂の観察に利用できることが知られている。亀裂部位に空隙ができ、その屈折率の違いによる反射シグナルによって画像表示される。本実験の結果から、OCTによる観察はCLSMによる歯を半切した画像とほぼ同様の結果が得られることを確認することができた。エナメル質亀裂の2DのSS-OCT観察では、光による透照診よりも高い感度と特異度が得られることが報告されている。したがって3D画像構築では、さらに正確な結果が得られたものと思われる。タイプ1の亀裂は、切歯や犬歯の咬合接触部位に多くみられ、また臼歯の機能咬頭にも観察することができた。したがって、咬合による圧縮や引っ張り応力によって生じた破壊と考えられる。このタイプの亀裂は深く侵入することがなく表層にとどまっており、エナメル質の小柱構造による高い破壊靱性によるものと推察された。タイプ3の亀裂はタイプ1の亀裂と同様、表層にとどまっていたものであり、それが拡大しやがて深部に浸透した形態と解釈することができた。タイプ2の亀裂もエナメル質表層から生じるものであり、応力によってエナメル小柱に沿って破壊された形態と思われる。この亀裂はエナメル小柱の走行が変化する部位で進行が阻止されるが、さらなる外力によって方向を変えてエナメル小柱の破壊を生じており、その様子をOCTにて観察することができた。

咬合接触のない非機能咬頭ではタイプ2の亀裂がみられたのに対し、機能咬頭部位ではハイブリッド亀裂のタイプ3が多くみられた。機能咬頭では咬合による圧縮応力が多く負荷されると思われるが、非機能咬頭では平衡側による引っ張りやせん断応力が負荷されることが多いと思われ、その応力の違いによるもの推察された。以上の成果はあたらしい情報であり、その成果を国際誌に発表することができた。コンポジットレジンは重合収縮するため、接着界面にギャップまたは接着修復窩縁部にエナメル質亀裂が生じることがある。臨床にてコンポジットレジン修復の窩縁にエナメル質亀裂が生じると、修復物辺縁部はやや白く見え、窩洞表面エナメル質の微小亀裂は術後疼痛ならびに二次齲蝕を生じる可能性がある。波長走査型光干渉断層計(SS-OCT)は、生体に無害な近赤外光と光学干渉計の応用により、被写体内部から得られた後方散乱光を解析することで、非破壊、非侵襲的に組織の精密断層像を得ることができる。本研究はSS-OCTを用い、コンポジットレジン修復の窩縁におけるエナメル質亀裂を観察し、窩洞の位置と選択的リン酸エッチングの影響を評価した。37°C水中にて7日間保存した後、SS-OCTを用いて試料の3D画像構築を行い、得られた画像から窩洞の断層画像を抽出して観察を行い、窩縁の円周に沿ったエナメル質亀裂の有無と拡がりについて5段階(0:亀裂なし、1:窩縁の1/4までの亀裂、2:窩縁の1/4-1/2の亀裂、3:窩縁の1/2-3/4の亀裂、4:窩縁の3/4以上の亀裂)に分類し評価した。結果、SS-OCTを用いることによりコンポジットレジン修復窩縁のエナメル質亀裂を検出することができた。SS-エナメル質亀裂はSS-OCT画像にて信号強度の増加した明るい線として明確に識別することができた。歯頚部の窩洞では歯冠中央部よりも有意にエナメル質亀裂が生じていた。また選択的リン酸エッチングをエナメル質に行うと、エナメル質亀裂は有意に増加していた。SS-OCT画像において白線として観察したエナメル質亀裂の部位を半切し、走査型レーザー顕微鏡で観察すると、SS-OCT画像と一致して亀裂の存在が確認された。エナメル質亀裂は、主に窩縁に隣接して始まり、エナメル象牙境に向かって延び、時には接着界面にまで達していた。平成28年度はエナメル質歯冠亀裂を光干渉断層計の3D画像で評価し、高齢者にみられるエナメル質亀裂のパターンについて発症機序を考察することができた。平成29年度において、コンポジットレジン修復窩縁のエナメル質亀裂を検出することができた。コンポジットレジン修復窩縁部に生じるエナメル質の微小亀裂および辺縁漏洩は、二次齲蝕や歯髄刺激を引き起こすことがある。辺縁漏洩は修復材料のエナメル質に対する接着性に依存するが、優れた接着性能を有する現在の接着材を用いてもエナメル質に亀裂が生じることがあり、窩縁エナメル質亀裂の防止は接着歯学における課題となっている。本研究から、歯頚部領域は歯冠中央部よりもエナメル質の亀裂を生じやすい傾向がみられた。歯頚部領域においてエナメル質亀裂の頻度が高いのは、リン酸エッチング後のエナメル質の脆弱化によるものと推察される。亀裂の発生状況は窩洞形成の位置と窩壁面の接着処理によって異なっており、したがってコンポジットレジン修復においてエナメル質窩縁を保護するためには接着処理方法の改良が望まれ、さらなる研究が必要と思われた。高齢者は歯に亀裂が生じ、齲蝕や破折の発症に影響する可能性がある。
使用済核燃料再処理廃液からの発熱性核種の選択分離とその癌放射線照射法への応用

Srに高選択性のDtBuCH18C6(di-t-butylcyclohexano-18-crown-6)化合物抽出剤をスチレン・ジビニルベンゼンポリマーを被覆した多孔性シリカ担体粒子(SiO_2-P)に含浸担持してDtBuCH18C6/SiO_2-P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。DtBuCH18C6/SiO_2-P吸着材はSEM観察により良好な調製が確認され、粒径は50□m程度であった。耐熱性に関してはSiO_2-P担体には見られないピーク(約160180°C)が得られたのでDtBuCH18C6の分解であると推定される。SiO_2-P、抽出剤、改質剤の熱重量減少が仕込み量とよく一致したDtBuCH18C6/SiO_2-P吸着材を用いて、硝酸溶液中における代表的なFP元素(Cs, Sr, La, Nd, Sm, Gd, Zr, Mo,白金族)の吸着試験を行うとともに、カラムに充填して抽出クロマトグラフ法による分離試験を検討した。吸着材にSrのみの収着を確認した。また、23M硝酸で高い吸着性(分配係数は約180cm^3/g)を示した。Srに対する分配係数は温度の増加と共に低下した。Sr吸着量は平衡濃度60mM付近で平衡に達した(平衡吸着量:約0.30mmol/g)。また、Srの吸着はおおかたLangmuir型であるとわかった。EPMA分析によりSrはDtBuCH18C6/SiO_2-Pの内部まで収着したことを確認できた。次に、破過試験において、線流速を小さくすると5%破過が増加した(0.64cm/minで全吸着容量0.26mmol/g)。破過試験回数によって吸着材カラムの劣化が見られた。充填したSr吸着材の量に対する通液した溶液量を考慮して評価する必要がある。全収着量を溶離するために、約38.2BVの溶離液が必要であった。また、Sr・Baとその他FP元素を分離することができた。
II型糖尿病の発症遺伝子の解析

(1)ヒトグルコキナーゼ(GCK)遺伝子シーケンス変異の解析これまでの実験成績からGCK遺伝子異常が日本人インスリン非依存型糖尿病(NIDDM)の発症に密接に関わる可能性が示唆されたため、本遺伝子の12個のエクソンならびにプロモーター領域において変異の有無をPCR-SSCP法および直接シーケンス法にて解析した。まずNIDDMに特徴的なalleleである“Z+4"あるいは“-2"をもつNIDDM患者36例について変異をみた結果、エクソン4においてCCC(Pro)-CCG(Pro)の変異を3名に認めた。また膵型プロモーター領域の-282でC-T、-194でA-G、-30でG-Aの変異を、肝型プロモーター領域の-258でG-Aの変異を、非翻訳領域の+403でC-Gの変異を認めた。しかしこれらのプロモーター部位での変異の出現頻度を糖尿病群、非糖尿病群で比較した結果、有意な差異がえられなかった。(2)ヒトGCK遺伝子のプロモーター解析プロモーター領域における遺伝子変異が本遺伝子発現にいかなる影響を及ぼすかを明らかにするためプロモーター活性を測定した、活性測定は膵型プロモーター(IP)を組み込んだルシフェラーゼ発現ベクターをHIT細胞に発現させ、ルシフェリン-ルシフェラーゼアッセイにより行った。IP-2(-176^+80)によりルシフェラーゼ発現をみとめ、この活性は膵B細胞に特異的であること、IP-1(-390^-130)を追加することで発現は増強されたこと、ゲルシフトアッセイでIP-2に結合するB細胞に特異的な核蛋白が存在し、遺伝子発現に関与することが示唆された。次にプロモーター変異体のプロモーター活性をみたところIP-2変異体(-30がG-A)ではプロモーター活性は有意に低かった。〔目的〕本研究は日本人を対象にII型糖尿病(NIDDM)に特異的な遺伝子ハプロタイプならびに変異遺伝子の同定を目的とする。今年度は対象者からのDNAサンプリングと糖輸送担体遺伝子(GLUT1,2,4)ならびにグルコキナ-ゼ(GK)遺伝子を候補遺伝子として選びNIDDM発症遺伝子としての可能性を検討した。〔方法〕家族歴のない健常者(40才以上)およびNIDDM患者各々100名を対象とし末梢血よりDNAを抽出した。GLUT1の遺伝マ-カ-としてXbaI RFLPを、GLUT4ではKpnI RFLPを用いた。GLUT2では日本人に有力な遺伝子マ-カ-を未だ見出しておらず現在CA繰り返し部位(CAーrepeat)をマ-カ-とすべく検索中である。GK遺伝子についてはヒト膵型GK遺伝子の3^1および5^1側でのCAーrepeatが遺伝子マ-カ-として有用であることを確認している。XbaI,KpnI RFLPについてはGLUT1ゲノムDNAプロ-グおよびGLUT4cDNAプロ-グを用いてサザ-ン法により解析した。GK遺伝子のCAーrepeatの解析は3^1,5^1側それぞれの繰り送し部位を含むPCRプライマ-を用いて増幅した後、CAの繰り返しパタ-ンを解析した。〔結果および考察〕XbaI(-)alleleの出現がNIDDM群で多い傾向が見られた(P<0.05)。この結果はGLOT1遺伝子領域が日本人のNIDDM発症に何らかの関わりをもつ可能性を示唆するものである。KpnIRFLPについては両群間で出現頻度に差違は認められず、現時点ではGLUT4遺伝子のNIDDM発症との関わりは否定的である。

一方、GK遺伝子において,3^1側CAーrepeatは4種類のalleleがみられ,M+4(zolbp)alleleの出現頻度がNIDDM群で有意に高かった。5^1側CAーrepeatは6種類のalleleが認められNー2のlleleの出現頻度に両群間で差異がみられた。現在GLUT1およびGK遺伝子の全てのエクソンについて変異の有無を検討中である。I.グルコキナーゼ(GK)遺伝子に関する解析GK遺伝子の2つの多型性遺伝子マーカー(GK1およびGK2)を用いて本遺伝子の日本人NIDDM発症との関連を検討した。GK1は3 ́側のCA繰り返し部位であり、エクソン10の約8Kb下流に存在する。GK2は5 ́側のCA繰り返し部位で膵型エクソン1の上流6Kbに存在する。いずれも多型性に富むことが確認された。GK1では最も頻度の高いalleleをZ(195bp)とするとZ+2、Z+4、Z+6の4種類のalleleが、GK2からは同様にA(217bp)、A-4、A-2、A+2、A+4、A+8の6種類が日本人で認められた。GK1、GK2の2つのマーカーには連鎖不均衡性が存在する。N1DDMと糖尿病家族歴のない非糖尿病者(40才以上)について解析を行った結果、NIDDM群ではZ+4およびA-2の出現頻度が非糖尿病者と比べて有意に高かった(P=0.002とP=0.038)。これらalleleの少なくともいずれは一方を持つものはNZDDM群ではほぼ半数に達するが、非糖尿病群では約1/4に認められたにすぎない。Z+4とA-2の両方とももつものはNIDDM症例に限られた。これらの成績は日本人NIDDM発症におけるGK遺伝子の関与を強く示唆するものと言える。今後、コーディング部位の変異を検討する。II.糖輸送担体遺伝子(GLUT1)に関する解析GLUT1遺伝子領域における多型性マーカー(RFLP)であるXbaIRFLPの出現頻度の違いから日本人NIDDMとGLUT1の関与が示唆された。さらに遺伝子変異を明らかにするため、Xba±siteに近いエクソン2および3について、シーケンスバリエションに検討をPCR-SSCP法と直接シーケンス法にて解析した。現在のところエクソン2にサイレント変異を認めるのみである。更にコーディング部位全体およびプロモーター領域についても検討を進める予定である。平成3年度(1)対象並びにDNAサンプリング:家族歴のない健常者(40才以上)および糖尿病(NIDDM)患者の各々100例を対象とし、末梢血よりDNAをサンプリングした。(2)糖輸送担体遺伝子解析:GLUT-1についてXbaI切断部位の異型性をPCR-RFLP法にて、GLUT-4ではKpnI切断部位についてサザーン法により解析した。その結果、GLUT-1のXbal(-)alleleの出現頻度が糖尿病群で有意に高く(P<0.01)、この領域の遺伝子変異が発症に関与する可能性を示唆した。GLUT-4のKpnI RFLPは両群間で差がなかった。平成4年度(1)ヒトGLUT-1遺伝子シーケンス変異の解析:GLUT-1遺伝子のいかなる変異が糖尿病発症に関与するかを知るために遺伝子変異を検討した。
歯根膜支持を有する歯科インプラントシステムの開発

天然歯と同様の歯根膜(PDL)による支持を備えた歯科インプラントシステム開発のための展開的研究として,PDL由来細胞と人工歯根との複合を検討した結果,1.コラーゲン膜をキャリアーとする方法が最も簡便かつ確実で,細胞との親和性,細胞特性の保持ならびに操作性高いことが確認された.2.予備的検討では,移植後1ヶ月目にはコラーゲン膜がほぼ完全に吸収されたにもかかわらず,骨内窩洞では移植6ヶ月目あるいは12ヶ月目でも残存し,同部におけるコラーゲン膜の代謝活性の低さが認識された.今後,骨内窩洞への培養PDL細胞移植にあたっては,コラーゲン膜の有する生物活性を保ったまま,重合度等を調節することによって,より吸収のはやい担体の開発が必要であることが示された.3.膜の残存はあったものの,6ヶ月目以降では骨との界面にPDL様の結合組織が観察された.結合組織にはインプラント表面に対して垂直方向に配列線維束を示す部分もみられた.特に培養PDL由来細胞を移植したものでその傾向があった.4.歯槽骨由来細胞移植例やインプラント単独埋入例で,骨との癒着がみられたのに対し,PDL由良細胞移植例では癒着はみられなかった.本研究では,PDL由来細胞の複合的移植によりインプラント表面に機能的配列を示す線維束の挿入を伴う明らかなセメント質の添加は観察されず,PDL膜支持を有する次世代インプラントをすぐに実現させる結果は得られなかったが,本研究の成果が,今後の担体の改良やインプラントへの細胞複合法を検討するための有益な情報を与え,今後の歯科インプラント学の発展に大いになる礎となることが示された.天然歯と同様の歯根膜(PDL)による支持を備えた歯科インプラントシステム開発のための展開的研究として,PDL由来細胞と人工歯根との複合を検討した結果,1.コラーゲン膜をキャリアーとする方法が最も簡便かつ確実で,細胞との親和性,細胞特性の保持ならびに操作性高いことが確認された.2.予備的検討では,移植後1ヶ月目にはコラーゲン膜がほぼ完全に吸収されたにもかかわらず,骨内窩洞では移植6ヶ月目あるいは12ヶ月目でも残存し,同部におけるコラーゲン膜の代謝活性の低さが認識された.今後,骨内窩洞への培養PDL細胞移植にあたっては,コラーゲン膜の有する生物活性を保ったまま,重合度等を調節することによって,より吸収のはやい担体の開発が必要であることが示された.3.膜の残存はあったものの,6ヶ月目以降では骨との界面にPDL様の結合組織が観察された.結合組織にはインプラント表面に対して垂直方向に配列線維束を示す部分もみられた.特に培養PDL由来細胞を移植したものでその傾向があった.4.歯槽骨由来細胞移植例やインプラント単独埋入例で,骨との癒着がみられたのに対し,PDL由良細胞移植例では癒着はみられなかった.本研究では,PDL由来細胞の複合的移植によりインプラント表面に機能的配列を示す線維束の挿入を伴う明らかなセメント質の添加は観察されず,PDL膜支持を有する次世代インプラントをすぐに実現させる結果は得られなかったが,本研究の成果が,今後の担体の改良やインプラントへの細胞複合法を検討するための有益な情報を与え,今後の歯科インプラント学の発展に大いになる礎となることが示された.天然歯と同様の歯根膜支持を有する歯科インプラントシステムの開発を目的として,本年度はまず,我々がすでに人工歯根材料に対しても結合組織性新付着形成能を有することを明らかにしている歯根膜由来培養細胞を生体に移植する際の,担体の選択や培養条件の設定などを検討し以下の結果を得た.1.歯根膜由来細胞移植のための坦体の検討:コラーゲン,アルギン酸,ポリ乳酸・ポリグリコール酸共重合体について,ゲル,膜,ビーズなどの種々の形状に調製し,歯根膜由来細胞の坦体としての有用性について検討したところ,歯根膜由来細胞の増殖能や分化程度には,同一の材質および形状内でも差異がみられた.次年度の移植実験にそなえて,移植細胞の高い細胞増殖率,分化能ならびに細胞・担体複合体の取り扱いやすさ等を総合すると,膜状のコラーゲン膜が担体として最も有用であると考えられたが,他の担体にも,賦形性,細胞遊走性などそれぞれの利点もあり,コラーゲンゲル,アルギン酸ゲルなどについても引き続き検討することとした.2.歯根膜由来細胞の分化増殖能促進のための条件に関する検討:歯根膜由来細胞の分化,増殖能を高めるために必要な添加物あるいはストレス負荷などの検討の結果,b-FGF添加により細胞増殖が促進されるとともに,dexamethasone添加や機械的ストレス負荷によって分化が促進され,これをEGFが抑制することが示された.

3.担体・歯根膜由来細胞複合体の生体適合性に関する予備的検討:コラーゲン膜やポリ乳酸・ポリグリコール酸共重合体と歯根膜由来細胞との複合体を生体に移植し,移植体周囲に出現する炎症反応や異物反応を観察した結果,いずれも軽度の異物反応を示したものの,組織破壊を伴う高度の炎症反応は惹起せず,約1-2ヵ月で吸収が完了しこれらが人工歯根との複合体移植の系として応用可能であることが示された.以上の結果をもとに,平成11年度に予定している人工歯根・歯根膜由来細胞複合系移植実験を行いたい.天然歯と同様の歯根膜支持を有する歯科インプラントシステムの開発を目的として,本年度はこれまでの検討で,歯根膜由来細胞移植のための坦体として最も有用と考えられた膜状のコラーゲン膜を中心に,坦体と培養歯根膜細胞の複合法,同歯根膜由来細胞複合体とハイドロキシアパタイトインプラント体の複合法,ならびにイヌの顎骨への同複合体移植法について検討した.その結果,1.コラーゲン膜上では培養歯根膜細胞播種後,2-3日目に盛んな細胞増殖がみられたので,移植3日前に坦体・歯根膜細胞複合体の調整を開始するのが適当である.2.コラーゲン膜に可及的に多くの細胞を複合するための細胞濃度として,35mm径培養プレートの底面においたコラーゲン膜に1×10^6cell/ml濃度の細胞けん濁液を添加する方法が適当である.3.坦体・歯根膜細胞複合体とインプラント体の複合には,バイクリル製縫合糸(5・0)による結糺が適切である.4.インプラント体の大きさはイヌの顎骨の幅径ならびに下歯槽管までの距離とともに,インプラント窩形成に用いる切削器具の規格にきていされる.本年度において行った予備実験では既成ドリルにあわせ,直径2.8mm,長さ10mmのインプラント体を試作し実験に用いたが,実際に植立すると顎骨の大きさにくらべて過大で,よりサイズの小さいインプラント体調整の必要性があきらかにされた.5.移植後2-3ヶ月目に組織学的試料を作成したが,インプラント体が大きすぎたため,植立部の骨が広範囲に吸収され,植立したインプラント・歯根膜由来細胞複合体の多くが観察期間中に脱落した.残存した試料についても,その周囲に明らかな歯根膜新生はみられなかった.以上の予備的実験の結果をもとに,平成12年度には人工歯根・歯根膜由来細胞複合系移植法の改良を行い,歯根膜支持を有する歯科インプラントシステムの開発の可能性を明らかにしたい.本年度は,これまでの予備的実験の結果をもとに,人工歯根-歯根膜由来細胞複合系移植法の改良を行い,歯根膜支持を有する歯科インプラントシステムの開発の可能性検討した.その結果,1.人工歯根-歯根膜由来細胞複合系移植法の改良については,直径1.8mm,長さ5mmとすることで,下歯槽管への穿孔等の問題を回避できることが明かとなった.なお,人工歯根周囲への培養歯根膜細胞の複合には,これまでの通りあらかじめ培養細胞を播種したコラーゲン膜を用いることとした.2.1.にあげた大きさの試料や培養細胞の複合法を用いて人工歯根-歯根膜細胞複合系の移植を行ったところ,術後の良好な治癒状態にもかかわらず,術後1週目には多くの試料が顎骨から排出された.3.そこでこのような複合系の排出を防ぐために,チタンメッシュにて人工歯根-歯根膜細胞複合系移植部を覆ったところ,同複合系の顎骨肉での保持が得られ,人工歯根-歯根膜由来細胞複合系移植法を確立できた.4.複合系移植後3ヶ月目に組織学的評価を行ったところ,人工歯根周囲には歯根膜に相当する厚さの結合組織が周囲の顎骨との間に観察されたものの,術後3ヶ月ではコラーゲン膜の吸収が不完全で,機能的配列を示す歯根膜線維様線維の封入を伴うセメント質の添加も見られなかった.以上のように,人工歯根-歯根膜由来細胞複合系移植法を確立でき,本移植法によって人工歯根周囲には歯根膜に相当する厚さの結合組織が観察されたが,人工歯根周囲にセメント質の添加を示す歯根膜支持が新生できるかどうかを評価するためには,より長期の観察が必要であることが示された.
光電荷分離の基礎学理構築と新展開

本研究では、光電荷分離状態を高効率で利用できる学理を確立し、有機太陽電池などの太陽エネルギー変換系の高効率化、および細胞機能制御へと展開していくことを狙った。すなわち、電子ドナー・電子アクセプター界面において、相互作用の指標である電子カップリングを強い状態から弱い状態へと連続的に変化させることで、励起錯体形成と電荷分離状態生成および電荷分離寿命とその生成収率の関係を系統的に明らかにできた。それによって、今まで系ごとに違った“光電荷分離状態"に関する統一した学理を構築する端緒が得られた。光電荷分離状態を100%の高効率で利用できる学理を確立し、有機太陽電池などの太陽エネルギー変換系の高効率化、および細胞機能制御へと展開していくことを狙う。すなわち、ドナー(電子供与体)・アクセプター(電子受容体)界面において、ドナー・アクセプター相互作用の指標である電子的相互作用(エレクトロニック・カップリング)を強い状態から弱い状態へと連続的に変化させることで、エキシプレックス(電荷移動錯体)形成と電荷分離状態生成および電荷分離寿命と量子収率の関係を系統的に明らかにし、今まで系ごとに違った“光電荷分離状態"に関する統一した学理を構築することを目指した。具体的にはドナーとしてポルフィリンあるいはポリチオフェン、アクセプターとしてフラーレン、カーボンナノチューブ、グラフェンなどのナノカーボン類を一連の長さの異なる剛直で直線状のオリゴフェニレン、オリゴキシニレンで連結した化合物を合成した。その結果、オリゴフェニレン架橋の長さに強く依存した特異な光学特性を示すことを見いだした。現在、時間分解過渡吸収分光法などを用いて、光物性評価を行っている。また、光による細胞機能制御のために一連の両親媒性光電荷分離分子を合成した。生きた細胞の細胞膜に合成した光電荷分離分子を導入し、可視光照射下でパッチクランプ測定を行った。その結果、光照射により細胞膜電位が脱分極すること、光電荷分離分子の置換基に依存して脱分極の大きさが変化することを見いだした。光電荷分離状態を100%の高効率で利用できる学理を確立し、有機太陽電池、人工光合成などの太陽エネルギー変換系の高効率化、および細胞機能制御へと展開していくことを狙った。すなわち、ドナー・アクセプター(D-A)界面において、D-A相互作用の指標である電子カップリング(electronic coupling)を強い状態から弱い状態へと連続的に変化させることで、エキシプレックス形成(exciplex)と電荷分離状態生成および電荷分離寿命と量子収率の関係を系統的に明らかにし、今まで系ごとに違った“光電荷分離状態"に関する統一した学理を構築することを目指した。(1)ドナー(D)であるポルフィリン(ZnP)とアクセプター(A)であるフラーレンを堅固な1次元状でかつ共役しない架橋で連結し、系統的に距離を変化させることで光電荷分離に対するD-A相互作用の効果を検討した。従来見過ごされていたが、初期に生成した一重項電荷分離状態は過渡吸収が極めて弱い三重項励起錯体を経由して三重項電荷分離状態を生成することを見出した。さらに最終的に生成する三重項電荷分離状態収率はD-A相互作用に強く依存し、最適化が可能であることを初めて実証できた。本知見は人工光合成、有機太陽電池を高効率化する上で極めて重要な情報に成りうる。また、カーボンナノチューブ(CNT)を土台として、光機能性分子二量体を固定化する新規な化学修飾法を確立できた。実際に特定の配向を有するピレン二量体形成に成功し、二量体化に由来する電子移動が二量体からCNT励起状態に起こることを見出した。(2)酸化チタン電極へ強く吸着するトロポロン吸着基を開発し、ZnPを色素とする色素増感太陽電池を作製した。その結果、太陽電池性能を低下させることなく、耐久性を大幅に向上することに成功した。また、ZnPを光増感剤、ルテニウム錯体を水酸化触媒とする連結分子を合成した。酸化チタン電極上に集積化した光駆動水酸化デバイスを構築したところ、類似デバイス中で最高レベルの可視光応答性水酸化性能を達成できた。(3)D-A連結分子の光電荷分離状態はナノレベルで極めて大きな電場を生じる。そこで、D-A連結分子の置換基を系統的に変化させ、細胞の膜電位制御を試みた。その結果、光電荷分離効率が高く、電荷分離寿命の長いD-A連結分子を細胞膜に導入した場合、最も脱分極が効率よく生じることがわかった。さらにそのD-A連結分子を用いて可視光照射下に神経細胞を発火できることも見出した。今後、新規な光遺伝子工学としての展開が期待できる。ポルフィリン・フラーレン間の相互作用を系統的に変化させることで、一重項エキシプレックス、一重項電荷分離状態、三重項エキシプレックス、三項電荷分離状態の形成過程、相関を初めて統括的に把握できた。特に最終の電荷分離状態生成効率の電子的相互作用依存性は本提案のような適切なモデル化合物を分子設計、合成し、フェムト秒からマイクロ秒に渡り時間領域を丹念に解析することでのみ可能であったと自負している。本研究成果は光電荷分離における真に基礎的な情報であり、人工光合成、有機太陽電池などの高効率太陽エネルギー変換実現に有益である。また、単層カーボンナノチューブ( SWNT)の化学修飾の過程でピレンがSWNT側面上で二量体を形成する予想外の反応を見出し、分子間相互作用を評価する新しい手法として有望であることを示せた。

一方、ポルフィリン色素と酸化チタン界面に注目し、より強固に酸化チタンに吸着できるトロポロン吸着基を開発できた。色素増感太陽電池の性能低下を大幅に抑制できることを長時間の疑似太陽光照射下実験で明らかにし、今後の他の色素への展開が期待できる。ソーラ・フューエルに関しても、従来ポルフィリン光増感剤では性能が発揮できていなかったが、電子吸引基の導入、光増感剤と触媒間の適切な電子的相互作用の設定を含んだ合理的な分子設計により、Ru錯体光増感剤に匹敵する性能を引き出しことに成功している。さらに、光電荷分離分子、光機能性分子を生きた細胞の細胞膜に導入し、光により膜のイオン透過性を制御するという新しい細胞生物学と化学を融合した研究分野も確立することができた。以上のように多様なD-A界面において当初の目標を超える多くの進展があり、研究が多方面に展開しつつある。今後、予想以上の成果が見込めると言える。(1)ドナー(D)であるポルフィリン(ZnP)とアクセプターであるグラフェンを堅固な一次元状でかつ共役しにくい架橋で連結し、系統的に距離を変化させることで光電荷分離状態に対するD-A相互作用の効果を検討した。その結果、光電荷分離状態は生成せず、エキシプレックス(励起錯体)のみが生成することがわかった。また、架橋を含むZnP部位はグラフェン平面に対して垂直方向に立っているのではなく、グラフェン平面に倒れた状態が安定であることもわかった。エキシプレックスの基底状態への失活速度は空間を通した距離に依存し、その減衰因子(ベータ値)は通常の電子移動系の減衰因子よりも小さくなることを初めて見出した。以上は、有機発光素子などでしばしば観測されるエキシプレックスに関して、極めて重要な基礎的知見を与えるものである。(2)長さの揃ったポリチオフェンとフラーレンをオリゴフェニレンで連結したバルクヘテロ接合太陽電池の光電荷分離モデル系を構築した。時間分解電子スピン共鳴法で電荷分離状態の構造を解析することに成功し、構造、電子的相互作用(電子カップリング)、ホール乖離過程に関する基礎的な知見を得ることができた。これらの情報は精緻なモデル系を構築することで初めて明らかになったものであり、有機太陽電池の高効率化に向けた合理的な分子設計指針を与えるものである。(3〕D-A連結分子の光電荷分離状態はドナーラジカルカチオン状態が強い酸化力、アクセプターラジカルアニオン状態が強い還元力を有する。そこで、ミトコンドリアに選択性を示すキャリアーを用い、D-A連結分子をがん細胞のミトコンドリアに局在化させた。光照射下に生成したアクセプターラジカルアニオンは酸素を還元して、スーパーオキシドを生成し、がん細胞を死滅させることができた。本手法により、細胞内で選択的に光により還元反応を起こし、細胞機能を制御できる可能性が示された。ポルフィリン・グラフェン間の電子的相互作用を系統的に変化させることで、エキシプレックス状態失活過程に関する電子的相互作用の効果を初めて実験的に明らかにすることに成功した。通常はDーA相互作用が強い場合のみエキシプレックスが観測されるが、適切なドナー、アクセプターを組み合わせることで長距離にわたってエキシプレックス減衰を観測し、画期的な結果に導くことができた。
緑内障の家系における遺伝子の解析

現在、原発開放隅角緑内障における原因遺伝子はGLC1A(MYOC/TIGR)遺伝子が同定されている。我々は、この遺伝子の変化と緑内障表現型の解析を日本人の正常者と開放隅角緑内障患者(POAG)、正常眼圧緑内障患者(NTG)、高眼圧症患者(OHT)において行った。POAG134例から4例(3.0%)、NTG123例から3例(2.4%)、OHT33例から1例(3.0%)の緑内障原因遺伝子の変化を発見した。これはNTGとOHTにおける緑内障遺伝子変化の最初の報告である。また、日本人のPOAGにおいて、緑内障遺伝子変化は欧米人とほぼ同程度の頻度で認められた。さらにNTGやOHTにおいても、ほぼ同程度で遺伝子変化が認められたことは非常に興味深い発見である。また正常者49例の解析と海外との共同研究で、この緑内障遺伝子の塩基配列に変化が認められても部位によっては緑内障を発現しないことを示した。さらに、欧米に多い遺伝子の変化部位が日本人には認められず、別の部位に変化如多いことも示した。これらの研究結果は、日本緑内障学会、日本臨床眼科学会、The American Society of Human Genetics(Denver,USA)にて発表した。また共同研究結果はHuman Molecular Geneticsに掲載予定である。さらに、日本人のNTGとOHTの遺伝子変化はThe Association for Research in Vision and Ophthalmology(Fort Lauderdale,USA)にて発表予定である。これらの研究は、将来の緑内障の遺伝子診断において、変化部位や人種差の検討という意味で非常に重要な研究と考えられている。-緑内障患者とステロイド反応性眼圧上昇者におけるTIGR遺伝子異常の検討-TIGR遺伝子(trabecular meshwork inducible glucocorticoid response gene)は若年性緑内障患者の家系で発見された緑内障の原因遺伝子である。これは線維柱帯に対するステロイド反応性により分離された遺伝子でステロイド反応性眼圧上昇者における変化はこの遺伝子の働きを推測する上で重要と考えられる。そこで当科に通院中の緑内障患者(原発開放隅角緑内障、正常眼圧緑内障)およびステロイド反応性眼圧上昇者より血液を採取し、すでに若年性緑内障患者の家系で報告されているTIGR遺伝子のmtl部位のプライマーを使用しPCR法で目的遺伝子を増幅し、SSCP法にて変異を解析した。結果はTIGR遺伝子のmt1の部位において8人の原発開放隅角緑内障患者のうち4人に、また7人の正常眼圧緑内障患者のうち2人に変異を認めたにもかかわらず、ステロイド反応性眼圧上昇者15人にはこの部位の変異は認められなかった。この結果によりTIGR遺伝子のmt1部位は遺伝子の発現を制御する何らかのプロモーターの役割をしていると考えられた。この研究は1998年5月にアメリカで行われる視覚と眼科学研究協議会会議(ARVO)で発表する子定である。現在ステロイド反応陰性者において、この遺伝子の解折を行っている。
自然科学分野の論文と口頭発表のデータベース構築とディスコース分析

本研究は、英語を母語とする同一科学者による同じタイトルの自然科学分野の口頭発表と論文を収集したテキストデータベース(コーパス)の構築と公開をめざしている。本コーパスは、自然科学分野について話す際と書く際の英語の相違及び相違の要因を探る目的に最も適した特殊コーパスといえる。データ収集方法は、自然科学分野の国際会議で録音した口頭発表を文字化し、論文は口頭発表と同一著者、同一タイトルのものを会議のプロシ-ディングズから抜き出しOCRで読み、機械可読形式にする。コーパス構築・公開は3年計画である。本年度は、現在までに4対(計約22,000語)を収集完了し、本コーパスの意義を明確にするためにディスコース分析を行なった。4対の論文と口頭発表について、ディスコースの枠組みをつくる主要な手段ある主題構成と主題中の結束手段について調べた。Brown & Yule(1983)に従い、節の最も左の構成要素を主題とみなしすべて抽出した。主題部の結束手段についてはHalliday & Hasan(1976)に示された分類項目を使用した。結果として、主題の統語形式については、定動詞節、等位接続詞と関係詞、代名詞で表される主題の頻度が論文より口頭発表のほうが高く、名詞句で表される主題の頻度は論文のほうが高い。統語上の機能については、論文と口頭発表に差がなく、結束手段については、語彙的結束は論文のほうが多く、連結詞、付加的連結詞による結束および無結束手段は口頭発表のほうが多い。結束相手の位置については、主題部は論文では口頭発表より、直前の主題・題術部、そして題術部ではなく主題部に結束相手がある場合が多いことが解った。以上の結果をもとに、口頭発表と論文におけるこれらの英語の相違を説明できるディスコース形成モデルを提示した。ディスコース生成の方策が論文と口頭発表で異なるために英語の相違が生じるというメカニズムを示した。