hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
疼痛制御に関わるノルエピネフリントランスポーター発現調節機構の解明

本研究は下行性抑制性ノルエピネフリン(NE)神経系におけるノルエピネフリントランスポーター(NET)機能発現調節機構の解明と、その疼痛制御への関与から導かれる新たな治療法の開発基盤を得ることを最終目標とし進めている。昨年度の結果より、C末端領域をコードするエキソン(E)15とE16の選択的スプライシングにより生じる2種のヒトNETアイソフォームの機能発現にはE14が重要な役割を担っているということが示された。本年度はさらにヒトNETアイソフォーム発現局在の検討と相互作用について解析を行った。細胞極性を有すMDCK細胞へ両アイソフォームcDNAをそれぞれ形質導入し、ヒトNET安定発現細胞系を樹立した。これらの細胞に対して抗ヒトNET1/2抗体を用いて免疫染色を行ったところ、NETの細胞局在に差が認められ、NET2は細胞膜への発現がNET1に比べ少ないことがわかった。またNE取り込みのVmax値もNET2は小さかった。それぞれのC末端領域にはいくつか特徴的なアミノ酸配列がみられるので、それらの配列をアラニンに置換したミュータントを作製し、COS-7細胞を用いて一過性に形質導入して機能解析を行った。NET1,2に共通するE14にはER expoftmotifが存在し、いずれのアイソフォームもミュータントでは細胞膜への移行および基質輸送活性が著しく低下していた。またNET1のE15領域にあるPDZ binding motifについて解析したところ、このmotifはNET1の細胞膜への移行にはそれほど影響を及ぼさないが、基質輸送活性機能発現のために重要であることがわかった。さらにNET2 E16領域内に存在するER retentionmotifはE14のER exportmotifと相互作用している可能性を示唆する知見を得た。本研究は、疼痛に関わる下行性抑制性ノルエピネフリン(NE)神経系におけるNEトランスポーター(NET)機能発現調節機構め解明と、その疼痛制御への関与から導かれる新たな治療法の開発基盤を得ることを最終目標とし進めている。今年度は、NETの機能発現における調節機構を解明するため、ヒト、NETエキソン(E)14領域の24個のアミノ酸を3分割(N末端よりC1,C2,C3)し、一部または全てを欠失させたミュータントを異なるC末端領域をコードするhNET1とhNET2両バリアントそれぞれに対して作製した。それぞれの全アミノ酸列を含むcDNAをcos-7細胞に一過性に形質導入し、形質導入後、NE輸送活性を調べた結果、hNET1、2いずれも、E14領域すべてを欠失した場合、いずれか2つを欠失した場合、NE輸送活性は消失した。しかし、hNET1は一部を欠失した場合も、NE輸送活性が消失したのに対して、hNET2では、C3のみの欠損では野生型のhNET2と同程度の輸送活性を示した。また、これらのミュータントをcos-7へ形質導入後、細胞膜表面蛋白質をビオチン化し、細胞膜に発現しているhNETについて、抗hNET1/2抗体を用いてウエスタンブロット法にて検出した結果、膜、細胞質内、核内を含む細胞全抽出液において、hNET1、2いずれも約50kDのバンドとグリコシル化による約80kDのバンドが得られた。一方細胞膜画分ではhNETはほとんどグリコシル化されていることがわかった。それぞれのミュータントについては、NE取り込み活性が著しく低いミュータントはいずれも細胞膜画分におけるhNETタンパクの発現が認められなかった。以上の結果から、NET機能発現においてE14領域は重要な役割を担っており、また、両バリアントでは、E14領域によるNET機能発現の制御機構が異なる可能性が示唆された。
小学校英語教育における評価基準の構築の研究:ヨーロッパ共通参照枠を基にして

小学校英語教育における評価基準の構築に関連して、まず、文字指導についてCEFRの記述文をもとにした評価規準を作成し、児童に実施した文字の読み書きについてのアンケート調査の結果と比較検討した。また、実際にこれらの評価基準に則って担任教師が筆記テストを作成し、その採点結果を論じた。一方、評価の問題も含めて教員養成における理論と実践の融合について論じ、さらに小学校英語教育全般にわたる図書を出版した。21年度には、まず、物品費によって購入した図書(和書6冊、洋書28冊)などを利用してCEFR及び評価論の理論的な研究を行った。併せて海外出張先(フィンランド、オランダ、フランス、シンガポール)についての事前調査も行っている。また国内の学会(外国語教育メディア学会、小学校英語教育学会、中部地区英語教育学会、広島大学英語教育学会)に出張し多くの発表を聞く機会を得た。海外出張として9月12日24日までフィンランド、オランダ、フランスの各国で小学校4校、中学校1校、中等学校2校)を視察した。また2月27日から3月5日までシンガポールで日本人学校(小学校、中学校)、日本人幼稚園、シンガポール現地校(小学校2校、中学校1校、幼稚園1校)を視察した。いずれの学校でも英語の授業を参観し、学校長、担任やその他の教員と意見交換する機会が持てた。研究テーマとしているCEFRとの関係で、英語の授業における評価方法、テストの実際などについての情報も多く得たが、それ以外にも学校制度の様々な側面について情報が得られた。特に教員養成制度についてフィンランドではヘルシンキ大学附属中等学校を訪問したことから附属学校としての教育実習に対する取り組み、またオランダ(小学校1校、中等学校1校)においては実習中の教育実習生から話しを聞くことができた。シンガポールでは、学校現場における第2言語としての英語の役割を実際に見ることができ、学校教育における言語教育の位置づけについての知見が得られた。一方、シンガポールにおいては、従来から「マンパワー政策」が実施されており、それに伴う選抜制度の実際を見ることができた。一方研究用の資料として、フィンランドでは小学校における英語教科書を全冊購入した。またシンガポールでは教員養成大学のテキスト等を多数購入でき、今後の研究に役立てることができると期待している。22年度には、21年度の物品費によって購入した図書や海外出張先で購入した教科書をはじめとする教材などを利用して、評価論の理論的な研究を基にして、CEFRの枠組みを利用した、日本の小学校英語教育における評価の実際について研究を行い、国内の学会で発表した(外国語教育メディア学会、小学校英語教育学会、中部地区英語教育学会、全国英語教育学会)。特にその中で、小学校英語教育学会(北海道工業大学)では、小学校英語教育における文字指導について、CEFRの記述文をもとにした評価規準を作成し、小学生に実施した文字の読み書きについてのアンケート調査の結果と比較検討した結果を発表した。この研究は「文字指導における小学校外国語活動と中学校英語教育の連携について-CEFRをもとにした考え方による-」として論文にし、『愛知教育大学外国語研究』第44号に掲載された。また、愛知県の小学校の協力の下に、小学校英語教育における担任教師が作成する筆記テストの有効性について、実際のテストを作成して児童に対して実施し、その結果について考察するという研究を、全国英語教育学会(関西大学)で発表した。この中では、小学校と中学校の評価規準の整合性が現段階では取れていないこと、また将来的に小学校と中学校の英語教育を連携させるためには、技能の面にも配慮した英語教育を小学校でも実践する必要などを述べ、筆記テストの可能性を研究する意義を論じた。実際に実施されたテストにおける児童の得点の分布を検証し、将来的には担任教師が他の教科と同様に筆記テストを作成することは可能ではないかと論じている。この研究は、「担任教師主導の小学校英語教育におけるテストの作成について」として論文にし、『愛知教育大学外国語研究』第44号に掲載された。これらの点については、今後さらに研究を継続していく予定である。23年度には、22年度に引き続き、21年度の物品費によって購入した図書や海外出張先で購入した教科書をはじめとする教材などを利用して、評価論の枠組みの研究を継続した。また、23年度は特に、22年度の研究成果に基づき、更にその評価の枠組みを小学校英語教育の分野でどのように活かすかについて研究した。その成果は国内の学会で発表されている(中部地区英語教育学会、小学校英語教育学会、全国英語教育学会)。特にその中で、中部地区英語教育学会(福井大学)で、シンガポール日本人学校小学部の英語教育の取り組みの中で語彙指導に焦点を当てて発表し、「中学校英語教育へ繋げるための外国語活動における語彙指導-シンガポール日本人学校の英語教育から-」として論文にし、『中部地区英語教育学会紀要』第40号に掲載された。また、「小学校英語教育における文字指導の問題について「中学校へ繋げるために「評価基準」を意識した文字指導のあり方」を第11回小学校英語教育学会(大阪教育大学)で発表した。さらに、評価の中で小中連携の問題を扱ったものを第37回全国英語教育学会山形大会(山形大学)で、シンガポールの日本人学校における小中連携の問題についても評価の問題を含めて中部地区英語教育学会(福井大学)で発表した。

教員養成の観点からも評価の問題を含めて考察を進め、「小学校教員養成における「英語科教育法」の位置づけについて」として第11回小学校英語教育学会(大阪教育大学)で発表し、「外国語活動教員養成-質的向上を目的とした大学での理論と教育現場の実践の融合」と題する論文として『英語展望』第119号に掲載された。評価論を中心にして21年度から研究を重ねてきたが、23年度にはその研究を発展させる形で、高橋・柳(編著)による『新しい小学校英語科教育法』(協同出版)を出版した。
即時・早期荷重インプラントの骨結合獲得のための微小動揺の閾値と荷重開始時期の解明

ウサギの脛骨インプラントを埋入、即時・早期荷重をかけ、微小動揺の実測と骨形態計測を施行した。荷重時期が早期になるほど低い荷重値でもインプラントの骨結合が得られなかったが、開始時期が遅いほど高い荷重値を負荷しても骨結合が得られた。埋入後5日目においては荷重による初期のルーズニングがなく確実に成功することが解った。骨形態計測では骨接触率では術後5日後で最大となり、インプラント周囲骨量に関しては即時で最大となった。これらのことからインプラント埋入早期からの荷重については周囲骨量を増加する可能性もあるが喪失する可能性が高く、しばらく治癒期間を置くほど骨接触率が増大し、治療の成功率も上昇させる。即時・早期荷重インプラントの成功にはオッセオインテグレーション(以下、骨結合)の獲得が必要である。骨結合の獲得のためにはインプラントの加わる荷重の大きさと同時に微小動揺の大きさが重要な因子であるが、現在のところその許容範囲は不明である。また治癒期間中のインプラントに荷重が加わることによる周囲骨の反応については概念的にしかとらえられておらず、骨結合を確実にするための荷重開始時期についても解明されていない。微小動揺については現在の研究成果にてレーザー変位計により実測する方法が確立された。またインプラント埋入後に即時荷重を行うことで、微小動揺が経時的にどのように変化することが解明された(現在論文投稿中)。また即時荷重を行うことで、周囲の骨にどのような変化をもたらせるかが組織標本および骨形態計測により判明した。これらの成果を用いて、今回は本研究の目的は、即時・早期荷重下における、骨結合を獲得するための荷重の大きさとインプラントの微小動揺の許容範囲の解明および骨結合の獲得を確実とする荷重開始時期の解明をすることである。今回の実験においては即時荷重を行い初期の微小動揺を前回の設定の1.6倍以上にし、荷重を6週間連日行ったが、骨結合を認めており、インプラントの側方変位が、172.8μm以下であれば骨結合することが分かっている。今後は荷重の開始時期を現在までインプラント埋入の翌日から行っていたものをずらしていき、荷重によりインプラントのゆるみが生じない時期を探っていく。本研究における目的は即時・早期荷重におけるオッセオインテグレーションを獲得する閾値と最適荷重開始時期について解明することである。今回ウサギ脛骨にインプラントを埋入し、インプラント埋入翌日、2、3、4日後に一定の変位(240μmの変位(インプラントNECKから上方10mmの位置にての変位))を与えて、その変位の変化を測定した。結果として翌日と、2日後の荷重に関しては荷重後に一時的な安定度の低下(インプラント変位量の増加、つまりゆるみ)が生じる。その後変位量が減少してオッセオインテグレーションを獲得する。3、4日後から荷重を開始した場合は荷重後の安定度の低下は認められなかった。このことからインプラントの荷重を開始する最適な時期はウサギでは埋入後3日以降にてゆるみをきたさない安全な時期であると判明した。ウサギの骨のturnoverが人の4倍とした場合およそ12日14日後であると推測される。また荷重の閾値については上記変位を与えた荷重値の大きさは1.93.4Nの範囲にて荷重を与えた。結果として2.8N以上の荷重を加えた場合1例を除いたすべてがオッセオインテグレーションを獲得できなかった。このことから最適荷重開始時期とオッセオインテグレーション獲得のための荷重の大きさが判明した。これらのデータをもとに人に応用することで、即時・早期荷重の成功率を上昇させることが可能と推測される。現在まで15頭のデータのサンプリングを行っているが、荷重開始時期の違うウサギの群をそれぞれ同数にするためのこり5頭ほどのサンプリングが必要である。またこれらのデータは変位を測定したのみで、骨形態計測を行っていないため、今後これらを早急にする必要がある。また論文作成期間も考えた場合、やや遅延しているため現在、急ぎこれに対応している。ウサギ脛骨にインプラント3本埋入を行い、中央のインプラントに制御された1HZの機能的動的荷重を15分/日にて週5回行い、6週ごまで実験を行った。中央のインプラントの荷重による変位をレーザー変位計にて実測をおこなった。また荷重実験開始前に共鳴振動周波数分析機(@オステル)にてインプラント安定指数(ISQ)を測定し実測との比較をおこなった。埋入から荷重開始時期については埋入後1日(4例)、2日(4例)、3日(3例)、4日(4例)、5日(3例)と五群の分けて測定をおこなった。結果として埋入1日後の荷重群に関しては荷重開始翌日には変位量が増大したが、その他の群に関しては2例を除いて荷重開始翌日の変位量が減少していた(安定度が上昇)。また早期に荷重を開始するほど、インプラントのルーズニングがおこり、骨との結合が得られない症例が増加した。ISQについては実測した変位の変化にたいして非常に類似した関係をしめし、ISQの値の変化は安定度の変化を顕著に表していることが解った。これらのことからウサギに関しては埋入一日以内の即時荷重においては荷重と同時にインプラントのゆるみが起こり、インプラントを喪失する可能性が非常に高く、埋入から2日以降に荷重を行うことが勧められる。

ウサギの骨のターンオーバーが人の4倍であるため、人の場合、埋入から1週間程度の非荷重期間を設けることにより成功率が向上すると考えられる。このことにより今後臨床インプラント治療における最適荷重開始時期が明確になり、早期にインプラントの上部構造の装着が可能になり、患者の口腔機能の早期改善が期待できため、重要かつ意義のある研究である。現在まで18例のサンプリングが終了しているが3日と5日のサンプルが1ずつ足らないので、サンプリング中である。これが終了次第、標本作成を行うが、サンプリングを終了しない限り開始できないため、研究は遅れている。4年間にて動的荷重実験を行い18頭のサンプリングが完了した。これらの結果から直接的にレーザー変位計により測定したインプラントの微小動揺と間接的に測定した共鳴周波数振動分析装置(Ostell(R))によるImplant stabilityquotient(ISQ)との間には非常にリニアーな関係をみとめた。また荷重値が大きいほどインプラントの微小動揺がプラトーになるまで期間を要し、また骨結合獲得に至らない可能性が高かった。またインプラントの荷重開始時期については、術後3日以上免荷して荷重を開始したものは、荷重開始による翌日のインプラントのゆるみは認めず、安定性が増す結果となった。また術後5日待時した、インプラントについては全例に骨結合獲得をみとめた。骨形態計測においては荷重を全く行わなかったコントロール群に比較して、骨接触率および、インプラント周囲骨の骨量は有意に大きかった。荷重開始時期の違いによる骨接触率および、インプラント周囲骨の骨量には有意な違いは認めなかった。さらに荷重の大きいものほど周囲骨の骨量が大きな傾向をしめした。これらの骨形態計測から、荷重値によりインプラント周囲の骨量は影響をうけるが、荷重開始時期のについては影響を受けないのではなかと推測された。このことからウサギの骨のターンオーバーが4倍とした場合、人の場合20日後に荷重を開始することでインプラントの成功率が上昇すると考えられた。ウサギの脛骨インプラントを埋入、即時・早期荷重をかけ、微小動揺の実測と骨形態計測を施行した。荷重時期が早期になるほど低い荷重値でもインプラントの骨結合が得られなかったが、開始時期が遅いほど高い荷重値を負荷しても骨結合が得られた。埋入後5日目においては荷重による初期のルーズニングがなく確実に成功することが解った。骨形態計測では骨接触率では術後5日後で最大となり、インプラント周囲骨量に関しては即時で最大となった。これらのことからインプラント埋入早期からの荷重については周囲骨量を増加する可能性もあるが喪失する可能性が高く、しばらく治癒期間を置くほど骨接触率が増大し、治療の成功率も上昇させる。従来のインプラント動的荷重装置ではセッティングにより微小動揺の実測に際して若干の誤差が生じるため、より精密な測定値を得るために、荷重装置を改良した。またウサギの脛骨に埋入したインプラントに荷重を加えるためウサギ脛骨の強固な固定が必要であり、従来より使用していたインプラント固定装置も併せて改良をおこった。デバイスの改良に8か月を要したために、動物実験については進行が遅れることとなった。動物実験が終了次第、採取骨のCT検査、および組織標本の作製を行う。組織標本ができ次第骨形態計測に速やかに移行し、データの吟味を行い、最終データを決定する。
有機分子半導体の量子ナノ微結晶と量子ヘテロ構造の光物性と新機能性

本研究では,有機分子半導体のナノメートルサイズの微結晶および薄膜を作製し、微結晶・薄膜の構造・形態と光学特性の相関を明らかにし、分子の組織化・集合化に伴う新しい光機能性を議論する。特にこれらのナノ構造における励起子のサイズ効果と次元性の研究から、分子→クラスター→微結晶→バルク結晶への電子構造の変化を連続的にかつ実験的に解明し、分子の高次組織化形態である有機分子半導体ナノ量子構造の新しい光機能性を探求した。石英基板上にオリゴチオフェン膜を成長させた場合、H会合体が形成される。100nm程度の厚さまでは、膜厚増加とともに吸収の偏光異方性や偏光発光度も単調に大きくなる。それ以上の厚みでは、光学特性はほとんど変化しない。非常に薄い膜(20nm以下で)では、偏光依存性は見られず、ピコ秒発光減衰曲線も拡張指数関数である。x線回折および電子顕微鏡による構造特性と光学特性の間には、良い相関関係があることがわかった。分子構造を制御することにより、結晶薄膜の構造および光学特性を制御する試みを行った。チオフェン骨格の新しい構造を持つオリゴマーを合成し、薄膜物性を研究した。直線状の分子は、結晶性の良い薄膜が得られたが、折れ曲がった構造の分子は、うまく配向せずに光学異方性を示さなかった。また配向したポリシラン膜を作製するために、溝構造を持つ基板上に真空蒸着を行った。きれいに配向した薄膜が得られることがわかった。
骨形成不全症患者の骨折治癒促進を目的とした高機能骨誘導性基質の開発

本研究で実施する高機能骨誘導型GAMの開発は、申請者らがこれまで得てきた成果をもとに立案されている。例えばGAMに搭載したmiRNA20aが、複数の遺伝子発現を制御することで優れた骨誘導能を発揮し得ることは、申請者の実験結果から既に示唆されている。さらに、NanoballベクターをGAMに組み込み(pBMP4コード型)、骨再生局所へ応用することの有用性についても、予備実験にて一部知見が得られている。
膵癌遠隔転移における間葉系幹細胞(MSC)の役割の解明とその臨床的意義の検討

間葉系幹細胞マーカーを発現する膵星細胞が間接共培養下で膵癌細胞株の浸潤を促進し、マウス皮下腫瘍モデルで腫瘍の増大を促進することはすでに発見しており、平成22年度はその研究をさらに進め、マウス膵同所移植モデルにおいて特異的膵星細胞が膵癌細胞の浸潤を促進していることを発見した。これは間葉系幹細胞(MSC)が膵癌遠隔転移の初期のステップに影響を及ぼしていることを示唆しており非常に興味深い。また新たに、この特異的膵星細胞が膵癌細胞株との共培養下で約1.5倍に割合が増えることをつきとめ、これにより膵癌細胞が何らかの因子を介して自己の浸潤・転移に都合のいいように周囲微小環境を構築している可能性が示唆された。間接共培養下でこれは免疫化学組織染色検査で見られた、膵癌細胞の周囲に主に特異的膵星細胞が存在している所見と合致しており、間質標的治療の可能性を広げるものと考えられる。一方で、同定した特異的膵星細胞はMMP3の分泌が豊富でこれが膵癌の浸潤促進に関与しているとみられていたが、分泌型MMP3により膵癌細胞株のEMTを誘導することはできなかった。上記の結果を複数の膵がん患者由来の間葉系幹細胞を用いて解析・確認し、上記現象は膵癌間質細胞において普遍的事実であることを証明した。現在は、今回特定できた表面抗原の他にもCD90、CD271、CD280など間葉系、神経系マーカーを対象に、膵癌遠隔転移に強く影響を与える間葉系幹細胞のマーカーとなる分子を同定するため表面抗原解析、ソーティングによる分取後の細胞機能解析を進めている。
口腔内細胞の生存・再生に関わる唾液ヒスタチンとToll様受容体シグナルの解明

歯周疾患の原因として環境要因添挙げられ,歯周病原因菌の刺激により歯と軟組織への付着破壊、結合組織や硬組織である歯槽骨などの破壊を引き起こす。これらの現象は宿主細胞間の複雑な相互作用によって惹起され、慢性炎症性疾患となる。ヒスタチン(HTN)は、抗カンジダ菌作用、う蝕原因菌増殖抑制、歯周病原菌由来コラゲナーゼ阻害活性を有し、自然免疫に関する唾液蛋白質である。口腔内細胞は絶えず唾液(蛋白質)に曝されており、特にHTNの宿主に対する生理的意義や宿主因子との相互作用については、殆ど明らかにされていない。これまでに、細胞内新生蛋自質の立体構造形成、変性蛋自質のリフォールディングや凝集阻害、分解排除に関わる熱ショック蛋白質の1つであるHSC70にHTNが結合すること、HTNはendocytosisによりヒト歯肉線維芽細胞(HGF)内に取込まれ、HTN/HSC70複合体が熱誘導により核内に移行すること、並びにHGFのDNA合成や生存維持を促進させることについて明らかにした。熱ショック蛋白質(HSP60,70など)はマクロファージなどに存在するToll様受容体(TLR)のリガンドとなり、炎症性サイトカインを産生する。一方、HSC70がTLRのリガンドとなり、シグナル伝達が行われるのかどうかは明らかにされていない。そこで、TLR4/CD14/MD-2発現HEK293細胞にHSC70を加え、ルシフェラーゼアッセイを行ったところ、NF-κBの活性化が認められた。また、予めHSC70にHTNを結合させた復合体について同様に解析したところ、NF-kBの活性化がHTN容量依存的に低下した。これは、HSC70によるTLRシグナルをHTNが抑制することを示し、HTNによる抗炎症作用が考えられた。この現象について、現在、更に詳細な検討を行っている。歯周疾患の原因には、歯周病原菌の歯と軟組織への付着、・歯周病原菌由来毒素LPSによる歯周組織破壊や歯槽骨吸収などがある。これらの現象は、様々な宿主細胞間の複雑な相互作用により惹起される。我々は、主な歯周組織、歯肉線維芽細胞(HGF)のLPSによる炎症性サイトカインの産生、及びプロテアーゼによる結合・硬組織の破壊機序について明らかにしてきた。唾液蛋白質ヒスタチン(HTN)は、カンジダ菌などの抗菌作用やう蝕原因菌増殖抑制、歯周病原菌由来コラゲナーゼ阻害活性を有する。HIV感染者では、HTN発現量の顕著な減少が示唆されている。しかしながら、HTNの口腔内細胞に対する生理的意義や宿主由来因子との相互作用については、殆ど明らかにされていない。現在までに、HTNは細胞内新生蛋白質の立体構造形成、変性蛋白質のリフォールディングや凝集阻害、分解排除に至るまでの機能を有する熱ショック蛋白質(HSC70)のペプチド結合領域に結合すること、HTNはendocytosisによりHGF内に取込まれ、HTN/HSC70複合体が熱誘導により核内に移行することを明らかにした。ここで、熱ショック蛋白質はDNA複製・転写に関連することから、HTN/HSC70間相互作用が細胞増殖に与える影響について解析した。その結果、HTN存在下でHGFのDNA合成が優位に促進され、熱誘導により顕著であった。また、細胞の生存率は、HTN添加により促進された。これらの結果は、HTNが口腔内細胞の恒常維持に重要であることを示し、細胞修復・再生と関係があることを意味する。

現在、HTN/HSC70間の生理的意義について、より詳細に解析している。一方、熱ショック蛋白質はToll様受容体のリガンドとなり、炎症性サイトカインなどを産生する。HTNと熱ショック蛋白質相互作用がこの現象にどの様な影響を及ぼすのか、現在検討している。歯周疾患の原因として環境要因が挙げられ、歯周病原因菌の刺激により歯と軟組織への付着破壊、結合組織や硬組織である歯槽骨などの破壊を引き起こす。これらの現象は宿主細胞間の複雑な相互作用によって惹起され、慢性炎症性疾患となる。ヒスタチン(HTN)は、抗カンジダ菌作用、う蝕原因菌増殖抑制、歯周病原菌由来コラゲナーゼ阻害活性を有し、自然免疫に関する唾液蛋白質である。口腔内細胞は絶えず唾液(蛋白質)に曝されており、特にHTNの宿主に対する生理的意義や宿主因子との相互作用については、殆ど明らかにされていない。これまでに、細胞内新生蛋白質の立体構造形成、変性蛋白質のリフォールディングや凝集阻害、分解排除に関わる熱ショック蛋白質の1つであるHSC70にHTNが結合すること、HTNはendocytosisによりヒト歯肉線維芽細胞(HGF)内に取込まれ、HTN/HSC70複合体が熱誘導により核内に移行すること、並びにHGFのDNA合成や生存維持を促進させることについて明らかにした。熱ショック蛋白質(HSP60,70など)はマクロファージなどに存在するToll様受容体(TLR)のリガンドとなり、炎症性サイトカインを産生する。一方、HSC70がTLRのリガンドとなり、シグナル伝達が行われるのかどうかは明らかにされていない。そこで、TLR4/CD14/MD-2発現HEK293細胞にHSC70を加え、ルシフェラーゼアッセイを行ったところ、NF-κBの活性化が認められた。また、予めHSC70にHTNを結合させた複合体について同様に解析したところ、NF-κBの活性化がHTN容量依存的に低下した。これは、HSC70によるTLRシグナルをHTNが抑制することを示し、HTNによる抗炎症作用が考えられた。この現象について、現在、更に詳細な検討を行っている。
痛み受容機構の解明:カプサイシン受容体の構造・機能協関と活性制御機構の解析

分子生物学的手法と電気生理学的手法を組み合わせて痛み受容体の構造・機能協関の解明に迫る以下のようなアプローチで、痛み受容機構の分子メカニズムを解析した。1.点変異体を用いた酸感受部位の同定:酸(プロトン)によるVR1の活性化のEC_<50>が約pH5.4であること、プロトンが細胞外からのみ作用することから、VR1の細胞外ドメインの酸性アミノ酸を中性あるいは塩基性アミノ酸に変える点変異体を作成してパッチクランプ法を適用して機能解析を行った。その結果、第3細胞外ドメインの600番目のグルタミン酸がプロトンによるカプサイシン活性化電流及び熱活性化電流の制御に、648番目のグルタミン酸がプロトンによるVR1の直接の活性化に関与する重要な部位であることが明らかとなった。2.VR1制御機構の検討:培養細胞を用いた異所的発現系でVR1活性の炎症関連メデイエイターによる制御機構を検討した。細胞外ATPによってカプサイシン活性化、プロトン活性化電流は増大した。また、細胞外ATPによってVR1の熱活性化温度閾値は43度から35度に低下した。これは、細胞外にATPが存在すれば、体温でもVR1は活性化して痛みを惹起しうることを示す。この細胞外ATPによるVR1活性の制御は代謝型P2Y_1受容体を介して起こっていること、さらに、PMAによるPKCの直接活性化、PKC阻害剤の効果の検討等から細胞外ATPの効果にはPKCの活性化が関与することが示された。ラット後根神経節細胞でも同様のカプサイシン活性化電流の細胞外ATPによる増強効果が観察され、HEK293細胞及びラット後根神経節細胞におけるP2Y_1の遺伝子及び蛋白の発現が確認された。この代謝型受容体とイオンチャネル型受容体VR1の機能連関は全く新しい「疼痛発生システム」として注目される。さらに、PKCεによってVR1が直接リン酸化されることを生化学的に証明し、リン酸化される2つのセリン残基を同定した。本基盤研究は平成12,13年の2年間にわたるものであるが、本年度は分子生物学的手法と電気生理学的手法を組み合わせて痛み受容体の構造・機能協関の解明に迫る以下のようなアプローチで、痛み受容機構の分子メカニズムを解析した。1)点変異体を用いた酸感受部位の同定酸(プロトン)によるVR1の活性化のEC_<50>が約pH5.4であること、プロトンが細胞外からのみ作用することから、VR1の細胞外ドメインの酸性アミノ酸を中性あるいは塩基性アミノ酸に変える点変異体を作成してパッチクランプ法を適用して機能解析を行った。2)VR1制御機構の検討後根神経節細胞では、カプサイシン活性化電流がA-kinase系を介してprostaglandinE_2によって増強されること、熱活性化電流がC-kinase系を介してbradykininによって増強されることが知られている。そこで、培養細胞を用いた異所的発現系でVR1活性の炎症関連メデイエイターによる制御機構を検討した。その結果、炎症等において細胞外に放出されるATPが代謝型のP2Y1受容体を介してPKCを活性化させることによってVR1活性を増大させることが明らかとなった。

これは全く新しい疼痛発生の機序として注目される。分子生物学的手法と電気生理学的手法を組み合わせて痛み受容体の構造・機能協関の解明に迫る以下のようなアプローチで、痛み受容機構の分子メカニズムを解析した。1.点変異体を用いた酸感受部位の同定:酸(プロトン)によるVR1の活性化のEC_<50>が約pH5.4であること、プロトンが細胞外からのみ作用することから、VR1の細胞外ドメインの酸性アミノ酸を中性あるいは塩基性アミノ酸に変える点変異体を作成してパッチクランプ法を適用して機能解析を行った。その結果、第3細胞外ドメインの600番目のグルタミン酸がプロトンによるカプサイシン活性化電流及び熱活性化電流の制御に、648番目のグルタミン酸がプロトンによるVR1の直接の活性化に関与する重要な部位であることが明らかとなった。2.VR1制御機構の検討:培養細胞を用いた異所的発現系でVR1活性の炎症関連メデイエイターによる制御機構を検討した。細胞外ATPによってカプサイシン活性化、プロトン活性化電流は増大した。また、細胞外ATPによってVR1の熱活性化温度開値は43度から35度に低下した。これは、細胞外にATPが存在すれば、体温でもVR1は活性化して痛みを惹起しうることを示す。この細胞外ATPによるVR1活性の制御は代謝型P2Y_1受容体を介して起こっていること、さらに、PMAによるPKCの直接活性化、PKC阻害剤の効果の検討等から細胞外ATPの効果にはPKCの活性化が関与することが示された。ラット後根神経節細胞でも同様のカプサイシン活性化電流の細胞外ATPによる増強効果が観察され、HEK293細胞及びラット後根神経節細胞におけるP2Y_1の遺伝子及び蛋白の発現が確認された。この代謝型受容体とイオンチャネル型受容体VR1の機能連関は全く新しい「疼痛発生システム」として注目される。さらに、PKCεによってVR1が直接リン酸化されることを生化学的に証明し、リン酸化される2つのセリン残基を同定した。
琵琶湖のクロロフィルd生産生物の実体とクロロフィルdの生態学的意義に関する研究

本研究では,琵琶湖に検出されるクロロフィルd生産者が淡水性のAcaryochloris属シアノバクテリアであること,成層期には水深0 - 20 mおよび40 - 50 m付近にAcaryochloris spp.の分布ピークが出現することを明らかにした。また,クロロフィルdが水深の深い場所での生残に有利に働いている可能性を示した。さらに,この過程においてクロロフィルfを生産するシアノバクテリアの分離に成功した。平成21年度は、琵琶湖沿岸において湖水や付着物の採取をおこない、BG-11培地と近赤外光を用いた培養によってクロロフィルd生産生物の分離・培養を試みた。さらに、琵琶湖の湖心において定期的に層別採水し、PCR-DGGE法を用いて湖水中に存在する光合成微生物の群集構造解析をおこなった。沿岸13地点で採取したサンプルのうち、1地点で採取した付着物サンプル中から近赤外光照射下で生育する単細胞のシアノバクテリアが見られ、これを単藻化して分離株とした。HPLCを用いてこの株の色素解析を行ったところ、主要色素としてクロロフィルdを含んでいた。さらに、この培養株からDNAを抽出し、SSU rRNA遺伝子の一部について塩基配列を決定した。約1400bpの塩基配列をデータベース上の配列と比較したところ、Acaryochloris marinaと約97%の類似性を示した。また、系統解析の結果、分離株はこれまでに海や塩湖で分離されたAcaryochloris属シアノバクテリア3株と、姉妹群を形成した。以上の結果から、この分離株はAcaryochloris属の新種のシアノバクテリアであることが示唆された。これは淡水環境における同属シアノバクテリアの最初の発見であり、この生物が琵琶湖におけるクロロフィルd生産生物の1つであることが明らかとなった。群集構造解析の結果、どのサンプルにも複数のシアノバクテリアや真核藻類葉緑体に由来するSSU rRNA遺伝子が検出され、各湖水サンプルに含まれる光合成微生物の群集構造は季節や深度によって変動することを明らかにした。また、その中に海洋のクロロフィルd生産生物であるAcaryochloris属に近縁なDGGEバンドが複数得られたことから、Acaryochloris属シアノバクテリアが湖心の植物プランクトンとして存在していることが明らかとなった。平成22年度は、平成21年度に引き続き,琵琶湖の北湖の湖心における定期的な層別採水,環境計測を行うとともに、1)平成21年度に層別採水して得た通年のサンプルについてPCR-DGGE解析を行い,湖水中に存在する植物プランクトン群集の通年変動を解析した。また,2)近赤外光を光源としたクロロフィルd生産生物の分離を試みた。さらに,3)分離された藻類の色素組成と分光特性を解析した。その結果,a)琵琶湖北湖の植物プランクトン組成は,季節によって大きく変動し,その組成の特徴は,11月から4月にかけての混合期と5月から10月にかけての成層期に大別できることがわかった。混合期には,珪藻類およびクリプト藻類が優勢して検出されたのに対して,混合期にはシアノバクテリアが優勢した検出された。成層期の水深30m以深に,平成21年度の本研究によって沿岸から分離されたクロロフィルd含有シアノバクテリアAcaryochloris sp.と同一の配列が検出された。このことから,成層期を中心に,淡水性のAcaryochloris sp.が湖心の植物プランクトンとして長期にわたり存在していることが明らかとなった。定量的な評価が必要であるものの,Acaryochloris属シアノバクテリアが琵琶湖におけるクロロフィルd生産生物である可能性がさらに高くなった。また,b)近赤外光を光源とした培養にでは,12株の藻類が分離された。この株の中には,クロロフィルdを含有している藻類は存在しなかったものの,c)最も生育の早かった株について色素組成分析を行ったところ,クロロフィルfが含まれていることを発見した。クロロフィルfは,2010年に報告された新しいクロロフィルで,これを含む藻類が琵琶湖にも存在することがわかった。このクロロフィルは,クロロフィルd同様に近赤外光を利用する一次生産に寄与している可能性が考えられた。平成23年度は,平成21年度、22年度に引き続き琵琶湖北湖の湖心における定期的な層別採水,環境計測を行うとともに,1)リアルタイムPCRによるAcaryochloris spp.の定量方法を確立し,平成23年度に採水したサンプルを用いてAcaryochloris spp.の鉛直分布を解析した。また,2)光ファイバー式分光器を用いた水中の下方放射スペクトル測定により,Acaryochloris spp.の生息する深度の光環境を解析した。さらに,3)平成21年度に琵琶湖沿岸より分離されたAcaryochloris属シアノバクテリアについて,細胞の吸収スペクトルと蛍光・励起スペクトルの測定を行い,光利用特性を他の光合成生物と比較した。その結果,

a)平成23年7-9月のサンプルでは,Acaryochloris spp.が水深10-20mおよび40-50mの2つの深度帯に分布していた。b)水深10-20mには波長700nm以上の光はほとんど無く,波長450-600nmの光だけが残っていた。また,水深30m以深にはほとんど光が残っておらず,分光器の検出限界以下であった。また,c)他のシアノバクテリアや珪藻と比較すると,Acaryochloris sp.の吸収スペクトルは波長700-750nmだけでなく波長450-500nmの領域においても吸収極大が長波長シフトしていた。励起スペクトルでも450-500nmの領域に極大が見られ,この波長域の光を効率的に利用していることがわかった。以上の結果から,琵琶湖北湖の湖心において水深10-20mに存在する浮遊性のAcaryochloris spp.は波長450-500nmの光を他の藻類よりも効率的に用いてニッチを獲得していると考えられた。したがって,Chl dを有することの適応的意義は波長700-750nmの遠赤色光を利用できることだけでなく,水中において波長450-500nmの青緑色光を吸収・利用しニッチを獲得できる点にもあるということが示唆された。また,それぞれ異なる深度帯に分布するAcaryochloris spp.の群集構造解析を行ったところ,16S-23S rRNA ITS領域の系統型が深度帯によって異なっていた。この結果から,浮遊性のAcaryochloris spp.は各深度帯の環境に適応した生態型に分化している可能性が示唆された。平成24年度は,平成23年度に引き続き,琵琶湖北湖湖心における定期的な層別採水を行い,Chl dを含むシアノバクテリアAcaryochloris spp.の鉛直分布とその通年変動を解析した。特に,昨年度に見出された「琵琶湖に分布する浮遊性のAcaryochloris spp.が各深度の環境に適応した生態型に種内分化している可能性」について検討した。具体的には,リアルタイムPCR法によるAcaryochloris spp.の定量に加えて,PCR-DGGE法によって,各月の各水深に出現するAcaryochloris spp.の遺伝型の多様性を解析した。平成24年の成層期(7月-9月)においても,平成23年と同様に水深10-20 mおよび40-50 mの2つの水深にAcaryochloris spp.の分布ピークが存在した。このことは成層期の異なる2つの水深にAcaryochloris spp.の出現ピークが現れることが毎年繰り返されており,浅層型と深層型のAcaryochloris spp.が琵琶湖内に恒常的に存在する可能性を示唆した。成層期に出現するAcaryochloris spp.の16S rDNAおよびITS領域の多様性を調べたところ,複数の遺伝子型が検出された。また,浅層型と深層型の違いは,種内変異だけではなく,種レベルで異なるAcaryochlorisが存在している可能性も示された。これらの結果は,Chl dが琵琶湖生態系における一次生産に恒常的に寄与しているとともに,琵琶湖のAcaryochloris spp.には属内あるいは種内で適応分化が起こっている可能性を示している。
イネプロトプラストへのDNA導入と再分化植物における遺伝子発現

イネプロトプラストにエレクトロポレーション法によりカナマイシン抵抗性遺伝子を導入し、抗生物質G418で選抜したカルスから緑色植物体を再分化させた。さらに、サザン法により外来遺伝子の挿入を確認した。イネ品種ヤマホウシの葯培養由来のカルスをAA培地で振盪培養して、それからプロトプラストを単離した。プロトプラスト(2×10^6/ml)を氷冷したMESbuffer(0.5mM MES,7mM KCl,4mM CaCl_2,0.36M ma nnitol,pH5.8)に懸濁し、プラスミドpCNとpBI221(それぞれ15μg/ml)を添加した。pCNはCaMV35S promoterとTn5に由来するAPH(3°)II遺伝子を持ち、一方、pBI22/はGUS遺伝子を持っている。エレクトロポレーションはコンデンサーの放電で得られる電気パルスで行った。25μFまたは22μFのコンデンサーを用い750V/cmまたは1000V/cmの電界強度でエレクトロポレーションを行うとGUS活性が見られた。750V/cmのパルスを与えた時のパルス幅(95%減衰する時間)は12msec、プロトプラストの生存率は50%であった。培養2日目にGUS assayを行い活性が検出されたものについて培養を続けた。培養4週目に20mg/1 G418 sulfateと1%agaroseを添加したNO_3培地に移植して2週間培養し、形質換体を選抜した。G418に耐性を示した19個のカルスから緑色植物体が5個体再分化した。これらの植物体を50mg/1Kanamycin sulfateを含む培地に移植しても新展開葉は白色化せずカナマイシン抵抗性であることがわかった。また、全個体の葉においてTn5由来のAPH(3′)II活性が認められた。さらに、サザンプロットの結果、pCNのインタクトな遺伝子、またはその一部(1ー数コピー)がイネの染色体に組み込まれていることがわかった。植物体についてGUS活性は見られなかった。イネのプロトプラストにβーグルクロニダーゼ(GUS)の遺伝子を含むプラスミド(pBI221)をエレクトロポレーション法で導入し,GUSの酵素活性を指標としてトラ・ジエント遺伝子発現が得られる条件について検討した.イネ品種ヤマホウシの葯培養由来のカルスをAA培地で振盪培養して,継代後4ー5日目の培養細胞からプロトプラストを単離した.プロトプラスト(2×10^6/ml)を氷冷したMES緩衝液またはマニトール溶液に懸濁し,プラスミドpBI221(15ー30μg/ml)を添加した.エレクトロポレーションは3種類の機器を用いておこなった.その後プロトプラストを2mg/12,4ーDを含むB5暗地で培養し,24ー48hrs後に基質MUGを用いて蛍光発色の有無によりGUS検定を行った.イネのプチトプラスト単独,あるいは, pBI221を加えただけではGUS活性が検出できなかった.

一方, 25μFまたは22μFのコンデンサーを用い750v/cmまたは1000v/cmの電界強度でエレクトロポレーションを行うとGUS活性が見られた. 750v/cmのパルスを与えた時のパルス幅(95%減衰する時間)は12msec,プロトプラストの生存率は50%であった.高電圧,短時間のパルスではGUS活性が見られなかった.このプロトプラストから形質転換植物体が得られるか否かは検討中である.イネプロトプラストにエレクトリポレーション法によりカナマイシン抵抗性遺伝子を導入し、抗生物質G418で選抜したカルスから緑色植物体を再分化させた。さらに、サザン法により外来遺伝子の挿入を確認した。イネ品種ヤマホウシの葯培養由来のカルスをAA培地で振盪培養して、それからプロトプラストを単離した。プロトプラスト(2×10^6/lm)を氷冷したMES butter(0.5mMMES,7mMKCl,4mMCaCl_2,0.36M mannitol,ph5.8)に懸濁し、プラスミドpCNとpBI221(それぞれ15Mg/ml)を加えた。pCNはCaMV35S promoterとTn5に由来するAPH(3')II遺伝子を持ち、一方、pBI221はGVS遺伝子を持っている。エレクトロポレーションはコンデンサーの放電で得られる電気パルスで行った。培養2日目にGVS assayを行い活性が検出されたものについて培養を続けた。培養4週目に2mg/1G418 sulfateと1%agaroseを添加したNO3培地に移植して2週間培養し、形質転換体を選抜した。G418に耐性を示した19個のカルスから緑色植物体が5個再分化した。これらの植物体を50mg/1 kanamycin sulfateを含む培地で移植しても新展開葉は白色化せずカナマイシン抵抗性であることがわかった。また、全個体の葉においてTn5由来のAPH(3')II活性が認められた。さらに、サザンブロットの結果、pCNのインタクトな遺伝子、またはその一部(1-数コピー)がイネの染色体に組み込まれていることがわかった。植物体についてGUS活性は見られなかった。
笑いを誘発するVTRを用いた糖尿病患者への「笑い療法」プログラムの開発

本研究の目的は笑う表情を作る顔面筋や顔面の神経群を刺激するトレーニング法(笑み筋体操)のVTRを制作し、その心身に及ぼす効果を検証し、笑いによる健康教育プログラム(笑い療法プログラム)を構築することである。まず顔面筋群を刺激する「笑み筋体操」を考案し、研究の同意を得た健康な20歳代の被験者12名(男性、女性各6名)を対象に実験をおこなった。実験第一日目では、まずコミックVTR(Mr.ビーン)を20分、と笑み筋体操のVTRを20分視聴し、60分の休憩後再度コミックVTRを視聴し脳波の測定を行った。脳波は自然脳波のα2帯域成分に着目して分析した。α2帯域は脳深部の血流量と相関を示すことが見出されているが、VTR視聴時に前被験者においてα2帯域成分のパワーが増加していることが認められ、笑うことが脳深部の活性を増加している可能性が示唆された。さらに被験者を無作為に自宅で1週間毎日笑み筋体操を実行するトレーニング群とトレーニングをしない群に分け、1週間後、コミックVTRを視聴しながら脳波を測定したところ、トレーニング群において脳深部の血流量と相関があると言われているα2帯域成分のパワーの増加率が有意に高いことが認められた。さらに平均年齢60歳代の糖尿病患者24名に「笑み筋体操」を取り入れた糖尿病教育を9か月間実施した。研究前年のHbAlc値の変動と比較した結果有意な改善がみられた(p<0.05)。また笑み筋体操のVTRを自宅に持ち帰って毎日トレーニングすることを依頼し、笑う頻度が多いほど血糖コントロールが改善した。期間中記入してもらった日誌の記述には前向きな表現の増加が見られた。以上の結果により、VTRに収録された笑み筋体操で表情筋を刺激するトレーニングを日常生活の中で実施することにより生理的には大脳においてα波を増加させ、心理的には前向き感情を促進し、糖尿病患者では血糖コントロールが改善した。本研究は先行研究によって明らかにされつつある笑いのメカニズムを参考にして笑う表情を作る顔面筋や顔面の神経群を刺激するVTR(Effective Laugh Maker : ELM)を制作し、その効果を検証することを第一の目的とした。さらにこのELMを用いて健康増進をはかる健康教育プログラム(笑い療法プログラム)を構築することが最終目標である。平成17年度は、顔面筋群を刺激する「笑み筋体操」を考案し、研究の同意を得た健康な20歳代の被験者12名(男性、女性各6名)を対照に実験をおこなった。健康教育プログラムは24名の60歳代の2型糖尿病患者を対象に介入研究を行った。

2月から10月までの間、月1回「笑み筋体操」を含む糖尿病教室を開催し、薬物の変更などがあったものを除いた17名中12名にHbA1cの改善(-0.25%±0.08)がみられた。期間中記録してもらった日誌の記述には前向きな表現の増加が見られた。2年目はELMの全身の筋のリラックス効果や心理面の変化などの検証をおこない、健康増進プログラムとしてのエビデンスを確立する予定である。本研究では先行研究によって明らかにされつつある笑いのメカニズムを参考にして笑いの表情を作る顔面筋や顔面の神経群を刺激するVTR「笑み筋体操」を制作し効果を検証、さらにこのVTRを用いて笑いを取り入れた糖尿病教室を実施した。まず顔面筋群を刺激する「笑み筋体操」を考案し、研究の同意を得た健康な20歳代の被験者12名(男性、女性各6名)を対照に実験をおこなった。実験第一日目では、まずコミックVTR (Mr.ビーン)を20分と「笑み筋体操」のVTRを20分視聴し、60分の休憩後再度コミックVTRを視聴し脳波(脳深部の血流量と相関を示すα2帯域に着目)の測定を行った。コミックVTR視聴時に前被験者においてα2帯域成分のパワーが増加していることが認められ、笑うことが脳深部の活性を増加している可能性が示唆された。次に被験者を無作為に自宅で1週間毎日「笑み筋体操」を実施するトレーニング群とトレーニングをしない群に分け、1週間後、コミックVTRを視聴しながら脳波を測定したところ、トレーニング群において脳深部の血流量と相関があると言われているα2帯域成分のパワーの増加率が有意に高いことが認められた。さらに「笑み筋体操」を取り入れた糖尿病教室のプログラムを作り、24名の60歳代の2型糖尿病患者を対象に介入研究を行った。平成17年2月から10月までの間、月1回開催した。被験者には「笑み筋体操」のVTRを貸し出し自宅でも実施できるようにした。期間中記録してもらった日誌の記述より、一日の歩数の増加、食事への関心の向上、糖尿病に対する前向きな表現の増加が見られ、薬物の変更などがあったものを除いた17名中12名にHbA1cの改善(-0.25%±0.08)がみられた。コルチゾールなどの生化学的指標には有意な変化は認められなかった。「笑み筋体操」を実施した前後には身体が温かくなる、軽く汗ばむなどが主観的な変化も認められた。糖尿病教室に笑いの要素を取り入れることにより、被験者のライフスタイルが変化し長期的な血糖改善につながった。
ワイン製造工程から発生する残渣を有効利用した促進酸化処理技術の開発

難分解性有機化合物の分解にはフェントン法や過硫酸法等の促進酸化法がよく用いられているが,有機酸が存在することにより有機化合物の分解を効率化できる反応がある。しかし、有機酸試薬はコストが高い。そこで,ワイン製造工程から発生するワイン残渣中に含まれる有機酸を利用した促進酸化法による有機塩素化合物の分解法を検討した。その結果、第二鉄イオンの光反応による有機塩素化合物の分解および第一鉄を触媒とした過硫酸法による有機塩素化合物の分解において、ワイン残渣を添加し、ワイン残渣中に含まれる酒石酸を供給することにより、有機塩素化合物の分解が促進されることを明らかにした。世界各地でワインは大量に生産されているが,廃棄物も大量に発生している。本研究では,このワイン製造工程から発生するワイン残渣を利用した廃水処理・汚染修復手法を開発することを目的としている。難分解性の有機化合物を分解処理する際に,フェントン法や過硫酸法等の促進酸化法がよく用いられている。促進酸化法は,有機酸が存在することにより有機化合物の分解を効率化できる反応がある。そこで,ワイン残渣中に存在する有機酸を用いた促進酸化法の検討を行った。H26年度の研究において,以下の結果が得られた。岩手県のワイン製造工場からワイン残渣を提供頂き,まず,ワイン残渣からの溶出挙動を調べた。蒸留水15mLに対して各残渣10mgの添加量で,赤ワイン残渣が約200mg/L,白ワイン残渣が約200mg/Lの酒石酸が溶出することが分かった。そこで,鉄イオンの光反応または過流酸法に,赤ワイン残渣と白ワイン残渣中に含まれる酒石酸を添加することによりトリクロロエチレンの分解促進が可能か検討を行った。その結果,鉄イオンの光反応および過硫酸法ともにトリクロロエチレン分解をワイン残渣添加により促進できることが分かった。また,ワイン残渣の添加量等の反応条件に関する検討を行い,トリクロロエチレンの最適な分解条件を明らかにし,酒石酸試薬を用いた場合とトリクロロエチレンの分解速度を比較した。その結果,ワイン残渣を添加した鉄イオンの光反応においては,酒石酸試薬を用いた場合のトリクロロエチレン分解速度定数の半分程度で,トリクロロエチレンを分解できることが分かった。一方,過流酸法においては,ワイン残渣を用いても,酒石酸試薬を用いた場合と同程度のトリクロロエチレン分解速度があった。そこで,ワイン製造工程から発生するワイン残渣中に含まれる有機酸を用いた廃水処理・汚染修復手法を開発することを目的として,鉄イオンによる光分解法および過硫酸法にワイン残渣を添加することで,その汚染物質の分解促進効果を検証する実験を行った。その結果,以下の知見が得られた。ワイン残渣中には,主に酒石酸水素ナトリウムとして酒石酸が存在しており,蒸留水15mLに対してワイン残渣10mgの添加量で,赤ワイン残渣,白ワイン残渣が共に約200mg/Lの酒石酸が溶出することが分かった。また,鉄イオンの光反応および過硫酸法にワイン残渣を添加することによりトリクロロエチレン分解促進を検討し,どちらの手法においても,ワイン残渣を添加することにより,汚染物質の分解促進効果があることを確認した。この手法により分解できる汚染物質として,光反応ではクロロエチレン類,1,1,2-トリクロロエタン,四塩化炭素,過硫酸法ではクロロエチレン類の分解が確認された。また,トリクロロエチレンの分解において,両分解手法ともに分解後の生成物として,他の有機塩素化合物が生成していないことが分かった。さらに,過硫酸法を用いたトリクロロエチレンの分解において,第二鉄イオンが分解反応に関与する新たなメカニズムを確認し,地下水・土壌汚染の修復に実用できる可能性があることを示した。平成26年の検討事項であるワイン残渣の入手,ワイン残渣の組成分析,促進酸化法にワイン残渣を用いた場合の反応条件の検討を計画通り行った。また,複数種の汚染物質に対しても,その分解を検討する予定であったが,平成26年度では,まだ十分に評価できていないため,引き続き来年度も実施する。工学平成26年度に評価が不十分であった複数種の汚染物質に対する本手法の評価を平成27年度に速やかに実施する。さらに平成27年度は,当初の計画通り,汚染物質の分解生成物の同定,汚染物質分解メカニズムの検討,汚染物質分解の速度論的評価,実用性の評価を検討していく予定である。