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低温光化学プロセスによる活性種の生成と制御に基づく新反応の開発

本研究は新規材料の素材としての活性分子種の設計という観点に立脚し、不安定分子種を極低温マトリックス単離することにより、従来とは全く異なる新しい物性を持つ有機機能材料の創出を図ることを目的としたものである。電子豊富な求核剤であるスルフィド、ホスフィン類や非共有電子対を有するナイトレンやシリレンの様な活性種は、酸素分子と反応し酸化物を生じることは既に知られているが、反応の初期に生成する活性酸素種の可能性についての研究はない。本研究では、これら活性酸素種を低温酸素マトリックス中で生成させスペクトル解析により構造を解明し、さらにそれらを熱的、光化学的に制御することにより後続の反応をデザインし、特異的な新しい反応を開発しようと試みた。反応基質としてスルフィド、ナイトレンや高反応性のシリレンを選択し酸素分子との反応性、付加体の構造の解明及びそれらの熱的、光化学的変換を検討した。さらに材料の素材としてより有用性の高いσ一結合の酸素化の検討を試みた。酸素の同位体実験により付加体の構造を解明する事ができた。又、付加体の構造に関する理論計算も合わせて行ない、実験結果を支持する結果が得られた。以上、本研究において酸素酸化反応を低温酸素マトリックス中で行なうことにより、反応初期に生成する活性酸素種の構造を解明し、さらにそれらの熱的、光化学的変換を制御することにより新しい酸素化物を合成する事に成功した。今後、低温マトリックス法を用いた新しい酸素化反応の合成化学的価値や工業的有用性が増す事を確信する。電子豊富な求核剤であるスルフィドや非共有電子対を有するナイトレンやシリレンの様な活性種は、酸素分子と反応し酸化生成物を生じることは既に知られているが,反応の初期に生成する活性酸素種の性質についてはほとんど研究がなされていない。本研究では、これら活性酸素種を低温酸素マトリックス中で生成させスペクトル解析により構造を解明し,さらにそれらを熱的,光化学的に制御することにより後続の反応をデザインし,特異的な新しい反応を開発しようとした。本年度は反応基質として硫黄化合物及び窒素化合物から各々スルフィドとナイトレンを代表として選択した。酸素マトリックス中13Kでスルフィドと酸素分子との接触電荷移動錯体(CT)を形成させ,その吸収波長(λmax300320nm)をWVスペクトルにより確認した。光照射によるCT吸収帯の励起により酸素付加体を生成させる事に成功した。確認には酸素同位体(0ー18)を用いたトレ-サ-実験の赤外吸収スペクトルの解析により行ない,生じた活性酸素種がパ-スルホキシドである事を明らかにした。ナイトレンの発生源としてアジドの光分解法を用いた。酸素マトリックス中16Kでフェニルアジドの光分解によりナイトレンを発生せしめ,酸素分子に対する反応性を検討した。スルフィドの場合とは異なり,相当するニトロソオキシドの生成は確認されず,ナイトレンの転位生成物であるジヒドロアゼピン及びその酸素分子付加体と考えられるイソシアネ-ト誘導体が生成する事を酸素同位体を用いたトレ-サ-実験及び詳細な生成物解析により明らかにした。本研究は新規材料の素材としての活性分子種の設計という観点に立脚し、不安定で短寿命でしか存在することができないために材料の素材としての有用性に全く目が向けられなかった不安定分子種を極低温マトリックス単離することにより、その基本的反応性を明らかにし分子設計の素材としての可能性を検討し、従来とは全く異なる新しい物性を持つ有機機能材料の創出を図ることを目的とする。有機ケイ素化学において二価ケイ素種であるシリレンの構造と反応性について多くの興味が持たれている。スルフィドヒナイトレンよりも高反応性のシリレンを酸素マトリックス中トリシランの光分解により発生させ酸素分子との反応性、パ-オキシシラノンやジオキサシラシクロプロパン付加体の構造の解明及びそれらの熱的、光化学的変換を検討した。

トリシランを極低温装置を用いアルゴンマトリックス中16KでUV照射した所、ジメシチルシリレンに担当する吸収が見られたが、酸素マトリックス中同条件下での光分解において吸収は全く見られなかった。この事はシリレンが酸素分子により速やかに捕捉された事を示しており、反応中間体のIRスプクトルによる追跡を行なった所、付加体の吸収が得られた。酸素の同位体実験により付加体はパ-オキシシラノン構造を有する事が明らかとなった。又、シリレンの酸素付加体に関する理論計算も合わせて行ない、実験結果を支持する結果が得られた。本研究は新規材料の素材としての活性分子種の設計という観点に立脚し,不安定で短寿命でしか存在することができないために材料の素材としての有用性に全く目が向けられなかった不安定分子種を極低温マトリックス単離することにより、その基本的反応性を明らかにし分子設計の素材としての可能性を検討し,従来とは全く異なる新しい物性を持つ有機材能材料の創出を図ることを目的とする。材料の素材としてより有用性の高いα-結合の酸素化の検討を試みた。標的化合物として活性なα-結合であるケイ素-ケイ素単結合を有するジシラシクロプロパン類を選び、酸素にマトリックス中での酸素分子との反応性,付加体の構造の解明及びそれらの熱的,光化学的変解を検討した。ジシラシクロプロパンは溶液中と同様酸素マトリックス中においても300400nm付近に接触電荷移動吸収帯(CCT)を示した。この吸収帯のUV照射により生成する反応中間体をIRスペクトルにより追跡し,付加体の吸収が見られた。16Kでの測定後,40K以上でのアニーリングで吸収帯の減少が見られた。室温まで昇温した後、主生成物として酸素分子のケイ素-ケイ素単結合への挿入生成物であるジオキソランが得られた。酸素の同位体実験により付加体は開溶型のパーオキシド構造を有する事が明らかとなった。又,酸素付加体の構造に関する理論計算も合わせて行ない,実験結果を支持する結果が得られた。
無脊椎動物トロポシオシンの構造と機能に関する比較生化学的研究

1-(1)カブトガニの各種組織からトロポミオシンを調製し,その組織特異性をしらべた.その結果,このトロポミオシンのアイソフォームは少なくとも4種,おそらく6種あって,調べたどの組織にも同様に存在していることが判った.1-(2)この骨格筋のトロポミオシンに対する抗血清を用いて,他の組織由来の試料と反応させた結果,との組織から調製した試料も全く同様に反応した.2-(1)アメリカザリガニの骨格筋からトロポミオシンを調製し,この動物やイシダタミヤドカリ,ベニツケガニの各種組織から2次元電気泳動法により分離したトロポミオシンと,上記抗血清との反応を試みた.2-(2)これらの甲殻類においては,骨格筋,心臓,中腸腺の間で分子量の異なるトロポミオシンがみつけられたばかりでなく,同じ骨格筋の中でもアメリカザリガニのハサミと腹部筋肉の間にも異なるアイソフォムが検出された.しかし,ベニツケガニのはさみの屈筋と伸筋の間では異なってみえるアイソフォームパターンが他の動物の相当する筋肉では差異がみられなかった.3-(1)二枚貝のホタテ貝,ヒオウギ,チョウセンハマグリ,ミルガイ,バカガイの閉殻筋・心筋のトロポミオシンアイソフォームを調べた.3-(2)二枚貝には横紋筋タイプが1種,平滑筋タイプが2種検出され,心筋には平滑筋タイプのうちの1種がみつけられた.4.無脊椎動物の中の1つの門をとりあげただけでも,トロポミオシンのアイソフォームパターンに多様性がみられるので,無脊椎動物一般について統一的特徴をつかむことは出来なかった.しかし各門の中で更に詳しく調べ,多様性の中にも何からの統一性をみつけるべきであった.1-(1)カブトガニの各種組織からトロポミオシンを調製し,その組織特異性をしらべた.その結果,このトロポミオシンのアイソフォームは少なくとも4種,おそらく6種あって,調べたどの組織にも同様に存在していることが判った.1-(2)この骨格筋のトロポミオシンに対する抗血清を用いて,他の組織由来の試料と反応させた結果,との組織から調製した試料も全く同様に反応した.2-(1)アメリカザリガニの骨格筋からトロポミオシンを調製し,この動物やイシダタミヤドカリ,ベニツケガニの各種組織から2次元電気泳動法により分離したトロポミオシンと,上記抗血清との反応を試みた.2-(2)これらの甲殻類においては,骨格筋,心臓,中腸腺の間で分子量の異なるトロポミオシンがみつけられたばかりでなく,同じ骨格筋の中でもアメリカザリガニのハサミと腹部筋肉の間にも異なるアイソフォムが検出された.しかし,ベニツケガニのはさみの屈筋と伸筋の間では異なってみえるアイソフォームパターンが他の動物の相当する筋肉では差異がみられなかった.3-(1)二枚貝のホタテ貝,ヒオウギ,チョウセンハマグリ,ミルガイ,バカガイの閉殻筋・心筋のトロポミオシンアイソフォームを調べた.3-(2)二枚貝には横紋筋タイプが1種,平滑筋タイプが2種検出され,心筋には平滑筋タイプのうちの1種がみつけられた.4.無脊椎動物の中の1つの門をとりあげただけでも,トロポミオシンのアイソフォームパターンに多様性がみられるので,無脊椎動物一般について統一的特徴をつかむことは出来なかった.しかし各門の中で更に詳しく調べ,多様性の中にも何からの統一性をみつけるべきであった.1.カブトガニ・トロポミオシンの組織非特異性の研究は充分なる成果を得て発表した。この際、組織非特異的とはいえ、その多形性は大きく、どの組組も少なくとも3成分、おそらく5成分より成ることが判明したため、これらの各成分の単離に主として努力をした。通常の電気泳動法では考えられない程長距離泳動して、ようやく分離可能であること、及びそれらの成分の等電点が非常に近似していることのため、各成分の完全単離には未だ成功していない。これに免疫学的方法を併用することも考慮したが、あまりの強い類似度のために、おそらく成功しないと予測し、現在はやはり電気泳動により分離する条件を更に工夫しつつある。2.節足動物についてカブトガニで得られた事実を確認するため、アメリカザリガニを採用し、組織特異性の有無を現在検討中である。3.軟体動物のトロポミオシンの代表として先ず二枚貝を調べてみたところ節足動物とは異って筋組織の間でさえ多形性のちがいがみつけられた。特に貝柱を構成する筋肉は2種のisoformを持ち、そのうちの1つは横紋筋タイプ、他は心筋タイプと共通する点が発見され、更に動物種をかえて研究中である。4.節足動物におけるトロポミオシンの組織非特異的分布については、脊椎動物にみられているisoformの機能差に関連して重要な意義をもつ。つまり各isoformはその分布が機能の差として説明されようとしている現在、これとは全く反する事実が節足動物にみられるからである。更にこの節足動物とは反する結果が無脊椎動物の二枚貝で得られ、この材料ではそれほど大きなものではないとは言え組織特異性が明確になって来た。従ってトロポミオシンの組織特異性・非特異性については先ず分類学上の意義を考慮し、その後、機能的意義を考えるのが適当と思われる。カブトガニではトロポミオシンisoformの組織特異性がみられずisoformの数も脊椎動物と比べて少ないことがわかっている.

カブトガニにおけるこの状況が一般に脊椎動物にあてはまるか否かを知るために甲殻類のトロポミオシンisoformの不均一性を調べた.アメリカザリガニ,イシダタミヤドカリ,ベニツケガニを用い,その中でアメリカザリガニの骨格筋からトロポミオシンを精製し,これに対する抗血清を調製した.上記甲殻類各種から骨格筋心臓腸,中腸腺,触角腺を分離し,2次元電気泳動法でその構成タンパク質を分分離・展開してimmunoreplica法によってトロポミオシンを同定した.その結果甲殻類各種のトロポミオシンisoformには,特に骨格筋,心臓,中腸腺の間で分子量が異なるものが存在することがわかった.更に通常の4倍近くの時間をかけて電気泳動を行い,タンパク質を徹底的に分離すると,同じ種の筋肉の間,例えばアメリカザリガニのはさみの筋肉と腹部の筋肉の間でさえisoformの分布に相違があることがわかった.従って甲殻類での結果はカブトガニの場合と異なりトロポミオシンisoformに組織特異性が存在することが理論づけられた. Isoformの数はカブトガニと同様に脊椎動物のそれよりも少ないようにみられたが,アメリカザリガニのトロポミオシンに対する抗体は中腸腺のような非筋肉組織では,低分子量成分と反応した.もしこれらがトロポミオシンisoformであるとすれば,甲殻類におけるisoformの数はかなり多いことになる.以上のように甲殻類ではトロポミオシンisoformの組織特異性が観察されたが,なお種間で統一性がみられなかった.例えばベニツケガニでははさみの基部の屈筋と伸筋でisoformが異なってみえたのに対し,その他の種ではこれがみられなかった.このことはトロポミオシンisoformの分布とこれを含む組織の機能の関係が非常に複雑であることを示していると思われる.
デンタルプラーク形成に伴うバイオフィルム内の口腔細菌の動態

実験的バイオフィルムにおいて、ペリクルに最初に付着する細菌は口腔レンサ球菌で、つづいてPorphyromonas gingivalis、actinomycetemcomitans、Prevotella intermediaなどの歯周病原性細菌がバイオフィルム構成菌として現れてくると考えられている。そこで齲蝕原性細菌を含む初期付着細菌と後期付着細菌をそれぞれ96穴マイクロプレートにおける単一菌のバィオフィルム形成量を調べた。バィオフィルム形成量の評価は、形成したバイオフィルムを蒸留水で洗浄、室温にて乾燥後、0.1%のクリスタルバイオレットで15分間染色、余分な染色液を洗浄後、99%エタノールで色素を抽出し吸光度を測定して行った。そのデーターをもとに、クランベリーのポリフェノールによるバイオフィルム形成への阻害効果を調べた。初期付着細菌としてStreptococcus mutans 2株、S.sobrinus, S.criceti, S.mitis, S.sanguinis, S.oralis, Actinomyces viscosus、後期付着菌である歯周病原性細菌としてPorphymonas gigivalis 3株、Porphyromonas macacae, Prevotella intermedia, P.loescheii, Actinobacillus actinomycetemcomitans 2株、合計12菌種を用いて実験を行った。ポリフェノール添加培地中での各々の細菌のバイオフィルム形成量をポリフェノール無添加培地をコントロールとして比較検討した。使用した菌株全てにおいて、ポリフェノールは濃度依存的にバイオフィルム形成を有意に阻害した。P.gingivalis電子顕微鏡写真においてもバイオフィルム形成阻害が示された。現在混合菌種における評価を行うべく準備を進めている。本研究は口腔細菌の実験的バイオフィルモデルを構築することを第一の目的としているので、まず単一菌について細胞培養用のwellを使用して、使用菌株等の選択を行った。歯周病原性細菌については単一菌でバイオフィルムを形成させるのは一部の細菌以外困難であったので、今後も実験的バイオフィルムを形成する環境を検索していきたい。Fusobacterium nucleatumは細胞培養用plateにバイオフィルムを形成させることができなかったので、共凝集を利用して初期付着の環境を構築してゆきたい。バイオフィルム形成の尿路感染症や消化器疾患の原因菌をはじめとする細菌付着を抑制する働きがあるといわれているクランベリーを用いた実験はう蝕原性Mutans streptococciを中心としてStreptococcus mutans MT8148R、JC2、Ingbritt、S.sobrinus 6715、B13、S.sanguinis ATCC 10556の口腔レンサ球菌を用いて、クランベリーが供試菌体の疎水性と増殖に与える影響を調べた。菌体の疎水性は、クランベリーによって濃度依存的30〓100%減少した。増殖速度は、10mg/mlのクランベリー濃度のときコントロールと比べて遅くなった。クランベリージュース中の成分が菌体表層に付着し、菌体の疎水性を下げることにより付着を抑制している可能性が示唆されたが、疎水性の減少と付着抑制とが相関する結果は得られなかった。今後、biofilm形成因子についてクランベリーの与える影響を検討していく予定である。口腔細菌のバイオフィルムモデルを構築するために初期付着細菌と後期付着細菌の橋渡し細菌といわれるFusobacterium nucleatumと初期付着細菌、歯周病原性細菌の組み合わせでハニカム状コラーゲンスポンジ(Type I)と線維芽細胞を用いてF.nucleatumの存在によって歯周病原性細菌の付着数に変化があるか調べた。同一菌種でも株の違いにより異なった結果が得られ、単純に菌種同では説明できない複雑な共凝集が存在する結果が得られた。また、F.nucleatumによる強い付着助長作用は見られなかった。昨年に引き続きクランベリーによる付着阻害やバイオフィルム形成阻害効果について菌株を増やし、さらに検討を加えた。バイオフィルム形成阻害効果には細胞培養用プレートヘの付着能の強い菌株を使用した。初期付着細菌からはStreptococcus sanguinis ATCC10556、S.mitis ATCC9811、S.oralis ATCC10556、う蝕原性細菌からはS.sobrinus 6715、S.mutans JC2、S.criceti E49を用いてクランベリーを蒸留水で透析した高分子量標品添加培弛と非添加培地によってバイオフィルム形成量を比較した。結果は濃度依存的にバイオフィルム形成量を抑制した。これらの口腔レンサ球菌に対するクランベリーの効果をまとめて投稿した。クランベリーによるF.nucleatumと歯周病原性細菌、Porphyromonas gingivalisとTreponema denticola間の共凝集はActinobacillus actinomycetemcomitansとF.nucleatum間以外は阻害された。この共凝集の結果から初期付着細菌と後期付着細菌である歯周病原性細菌間との付着を阻害できることが示され、クランベリーの歯周病原性細菌のバイオフィルム形成阻害効果が期待できるかもしれない。さらに研究を進めたい。

バィオフィルム形成量の評価は、形成したバイオフィルムを蒸留水で洗浄、室温にて乾燥後、0.1%のクリスタルバイオレットで15分間染色、余分な染色液を洗浄後、99%エタノールで色素を抽出し吸光度を測定して行った。そのデーターをもとに、クランベリーのポリフェノールによるバイオフィルム形成への阻害効果を調べた。初期付着細菌としてStreptococcus mutans 2株、S.sobrinus, S.criceti, S.mitis, S.sanguinis, S.oralis, Actinomyces viscosus、後期付着菌である歯周病原性細菌としてPorphymonas gigivalis 3株、Porphyromonas macacae, Prevotella intermedia, P.loescheii, Actinobacillus actinomycetemcomitans 2株、合計12菌種を用いて実験を行った。ポリフェノール添加培地中での各々の細菌のバイオフィルム形成量をポリフェノール無添加培地をコントロールとして比較検討した。使用した菌株全てにおいて、ポリフェノールは濃度依存的にバイオフィルム形成を有意に阻害した。P.gingivalis電子顕微鏡写真においてもバイオフィルム形成阻害が示された。現在混合菌種における評価を行うべく準備を進めている。
概日センサーを介したリズム形成機構の解明

概日リズムは、24時間で自転する地球環境に適応すべく生命が獲得した生理現象と考えられ、ほぼすべての生物に備わる基本的生命現象である。網膜で受容された光情報は、SCNに到達し、SCNニューロンは固有の概日時計を有するが、ニューロン間の同調によりSCNにおける中枢の概日時計が形成される。この中枢時計がロバストな概日リズムとして出力され、環境変化にダイナミックに対応し、生物個体の生存適応に必須の生命現象となる。本研究においては、光という環境情報を受容した後おこるSCNニューロン間での同調を概日セルセンサーとしてとらえ、SCN内の細胞間相互作用に必要な分子の同定を行う。またSCN部位特異的神経伝達阻害マウスを作製し、センサー間相関関係の機能的解析を行うことにより、概日センシング機構を解明する。生物が環境に適応する上で、時間のファクターは必須である。長期間にわたる生命現象の遺伝子発現は適切な時期に発現する必要があり、それらをリンクするものが時計遺伝子であるとも言える。マウスを生後恒常明(Light-light, LL)環境下で飼育した場合、成育後通常の明暗(Light-dark, LD)環境下に戻しても、暗期(マウスは夜行性)での明らかな行動異常(行動量の減少、一時的多動等)が見られることを発見した。これは、乳幼児期にLL条件下で飼育された結果、発達段階SCNでの細胞間情報伝達に24時間光刺激により何らかの異常をきたし、正常な中枢(SCN)時計が形成されなかったためと考えられ、この細胞間情報伝達に関与する分子あるいは機構が行動発達障害の引きがねとなるという仮説をたてることができる。研究代表者らは既にマウスをLL及びLD条件下で飼育したマウス由来のSCNを採取し、DNAマイクロアレイ法によって、LL条件下で発現変動している遺伝子群(26個)を同定した。
MAPキナーゼの活性化からみた蝶の紋様形成シグナリングの解析

1997年、Gabayらによって、ショウジョウバエの発生初期の翅芽において、将来の翅脈のプレパターンが活性化MAPキナーゼ(dp-ERK)によって染め出されることが示されて以来、同様のプレパターンが、蝶の翅における斑紋のプレパターンとして示されることを期待して本研究は構想された。以下の結果が得られた。(1)燐酸化および非燐酸化MAPキナーゼの抗体を使用するので、これが蝶における記述に耐える特異性を持つか否かの検討を行った。入手できたヒトMAPキナーゼ抗体で、燐酸化MAPキナーゼについては抗原のアミノ酸配列がヒトとショウジョウバエで全く同一であったが、非燐酸化MAPキナーゼについては8/13の違いがあった。蝶における使用にも耐えるか否かの検討のため、ナガサキアゲハ(蝶)の幼虫ホモゲネートによるウェスタンブロッティングの結果、燐酸化MAPキナーゼは1/10希釈で、非燐酸化MAPキナーゼは1/100希釈でそれとおぼしいバンドがうすく得えられた。この結果、これではin situ hybridization実験の一発で陽性、非陽性の判断ができることは期待薄と判断した。(2)そこで、優良な抗体が得られた場合のin situ hybridization実験に備えて、蝶の翅芽の気管系および翅脈の構造的、機能的変化の精密な正常発生の記載を行った。蝶蛾に関しては、1935年の基本文献以降、見るべき記載がない。蝶蛾の場合、5令初期に認められる背側上皮と腹側上皮の重なり目の間隙(ラクナ)のパターンが将来の翅脈のプレパターンに対応するとの確証を得た。また、鱗粉列の形成に第一次気管から伸びるランプブラシ状の蛹期トラキオールのパターンが深く関係することが判明した。今回の研究によって、蝶の翅脈依存型斑紋のプレパターンを燐酸化MAPキナーゼで染め出すには至らなかったが、将来、優良な燐酸化、非燐酸化MAPキナーゼ抗体さえ得られれば、すぐさまin sute hybridization実験に入り、本質的な議論が可能な段階にまで実験系の準備を整えることができた。これらの結果は、1999年11月別府市で開かれた日本鱗翅学会第46回全国大会において発表した。今年度は、斑紋形成の解析に使用するシロオビアゲハ終令(5令)幼虫、前蛹、蛹の各発生段階における翅芽のラクナ、気管系および翅脈の形態形成について発生解剖学的記載を行った(鱗翅目に拡大しても最新の記載は1935年Hermut Kuntzeに遡る)。1. 5令幼虫24時間目に、将来、成虫翅脈が形成される部位にラクナ(組織の空隙)が認められた。これは第一次気管の侵入開始以前であり、その空間配置は成虫翅脈相に見事に対応していた。すなわち、その配置はなんらかの『空間情報』により決定されることが強く示唆され、この時期のMAPキナーゼ(dp-ERK)の発現に強い興味がもたれた。2.成虫の白帯は第一次気管に厳密に対応した位置に形成され、誘導的関係にあると考えられた(日本動物学会第69回全国大会(1998)で発表)。この時期におけるMAPキナーゼの発現パターンの記載の準備として、第一次気管についてその形成から退化まで(5令初期蛹後期)の構造と機能の記載を完了した(日本動物学会第70回全国大会(1999)で発表予定)。3.蛹初期に第一次気管から伸び出す毛細気管糸状体の数が鱗粉細胞列の数と等しいことが判った。一方、鱗粉細胞は転写制御因子acute-scute遺伝子群を発現し神経芽細胞(末梢感覚毛)と相同であり、神経芽細胞はMAPキナーゼ(dp-ERK)系によって分化が動き始めることが1998年に発表された。すなわち、鱗粉列形成期から鱗粉分化期の細胞『状態』のマーカーとしてMAPキナーゼ(dk-EPK)はきわめて優れており、鱗粉列形成、鱗粉分化の過程におけるその発現パターンの記載に大きな期待がもたれる情勢となった。

蝶蛾に関しては、1935年の基本文献以降、見るべき記載がない。蝶蛾の場合、5令初期に認められる背側上皮と腹側上皮の重なり目の間隙(ラクナ)のパターンが将来の翅脈のプレパターンに対応するとの確証を得た。また、鱗粉列の形成に第一次気管から伸びるランプブラシ状の蛹期トラキオールのパターンが深く関係することが判明した。今回の研究によって、蝶の翅脈依存型斑紋のプレパターンを燐酸化MAPキナーゼで染め出すには至らなかったが、将来、優良な燐酸化、非燐酸化MAPキナーゼ抗体さえ得られれば、すぐさまin sute hybridization実験に入り、本質的な議論が可能な段階にまで実験系の準備を整えることができた。これらの結果は、1999年11月別府市で開かれた日本鱗翅学会第46回全国大会において発表した。
アメリカ合衆国における校長免許制度と養成・採用・研修の異質性に関する実証的研究

アメリカ校長免許・養成政策の新たな展開はNPBEAの教育リーダーシップ専門職基準(2015年)による各州の校長免許・養成・研修・評価政策への影響である。また校長・教育長養成における伝統的な大学院における養成のみならず、州認可のもと学区当局、専門職国体あるいは一部の民間機関によるオルタナティブルートの定着である。さらに2015年以降、マサチューセッツ州のように校長養成ルートの多様化のもと、いずれのルートにおいても終了段階で教育的リーダーとして4課題に関する実践の成果物を一年以内に提出することを義務付けていることも特徴的である。アメリカの校長免許制度の特徴として、学校経営に関わる修士号取得、教職経験3年以上、リーダーシップ実践と理論、インターンシップ、リサーチ研究方法を、全国的な州の共通性として導き出すことができた。また秋学期に入学する前の夏期に大学院で予備演習科目としてオリエンテーションが実施されており(15日間)、卒業単位に含めていないことを理解できた。(ハーバード大学教育大学院のケース)当初計画していた通り、順調である2016年10月にマサチューセッツ州教育委員会、ハーバード大学教育大学院を訪問し、校長免許養成・制度の全州的な動向を踏まえつつも校長免許資格養成の3つのルートへの新たな終了基準を捉えることができた。また国内の関連学会に参加することによって研究課題に関わる情報も入手することが可能となった。最近の特徴として、以下の点をも明らかにできた。2015年から義務要件となったのがリーダー能力評価(Performance Assessment for Leaders:PAL)である。PALでは次の4つの課題に関する成果物が求められている。課題1:生徒の学力向上のためのビジョンを通してのリーダーシップーより効果的な学校における指導プログラム(カリキュラム、指導方法、評価)と学校文化の2つの視点に焦点をあて、ある学校の優先的領域のための学校ビジョンと改善計画を開発する。課題2:専門学習文化のための指導的リーダーシップー教師の知識やスキルを改善するため、構造化された学習活動を活用する少数グループの教師と関わることによる生徒の学習を改善するため専門学習文化を育てる。課題3:個々の教師効果を観察し、評価し、支援することのリーダーシップー教師の授業観察サイクルを記録し、教師の質についてフィードバックする。課題4:家庭・コミュニティとの連携のためのリーダーシップー生徒の学力あるいは生徒の健康、リクリエーション、学習に影響を与える社会的ニーズに関わりある1つの学校の優先領域において家庭・コミュニティとの連携を改善するための提案を開発し、実行する。このような課題を遂行するにあたってはメンターとなる校長、教職員への協力役割期待が具体的に提示されており、校長志願者がPALをクリアできるような配慮が州教育委員会によってなされている。養成段階における校長評価制度の導入として捉えられる。アメリカの校長免許と養成の関連、特に校長養成のオルタナティブルート(高等教育機関以外の代替ルート)がマサチューセッツ州やカリフォルニア州などで進展しており、教育委員会(学区)や専門職団体の役割も大きいという“新たな知見"を得ることができた。しかも必ずしも修士号取得を前提要件とせず、プロバイダーの多様化が特徴である。無論連携大学院(たとえばマサチューセッツ州ではボストン大学やマサチューセッツ州立大学)での追加履修により、修士号取得は可能であることも確かであることを知り得た。2018年2月末にマサチューセッツ州教育委員会、ハーバード大学教育大学院を訪問し、校長養成と教育長養成の関連について研究成果の最終確認を行うことができた。2008年基準の6基準と違い、2015年基準は10基準からなり、いっそう一人ひとりの児童・生徒の言語・文化的背景における公平性(equity)に配慮した学校コミュニティの構築を重視した内容と捉えることができる。しかも各々の基準が独立して機能しているのではなく、生徒の学問上と個人的な成長を促進する相互依存的なシステムとして機能している。この2015年基準は専門職基準のモデルとしての位置づけであり、教育リーダーシップの実践を導き、その成果を促進する手法である「行動の理論(theory of action)」がいかに効果的に使用されるかを示すものである。また校長免許状取得要件のなかで着目すべきは、伝統的な大学院養成プログラムに対するオルタナティブルートによる養成プログラムの出現、定着が注視される。この背景として、連邦政策の助成策を看過し得ない。資質能力の高い有能な校長養成に関して学位取得プログラム以外のプロバイダーを認可し、校長免許資格取得へのオルタナティブルートの開発、拡充あるいは改善を促進することを各州に求めいていたことが動因である。ただしいずれかの教育管理職ルートにしても、プログラムの質的差異が見られないように、養成の核となるコースカリキュラムの内容といった基本的な視点を共通認識しておく必要がある。アメリカ大学院における校長養成と採用・研修の一体化の方向性をリサーチし、研究を深化させたい。また本研究を通して日本の教育施策(校長の力量形成)にポジティブな視点を得る事にする。1.マサチューセッツ州における校長免許資格における新たな校長養成要件(リーダー能力評価Performance

Assessment for Leaders:PAL)の具体的な要件についてマサチューセッツ州教育委員会からの聞き取りを行うとともに、2016年度において大学院生が要件を満たした提出物内容の分析を行う予定である。どのような学校課題解決例が見られるかわが国での校長の組織マネジメントに示唆をもたらすと考えられる。2.校長養成ルートにおいて大学以外の初等中等学校長協会や学区教育委員会が行う新たなルートプログラムの実態について情報を入手するとともに、大学による養成との同質性・異質性を探る。また校長任用後の資質能力についてルート間に差異が見られるのかを探る。3.校長免許資格要件と教育長免許資格要件との関連性を明らかにすることにより、教育長養成の独自の特徴を捉えてみる。わが国での教育長・校長資格のあり方への手がかりを得ることにしたい。人文学研究調査の予定が1泊2日であったが、日帰りで順調に進んだため。アメリカでの研究調査の費用を抑えることができたこと、また2017年度に購入した方が良いと考えられる外国文献図書があったことから、文献購入予算が減少した。アメリカ教育に関わる情報収集のため、国内学会参加への費用として使用する。研究計画を遂行する上での新たな文献入手と学会大会での発表参加への費用として使用する。
肝細胞の分化を促進する転写因子を導入してES細胞を肝不全の再生医学に応用する研究

【目的】胚性幹細胞(ES細胞)を肝細胞に分化させて、再生医学への応用を目的とし、我々は、ES細胞から分化した肝細胞を分離する培地の開発を試みた。肝細胞の分化を促進する転写因子CCAAT/ehancer binding protein(C/EBP)α、C/EBPβを導入目的のアデノウィルスベクターを作成した。【方法】肝細胞は、生存に必要なアルギニン、ブドウ糖を合成する尿素サイクル、糖新生を有する。そこで代謝産物のアルギニン、ブドウ糖を除き、その基質であるオルニチン、ガラクトース・グリセロールを添加した培地(hepatocyte selection medium, HSM)で培養し、肝細胞の分離を試みた。肝細胞の確認は、1.RNAよりRT-PCR法にてアルブミン、glucose-6-phosphodiesterase(G6PD)等の肝細胞に特異的な遺伝子の発現を検出、2.肝細胞に特異的に取り込まれるインドシアニングリーン(ICG)を添加、によった。in vitro ligation法で、C/EBPα、C/EBPβを発現するアデノウィルスベクターを作成、ウェスタンブロット法にて両遺伝子の発現を確認した。【成績】HSMで培養すると、細胞数が対照の培地に比して、生存する細胞が3%に低下した。HSMにて培養した細胞よりRNAを抽出したところ、アルブミン、G6PD等の遺伝子の発現を確認した。対照の培地に比してHSMで培養した細胞は、ICG陽性の細胞は有意に多かった。作成されたアデノウィルスベクターは、C/EBPα、C/EBPβを発現することが確認された。【結論】HSMは、ES細胞から肝細胞への分化を促進し、分離することが可能なことが示された。今後は、アデノウィルスベクターにてC/EBPα、C/EBPβを導入し、さらに肝細胞への分化を試みる予定である。肝不全症例への移植を臨床応用するため、Embryonic Stem (ES)細胞を肝細胞に分化させることを試みた。ES細胞からは、肝細胞以外の細胞も分化するので、移植するには肝細胞のみを分離することが必要である。肝細胞は、尿素サイクル、糖新生、アミノ酸産生、など特異的な一連の酵素群を有する。したがって、これらの産物を除き、その基質を含有する培地で培養すれば、E細胞から分化した肝細胞を分離できるものと考えられる。そこで、アルギニン、ブドウ糖、チロシンを除き、オルニチン、ガラクトース、グリセロール、フェニルアラニンを添加し、透析した仔牛血清を10%含む培地を作成した(hepatocyte selection meida, HSM)。ES細胞をembryoid bodyを経由して、肝細胞への分化を開始して21日、培地をHSMに変更してさらに10日培養し、解析した。細胞数は、対照の培地の3%にまで減少していた。肝細胞にのみ取り込まれるインドシアニングリーン(ICG)を培地に添加したところ、HSMで培養した細胞は、ほとんどの細胞がICG陽性であった。肝細胞に特異的な遺伝子であるalpha-fetoprotein (AFP)、albumin、glucose-6-phosphodiesterase (G6PD)、transthyretin (TTR)の発現をreverse-transcription PCR法にて検討した。対照の培地はAFP陽性であったが、HSMで培養した細胞は、AFP、albumin、G6PD、TTRの全てが陽性であった。以上の検討から、HSMを用いるとES細胞から分化した肝細胞を分離することが可能なことが明らかになった。特筆すべき点は、HSMで培養すると肝細胞への分化を促進することである。

【目的】胚性幹細胞(ES細胞)を肝細胞に分化させて、再生医学への応用を目的とし、我々は、ES細胞から分化した肝細胞を分離する培地の開発を試みた。肝細胞の分化を促進する転写因子CCAAT/ehancer binding protein(C/EBP)α、C/EBPβを導入目的のアデノウィルスベクターを作成した。【方法】肝細胞は、生存に必要なアルギニン、ブドウ糖を合成する尿素サイクル、糖新生を有する。そこで代謝産物のアルギニン、ブドウ糖を除き、その基質であるオルニチン、ガラクトース・グリセロールを添加した培地(hepatocyte selection medium, HSM)で培養し、肝細胞の分離を試みた。肝細胞の確認は、1.RNAよりRT-PCR法にてアルブミン、glucose-6-phosphodiesterase(G6PD)等の肝細胞に特異的な遺伝子の発現を検出、2.肝細胞に特異的に取り込まれるインドシアニングリーン(ICG)を添加、によった。in vitro ligation法で、C/EBPα、C/EBPβを発現するアデノウィルスベクターを作成、ウェスタンブロット法にて両遺伝子の発現を確認した。【成績】HSMで培養すると、細胞数が対照の培地に比して、生存する細胞が3%に低下した。HSMにて培養した細胞よりRNAを抽出したところ、アルブミン、G6PD等の遺伝子の発現を確認した。対照の培地に比してHSMで培養した細胞は、ICG陽性の細胞は有意に多かった。作成されたアデノウィルスベクターは、C/EBPα、C/EBPβを発現することが確認された。【結論】HSMは、ES細胞から肝細胞への分化を促進し、分離することが可能なことが示された。今後は、アデノウィルスベクターにてC/EBPα、C/EBPβを導入し、さらに肝細胞への分化を試みる予定である。
雑種ゲノムの発生工学的解析による育種利用に関する研究

本研究では、植物における胚珠培養に相当する、「致死性雑種からの配偶子誘導」が魚類で可能であるかを明らかにすることを目標として研究を行った。ラスボラ亜科、コイ亜科の魚種を材料とし、2種間の雑種二倍体、雑種三倍体、および複二倍体を誘導し、それらの生残性や始原生殖細胞(PGCs)の分化を明らかにするとともに、不妊化宿主へ移植して生殖系列キメラを作成してPGCsの分化の解析を行った。また、雑種両種の生殖細胞質を有するPGCsを誘導するために、生殖細胞質の分離を試みた。誘導した様々なゲノム構成をもつ雑種は、PGCsを分化させることが明らかとなった。作成したキメラ個体での配偶子形成の確認には至らなかった。種間のゲノムの相互作用を明らかにするため、新しい雑種を誘導するとともに、その生残性とゲノム構成を明らかにした。(1)ラスボラ亜科、あるいはラスボラ亜科とコイ亜科間の雑種の作製を行い、その発生について明らかにした。ゼブラフィッシュとパールダニオ間の同属内の正逆交雑の雑種は、既報に有るように生残性であった。一方、ラスボラ亜科の属間雑種、ゼブラフィッシュ♀×アカヒレ♂、ゼブラフィッシュ♀×ヒナモロコ♂、ゼブラフィッシュ♀×オイカワ♂、アカヒレ♀×ゼブラフィッシュ♂、アカヒレ♀×パールダニオ♂、パールダニオ♀×アカヒレ♂は致死性を示した。これらが雑種であることはFCMにより明らかにされた。一方、ラスボラ亜科の属間雑種パールダニオ♀×ヒナモロコ♂、アカヒレ♀×ヒナモロコ♂、ラスボラ亜科とコイ亜科の亜科間雑種キンギョ♀×ヒナモロコ♂では、正常と奇形の個体が得られた。奇形個体の多くは、両種間の雑種を示す相対的なDNAを示した。一方、パールダニオ♀×ヒナモロコ♂、キンギョ♀×ヒナモロコ♂の正常個体は母方と同等の相対的DNA量を示す個体であり、雌性発生を起こしたと考えられた。さらに、アカヒレ♀×ヒナモロコ♂の生残性個体は、両親種の二倍性の相対的DNA量の和に相当する「複二倍体」で有った。ゼブラフィッシュ♀Xアカヒレ♂、ゼブラフィッシュ♀×ヒナモロコ♂の雑種では奇形であるがPGCの分化は確認された。(2)雑種の致死性へのゲノム量の関係を明らかにするために、ラスボラ亜科とコイ亜科の亜科間雑種であるゼブラフィッシュ♀×キンギョ♂で、雑種(haploid-haploid)、三倍体雑種(haploid-diploid)、複二倍体雑種(diploid-diploid)を誘導した。その結果、全てが致死的であることが示された。(3)生残性雑種で雄が不妊であることが知られているコイ♀×キンギョ♂で、雑種(haploid-haploid)、三倍体雑種(haploid-diploid)、複二倍体雑種(diploid-diploid)を誘導した。これらの雑種から生残性の個体が得られたものの、その妊性については明らかに出来なかった。1)ラスボラ亜科内の魚種ゼブラダニオ、パールダニオ、アカヒレ、ヒナモロコ、カワバタモロコ、オイカワ、カワムツ、ヌマムツの相対的DNA量、RAPD法により上記の魚種間の雑種を遺伝的に簡便に判別できるマーカーを探索した。その結果、カワムツとヌマムツを除く魚種間ではRAPD法により種間を判別できることが明らかとなった。2)ブラダニオ×アカヒレ、ゼブラダニオ×ヒナモロコ、ゼブラダニオ×オイカワ、アカヒレ×ゼブラダニオの組み合わせで人工的に交雑を行なった結果、これらは、いずれも致死性の雑種と考えられた。3)アカヒレ×ヒナモロコでは受精率は極めて低いものの、生残率は対照群とほとんど変わらず、外部形態も正常で、正常個体これらは生存性を示した。この交雑では、両親種の中間のゲノム量を示す雑種個体の他、両親種の和に近いゲノム量を示す個体が認められ、四倍体(複二倍体)と考えられた。4)パールダニオ×ヒナモロコでは受精率、生残率共に対照群より低いものの、正常個体は生存性を示した。正常個体はのRAPD-PCR解析では両親種のバンドが認められ雑種と考えられたが、パールダニオとほぼ同じゲノム量を示す個体が現れ、雌性発生の可能性が示唆された。本申請では、魚類における新品種の誘導の新しい手法として、コイ目魚類における致死性雑種より配偶子の幹細胞(始原生殖細胞:PGCs)を不妊化した宿主の生殖腺内で培養し、配偶子の誘導の可能性を探る研究を行っている。平成25年度までに、ラスボラ亜科の魚種間での交雑を行い、いずれも致死性ではあるがPGCsが分化することを明らかにしている。本年度は、成熟卵を容易に得られるキンギョを母系とし、カワバタモロコとパールダニオを父系親魚とする交雑の特性を明らかにした。1.キンギョ♀×カワバタモロコ♂の交雑胚は、胞胚期まではキンギョ対照胚と同等に発生したが、その多くはエピボリー終了前後に死亡した。

生残個体の倍数性は、ほとんどの奇形個体が両親の倍数性の中間である雑種二倍体の倍数性を示し、正常に近い個体は、キンギョ2・カワバタモロコ1のゲノム構成を有すると考えられる異質三倍体が確認された。本交雑によりゲノム構成の異なる複数の致死性の雑種が誘導されたと考えられた。2. GFP-nos1 3'UTR mRNAのキンギョ♀×カワバタモロコ♂受精卵への顕微注入により、胚体形成期以降GFP蛍光によりPGCの存在が確認された。交雑胚の胞胚期の割球をキンギョ胞胚へ移植しキメラ胚を誘導したところ、キンギョ×カワバタモロコ胚に由来するPGCがキメラ胚の生殖隆起へ移動した。しかしながら、生殖隆起へ移動したPGCは受精後一週間で消滅した。本交雑胚に由来するPGCは生殖隆起へ移動する能力を持つものの、細胞自体が致死あるいは宿主内で排除される可能性が高いと考えられた。3.キンギョ♀×パールダニオ♂の交雑胚は、エピボリー終了時までに90%以上が死亡した。一部は孵化したものの、受精後15日までに死亡し、致死性であると考えられた。平成26年度までに、ラスボラ亜科の魚種間での交雑、およびキンギョを母系としラスボラ亜科の2種を父系親魚とする交雑の特性を明らかにした。本年度は、キンギョを母系としラスボラ亜科に属するヒナモロコを父系親魚とする交雑の特性を明らかにした。また、同様にキンギョを材料とし、複二倍体PGCを得るために必要な誘導の検討を行った。さらに、生殖細胞質の分離を試みた。1.キンギョ♀×ヒナモロコ♂の人工授精は、受精率、生残率共に非常に低く、受精個体には形態的な異常が認められた。長期生残(120日)した個体もわずかに存在した。FCMの結果、異質3倍体と異質2倍体であった。本交雑胚へのGFP-nos1 3'UTR mRNAの顕微注入により、胚体形成期以降GFP蛍光によりPGCsの存在が確認された。交雑胚の胞胚期の割球をキンギョ胞胚へ移植しキメラ胚を誘導したところ、キンギョ×ヒナモロコ胚に由来するPGCがキメラ胚の生殖隆起へ移動し、移植後5日目まで確認された。このキメラ個体は現在飼育中である。2.キンギョ受精卵の4倍体誘起の結果、20°Cで培養時、受精後40分後に40°Cで2分の高温処理で、最も高率で四倍体が誘起された。しかしながら、処理胚では胞胚期に卵黄多核層の肥厚が起こるとともに、奇形胚が高率で出現し、正常個体はほとんど得られなかった。高温処理を行った四倍体の胞胚から得たPGCsをキンギョ宿主胞胚へと移植した結果、ドナーPGCsは宿主個体の生殖線へ移動し、受精後168時間まで確認できた。しかし、キメラ個体が死亡したためその後の解析はできなかった。3. GFPーBB mRNAの顕微注入によりゼブラフィッシュの生殖細胞質は顕在化した。四細胞期からの低温処理により、卵割溝での生殖細胞質量は増加した。この生殖細胞質は細胞骨格および卵黄膜と強く結合しており、顕微操作での移植の材料として扱いづらかった。本研究では、植物における胚珠培養に相当する、「致死性雑種からの配偶子誘導」が魚類で可能であるかを明らかにすることを目標として研究を行った。ラスボラ亜科、コイ亜科の魚種を材料とし、2種間の雑種二倍体、雑種三倍体、および複二倍体を誘導し、それらの生残性や始原生殖細胞(PGCs)の分化を明らかにするとともに、不妊化宿主へ移植して生殖系列キメラを作成してPGCsの分化の解析を行った。また、雑種両種の生殖細胞質を有するPGCsを誘導するために、生殖細胞質の分離を試みた。誘導した様々なゲノム構成をもつ雑種は、PGCsを分化させることが明らかとなった。作成したキメラ個体での配偶子形成の確認には至らなかった。申請者の所属する七飯淡水実験所は、平成25年度から新棟建築のために屋外水槽の移動や屋内水槽の整理等が行われて来た。
価数揺動状態とランタノイド収縮を利用した希土類硫化物からなる高温熱電材料の創製

NH_4SCNの分解ガスによる希土類酸化物の硫化を試み、La_2S_3とGd_2S_3において不純物炭素の大幅な低減を可能にした他、この硫化と真空加熱(アニール)との組み合わせにより、焼結体のκとρの最適化が可能であることを見出した。また、高酸素濃度のγ-PrGdS_3合成粉末を焼結すると、焼結中にα相からPr_5Gd_5S_<14>Oと推定されるβ相を経て微細なγ相に相変態し、結晶粒が微細化することを見出した。PrGdS_3の他にα,β,γに相変態するNd,Smとα,γに相変態するGdを組み合わせたNdGdS_3,SmGdS_3も用意し、それらの結晶粒微細化を確認するとともに、微細化した焼結体の熱電特性を評価した。アニールなしのNdGdS_3,SmGdS_3焼結体の結晶粒径は約40μmと30μm、アニールした焼結体のそれらは約6μmと5μmであった。PrGdS_3,NdGdS_3,SmGdS_3それぞれのゼーベック係数(S)、電気抵抗率(ρ)から出力因子(P=S^2/ρ)を求めたところ、アニールした合成粉末の焼結体はアニールなしの場合の焼結体に比べ、Sとρが減少し、結果としてPの増加を確認した。なかでも最もPの値が高いPrGdS_3について熱伝導率(κ)を測定し、無次元性能指数(ZT=S^2T/ρκ)を求めた。アニールした場合、Pの増加と併せて焼結体のκが減少し、その結果ZTが増加した。さらに、立方晶Th_3P_4型の希土類硫化物には稀なP型半導体であるEuGd_2S_4のGdサイトの一部を価数揺動体であるSmやTbで置換したSmEuGdS_4およびEuGdTbS_4の合成を試みた。クエン酸錯体重合法によりオキシカーボネートを合成し、続くCS_2ガス硫化によりそれぞれの単相合成を可能にした。さらに、高温域の熱電特性の測定から、Sm置換に対するTb置換の優位性を確認した。NH_4SCN粉末のTG-DTAの結果、DTA曲線から420Kの融点、500Kの分解に対応する吸熱ピークが確認され、TG曲線からはNH_4SCNの分解に伴う大幅な質量減少が確認された。また、NH_4SCN粉末のTG-MSにより測定された303473Kにおける質量スペクトルから、NH_3,HSCNの他、H_2S,CS_2,SO_2と見積もられる微弱なピークも確認された。次に、NH_4SCN粉末の加熱温度を468Kに設定し、La_2O_3粉末の硫化を行ったところ、1173K以上の硫化温度においてβ-La_2S_3単相の生成が確認され、一方、Gd_2O_3粉末の硫化では1223K以上でα-Gd_2S_3単相が確認された。

また、化学分析の結果、不純物炭素量は減少し、いずれの試料においても0.03mass%を超えなかった。1273Kで硫化した合成粉末から焼結体を作製したところ、それぞれβ-La_2S_3単相とγ-Gd_2S_3単相の焼結体が得られた。γ-Gd_2S_3のみについて熱電特性を調査したところ、CS_2ガスで硫化した場合と較べてSは増加し、κは減少したが、ρも増加したため、結果的にはいずれのZT値も0.04付近であり、熱電特性の改善は見られなかった。また、焼結体破断面のSEM観察の結果、NH_4SCNの分解ガスの場合、焼結体中に嵩密度の低下の原因となる多数の閉じた空孔が観察された。この多孔質化がκの減少とρの増加が影響することは自明であり、次にα-Gd_2S_3の合成粉末に真空加熱を施してγ-Gd_2S_3単相としたものを用いて焼結した。真空加熱後の合成粉末の化学分析の結果、不純物炭素量は0.01mass%、酸素量は0.15mass%まで減少し、これまでの合成粉末のなかでも純度が最も高い合成粉末が得られた。また、焼結体破断面のSEM観察においても細孔は観察されなかった。キャリア濃度の最適化に、NH_4SCNの分解ガスを用いた硫化と真空加熱を組み合わせることによりκとρの最適化がなされZTが一層向上する可能性が示唆された。錯体重合法によりSm, Eu, Gdを含むオキシカーボネイトまたは酸化物を合成し、この前駆体からCS_2ガス硫化により様々な化学量論組成及び非化学量論組成のTh_3P_4型の多元系硫化物粉末を合成した。Sm(NO_3)_3、Eu(NO_3)_3、Gd(NO_3)_3の中から2種類もしくは3種類を蒸留水に溶解し差水溶液に、クエン酸、エヂレングリコールを順に添加することによりポリマー錯体を合成した。このポリマー錯体を乾燥させ、焼成することにより希土類オキシカーボネイトまたは酸化物とした。次に、これらの前駆体をCS_2ガス硫化法により硫化し、さらにパルス通電焼結装置を用いて焼結した。硫化後の合成粉末のXRD結果から、錯体重合時のEu(NO_3)_3質量比が10%以下ではγ相とα相、50%以上ではγ相とEuSが同定されたのに対し、2050%では立方晶Th_3P_4型のγ相の単相が得られた。また、高温域熱電材料として期待される希土類三二硫化物について、結晶粒微細化により熱伝導率の低減を図るため、相変態を利用した微細化法について検討した。Ln_2S_3(Ln : LaからSm)が斜方晶のα相から正方晶のβ相を経て立方晶Th_3P_4型のγ相に相変態するめに対し、Ln'_2S_3(Ln' : Gd, Tb)はα相からγ相に相変熊する。これまで、高酸素濃度のγ相のPrGdS_3合成粉末を焼結すると、焼結中にα相からPr_5Gd_5S_<14>Oと推定されるβ相を経て微細なγ相に相変態し、結晶粒が微細化することを見出してきた。今年度は、様々なCS_2ガスを用いた硫化条件やその後のアニール条件で作製したPrGdS_3とNdGdS_3を用意し、それらの焼結体の結晶粒微細化を達成するための最適条件を求めた。錯体重合法を用いPrとGd、NdとGdをそれぞれ含むオキシカーボネイトを合成し、次いで1273K、28.8ksでCS_2ガス硫化することによりPrGdS_3およびNdGdS_3を合成した。焼結実験の結果、アニール後の合成粉末中の不純物酸素量が多い場合、焼結時の線収縮率曲線において収縮の停滞が観察された。この停滞前後で焼結を中止し、焼結体のXRDを行ったところ、停滞前ではα相が同定され、停滞後はα相の他にβ相が同定された。主にこのような停滞が確認された焼結体について、γ相の結晶粒微細化が確認された。昨年度までに、高酸素濃度のγ-PrGdS_3合成粉末を焼結すると、焼結中にα相からPr_5Gd_5S_<14>Oと推定されるβ相を経て微細なγ相に相変態し、結晶粒が微細化することを見出してきた。本年度は、PrGdS_3の他にα,β,γに相変態するNd,Smとα,γに相変態するGdを組み合わせたNdGdS_3,SmGdS_3を用意し、それらの結晶粒微細化を確認するとともに、微細化した焼結体の熱電特性を評価した。