hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
コモンズ利用とネットワーク変容の相互連関に関する比較歴史制度分析

本研究では,主に歴史資料調査に基づいて,コモンズに関わるフォーマルな制度のほかや,人々の行動を実際に規定している慣習や人間関係・社会関係といったインフォーマルな制度と,コモンズ利用のパフォーマンスとの関係を明らかにすることを目的とした。明治後期の岩手県内の100件以上のコモンズを対象としたデータ分析では,村々入会と一村入会による入会管理の特徴を整理し、一村入会よりも村々入会において資源不足がより多く発生する傾向があることや,村々入会において何らかの制限(あるいは制度)が設けられる傾向があることなどを明らかにした。初年度の今年はまず、既存の先行研究ならびに担当者らがこれまで実施してきた先行の研究課題のなかで行ってきた予備的な調査を利用して、本研究課題の研究枠組みの再検討を行った。その結果、研究目的に接近するための手段として、共有林野の利用・管理のパフォーマンスと、利用・管理する集団内または集団間の社会構造や慣習といった制度との連関を時系列の変化を追うことによって明らかにすること、その際、両者の関係をダイナミックな因果関係として把握することが有効であると考えた。福島県内の共有林を対象とした調査では、2箇所の集落において、地元の区長らが保有している資料の収集とインタビュー調査を行った。資料とは具体的には,過去数十年に渡る区の役員会や総会の議事録や会計資料、共有林の管理団体の役員会の議事録や会計資料などである。資料収集は地元の公民館等の部屋を借りて写真撮影によって行っているところである。予備的に資料の解読・分析を進めたところ、主として1960年頃から1990年頃にかけての共有林の利用形態とその変化、集落が行ってきた利用のための意思決定の変遷を把握できることが分かってきた。また、岩手県内の共有林を対象とした調査では、複数の入会林野における主に大正から昭和初期にかけての利用形態とそのための規制やルールについて記載された資料収集を進めた。対象の集団について、この時期の集団内の社会構造を表す資料を収集することは難しいと分かったため、次善の策として明治期からの旧市町村レベルで社会構造を表す資料で代替することが合理的であると判断した。本研究課題に関連して採択された日本学術振興会の外国人研究者招へい事業(林野コモンズの大規模比較研究に向けた方法の確立・M.McKean教授(米国Duke大学))を実施し、McKean教授を約2か月間に渡って東北支所に招へいした。招へい期間中は共同研究者らとともに研究会とディスカッションを頻繁に開催し、大規模比較研究によって本研究を展開するための方法を学んだ。招へいを通して得た成果の一部は公開研究会「林野コモンズの大規模比較研究に向けて」において発表し、この分野の研究者と意見交換した。岩手県内の共有林を対象とした研究では、上記の大規模比較研究の進展と関わって、明治末から昭和初期における部落有林野統一事業ならびに入会地整理事業に関わる資料収集と試行的なデータ入力を進めた。この時代の社会構造を示す資料を入手することは困難だったため、次善の策として農地改革前の農地所有構造を表すデータを入手した。試行的データを用いて、1つの資源を管理する入会集団が単一集団か複数集団に注目して試行的データ分析を行った結果、単一集団よりも複数集団において何らかの「制限」、すなわち資源を管理するためのルールが形成されていることなどが分かった。このことからコモンズを管理する集団の社会構造が利用についてのルールに及ぼす影響が大きいことが推察される。今後、データ入力および分析を精緻化し、試行的分析によって明らかになりつつある諸点の頑健性を検証する必要がある。本パネルの問題意識は、日本には国際的にみても林野コモンズについての歴史的記録が膨大に残されており、そうした記録を用いたコモンズ研究あるいは集合行為研究を行うことが必要ではないかという点にある。さらにこうした問題意識の背景には、すでに古典ともいえるOstrom(1990)やその後の数多くのコモンズ研究(Poteete et al. 2010)のなかで、統計的な意味で多数のコモンズを同時に分析対象にするラージN研究を志向する研究が増えてきているものの、歴史的な記録を用いたラージN研究はほとんど行われていないという研究の現状に対する挑戦という意味合いがある。さらに言えば、本パネルにおいてそれに成功したか否かはさておき、集合行為やその成否を決めると考えられている社会的状況の変化についてのラージN研究によって、集合行為の因果の解明に近づこうとする意図がある。つまり、集合行為とその因果の変化を研究する際、歴史的記録に依拠するという研究戦略の有効性を問おうとしたものである。具体的な研究成果としては,資料群のうち、岩手県庁資料の1911年頃に岩手県知事の命により収集された部落有林野統一関係資料を用いて大規模比較研究を実施した。そこでは、130件ほどの林野コモンズのデータをもとに、村々入会と一村入会による入会管理の特徴を整理し、一村入会よりも村々入会において資源不足がより多く発生する傾向があること、また、村々入会において何らかの制限(あるいは制度)が設けられる傾向があることなどを明らかにした。

明治後期の岩手県内の100件以上のコモンズを対象としたデータ分析では,村々入会と一村入会による入会管理の特徴を整理し、一村入会よりも村々入会において資源不足がより多く発生する傾向があることや,村々入会において何らかの制限(あるいは制度)が設けられる傾向があることなどを明らかにした。大規模比較分析のための方法を検討した結果、McKean教授を招へいし、議論を重ねたことによって、研究方法を概ね確定させることができた。また、必要なデータ作成も進んだ。林業社会学作成したデータをさまざまな角度から分析し、集合行為成立条件についての分析結果の頑健性を確認していく必要がある。予定していた福島県を対象とした調査に加えて、岩手県を対象とした調査も進めることができたので、おおむね順調に進展していると判断した。次年度、国際学会で発表することとしたため。福島県内の共有林を対象とした調査・研究では、追加的な調査を実施するとともに、共有林の利用形態とその変化、ならびに集落における意思決定の変遷の相互連関について分析を行う。岩手県内の共有林を対象とした調査・研究では、引き続き資料収集を進める。国際学会に参加し、研究成果を発表を行うための費用として使用する。当初予定していた福島県内での調査以外に、岩手県内でデータの存在が確認されたために岩手県内での調査に重点を置いた結果、旅費が抑えられた。今年度はこの課題の推進に関係の深い外国人研究者を招へいする予定であるため、招へいに関連した事業の実効のために旅費や会場費として予算を執行する予定である。
制がん剤封入型バイオナノ粒子による腫瘍標的治療創薬

リポソームおよびタンパク質からなるバイオナノ粒子を運搬体としてがん細胞に特異的な細胞表面分子を標的するデザインを施し、さらに制がん剤を内封させて、がん細胞の標的を試みた。標的効果を促す様々な要因を検討したところ、粒子表面にリガンドを多価で提示する事により、標的細胞内へ粒子が取り込まれること、標的デザインによりがん細胞との接触時間が短縮できること、リン脂質の選択により正常免疫細胞への取り込みが抑制できることが明らかとなった。本研究では、独自のDDSキャリアと手法で制がん剤候補を封入し、同時に細胞表面分子を標的する効果的な標的治療薬を創製する技術の確立を目的としている。まずErbB2に対する人工リガンドEC-1ペプチドを用いて分子標的を行ったところ、2量体化以上のデザインでErbB2の内在化が起こることを見出した。これは単量体では観察できないので、多価に提示したDDSキャリアがErbB2標的に有効である可能性が高い。これを利用して独自に開発したシスプラチン内包型キャリアの表面に抗ErbB2モノクローナル抗体を提示して分子標的の前検討を行ったが、結果は画期的な効果を示すものではなかった。これは使用した抗体がErbB2の内在化を誘導するものではなかったためと考えられる。したがって、今後予定しているEC-1提示による効果が期待できる。一方、グリオーマの分子標的のためにCD44のリガンドであるピアルロン酸を酵素処理により低分子化してキャリアの表面上に提示するデザインを構築中である。また、ドキソルビシンとよい相性を示すと考えられるフォスファチジルDセリンを合成した。フォスファチジルDセリンはフォスファチジルLセリンのように貪食細胞に取り込まれることがないのでドキソルビシンを含有するリボソームは安定で副作用が低いと期待できる。細胞表面マイクロアレイを用いて乳がんの細胞表面に特有なマーカーをスクリーニングしている。約20人の臨床標本より抽出したRNAから球面自己組織化マップを駆使して種々の解析条件で検討した結果、特徴的な遺伝子群を見出している。さらに標本数を増やして詳細な検討を継続していく予定である。Cryptolepine系誘導体に関しては、約20種類の誘導体をスクリーニングした結果、トポイソメラーゼとは異なる酵素活性を阻害することが分かり、詳細を検討中である。このように、研究の各要素で進展があった。この研究の成果として、ErbB2は細胞により抗体や人工リガンドが結合すると内在化することが明らかになった。内在化しない細胞でも抗体や人工リガンドを2量体以上のデザインにして多価でErbB2を認識させるとその内在化が起こることを見出した。これにより、多価に抗体や人工リガンドを提示したDDSキャリアがErbB2標的に有効であることが示唆された。ErbB2強陽性はトラスツマブによる分子標的が有効とされるが、ErbB2の細胞外ドメインを切断してしまう抵抗性細胞の出現が問題視されている。しかし、本研究の発見でErbB2の内在化により、抵抗性を持つ細胞が有ること示唆している。この場合は、制がん剤を内封するDDSキャリアが最も有望である。そこでリポソームにパクリタキセルを封入し、乳がん細胞の分子標的を試みたところ、パクリタキセルの奏功時間をin vitroで約3分の1に短縮することに成功した。さらに、グリオーマの分子標的のために抗CD44モノクローナル抗体を入手し、本抗体がCD44の内在化を促進するか否かについて検討している。また、蛍光色素を封入したフォスファチジルDセリンリポソームを用いて、in vivoで体内の滞留性を検討した結果、フォスファチジルLセリンよりも優れた滞留性が認められ、食食細胞への取り込みが低くなっていると考えられた。これらの結果を組み合わせて、効果的なドラッグデリバリーシステムの構築が期待できる。標的分子候補の拡大を図るために細胞表面マイクロアレイと臨床標本を用いて乳がんの細胞表面に特有なマーカーをスクリーニングしている。球面自己組織化マップを駆使して特徴的な遺伝子群を見出しているが、標本数がまだ十分ではないので検討を継続していく予定である。このように、今年度は大きな進展があった本研究では、独自のDDSキャリアと手法で制がん剤候補を封入し、同時に細胞表面分子を標的する効果的な標的治療薬を創製する技術の確立を目的としている。すでに、ErbB2は細胞により抗体や人工リガンドが結合すると内在化することを明らかにしたが、内在化しない細胞でも抗体や人工リガンドを多価でErbB2を認識させるど内在化が起こることを見出した。よって、多価に抗体や人工リガンドを提示したDDSキャリアがErbB2標的に有効であることが分かった。さらに、グリオーマを分子標的するために抗CD44モノクローナル抗体を用いCD44の内在化を促進するか否かについても検討した結果、ErbB2同様に内在化を認めた。

この二つの標的に対し、グリコシル化パクリタキセルとシスプラチンの組み合わせで、リポソームの剤型をデザインした。すでに、パクリタキセル封入リポソームでは奏功時間をin vitroで短縮することに成功したが、リポソームへの封入効率が低すぎるため、in vivo試験を行うには実用的ではなかった。そこで、改善を試みたところ20%近くまで上げることに成功したため、in vivo試験で薬効を検討中である。急性毒性ではリポソームに封入した剤型は毒性が格段に下がっている事から分子標的薬剤としての効果が今後期待される。CD44標的においても、同様な検討を進めているが、シスプラチンの封入効率に関してはすでに実用的なレベルに達しているので、in vivoでの検討を行った結果、腫瘍の増殖抑制が示唆された。この結果はさらに詳細を解析検討中である。さらに、フォスファチジルDセリンリポソームを用いて、貧食細胞への取り込みを再検討したところ、再現性よく低くなっていた。これらの結果を組み合わせて、効果的なドラッグデリバリーシステムの構築が現実的なものとなった。このように、今年度も大きな進展があった
ウラン－トリウム放射非平衡による九州の火山の成因の研究

本研究では,九州弧の火山が,沈み込むスラブからの流体の付加に起因する火成活動を起源とするか,あるいは沈み込むスラブや堆積物の溶融による火成活動を起源とするかを,ウラン-トリウム放射非平衡分析から検討した.45試料を分析した.分析した火山岩は,(230Th/238U)が1に近く,放射平衡に近い試料が多い.(230Th/238U)が1.05より大きい試料は,鬼箕,阿蘇の一部,雲仙,福江島,開聞の一部に見られ,Tb/Yb比などが高い傾向があり,ザクロ石の存在下での融解が示唆される.流体の付加に起因する火成活動で見られる(230Th/238U)が1より小さい試料はほとんど存在しないようである.本研究では,九州弧の火山が,島弧で一般的な沈み込むスラブからの流体の付加に起因する火成活動を起源とするか,あるいは沈み込むスラブの溶融によるアダカイト的な火成活動を起源とするかを,ウランートリウム放射非平衡分析から検討した.九州に分布する第四紀火山岩類のU-Th放射非平衡の空間変化を調査した.対象とした火山は,火山フロントに位置する由布岳,九重,阿蘇,霧島,開門岳,および背弧域に位置する雲仙岳,多良岳である.今回分析した九州の火山岩の特徴の第一は,伊豆島弧に比べるとU,Thの濃度が高いことがある.伊豆島弧では,Th濃度は0.21.3ppmだったのに対し,本研究の分析試料は16ppmだった.また(230Th/232Th)の放射能比は,伊豆島弧試料(1.01.4)より低い物が多く,0.7程度の物が多かった.以上の分析結果は九州の火山の親マグマは,伊豆島弧に比べより大陸地殻物質の影響を受けていることを示す.マグマ上昇中の地殻物質の取り込みが多いこと,または沈み込む堆積物の量が多いことが原因と考えられる.(230Th/238U)比は,阿蘇,霧島などは1より小さい試料が多い傾向が認められ,これらの火山のマグマは,スラブ流体の寄与がマグマの生成の引き金を引く一般的な島弧火山の特徴を有することが明らかになった.九重,開聞火山の試料は(230Th/238U)比が1に近く,この値が1より大きなアダカイト的な特徴を持つ試料があるか現在も分析を続けている.火山岩試料の(234U/238U)比については,1より大きな値を持つ試料が見つかった.同位体比測定精度を向上するための測定法の改良を行っており,引き続き分析を続ける.試料が雨水,海水や地下水による変質を受けていないかを含め,検討を続ける.本研究では,九州弧の火山が,島弧で一般的な沈み込むスラブからの流体の付加に起因する火成活動を起源とするか,あるいは沈み込むスラブの溶融によるアダカイト的な火成活動を起源とするかを,ウラン-トリウム放射非平衡分析から検討している.九州に分布する第四紀火山岩のうち,対象とした火山は,火山フロントに位置する由布岳,九重,鬼箕,阿蘇,霧島,開聞岳,及び背弧に位置する雲仙岳,福江島である.前年度に,放射非平衡分析に一部問題が見つかったため,分析法を改良し,まず岩石分解液からeichrom社の溶媒抽出クロマトグラフィー樹脂のUTEVAによりウラン,トリウムを分離し,ウランはUTEVA樹脂,トリウムは陰イオン交換樹脂による2回目の精製を行う方法を確立した.(230Th/238U)の精度は数%と考えられる.今回分析した九州の火山岩は,(230Th/238U)が1に近く放射平衡に近い試料が多い.(230Th/238U)が1.05より大きい試料は,鬼箕,阿蘇の一部,雲仙,福江島,開聞の一部に見られた.測定試料は数万年のものがあるので,年代効果の補正を検討している.また,典型的な流体付加の火成活動が見られる伊豆島弧の試料に比べると,ウラン,トリウムの濃度が高く,(230Th/232Th)比が小さい特徴がある.(230Th/238U)比が大きい試料は,Tb/Yb比などが高い傾向があり,ザクロ石の存在下での融解が示唆される.伊豆島弧で見られる(230Th/238U)が1より小さい試料は稀のようである.火成活動のメカニズムについて,他の同位体比や微量元素組成と組み合わせて解析中である.火山岩試料で(234U/238U)比が1より大きな値を持つ試料は少ないようである.いくつか可能性のある試料があるが,有機物を含んでいるか変質作用の影響の可能性がある.より試料量を増やした分析を行うことを検討している.ウラン-トリウム放射非平衡分析の改良を行い,20以上の試料の分析値を得た.いくつか再分析を要する試料が残されているが,大体の特徴はつかめてきた.ウラン同位体比の分析はまだ課題が残っている.本研究では,九州弧の火山が島弧で,一般的な沈み込むスラブからの流体の付加に起因する火成活動を起源とするか,あるいは沈み込むスラブの溶融によるアダカイト的な火成活動を起源とするかを,ウラン-トリウム放射非平衡分析から検討している.

九州に分布する第四紀火山岩のうち対象とした火山は,火山フロントに位置する由布岳,九重,鬼箕,阿蘇,霧島,開聞岳,及び背弧に位置する雲仙岳,福江島である.前年度に再検討した,イオンクロマトグラフィーUteva樹脂を用いた放射非平衡分析法を継続使用した.(230Th/238U)の精度は数%と考えられる.本研究で分析した九州の火山岩は,(230Th/238U)が1に近く,放射平衡に近い試料が多い.(230Th/238U)が1.05より大きい試料は,鬼箕,阿蘇の一部,雲仙,福江島,開聞の一部に見られた.分析した試料は1万年より古い物が多く,年代補正の効果も非平衡の判定に影響してくる.特に噴出年代が正確に決められていない試料では非平衡の判定に影響が多い.そこで最終年度には,1万年より若い阿蘇火山の試料を集中的に分析した.その結果,これらの試料の(230Th/238U)は有意に1.0より大きいことが明らかになった.本研究で分析した試料全体を通して,(230Th/238U)比が大きい試料は,Tb/Yb比などが高い傾向があり,ザクロ石の存在下での融解が示唆される.伊豆島弧で見られる(230Th/238U)が1より小さい試料はほとんど存在しないようである.火成活動のメカニズムについて,他の同位体比や微量元素組成と組み合わせて解析中である.また,火山岩試料で(234U/238U)比が1より大きな値を持つ試料は検出できなかった.本研究では,九州弧の火山が,沈み込むスラブからの流体の付加に起因する火成活動を起源とするか,あるいは沈み込むスラブや堆積物の溶融による火成活動を起源とするかを,ウラン-トリウム放射非平衡分析から検討した.45試料を分析した.分析した火山岩は,(230Th/238U)が1に近く,放射平衡に近い試料が多い.(230Th/238U)が1.05より大きい試料は,鬼箕,阿蘇の一部,雲仙,福江島,開聞の一部に見られ,Tb/Yb比などが高い傾向があり,ザクロ石の存在下での融解が示唆される.流体の付加に起因する火成活動で見られる(230Th/238U)が1より小さい試料はほとんど存在しないようである.研究分担者が採取した九州の火山岩試料について,ウラン-トリウム放射非平衡分析を開始した.同位体比測定精度を向上することを目的として,200mg程度の試料を用いることを試みたが,研究代表者がこれまで用いてきたウラン,トリウムの,分離・精製法では,回収率が低下する試料があった.現在,分離・精製法の改良に取り組んでいる.すでに得られているウラン-トリウム放射非平衡分析の解析を主として行う.ウラン同位体比の高精度測定のために試料量を増やした分析法の開発を行う.地球化学岩石試料からの,ウラン・トリウムの分離・精製法を改良する試みを平成27年度にかけて続ける.分析法が改良したのちに,試料の再分析を行い,より精度の高い同位体データを取得する.九州島弧の背弧地域にあたる福江島の試料も分析対象に加え,沈み込み流体の関与が無視できると予想される地域での,放射非平衡とウラン同位体比を検証する.研究計画を作成した際には,脱溶媒ネブライザーの更新を予定していたが,補助金の配分額から新規購入が困難だったため,既存品を修理して使用している.そのため初年度の執行額が予定より少なかった.研究を計画した際には脱溶媒ネブライザーの購入を予定していたが,補助金の実際の配分額から新規購入が困難だったため,これまで使用してきたものを修理して使用している.そのため物品費が抑えられている.また研究開始時は,ウランの同位体比測定に233U-236Uの混合スパイクを使用したが,234Uの同位体比測定精度が低下することがわかり,分析法の再検討を行った.このため実試料の分析開始が遅れたため,物品費の使用が少なかった.平成27年度に実試料の分析を行う際に,この補助金を使用する.最終年度も実試料の分析を精力的に行うため,アルゴンガスや高純度試薬の購入を予定している.平成27年度以降に,実試料の分析を集中的に行い,その際に,高純度試薬やICP質量分析計の稼働のためのアルゴンガスの購入に上記の額を使用する.
不斉金属配位子場と溶液中の「場」の効果の相乗作用を利用した不斉ラジカル反応の開発

触媒的不斉合成に関する数々の知見が集積している現在においても、通常の方法では達成できない、不斉金属触媒を不斉源とする不斉ラジカル反応を、従来考えられてきた不斉配位子場のみの制御ではなく、溶液内に効率的なラジカル制御場を設定し、これをも利用して達成しようとする試みを、銅あるいはルテニウム触媒を用いるポリハロゲン化合物のオレフィンへの分子間、分子内付加反応をとりあげ、不斉反応を阻害する原因となるラジカル連鎖反応の抑制される場の設計と、効率的な不斉誘起触媒の設計という2段階にわけておこなった。窒素上に置換基を有するN-アリルトリクロロアセトアミドを、一価の銅塩と2座配位しうるアミンからなる触媒で処理すると、対応するα、α、γ-トリクロロラクタムが生成する。反応に与える主因子としての、反応基質の構造、2座配位アミン類の種類、および、「場」の効果を導きだす系を含めた溶媒効果に関する系統的な結果をもとに、スパルテインやpymoxのような既知のアミン系不斉配位子を用いて種々の検討をおこなった。その結果、反応自体の進行は多くの場合容易におこるが、炭素-炭素縮合生成時の不斉誘起について良好な結果は得られなかった。分子間反応として、同様な触媒を用いて、スチレンとブロモトリクロロメタンの反応をおこなったところ、室温で反応が進行し、10%ee程度の低いものであったが、炭素-臭素結合生成時の不斉誘起がおこることを明らかにした。窒素上に置換基を有するN-アリルトリクロロアセトアミドを、一価の銅塩と2座配位しうるアミンからなる触媒で処理すると、室温以下の温和な条件で炭素-塩素結合の解裂と分子内の炭素-炭素2重結合への付加反応がおこり、対応するα、α、γ-トリクロロラクタムが生成する。この反応をより効率的に進行させるとともに、不斉炭素の選択的な構築を可能にすることを目的に、反応条件の検討をおこなった。反応に与える主因子として、反応基質の構造、2座配位アミン類の種類、および、溶媒効果に着目し、系統的な研究をおこなったところ、N-アリルトリクロロアセトアミドの窒素上の置換基の導入と、その種類が反応の効率に大きな影響を与えること(アルキル基よりも電子吸引性置換基のほうが有利である)、2座配位アミン類としては、窒素上に水素原紙をもたないことが重要であること、および、溶媒としてはジクロロメタンのような含塩素溶媒、テトラヒドロフランのような含酸素溶媒が適していることが明らかとなった。このうち、不斉反応場の構築のためには、銅塩に配位するアミン類を不斉にすることが考えられる。予備実験として、スパルテインやpymoxのような既知のアミン系不斉配位子が有効であることを証明したが、3座配位子であるpyboxでは反応が進行しなかった。今後、有機溶媒中での不斉誘導の可能性を検討するとともに、相乗的な場の効果を期待してミセル系などの特殊な場を利用することを検討する予定である。
磁気ハイパーサーミアの実現とネール緩和に従う超常磁性ナノ微粒子の開発

本研究は、磁気微粒子を用いたハイパーサーミア(温熱療法)を実現することを目的とした。金属塩化物とメタ珪酸ナトリウムの水溶液を湿式混合する独自の製法で磁気ナノ微粒子を生成し、磁気的性質を明らかにするとともに、官能基や葉酸を修飾し、がん細胞選択性を持たせた。その上で、交流磁化率の測定から磁気緩和に関するパラメータを解析し、ネール緩和やブラウン緩和などの発熱機構を解明することで試料の最適化を行った。さらに、交流磁場を印加することにより、がん細胞のアポトーシスを導く温度上昇を実現した。実際にヒト乳がん細胞を用いたin vitro実験では劇的なハイパーサーミア効果が確認できた。本研究は、金属塩化物とメタ珪酸ナトリウムの水溶液を湿式混合する独自の製法で磁気ナノ微粒子を生成し、磁気的性質を明らかにするとともに、官能基や葉酸を修飾し、がん細胞選択性を持たせた上で、磁気微粒子を用いたハイパーサーミア(温熱療法)を実現することを目的とすることである。交流磁化率の測定から磁気緩和に関するパラメータを解析し、ネール緩和やブラウン緩和などの発熱機構を解明することで試料の最適化を行う。さらに、交流磁場を印加することにより、がん細胞のアポトーシスを導く温度上昇を実現し医療技術に貢献する。1.超常磁性を持つ磁気微粒子の開発:鉄、マンガン、コバルト、亜鉛の塩化物とメタ珪酸ナトリウムを用いて、鉄系酸化物であるマグネタイト(Fe3O4)をベースにMn及びCoとZnイオンをドープし、粒径や組成を変化させ数種類の磁気ナノ微粒子を作製した。粉末X線、蛍光X線、FT-IR測定により試料を同定し、目的の物質が得られたことを確認した。一部の試料については、放射光を用いたX線微細構造(XAFS)測定を行い、局所構造の解析も行った。2.磁化測定:得られた微粒子についてそれらの磁気特性を調べた。ネール緩和に従う系を探索する必要があるため、交流磁場による交流磁化率の虚数部分に特に注目して測定を行った。特にMn系フェライトMn1-xZnxFe2O4 ( x = 0 1.0)について、粒径や組成を変化させ、交流磁化率と発熱特性の関係を明らかにした。直流磁化の測定結果からx=0.2の組成が最も磁化の値が大きくなることがわかったので、特にこの試料について交流磁化率の特性を詳細に調べた。粒径は11-30 nmに制御したが、18 nmのものが室温で磁化率が最大であった。本課題における「研究の目的」は、金属塩化物とメタケイ酸ナトリウムの水溶液を湿式混合する独自の製法で磁気ナノ微粒子を生成し、磁気的性質を明らかにし、官能基を修飾しがん細胞選択性を持たせること。さらにこの微粒子をハイパーサーミア(温熱療法)へ応用するために微粒子の交流磁場による発熱特性を評価することであった。1.特にMn系フェライトMn1-xZnxFe2O4 ( x = 0 1.0)について、粒径や組成を変化させ、交流磁化率と発熱特性の関係を明らかにした。直流磁化率の測定からは、x=0.2で最も磁化が大きくなることが明らかになった。この組成について交流磁化率の虚数部分χ"の粒径依存性を詳細に分析したところ、18 nmの試料が室温付近にχ"のピークを持つことがわかった。この条件で熱散逸量が最も効果的に働くと考えられる。そこで、交流磁場中での温度上昇を測定すると、予想通り18 nmのものがもっとも発熱し、周波数15 kHz,交流磁場151 Oeのもとでは200秒で13度ほどの温度上昇を認められた。2.in votroの実験:上記の最適化した試料を用いて、乳がん細胞の磁気ハイパーサーミア効果の実証を試みた。4種類の乳がん細胞をディッシュに培養し、本微粒子を撒いて交流磁場をかけてハイパーサーミア効果を観察した。直径が約3センチのディッシュを用意し、それを覆うことが可能なコイルを巻き、培養したがん細胞に微粒子を導入し交流磁場を印加したのち、がん細胞の生存率を調べたところ、20%ほどのがん細胞が死滅し、大きなハイパーサーミア効果が確認できた。3.細胞死のメカニズムの解明上記でがん細胞の死滅が確認できたが、細胞死のメカニズムを調べるための手法を探索した。アポトーシス・ネクローシス・キットにより試行的実験を行ったところ、ほぼアポトーシスであるようであった。本研究は、金属塩化物とメタ珪酸ナトリウムの水溶液を湿式混合する独自の製法で磁気ナノ微粒子を生成し、磁気的性質を明らかにするとともに、官能基や葉酸を修飾し、がん細胞選択性を持たせた上で、磁気微粒子を用いたハイパーサーミア(温熱療法)を実現することを目的とした。磁気ナノ微粒子は磁性原子の持つ異方性や飽和磁化などのパラメータを考慮しながら組成を吟味し、さらに粒径による磁化の大きさなどを精査しながら作製した。交流磁化率の測定から磁気緩和に関するパラメータを解析し、ネール緩和やブラウン緩和などの発熱機構を明らかにしつつ、試料の最適化を行った。さらに、交流磁場を印加することにより、がん細胞のアポトーシスを導く温度上昇を実現し医療技術に貢献する技術を示した。最終的にはヒト乳がん細胞や前立腺がん細胞を用いて、シャーレ上のin vitro実験を実現し、ハイパーサーミア効果を実証した。

今後はMRI,CT,質量分析、磁気イメージングにも同時に使用可能な、微粒子の可能性を追求し、診断と治療を同時に行うことが可能なセラノスティクスを提案する。当該年度までに微粒子の磁気パラメータ(最大磁化、交流磁化率虚数部など)について最適化を行うことができた。より実現へ近づけるためにシャーレにヒト乳がん細胞を当実験室で培養し、継代する技術を構築することができた。医学系の共同研究者の協力により、我々物理系の実験室でも一連のin vitroの実験ができるようになったこと、そしてその結果、ハイパーサーミア効果を確認できたことは計画以上の成果である。本研究は、金属塩化物とメタ珪酸ナトリウムの水溶液を湿式混合する独自の製法で磁気ナノ微粒子を生成し、磁気的性質を明らかにするとともに、官能基や葉酸を修飾し、がん細胞選択性を持たせた上で、磁気微粒子を用いたハイパーサーミア(温熱療法)を実現することを目的とした。交流磁化率の測定から磁気緩和に関するパラメータを解析し、ネール緩和やブラウン緩和などの発熱機構を解明することで試料の最適化を行った。さらに、交流磁場を印加することにより、がん細胞のアポトーシスを導く温度上昇を実現し医療技術に貢献することを目的とした。今年度は特にマンガンフェライト(Mn-ferrite)に亜鉛(Zn)とコバルト(Co)をドープした系に注目し、コバルトドープ量や粒径サイズを変化させ、それらの磁気特性をまず分析した。交流磁化率の測定結果と、外部磁場中における試料の温度上昇の関係を明らかにした。この試料を用いて、乳がん細胞におけるin vitro実験を行い、本微粒子のハイパーサーミア効果を確認した。さらに、本研究の発展を見据えて、同じ微粒子によるMRI造影剤としての効果や、CTの造影剤としての機能の可能性を追求した。将来は診断と治療を同時に行うセラノスティクスへの発展を示唆することができた。本研究は、磁気微粒子を用いたハイパーサーミア(温熱療法)を実現することを目的とした。金属塩化物とメタ珪酸ナトリウムの水溶液を湿式混合する独自の製法で磁気ナノ微粒子を生成し、磁気的性質を明らかにするとともに、官能基や葉酸を修飾し、がん細胞選択性を持たせた。その上で、交流磁化率の測定から磁気緩和に関するパラメータを解析し、ネール緩和やブラウン緩和などの発熱機構を解明することで試料の最適化を行った。さらに、交流磁場を印加することにより、がん細胞のアポトーシスを導く温度上昇を実現した。実際にヒト乳がん細胞を用いたin vitro実験では劇的なハイパーサーミア効果が確認できた。1.マンガンフェライト(Mn-ferrite)に亜鉛(Zn)をドープすることで、磁気パラメータが向上することが確認できた。ドープ量を詳細に変化させ、組成の全容を明らかにすることができ、トMn1-xZnxFe2O4 ( x = 0 1.0)の系にてx=0.2で磁化が最大になることをつきとめた。これは、異方性と温度の関係によると考えられる。2.in vitroの実験を行うことができた。当初、細胞株を購入するか研究協力者からの提供を受ける予定であったが、当実験室にて細胞を培養する技術を確立し、前立腺がん細胞、乳がん細胞についてのハイパーサーミア効果を実証することができた。磁気ハイパーサーミアの効果が期待できることが明らかになってきたので、さらにin vitroの実験をしっかりと行い、動物実験を視野に入れin vivoの実験へと進めていきたい。
活性型STATsの誘導発現による造血幹細胞の増幅とその分子機構の解析

STAYsは、インターロイキン、エリスロポエチン、トロンボポエチン、G-CSFなどの造血因子やEGFなどの増殖因子の細胞内シグナル伝達に関わる重要な分子の一つである。現在までの検討によりSTAT3はc-mycやサイクリンD1などの発現誘導を介して細胞増殖を誘導し、同時にBcl-2やBcl-XLなどの発現を制御することにより細胞のアポトーシスを阻害することが明らかにされている。我々は、ユビキチンが造血幹細胞の増殖を抑制することを見い出していたが、この作用がユビキチンがプロテアソーム依存性にSTAT3を崩壊させ血液細胞の増殖抑制やアポトーシスを引き起こすことを見い出し、造血細胞におけるSTAT3の重要性を明らかにした。さらに、我々は、がん遺伝子v-Srcによる腫瘍性増殖にも、rasばかりでなくSTAT3がサイクリンD2、サイクリンE、c-mycの発現を誘導し、腫瘍性増殖に関与していることを明らかにした。我々は、すでにSTAT1,3,5,6のfull-length cDNAの3'末端に合成型エストロゲン受容体のリガンド結合領域を融合させたキメラ分子の発現ベクターの作成を完了し、STAT1,3,5,6と合成型エストロゲン受容体のキメラ分子は、そのリガンドである4-OH tamoxifenの刺激に反応して各STATの認識配列を組み込んだルシフェラーゼのreporter geneを活性化することを明らかにしている。現在、マウス骨髄細胞にSTAT1/ER、STAT3/ER、STAT5/ER、STAT6/ERを発現するretrovirusを感染させた後、4-OH tamoxifen単独存在下あるいは各種の造血因子と併用下で培養し、造血幹細胞の増幅について検討中である。
デュシャンヌ型筋ジストロフィー遺伝子治療を目指したヒト人工染色体ベクターの作製

デュシャンヌ型筋ジストロフィー(DMD)の遺伝子治療を目指して、2. 4Mbにおよぶジストロフィン(DMD)遺伝子ゲノム領域を染色体改変技術を利用した染色体転座型クローニング法でHACベクター上にクローニングすることに成功した(DYS-HACベクターとよぶ)。このDYS-HACベクターを保持するキメラマウスにおいて、DMD遺伝子の発現は組織特異的かつ筋肉の細胞膜周辺に発現することが示された。さらにヒト細胞でのDYS-HACベクターは非常に安に維持されることが示された。以上のことより、本研究で作製したDYS-HACベクターはDMDの遺伝子治療に利用できることが示された。デュシャンヌ型筋ジストロフィー(DMD)はヒトX番染色体上に存在するDMD遺伝子の機能欠損により引き起こされる進行性筋萎縮症である。DMD遺伝子は全長2.4Mbにも及ぶことからDMDの完全な遺伝子治療は現時点では不可能であった。これまでに我々は巨大な遺伝子を染色体レベルで搭載可能なヒト人工染色体(HAC)ベクターの開発を行ってきた。本研究においてDMD遺伝子をクローニングしたヒト人工染色体ベクターと自己の幹細胞を用いたex vivo細胞遺伝子治療を目指して以下の研究を行った。3MbにおよぶDMDゲノム領域を染色体改変技術を利用した染色体転座型クローニング法でHACベクター上にクローニングした。具体的にはヒトX染色体上に存在するDMD遺伝子のテロメア側を人工テロメア配列移入により切断し、セントロメア側にloxP配列を導入した。改変X染色体をHAC導入CHO細胞へMMCT法を用いて移入後、Creを一過性に発現させることでHAC上のloxPサイトにDMDゲノム領域を転座クローニングした。なお、上記の部位特異的染色体改変は相同組み換え頻度の高いトリDT40細胞にヒトX染色体を移入して効率的に行った。次に作製したDMD-HACが機能的に発現するかを確認するためマウスES細胞に導入した。FISH法によりDMD-HACが導入されたマウスES細胞株を選別し、そのES細胞を8細胞期胚にインジェクション後、仮親に移植することでキメラマウスを作製した。DMD-HAC上にはあらかじめGFPを搭載していることから、DMD-HAC保持状況を蛍光顕微鏡で観察したところ、90%以上の割合で蛍光を観察する個体が10個体あたり2個体観察された。近年、ヒト重症免疫不全の遺伝子治療がウィルスベクターで行われたがベクターの宿主染色体への挿入による癌(白血病)が頻発したことが報告されている。そこで安全な遺伝子治療を目指して、HAC導入細胞を選択的に除去するシステムを構築した。具体的にはHACベクター上に自殺遺伝子(HSV-tk)を搭載し、そのHACベクターを導入したヒトHT1080細胞をヌードマウスに移植した。ガンシクロビル皮下投与によるHAC除去効果を検討したところ溶媒投与群に比べ優位に腫瘍形成が抑制された。このことからHACベクター導入により万が一がんが引き起こされた場合でもHAC導入細胞を選択的に除去できることが示された。今後はDMD-HACがヒトと同様の組織特異的発現様式を保っていることをRT-PCR法と免疫組織化学染色にて確認する。さらにDMD-HACを筋ジストロフィーモデルマウス由来の間葉系幹細胞に導入し、モデルマウス個体に戻すことにより、ヒトへの応用を目指した遺伝子治療モデル系を構築する。昨年度作製したDMD-HACが機能的に発現するかを確認するためマウスES細胞に導入した。ヒト特異的プローブを用いたFISH法、DMD領域特異的プローブを用いたPCR法によりDMD-HACが導入され、かつ正常マウス核型のマウスES細胞株を選別し、そのES細胞を8細胞期胚にインジェクション後、仮親に移植することでキメラマウスを作製した。昨年度はキメラ率(GFP陽性率)低いESラインしか取れなかったのに対し、今年度は20クローンの中から、上記解析により良いESラインを選別することで高キメラ率(GFP陽性)のマウスを獲ることができた。このマウスを用いて各種組織においてDMD遺伝子の組織

特異的スプライシングバリアントがヒトと同様に発現しているかをRT-PCR法を用いて解析したところ、脳特異的アイソフォームは脳特異的アイソフォームは脳特異的に、筋肉特異的なアイソフォームは筋肉特異的に発現が観察された。また、DMD-HACをヒト間葉系幹細胞に染色体導入法により導入し、100PDLまで長期培養後、25,50,75,100PDLにて保持率を検討した結果、DMD-HACは安定に維持されることが確認できた。以上のことからDMD-HACが遺伝子治療に利用できるベクターであることが示唆された。デュシャンヌ型筋ジストロフィー(DMD)はヒトX番染色体上に存在するDMD遺伝子の機能欠損により引き起こされる進行性筋萎縮症である。DMD遺伝子は全長2.4Mbにも及ぶことからDMDの完全な遺伝子治療は現時点では不可能であった。これまでに我々は巨大な遺伝子を染色体レベルで搭載可能なヒト人工染色体(HAC)ベクターの開発を行ってきた。本研究においてDMD遺伝子をクローニングしたヒト人工染色体ベクターを用いたex vivo細胞遺伝子治療を目指して以下の研究を行った。自殺遺伝子TKを搭載したDMD-HACを保持するマウスES細胞をヌードマウス皮下に移植し、ガンシクロビルまたはPBSの投与を行った。コントロールのマウスES細胞ではガンシクロビル投与群とPBS投与群に優位差はないのに対し、DMD-HAC導入ヒトマウスESではガンシクロビル投与群において腫瘍の増殖が優位に抑えらた。次にこれまでに、構築・精製したDMD-HACをマウスES細胞(B6系統)にMMCT法にて移入後キメラマウスを作製した。このマウスを用いて各種組織においてDMD遺伝子の組織特異的スプライシングバリアントがヒトと同様に発現しているかをRT-PCR法を用いて解析したところ、脳特異的アイソフォームは脳特異的に、筋肉特異的なアイソフォームは筋肉特異的に発現が観察され、筋肉において細胞膜周辺にジストロフィン遺伝子が発現することが免疫蛍光染色により明らかとなった。以上のことからDMD-HACが安全な遺伝子治療に利用できるベクターであることが示唆された。
境界値問題及び混合問題の超局所解析

1。線形微分方程式系の境界値問題、混合問題に関して;研究代表者による混合問題の代数解析的アプローチ(すなわちD-加群を使った表現)の中で中心的役割を果たすあるD-加群の構成に関し、簡明かつ直観的な構成法が得られたこと。これは主方程式系の生成元とヘビサイド関数との形式積全体によって生成されるD-加群と簡単に述べる事ができ、直接的には証明の簡素化に役立ち同時に地震波の方程式の解析など、応用に際し物理学的意味などの理解にも役立つ。また境界で退化した場合、例えば確定特異性をもつ場合などにもこれと並行した議論を使って混合問題を定式化、かつ解析する事ができるであろう。2。コロンボーの一般関数に関して;従来の定義では積分値が1であり、多くのモーメントが消えているようなコンパクト台の滑らかな関数を一つ固定する毎に"一般関数"の滑らかな関数によるイプシロン近似を与えてきたが、ここではイプシロン近似そのもののあるクラスとして一般関数を定義してみた。これによりいわば従来のひとつのデイストリビューションはいくつかの異なる一般関数としての表現をもつことになる。したがって非線形演算を行う際にはやはり不定性が伴うことになるがこの解釈の方が素粒子論など数理物理的立場からは自然であると思える。ただし、イプシロン近似を使った後の議論はコロンボー理論と並行し、積や特異性、解析性、波面集合なども扱える。1。2。
ポスト社会主義圏における民族・地域社会の構造変動に関する人類学的研究―民族誌記述と社会モデル構築のための方法論的・比較論的考察―

本年度は国際ワークショップを1回・小規模な研究会を1回行い、海外調査に1名を派遣した。国際ワークショップは平成14年11月22日と23日にわたって実施し、テーマは中央アジア・東欧諸国におけるポスト社会主義状況とした。報告には国内の少数民族や少数者の動向、民衆音楽の動向、宗教活動の動向をテーマとするものがあった。そこには文化人類学者だけでなく、歴史学者、政治学者、宗教学者も集まり、活発な討論が行われた。なお、このワークショップの成果は国立民族学博物館のホームページ上で公開されている(http://www.minpaku.ac.jp/research/scientific_research/sasaki_shiro/200211/)。研究会は平成15年2月15日に実施した。そこではこの2年間の研究活動の総括と今後のポスト社会主義研究の展開についての討論が行われた。海外調査は研究分担者1名がルーマニアとフランス赴き、ルーマニアにおけるポスト社会主義状況での宗教活動の現実と、ヨーロッパにおけるポスト社会主義研究の動向を調査した。この2年間の研究活動によってロシア、中央アジア、そして東欧と、ソ連的な社会主義体制とその崩壊を経験した地域を網羅的に概観することができ、そこから、今後の研究に発展していく点も浮かび上がってきた。その中で特筆すべき点は、このような地域の生活世界を調査するに際しての共通の調査項目、着目点、問題意識を見いだしたことであった。本年度は小規模の研究会を1回、国際研究集会を1回開催した。研究会は平成13年7月8日に国立民族学博物館にて行われ、研究代表者、分担者全員と2名の研究協力者、計10名が出席した。そこでは全員がこれまで行ってきた調査と研究の概要を紹介しあい、ポスト社会主義地域の研究テーマとして何を選ぶのかを討論した。その結果、共通の場での議論をめざすため、共通の調査項目を選定することが決定された。国際研究集会は平成14年2月9日と10日の2日間にわたってやはり国立民族学博物館において行われた。そこにロシア連邦サハ共和国からサハ共和国科学アカデミー人文学研究所政治学研究センター長のワンダ・イグナチエヴァ氏を招待し、また北海道大学スラブ研究センター客員研究員であったレヴォン・アブラハミヤン氏にも加わってもらい、研究代表者、分担者、協力者、計20名が出席して、研究報告と活発な討論が行われた。前半では「ポスト社会主義時代のトナカイ飼育」というテーマの下に、シベリアのトナカイ飼育の現状を分析する3本の報告がなされ、また、夏の研究会で話題となった共通の調査項目について具体的な提案がなされた。後半では「ポスト社会主義の現状」というテーマの下に、旧ソ連地域から招待した2名の研究者の報告があった。なお、国際研究集会の内容については国立民族学博物館のホームページの中で公開しているhttp://www.minpaku. ac. jp/sasaki_shiro/200202/)。本年度は国際ワークショップを1回、小規模な研究会を1回行い、海外調査に1名を派遣した。

この2年間の研究活動によってロシア、中央アジア、そして東欧と、ソ連的な社会主義体制とその崩壊を経験した地域を網羅的に概観することができ、そこから、今後の研究に発展していく点も浮かび上がってきた。その中で特筆すべき点は、このような地域の生活世界を調査するに際しての共通の調査項目、着目点、問題意識を見いだしたことであった。
マダニにおける飢餓誘導性オートファジーと発生・分化との関連性

マダニにおける飢餓誘導的オートファジーと発生・分化との関連性を明らかにし、得られた知見を新たなマダニ制圧法への応用に繋げることを目的に、以下の研究を実施した。(1)HlATG3、HlATG4、HlATG6、HlIATG8、HlATG12遺伝子についてリアルタイムPCR法による発現解析を行った。(1)卵幼ダニ期の発生過程では、各HlATG遺伝子の発現は産出直後の卵で最も高く、産出後3日目以降に低下することが判明した。(2)吸血後の雌成ダニ臓器別では、HlATG3、HlATG6の発現レベルは卵巣で最も高く、HlATG4は中腸で高かった。また、HlATG8は卵巣と唾液腺で高い発現レベルを示した。これらのことから、卵巣の成熟過程ならびに胚発生過程において、HlATG3、HlATG6、HlATG8が重要な役割を担うことが推測され、次いで、RNAiによる遺伝子発現抑制実験を行った。(3)HlATG3ノックダウンマダニの飽血時体重は対照マダニに比べて有意に減少したが、卵巣は対照群と同様に成熟した。(4)HlATG4、HlATG8、HlATG12遺伝子についてもRNAiを実施したが、それらの表現型については対照マダニと比較して有意な差が認められなかった。(5)今年度の結果から、HlA7G6以外の各HlATG遺伝子は単独ではVgの取り込みに関与しない可能性が判明した。(2)オートファジー制御因子として知られるTarget of Rapamycin(TOR)について、TORをコードするcDNAの全長をフタトゲチマダニ雌成ダニ卵巣より得た(HlTOR)。HlTOR遺伝子発現抑制により、HlTOR/HlTORは卵母細胞の発育に必須なVgの合成を制御することが明らかになった。TOR経路の遮断がマダニの産卵能低下を招くことから、本研究成果は新たなマダニ制圧法の開発に繋がる、極めて重要な知見であった。マダニにおけるオートファジーと発生・分化との関連性を明らかにするために、(1)マダニATG遺伝子の単離、(2)フタトゲチマダニATG6(HIATG6)の特性解明、(3)フタトゲチマダニAkt(HIAkt)の特性解明を行った。(1)フタトゲチマダニESTデータベースを用いたATG遺伝子の探索ならびにdegenerated PCR法を試みたが、新規遺伝子の単離には至らなかった。(2)RNA干渉法による遺伝子発現抑制により、HZATG6遺伝子発現抑制マダニでは、(1)卵黄タンパク質前駆体(ビテロジェニン;Vg)が卵母細胞に取り込まれず血体腔(ヘモリンフ)中に蓄積し、(2)産卵不全に陥ったことが明らかになった。これらの結果から、HIATG6は、卵母細胞におけるVgの取り込みに関与し、卵母細胞の分化において重要な役割を担うことが示唆された。(3)セリンスレオニンキナーゼAldをコードするHIAktの特性解明を行った。Akt遺伝子発現抑制マダニでは、(1)各臓器(外皮、脂肪体、中腸、卵巣、唾液腺)の発育が吸血3日目以降進行せず、(2)吸血後に上方調節されるはずの数種の遺伝子の発現レベルが上昇しなかった。これらのことから、マダニの吸血時に起こる細胞・組織の成長にはAktが必須であると考えられた。他生物種と同様、マダニにおいてもAktがオートファジーを制御する因子の一つであると推測され、今後その詳細を検討する予定である。今年度の成果は、マダニのVg取り込み・卵母細胞分化の分子基盤、ならびに、マダニの細胞分化・組織成長の分子基盤を解明するための重要な知見である。これらの知見は、マダニ産卵阻害・吸血阻害誘導などのマダニ制圧法を開発する手掛かりになると期待される。

(2)オートファジー制御因子として知られるTarget of Rapamycin(TOR)について、TORをコードするcDNAの全長をフタトゲチマダニ雌成ダニ卵巣より得た(HlTOR)。HlTOR遺伝子発現抑制により、HlTOR/HlTORは卵母細胞の発育に必須なVgの合成を制御することが明らかになった。TOR経路の遮断がマダニの産卵能低下を招くことから、本研究成果は新たなマダニ制圧法の開発に繋がる、極めて重要な知見であった。今年度の計画では、新規遺伝子を単離する予定であったが、残念ながら達成することができなかった。しかし、既に単離していたHlATG6,新たに単離したHlAktについての特性解明を行い、マダニの細胞分化においてそれらの遺伝子が重要な役割を担うことが明らかになった。これらの成果は、マダニでは初めての知見であり、国際学術誌にも受理されたことから、本研究はおおむね順調に進展していると自己評価する。今年度は、一部について計画通りの研究成果が得られなかったが、採用2年目・3年目に計画していた研究内容の一部について、予定よりも早く今年度中に成果を得ることができた。今後は、今年度に達成できなかった新規遺伝子の単離を継続して行うとともに、当初の計画通り研究を推進させる。
微小液滴の衝突を利用した新規マイクロ反応プロセスの開発

マイクロ流路あるいはインクジェット装置を用いて液滴を作製し、これを連続的に衝突させる新規反応プロセスの構築を試みた。液液2相系における操作においては、マイクロ流路を用いて安定に均一なサイズの水滴を製造し、これを衝突させる操作を連続的に行うことに成功した。気液2相系については2台のインクジェット装置により液滴を空中に射出し連続的かつ安定に衝突させることに成功した。両手法とも通常の均一系での混合に比べて、液滴衝突による合一時の混合速度が非常に大きいことを明らかにした。本手法を迅速かつ均一な混合を必要とするナノ粒子合成に適用し、1.4nmのPtナノ粒子、2.7nmのRhPdナノ粒子の作成に成功した。本年度は各種マイクロミキサーおよび購入した3Dプリンタを用いて作成したマイクロチャネルを用いた微小液滴の生成とそのサイズ制御について検討を行った。液液系においては、液体の合流部の体積が液滴サイズに大きく寄与することを明らかにし、液滴の生成時に比較的に大きな圧力変動が起こることを示した。この結果は圧力をモニタリングして制御することにより任意のタイミングで液滴を作成できることを示唆している。また、合流後に液滴となるかスラグとなるか、あるいは二相流となるかは、合流後の流路径と流速によって決定できることを示した。さらに、T字チャネルを用いた液滴作製においてはチャネル径と液物性および流速などの流動条件から液滴径を予測する推算式を提案した。この推算式を使用することにより、合流部体積、流速、および合流後の流路サイズによって任意の液滴を作成することを可能とした。以上の結果より、本研究の目的である微小液滴の衝突制御による新規反応場形成の可能性を示した。次に液滴生成デバイスを2つ用いて合流させる液滴合一チャネルの試作を行った。液滴の合一には液滴生成のタイミングを精密に制御することが重要となることを示し、流路に拡大部を設けて液滴の流速を一時的に減少させるこ液滴の設計に必要な液滴体積の推算式を示した。とによって、より広範囲の条件で液滴を合成できることを明らかにした。作製した液滴を合一させてダッシュマン反応を行い、混合速度に及ぼすデバイスのサイズは流動条件の影響を検討した結果、液滴の混合速度は液滴径と衝突速度に依存することを示し、液滴径を減少することによって、ミリ秒単位の混合が可能であることを示唆した。昨年度に引き続き、各種マイクロミキサーおよび購入した3Dプリンタにより作成したマイクロチャネルを用いて、微小液滴の生成とそのサイズ制御について検討を行った。物性の異なる種々の溶液について検討を行い、キャピラリー数やウェーバー数などの無次元数を用いたより一般的な液滴サイズ推算式を提案した。これにより、液物性、合流部体積、流速、および合流後の流路サイズによって任意の液滴を作成することを可能とした。以上の結果より、本研究の目的である微小液滴の生成については目的を達した。次に液滴生成デバイスを2つ用いて合流させる液滴合一チャネルについて検討をおこなった。昨年度までに得られた液滴の合一のタイミング制御についての知見をもとに、液滴の生成と合一を一連で行うマイクロデバイスを試作した。デバダッシュマン反応を用いて液滴の合一による混合特性の評価を行った結果、混合性能の向上には液滴の衝突時における相対速度が非常に重要であることを示すとともに、混合時間と液滴径および衝突相対速度の関係を表す相関式を提案した。液液系の液滴生成制御および合一制御に加えて、気相中で液滴を生成してそれを衝突させた場合についても検討を行った。この検討には平成27年度に導入したInk Jet吐出装置を用いた。本装置は2つのインクジェットノズルから液滴を射出して衝突させるものであるが、両者の射出タイミングと射出速度を高度に制御する必要がある。物性の異なる液滴の射出制御は非常に困難であるが、ストロボカメラを用いて観察しながら吐出圧を制御することで、気相中において安定な液滴の射出と衝突に成功した。平成26年度に購入した3Dプリンタを用いることで、種々の形状のチャネルを短時間に作製することが可能となり、液滴生成に及ぼすチャネル形状や操作条件の影響を網羅的に検討することができた。これにより、液滴生成については既に研究の目的を達している。液滴合一制御については、液滴の生成と合一を一連で行うデバイスの開発に成功している。ただし、液滴生成時の条件と合一の条件が相反するために広い流動条件範囲で利用可能とは言いがたい。しかし、合一時に第3物質を添加することやデバイスの素材変化を行うことで、目的を達成できると考えている。また、気相中の液滴生成・合一まで研究範囲を広げており、研究は概ね順調に進展していると判断できる。平成28年度は昨年度に購入した2台の液滴射出装置を用いて液滴の合一試験を行い、その混合特性と反応特性への影響を検討した。液滴射出装置は数十マイクロメートルの液滴を連続的に射出すること可能であり、2台の射出タイミングを調整することで安定して液滴同士を衝突・合一させることに成功した。空中での微小液滴の衝突を反応操作に応用する利点として、固体析出系でも閉塞が起こらない点が挙げられる。