hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
骨折と循環器疾患予防における終末糖化産物の細胞外受容体の測定意義

平成25年度には当初の計画通り、胸腰椎のデジタル画像の椎体計測による椎体骨折発生の診断を行ない、様々な交絡要因の影響を調整して骨折、循環器疾患発症・動脈硬化に対するesRAGEの影響評価と機序の探索を行う。収支状況報告書の次年度使用額は、主として人件費・謝金および学術的成果発表の費用を計上している。
介護保障システムの効果性に関する国際比較研究-日・瑞・英・独を中心として

1.本研究では独・英・瑞3国の介護保障制度の調査を行うととともに、それを欧米での福祉国家比較研究の成果をフォローしながら、比較検討をすすめた。2.ドイツ調査では民間福祉団体、労働組合などからの聞き取りおよび文献研究から、ケアワーカーはじめ介護関連従事者の養成制度・資格制度が再編成されつつあるなどの実状を把握した。3.イギリス調査ではコミュニティケア改革による、医療(NHS)、地方自治体、民間団体のサービス供給システムの再編成を把握した。特に、サービス基準(eligibility criteria)、ケアワーカーの配置・資格、現金給付とサービス給付の関係を検討した。4.スウェーデン調査ではエーデル改革以降の高齢者介護福祉改革について、高齢者住宅の基準、インフォーマルケアを含めて整理を行った。5.以上での調査とわが国介護保険制度実施の分析を踏まえながら、介護保障システムとその効果的性については、次の項目で検討することが必要ということが明らかになった。(1)総論として、福祉国家比較研究と介護保障制度の比較をふまえること。(2)各論として、(1)医療と介護、(2)中央-地方間系、(3)民間サービスと福祉多元主義、(4)サービス供給・質確保における地方自治体権限・責任、(5)介護関連従事者の資格・養成制度・労働条件、(6)要介護判定基準内容と設定方法、(7)当事者及び家族介護者、(8)費用負担関係、(9)介護サービス保障制度の性格(扶助的性格・現金給付との関係)、(10)施設介護と在宅介護の居住条件、などの比較を行うことである。1.研究計画では、介護保障システムの4カ国比較の課題として(1)福祉国家・福祉社会の国際比較と介護保障システムの位置づけ、(2)「福祉多元主義」の行財政レベルでの比較調査、(3)ケアマネジメントの比較検討、(4)効果的サービス提供のための人材養成制度、(5)住居・地球環境面からの介護サービス提供条件をあげた。以上を踏まえ、本年度に調査・研究をすすめたところ、(5)インフォーマルケアの位置づけ、(7)民間部門の位置づけなども含めて検討する必要性があることが明らかになった。2.スウェーデンについては、同国医師資格をもつ日本人研究者を招いて医療福祉システムについて報告いただき、日本の医療システムや介護保険制度との比較検討をおこなった。また現地調査では、介護者支援の動向を把握することができた。1998年1月の社会サービス法改正により、「介護者支援」の項が設けられ、介護者の負担軽減策をとることが盛り込まれた。公的サービスだけでなくインフォーマルケアの今後の動向が注目される。3.イギリスは自治体へのヒアリング、民間団体による地域レベルの活動の訪問・視察、研究者との意見交換をおこなった。コミュニティケア改革によって、ケアマネジメントの導入によるサービス対象者の選別化、自治体の機構改革、民間委託が進められている。財源は地方政府管理運営協議会が地方自治体福祉へ移転しているが、基準財政需要額の算定額が不十分なため、殆どの自治体が上乗せをしている。障害者についてはセルフヘルプ組織が活動を行っているが、若年脳卒中患者への支援が乏しいため地域で孤立する傾向にある。自治体福祉サービスは高齢者、介護中心のため、若年障害者への対応が課題である。4.ドイツは、現地の研究者からのヒアリング・意見交換に基づき、介護保障システムの構造・機能および日本の介護保障システムとの比較検討をおこなった。介護保険での要介護認定、介護者に対する給付、公費による社会扶助など日独には様々な相違点がある。1.本年度は、瑞・英・独3国の調査を行うとともに、欧米での福祉国家比較研究をフォローしながら、介護保障システム比較の方法の検討をすすめてきた。2.ドイツ調査では民間福祉団体、労働組合からの聞き取りおよび文献研究からケアワーカー等の養成制度・資格制度が再編成されつつあり、また労働組合としては医療職に準じた給与・労働条件基準を設定しつつあることが分かった。また、旧東地域の調査を通じ、統合後に民間六団体が参入してきた実状を把握した。

3.イギリス調査ではコミュニティケア改革による、医療(NHS)、地方自治体、民間団体のサービス供給システムの再編成を把握した。そのなかで、サービス基準(eligibility criteria)、ケアワーカーの配置・資格、現金給付との関係など、国際比較の基準となる項目設定の素材を検討した。4.スウェーデン調査では、高齢者住宅の建築基準、家族介護者支援政策の動向等をフォローした。5.以上の調査検討をふまえ、最終年度となる来年度には、次のような項目で調査と取りまとめをおこなう。(1)総論として、(1)比較方法論と課題、(2)権利および不服申し立てなどの手続き(ギャランティー概念含む)(2)各論として、(1)医療と介護、(2)中央-地方関係、(3)民間サービスと福祉多元主義、(4)サービスの供給・質確保における地方自治体の規制権限と責任、(5)ケアマネジャー、ケアワーカーなど担い手の資格、養成、労働条件、労働組合、(6)要介護判定基準の内容と設定方法、(7)当事者及び家族介護者の参加、(8)家族介護の位置、(9)費用負担論、(10)介護サービス保障制度の性格論、(10)扶助的性格(資産認定)現金給付との関係、(11)居住条件(施設介護と在宅介護)1.本年度は、独・英・瑞3国の調査を行うととともに、欧米での福祉国家比較研究をフォローしながら、介護保障システム比較の検討をすすめた。2.ドイツ調査では民間福祉団体、労働組合などからの聞き取りおよび文献研究から、ケアワーカーはじめ介護関連従事者の養成制度・資格制度が再編成されつつあることなどの実状を把握した。4.スウェーデン調査ではエーデル改革以降の高齢者介護福祉改革のヒアリングをおこなった。5.以上での調査とわが国介護保険制度実施の分析を踏まえながら、次の項目で最終年度取りまとめをおこなう。(1)総論として、福祉国家比較研究と介護保障制度の比較をふまえること。(2)各論として、(1)医療と介護、(2)中央-地方間系、(3)民間サービスと福祉多元主義、(4)サービス供給・質確保における地方自治体権限・責任、(5)介護関連従事者の資格・養成制度・労働条件、(6)要介護判定基準内容と設定方法、(7)当事者及び家族介護者、(8)費用負担関係、(9)介護サービス保障制度の性格(扶助的性格・現金給付との関係)、(10)施設介護と在宅介護の居住条件、などの比較を行うことである。
女性の健康における世界のコホート統合研究：日本女性と諸外国女性の比較

日本ナースヘルス研究(JNHS)は,これまでコホート登録時の断面調査データをInterLACEに提供してきたが,本国際共同研究では,登録後10年間のJNHS追跡データを追加提供することで,新たな世界規模の統合データを共同で作成する。そして,JNHS研究者がInterLACEデータセンターに出向き,心血管疾患・婦人科癌の発症に関連する生活保健習慣および生殖機能関連のリスク因子について,ライフコース疫学的な解析を行い検討する。また,3つのグループ(本邦女性,欧米豪に在住の日系女性・アジア系女性,その他の欧米豪の女性)の比較から,本邦女性やアジア系女性の健康における環境要因の影響の大きさを評価する。
カエル類を指標とした圃場整備事業の影響評価・予測手法に関する研究

茨城県桜川中流域でトウキョウダルマガエル・ニホンアカガエル・シュレーゲルアオガエルの生息状況を調べ,生息状況と圃場整備などの環境条件との関係を明らかにした。3種の生息を環境条件から予測する手法を構築し,生息予測マップを作成した。また,ニホンアカガエルの個体数の推移を予測する手法を構築し,圃場整備に伴うコンクリート水路の敷設による個体数への影響と生態系保全対策を行なった場合の効果を評価した。本研究の目的は,水田水域を主な生息場とするカエル類を対象として生息状況と自然的・人為的な環境因子(地形,農業農村整備事業の内容,工数等)との関係を明らかにすること,そして生息ポテンシャル予測や個体群存続性の評価から農業農村整備事業における生態系配慮シナリオに対するカエル個体群への影響を算定することである。本年度の主な成果は以下の2つである。1.カエル類の生息状況と環境因子の把握:茨城県桜川流域(つくば市・土浦市)の173地点においてトウキョウダルマガエル,ニホンアカガエル及びシュレーゲルアオガエルの生息状況並びに地点周辺での農業農村整備事業の実施状況及びネットワークの分断状況を調査した。現地調査で得たデータ及び第4次土地利用整備基盤整備基本調査・地形図等の地図データから,流域スケール及び小流域スケール(流域内での県営土地改良事業地区:女堰地区,新治地区)において,多変量解析により因子間,因子ー3種それぞれの生息量間の関係性を明らかにし,それぞれの種の生息ポテンシャル予測モデルを作成した。2.カエル類の保全対策の評価:農業農村整備で行われる農業水路のコンクリート化はカエル類生息の阻害因子(転落したカエルが脱出できない)であり,影響緩和策が必要とされる。ニホンアカガエルの移動を表現した数理モデルを作成し,コンクリート水路での個体の転落死亡率及び緩和策による横断可能率が個体群の存続性に与える影響をシミュレーションにより明らかにした。1.カエル類の生息状況と環境因子の把握:茨城県土浦市新治地区の34地点においてトウキョウダルマガエル及びシュレーゲルアオガエルの生息状況を調査した。前年度(2009年度)に作成した両種の生息ポテンシャルモデル(調査地周辺の生息環境や基盤地図情報等の地図データからカエルの生息可能性を評価する数理モデル)による評価値と,実際の生息量を比較し,ポテンシャルモデルの精度を確認した。2.カエル類の生息環境を把握するための低コスト・簡易な調査手法を検討した。農業水路などの水位変動とカエル類の生息量との関連を調べることを想定して,低コストな水位ロガーを試作した。屋内・屋外実験により試作した水位ロガーの測定精度を検証したところ,屋内実験では0.7cm以下の誤差で,屋外実験でも大気圧および温度の補正により0.9cm以下の誤差で水位測定が可能であることが明らかとなった。また,農業水路の横断測量を簡易に行うことができる手法として,デジタル写真測量による手法を検討した。この手法は,現地で撮影した数十枚の写真をもとに,複数枚の写真に写る物体の位置座標を自動的に計算・表示させるものであり,現地での作業時間を短縮できると考えられた。デジタル写真測量により,コンクリート製の農業水路からのカエル類の脱出可否に大きく関係する水路壁面の凹凸を,簡易に計測できることが確認された。本年度は,ほ場整備に伴って敷設されることが多いコンクリート水路がカエル類の個体群存続性に与える影響を評価するための数理モデル(個体群動態モデル)を構築した。評価対象種はニホンアカガエルとした。個体群存続率を計算するための個体群動態モデルは,齢階級別のメス個体数の動態を表す「基本モデル」,基本モデルに環境収容力のパラメータを加えた「密度依存モデル」,さらに水路の横断成功率および樹林移動率のパラメータを加えた「横断モデル」の3段階で構築した。シミュレーションに必要なパラメータの値は,既往の齢階級別個体数の観測データから推定した。基本モデルでは,シミュレーション結果と前述の観測データを比較して,モデルの妥当性を確認した。密度依存モデルでは,環境収容力を適度な値に設定することでシミュレーション結果の再現性を向上できることを確認した。横断モデルでは,ほ場整備に伴い水田と樹林の間にコンクリート水路が敷設された場合を想定し(ニホンアヵガエルなどの水田と樹林とを移動する種の移動障害となる),コンクリート水路による個体群存続率への負の影響と生態系配慮による個体群存続率への正の影響を推定した。

シミコ」レーションによる40年後の個体群存続率は,初期個体数,水路の横断成功率および環境収容力の値の影響を大きく受けた。コンクリート水路の全区間にフタを設置してカエルの転落を防ぐ場合には個体群存続率は高いが,一部の区間にフタや脱出用のスロープを設置するだけでは個体群は存続しにくいと考えられた。
人工現実感による大型造形と実空間への出力に関する研究

VR技術を芸術的な造形作業に適用し実用化するには,解決しなければならない多くの問題がある.本研究では,大型造形作業空間を構成する場合の広域仮想空間を実現する方法,微細な構造まで制御可能なモデリング法の実現,VR空間で作った物体を実空間へ出力する効率的な方法について検討した.広域仮想空間を構成するために,手押し台車上に設置した可動型広域仮想空間表示システムを開発した.移動することによってスクリーンを覗き窓として仮想世界を見ることができる.手押し車の移動によって,実世界と同様の運動視差を表現することができる.微細な構造まで制御可能なモデリング法として,オクトリーによってモデリング空間を階層化したマルチスケールモデラを開発した.このモデラによって物体の概形から微細形状までの連続的なマルチスケール表示とモデリングが実現できた.このモデラでは,形状表現の細かさが形状特徴値と視距離によって制御される.仮想空間で作成した大型物体を実空間に出力する効率的な方法として,電熱線を用いた自動発泡スチロールモデリングシステムを開発した.この方法によって,強固な構造を必要としない大型物体造形システムが実現できた.VR技術を芸術的な造形作業に適用し実用化するには,解決しなければならない多くの問題がある.本研究では,大型造形作業空間を構成する場合の広域仮想空間を実現する方法,微細な構造まで制御可能なモデリング法の実現,VR空間で作った物体を実空間へ出力する効率的な方法について検討した.広域仮想空間を構成するために,手押し台車上に設置した可動型広域仮想空間表示システムを開発した.移動することによってスクリーンを覗き窓として仮想世界を見ることができる.手押し車の移動によって,実世界と同様の運動視差を表現することができる.微細な構造まで制御可能なモデリング法として,オクトリーによってモデリング空間を階層化したマルチスケールモデラを開発した.このモデラによって物体の概形から微細形状までの連続的なマルチスケール表示とモデリングが実現できた.このモデラでは,形状表現の細かさが形状特徴値と視距離によって制御される.仮想空間で作成した大型物体を実空間に出力する効率的な方法として,電熱線を用いた自動発泡スチロールモデリングシステムを開発した.この方法によって,強固な構造を必要としない大型物体造形システムが実現できた.今年度は主として大型造形に適した人工現実感環境の構築を行うため,広域高解像度人工現実感提示装置と広域人工現実感表示処理方式を開発した.開発した広域高解像度人工現実感提示装置は,手押し台車上に設置した高解像度レンチキュラLCD(1280×1024画素)立体表示装置を覗き窓として仮想世界を表示する.ディスプレイ上部にマーカを取りつけ,固定位置の単眼高速デジタルカメラのマーカ映像からディスプレイの位置・姿勢を計測する.10数m四方程度の領域を移動しながら運動視差付き仮想空間表示ができる.この表示装置を大型造形用仮想空間表示装置とする.広域人工現実感表示処理方式では,広域仮想空間表示に必要な形状精度制御と仮想物体加工制御を両立させる新しいモデリング法を開発した.観察者から遠い物体ほど詳細表示が不用になるので描画効率向上のためVRMLではLOD(Level Of Detail)と呼ばれる形状精度制御方式が採用されている.しかしVRMLでは造形作業に不便なモデリング法であること,造形作業に適した既存モデリング法ではLODが考慮されていないこと,既存のLOD方式では数レベルの段階的LOD制御でレベルの切り替わりによる形状変化が目立つことなど問題が多い.新開発の方式はOctree空間を利用して形状精度制御と仮想物体加工制御を両立させる方法を採用し,加工過程で即座に各精度レベルの形状を自動生成できること,形状特徴パラメータという概念を導入することによって形状に適応した多段階の形状制御精度が可能になりレベルの切り替わりが目立たないこと,外形だけでなく内部構造の表現が可能であることなど多くの特徴が得られた.詳細を近日中に発表の予定.CADやCGで造形設計を行い,光造形装置などで実モデルを出力するシステムが活用されているが,人物彫刻など大型で有機的な形状を扱うにはいくつかの問題がある.大きな形状の中に微細な形状が組み込まれた構造の造形物は,工業製品のように小さいスケールのモデルを作って拡大するような単純なスケーリング操作が困難な場合が多い.VR空間で概形から微細構造までのマルチスケールで扱うモデラがない.大型造形物を実際に存在するような形で表示する低コストのVR表示装置がない.さらに,高さ・幅・奥行きが数メートルになるような大型物体を扱う造形装置がない.本研究は,高さ・幅・奥行きが数メートルになるような微細構造を持つ大型造形を扱うことが可能なVRモデリングシステムを目指して,大型造形物を実際に存在するような形で表示する低コストのVR表示装置の開発,大型で有機的な形状をマルチスケールで定義できるモデラの開発およびVR空間で作成した大型造形物形状の実空間への出力方式の開発を行った.概形から微細構造までのマルチスケールの形状取り扱いが可能なモデリング方式として,Octreeで空間を階層化し局部的な特徴量と視距離によって形状表現の細かさの制御が可能なマルチスケールモデラを開発した.広域仮想空間で実空間と同様な運動視差の表現するために,手押し台車上の立体表示装置を覗き窓として仮想空間を表示する方式を開発した.マルチスケールモデラを用いることによって,物体に近づくと精細な構造を,離れると距離に応じた概形を表示することで実空間と同様な視距離解像度に対する運動視差の表現を可能にし,造形作業に有効な仮想空間を作ることができた.仮想空間で生成した大型造形物を実空間へ出力する方法として,熱除去加工方式造形システムを試作した.

発泡スチロールを電熱線の移動軌跡を利用した除去加工で,軌跡生成速度と電熱線温度の適切な制御によって電熱線に殆ど応力を加えずに加工可能であり,低剛性の大型装置を容易に実現できる.電熱線形状制御により複雑な曲面を簡単な軌跡で生成できる特徴を持つ.
2次元ｑ分解ＥＥＬＳ解析法の構築と熱線遮蔽材電子励起の局在性評価への応用

本研究課題では、電子顕微鏡を用いた運動量移送(q)分解電子エネルギー損失分光(q-EELS)測定を、高エネルギー分解能・高運動量移送分解能で取得する手法の確立を行い、熱線遮蔽材料として用いられているCs0.33WO3(CWO)の近赤外領域での吸収の起源について解明することである。電子顕微鏡を用いたqEELS測定では、横軸運動量移送(q)、縦軸エネルギー損失量に対応した2次元強度分布(E-qマップ)としてデータを取得する。実際に実験で得たE-qマップは、レンズ収差の影響のためq方向が歪むことが明らかになった。そのため、独自の画像補正プログラムを作成し、運動量移送軸とエネルギー損失軸に対して歪みのないデータに補正することを実現した。これまでに検討した実験レンズ条件とデータ解析システムによって、高エネルギー分解能0.2eV・高運動量移送分解能0.04Å^-1のデータが、直径100nm程度の領域から常に得られることを実現した。これらの測定技術・データ解析システムを用いてCWOから得たqEELSスペクトルの解析に適用した。熱線遮蔽材料であるCWOは、近赤外エネルギー領域にキャリアー電子によるプラズモンピークが観測されることが分かっている。またCWOは六方晶の結晶構造をしているため、プラズモンエネルギーの結晶異方性があることが予想されている。この材料にqEELS測定を適用すると、q//c軸方向では、プラズモンエネルギーが1.8eVのピークが支配的に励起され、q//ab面方向では、1.2eVのプラズモンピークが支配的であった。このことは、キャリアー電子によるプラズモンがc軸方向とab面方向で異なる振動モードが存在していることを示している。電子顕微鏡を用いたqEELS測定では、各レンズ条件はおおむね確定することができた。実際のデータは、横軸運動量移送量、縦軸エネルギー損失量に対応した2次元強度分布(E-qマップ)として検出している。実際に得られるE-qマップは、レンズ収差の影響のためq方向が歪んだ強度分布をしているため、画像補正プログラムを独自に作成し、運動量移送軸とエネルギー損失軸に対して歪みのないデータを得ることを実現した。同時に、横軸の運動量移送量と縦軸のエネルギー損失量の校正を行う機能を搭載し、実験データの出力を比較的容易に行えるよう工夫している。その結果、高エネルギー分解能0.2eV・高運動量移送分解能0.04Å^-1のデータが、直径100nm程度の領域から恒常的に得られることを実現した。先行研究により、CWOのEELS測定から、近赤外領域に1.2eVと1.8eVの2つのピーク構造が現れることが分かっている。これまでこの2つのピークの起源は明らかではなかった。本測定技術により、q方向をCWO結晶のc軸とab面方向の2つの方位から測定した結果、q//c軸方向では、1.8eVのピークが支配的に励起され1.2eVのピークは急激に減衰していく様子が観測された。またq//ab面方向では、1.8eVのピークが減衰し、1.2eVのピークが支配的に観測された。この実験結果は、キャリアー電子によるプラズモンがc軸方向とab面方向で異なる振動モードを持つことを示している。以上のことから、本研究課題によりCWO中のキャリアー電子が異方的に振る舞うことを実験的に観測することに成功した。この実験結果は、qEELS測定による解析システムの構築によって初めて明らかになった結果であり、本研究課題は順調に進展しているといえる。今後は、結晶方向に依存した2つのプラズモンピークのq方向の分散関係と、CWOのバンド構造との対応について考察することが重要である。実験で得られた2つのプラズモンのq分散は、自由電子ガスモデルで予想されるqの2乗分散とは異なる分散関係を示し、現在のところ解釈することが困難である。しかしながら、実験的に得られたq分散関係は、CWOのバンド構造を敏感に反映していることが予想されるため、得られた分散関係とバンド構造がどのような関係を示すのか明らかにする。また、qEELSスペクトルをKramers-Kronig解析を行うことで、異方的な誘電関数を実験的な決定を行う。CWOは、実際の熱線遮蔽フィルター内ではナノ粒子として存在している。2つの異方的な誘電関数(c軸に垂直成分、平行成分)をもとにして、粒子の光散乱をシミュレーションすることで、粒子による光散乱スペクトルを正確に解釈する。また、実験的に観測されているフィルターのスペクトルとの比較を行い、違いを明らかにすることで、理想的な結晶粒子に比べ実際の粒子はどれくらい変質しているのか、考えうる原因について検証を行う。本研究課題では、電子顕微鏡を用いた運動量移送分解電子エネルギー損失分光(q-EELS)測定を、2次元空間全体から高エネルギー分解能・高運動量移送分解能で取得する手法の確立を行い、熱線遮蔽材料として用いられているCs0.33WO3の近赤外領域での吸収の起源について解明することである。このことを実現するため、電子顕微鏡を用いたqEELS測定条件の再検討を行い、q分解EELS測定の高精度化を行った。

近赤外領域でのプラズモンや電子励起強度のq依存性を調べるためには、これまでの測定条件よりエネルギー分解能(目標0.1eV)・q分解能(目標0.05Å^-1以下)の向上が必要である。また局所領域からの測定を可能にするため、電子線照射領域を直径100nm以下で測定できるようにする。そのような測定条件を実現するために電子顕微鏡のレンズ励磁条件を1つ1つ定量的に調査し、装置性能を最大限引き出すための条件探索を行った。現在のところ、直径50nmの測定領域から、エネルギー分解能0.2eV・運動量移送分解能0.04Å^-1での計測が実現しており、近赤外領域での計測が可能な性能に達している。これらの測定条件を既知の材料(Al、Si、Graphite、hBN、LaB6等)に適用し、これまでの報告やバンド構造と比較することで、装置性能評価を行った。AlとSiのqEELS測定により決定したプラズモンエネルギーのq分散係数は、これまでの報告と良い一致を示し、本測定手法の信頼性を確認した。Graphite・hBNのqEELS測定から、バンド間遷移のq依存性を観測することに成功し、バンド構造から説明可能であることを示した。更に近赤外領域にキャリアー電子のプラズモンピークが現れるLaB6のqEELS測定を行い、近赤外領域においても測定可能であることが明らかになった。qEELS測定における電子顕微鏡のレンズ条件の確立を行い、測定領域直径50nmからエネルギー分解能0.2eV・運動量移送分解能0.04Å^-1を実現した。エネルギー分解能は目標の0.1eVに満たなかったものの、測定領域と運動量移送分解能においては当初の目標以上の精度を出すことに成功した。この測定条件で既知の材料、Al、Si、Graphite、hBN、LaB6のq分解EELS測定を行った。Al、SiのqEELSを行い、これまで報告されている実験データと良い一致を示すことを確認し、本測定手法の信頼性を確認した。Graphite・hBNの2次元qEELS測定を他の材料に先駆けて行い、バンド間遷移のq依存性に対応したデータが得られることを明らかにした。さらに、LaB6のqEELS測定を行い、近赤外領域に現れるプラズモンピークのq分散計測に成功した。q分散係数より、LaB6中のキャリアー電子は自由電子ガスとしての振る舞いが支配的であることを明らかにすることができた。熱線遮蔽材料であるCs0.33WO3のqEELS測定を行った。近赤外領域にキャリアー電子に起因したプラズモンピークが観測され、q分散する様子を観測した。q分散係数より自由電子ガスモデルでは説明できず、電子相関を考慮した準自由電子ガスモデルで説明できることを明らかにした。以上のことから、本研究課題はおおむね順調に進展していると考えられる。本研究課題では、電子顕微鏡を用いた運動量移送(q)分解電子エネルギー損失分光(q-EELS)測定を、高エネルギー分解能・高運動量移送分解能で取得する手法の確立を行い、熱線遮蔽材料として用いられているCs0.33WO3(CWO)の近赤外領域での吸収の起源について解明することである。電子顕微鏡を用いたqEELS測定では、横軸運動量移送(q)、縦軸エネルギー損失量に対応した2次元強度分布(E-qマップ)としてデータを取得する。実際に実験で得たE-qマップは、レンズ収差の影響のためq方向が歪むことが明らかになった。
双対線形空間を用いての位相的性質の研究

ここ数年来,関係空間上のコンパクト台をもつ連続線形写像全体の作る空間について,その空間の完備性を中心に,双対線形空間の位相的性質の研究を続けてきた。本年度は完備性のみならず,その中の部分空間の状態を調べることにより,基盤となっている空間の位相的性質の特徴づけが得られることがわかり,その研究を行った。研究成果は1991年8月スイスのベルン大学で開催された一様系に関する国際シンポジウムで講演し,関連する内容も含めてS.Kundu(インド)と共著で発表する予定である。また,コンパクト台と双対線形空間の研究の結びつきは,基盤の位相空間の中でのコンパクト大分集合の状態を調べることに始まり,その結果は位相空間論で常時問題にされる積空間の研究に役立つであろうということであった。積空間の位相的性質として,正規性の研究が多くの局題を提供してきた。この立場からコンパクト部分集合を相手にして作らせるKー解析集合との積空間のパラコンパクト性がもう一方の空間の位相的性質を特徴づけることがわかった。研究成果は1991年8月チェコスロギキアのプラハで開催された位相空間とそれに関連する分野についての国際シンポジウムで講演し,その内容は論文として発表の予定である。この1年関,文科学研究費の援助により,上記2本の柱が立ち,それぞれについて学内・学外での対論を重ねることができ,更には学外の研究者と広く研究交流並びに情報交換ができたことは非常に有益であった。もう一つ,双対線形空間と測度論を結びつけての研究を考えてきたが,その成果を発表する迄には至らず,これは今後の課題として残り,さらなる研究として続けたいと考えている。
焼却灰飛散による最終処分場周辺の重金属分布に関する研究

焼却灰中の微細な粒子は乾燥することによって大気中に舞い上がり、風などで輸送されて周辺環境へ飛散することが懸念される。本研究では実際に最終処分場の周辺土壌をサンプリングし、その金属含有量を調査した。周辺土壌を採取するために選定した処分場はA(焼却灰主体埋立地、即日覆土等はなされず、長期間露天投棄)、B(不燃ごみ主体埋立地、焼却灰割合13%、サンドイッチ方式埋立、即日覆土はあるものの覆土に焼却灰が混合されている)の2処分場である。両処分場ともに平地に造成されており、直接風の影響を受けるような立地条件にある。A処分場については93年に南東側で調査が行われているので、本研究では北西側にサンプリングフィールドをとった。B処分場ではAブロックの西側に調査地点を決め、試料を採取した。試料採取地点はA処分場で70地点、B処分場で54地点である。採取した試料は炉乾燥し、2mmふるい通過分について四分法によって代表試料を得た。それを塩酸抽出法によって金属を抽出した後、原子吸光法によって分析した。なお、各代表試料について3回の分析を行っている。定量した元素は、Ca,Zn,Cu.Na,K,Fe,Mn,Mgである。焼却灰中には一般の土壌と比較してCa,Zn,Cu,Naが2桁から3桁多く含まれている。一方Fe,Mg,Mn等は土壌と比較して含有量差はほとんどない。そのことを基に土壌の金属濃度分析結果を検討した結果、A処分場ではCa,Zn,Cu,Naの分布について、埋立地に近い地点で、その他の地点と比べ明らかに濃度の高い事が確認された。一方、B処分場では採取したフィールドが変化に富んでいたために、土壌のバックグランド値自体が異なることが考えられ、灰の飛散については検討が困難であった。しかし、埋立地側、盛土斜面下部等はいずれも焼却灰特有の金属濃度が高い傾向にあった。
鉄筋コンクリート造有開口壁骨組の終局強度型耐震設計法の合理性の検討

1.はじめに本研究の目的は、鉄筋コンクリート造建物の終局強度設計指針の目指している崩壊形が指針の考え方により実際に実現されるのかどうかを兵庫県南部地震で被害を受けた鉄筋コンクリート造建物を題材に検討するものである。対象は桁行き方向にせん断破壊を生じた有開口連層耐震壁を有するRC造4階建物で、このせん断破壊の原因を解明することが目的である。実験も行ったが、ここでは地震応答解析の結果を示す。2.応答解析の概要本館の建物モデルは、北館の柱モデルを本館の柱壁比で割り増し、壁モデルに並列させて作成した。壁モデルは基礎の引き抜き力を無視した原型モデルの他に、杭を考慮した基礎固定モデルについても行った。動的なせん断力は1階では静解析の結果に学会指針の動的増幅係数ωwiを乗じたレベルを大きく越え、実際のせん断強度に達した結果となった。すなわち、動的な解析では基礎部の鉛直方向慣性力による浮き上がり抵抗機構の影響等で、原型モデルでも被害を再現できることになる。しかしながら、1階の耐震壁のせん断変形の応答をみると、原型モデルでは変形角0.005rad程度であり、実際の被害より小さい。杭の引き抜き抵抗を全部考慮すると、ほぼ被害と対応する。一方、モデルの壁のせん断強度を大きくして壁を破壊させないようにしたモデルの耐震壁に入力されるせん断力をみると、杭が全部有効な場合、耐震壁のせん断破壊を全く許容しないと、現在の強度の1.5倍程度、すなわち、静解析時の2.4倍程度のせん断強度が必要となる。3.結論本館の耐震壁は杭が無効で基礎が浮き上がるとしたモデルでもせん断破壊を起こしたが、実際の被害程度は杭が全部有効だとしたモデルで対応した。
１分子からのＤＮＡ増幅を可能にする酵素のナノ空間への精密配置

遺伝子の精密診断では、極微量DNAの増幅法の開発が求められるが、従来法では標的DNAの選択的増幅が非特異的バックグラウンド増幅により阻害される点に課題があった。本研究では、この課題解決に向け、各種ナノ空間材料へのDNA増幅酵素の固定化による反応制御技術の開発を行った。これまでに、DNA増幅反応におけるナノ空間材料のハンドリング性の向上を図るために、高親水性の有機高分子をバインダーとしたメソポーラスシリカ粉末を含んだ多孔質成形体(ペレット状、中空糸状、フィルム状)の開発を行い、メソポーラスシリカ本来の細孔構造を維持した状態で成形体化することに成功した。当年度は、メソポーラスシリカ粉末(MCM型、FSM型、SBA型、細孔径:2.54.5 nm)を含んだ3種類のペレット状成形体およびMCM型メソポーラスシリカ粉末(細孔径:2.5 nm)を含んだ中空糸状成形体を等温DNA増幅反応用の鎖置換型DNAポリメラーゼ(Bst DNAポリメラーゼ)を用いたDNA増幅(LAMP法)に適用した。その結果、メソポーラスシリカ粉末を含んでいない成形体では陰性コントロールと同等の反応が示されたが、メソポーラスシリカ粉末を含んだ成形体では陽性反応が認められ、特にSBA型メソポーラスシリカのペレット状成形体やMCM型メソポーラスシリカの中空糸状成形体の場合により高い反応性が示された。以上の結果より、LAMP法においてはバックグラウンドDNA増幅の影響が大きいものの、成形体におけるメソポーラスシリカの規則性細孔がDNAポリメラーゼの安定な固定化場および高効率のDNA増幅反応場となり得る可能性が示唆された。当年度は、4種類のナノ空間材料(MCM型メソポーラスシリカ、メソポーラスカーボン、高Al含有メソ多孔体(C16-meso)、両親媒性有機-無機ハイブリッド多孔体(KCS-2))に固定化したDNAポリメラーゼ(KOD)を用いて、数十分子のDNAからの増幅(PCR法)を試みた。その結果、メソポーラスシリカを用いた場合のみ、標的DNAの特異的な増幅が認められ、その他の材料では反応阻害の傾向が示された。その理由としては、メソポーラスカーボン等の材料には反応液中の核酸(基質DNA、プライマー等)は吸着せずに酵素を選択的に吸着可能であったが、酵素の吸着時に酵素活性が低下することが推察された。そこで、酵素の吸着メカニズムの解明の一環として、固体核磁気共鳴(SS-NMR)および示唆熱・熱重量(TG-DTA)測定装置を用いて、2種類のメソポーラスシリカ(FSMおよびSBA型)、また、KODを固定化したシリカの局所構造を詳細に解析し,表面(細孔内壁面)組成を推定した。その結果、メソポーラスシリカの種類によってシリカ表面近傍の吸着水の分布や末端シラノール基(Si-OH)の分布に違いが見られ、表面親水性に違いがあることが判明した。さらに興味深いことに、PCR用Tris緩衝液で処理したサンプルでは表面末端の隣接するシラノール基同士が縮合していることが判明した。このことは、緩衝液の影響によってシリカの表面性状がより疎水的に変化することを意味する。以上の結果より、PCR法においてはシリカ細孔が酵素の安定な固定化場および反応場として好適であり、また、緩衝液の作用による表面性状の変化が酵素の固定化状態や反応性に影響することが示唆された。当年度は、酵素の固定化支持体として用いる各種のナノ空間材料の準備などに時間を要したため、当初計画していた全ての実験項目について検討することはできなかった。しかし、PCR用DNA増幅酵素(KOD)を対象にした反応評価では、メソポーラスシリカの細孔径を精密に制御することによって極微量のDNAからの増幅が可能になることを見出し、また、その再現性を確保することができた。さらに、これまで未検証であった、各種分析装置を用いた酵素ーナノ空間材料複合体の測定により材料表面の性状などについて詳細に調べ、新たな知見を得ることができた。以上のことより、当初の計画では予想できなかった新たな知見も踏まえて次年度の展開を検討していく計画である。当年度は、5種類のナノ空間材料(FSM型及びSBA型メソポーラスシリカ、メソポーラスカーボン、高Al含有メソ多孔体(C16-meso)、両親媒性有機-無機ハイブリッド多孔体(KCS-2))に固定化した等温DNA増幅反応用の鎖置換型DNAポリメラーゼ(Bst DNAポリメラーゼ)を用いてDNA増幅(LAMP法)を試みた。その結果、メソポーラスカーボンでは反応阻害の傾向が示されたが、その他の材料では陽性反応が認められた。しかし、これらの固定化酵素を繰り返し使用(25回)した際には、酵素を含まない反応系においても標的DNA以外の非特異的な増幅が増大したため、反応2回目以降の判定は困難であった。

当年度はまた、DNA増幅反応におけるナノ空間材料のハンドリング性の向上を図るために、メソポーラスシリカ粉末を含んだ多孔質成形体(中空糸状、ペレット状)の開発を行った。比較的親水性の高い有機高分子をバインダーとして適宜の形状に成形した結果、メソポーラスシリカ本来の細孔構造を維持した状態で成形体化することに成功した。以上の結果より、LAMP法においてはバックグラウンドDNA増幅の影響が大きいものの、シリカ細孔及びKCS-2の両親媒性のナノ空間が酵素の安定な固定化場および反応場となり得る可能性が示唆された。また、メソポーラスシリカ粉末の成形手法を確立した。当年度は、酵素の固定化支持体として用いるメソポーラスシリカ粉末を含んだ多孔質成形体(中空糸状、ペレット状)の開発に多くの時間を要したため、当初計画していた全ての実験項目について検討することはできなかった。等温DNA増幅反応(LAMP法)用のDNA増幅酵素(Bst)を対象にした反応評価では、バックグラウンドDNA増幅の影響が大きいものの、シリカ細孔及びKCS-2の両親媒性のナノ空間が酵素の安定な固定化場および反応場となり得る可能性が示唆された。以上のことより、当初の計画にはなかった新規の固定化担体(メソポーラスシリカ粉末を含んだ多孔質成形体)の開発も踏まえて次年度の展開を検討していく計画である。遺伝子の精密診断では、極微量DNAの増幅法の開発が求められるが、従来法では標的DNAの選択的増幅が非特異的バックグラウンド増幅により阻害される点に課題があった。本研究では、この課題解決に向け、各種ナノ空間材料へのDNA増幅酵素の固定化による反応制御技術の開発を行った。これまでに、DNA増幅反応におけるナノ空間材料のハンドリング性の向上を図るために、高親水性の有機高分子をバインダーとしたメソポーラスシリカ粉末を含んだ多孔質成形体(ペレット状、中空糸状、フィルム状)の開発を行い、メソポーラスシリカ本来の細孔構造を維持した状態で成形体化することに成功した。当年度は、メソポーラスシリカ粉末(MCM型、FSM型、SBA型、細孔径:2.54.5 nm)を含んだ3種類のペレット状成形体およびMCM型メソポーラスシリカ粉末(細孔径:2.5 nm)を含んだ中空糸状成形体を等温DNA増幅反応用の鎖置換型DNAポリメラーゼ(Bst DNAポリメラーゼ)を用いたDNA増幅(LAMP法)に適用した。その結果、メソポーラスシリカ粉末を含んでいない成形体では陰性コントロールと同等の反応が示されたが、メソポーラスシリカ粉末を含んだ成形体では陽性反応が認められ、特にSBA型メソポーラスシリカのペレット状成形体やMCM型メソポーラスシリカの中空糸状成形体の場合により高い反応性が示された。以上の結果より、LAMP法においてはバックグラウンドDNA増幅の影響が大きいものの、成形体におけるメソポーラスシリカの規則性細孔がDNAポリメラーゼの安定な固定化場および高効率のDNA増幅反応場となり得る可能性が示唆された。次年度は、当年度に実施できなかった実験項目を含め、交付申請書に記載の平成29年度以降の実施計画に沿って研究を推進する。具体的な推進方策としては、当年度に得られたPCR法での研究成果を基に、等温DNA増幅反応用の鎖置換型DNAポリメラーゼ(Bst DNAポリメラーゼ等)の各種ナノ空間材料への固定化状態の評価について検証する。
フォトレドックス触媒が拓くラジカル的分子変換新戦略

有機ラジカル種を、触媒の光励起種との一電子移動を経て生成させて有機合成に用いる「フォトレドックス触媒反応」は、グリーンケミストリーの観点から多大な注目を集めているが、反応開拓、多様なラジカル種発生、触媒の多様化の観点については検討の余地がある。我々は主に以下の三つの観点から研究を進め、成果をあげた:1オレフィン類の位置特異的二官能基化反応の開発、2様々なラジカル種の発生法の開拓、3有機光触媒の開発。今年度はフォトレドックス触媒系によるオレフィン類のフルオロ官能基化に重点的に取り組んだ結果、いずれもすでに論文や特許で報告しているように、(1)アルケン酸のジアステレオ選択的CF3置換ラクトンの合成、(2)二及び三置換オレフィン類のC-H結合の直接的トリフルオロメチル化、(3)トリフルオロメチル化とDMSO酸化を組み合わせたオレフィン類のβ-エチルケトンへの転換反応、(4)関連するジフルオロメチル化反応を開発した。いずれも化石燃料を全く使わずに、可視光(太陽光)照射のみによって進行する、環境に負荷を与えない非常にグリーンな反応系であり、招待講演の件数からも明らかなように、多くの化学者の関心を集める一方で、この領域を牽引する研究グループとなっている。また、これらのフルオロアルキル化反応は、脂溶性や極性を大きく変える効果があり、医農薬品の誘導体化に有効とされる手法であり、新反応開発という観点のみならず、医薬品開発の点からも重要である。このように学問的な側面ばかりだけではなく、実用的な面からも高く評価されている新規触媒反応系である。本年度は、フォトレドックス触媒によるトリフルオロメチル化を中心にして、以下の成果を得た。1アンチ選択的CF3基を含むスピロオキサゾリンの合成;2アルキンのCF3基導入をともなう四置換アルケン類の合成;3芳香族アルケン類のトリフルオロメチル化反応。さらにこれらの研究過程で得られたコンセプトを拡張して以下の新反応の開発に至った。4有機ボレートやカルボン酸からの有機ラジカル発生法;5有機ボレートを用いたアルキル及びアリールチオアルキル化反応;6アミノピリジニウム塩を用いたオレフィン類のアミノヒドロキシル化反応。中でも2と6の反応は全く新しい概念を含んでおり、次年度以降この方向で研究を展開する計画である。研究は計画以上に順調に進展している。このことは、7報に及ぶアメリカ、イギリス、ドイツ化学会の学会誌を含む国際誌における研究論文発表状況からも明らかである。そのうち複数の論文がThomson-Reuter社のtop 1%論文に含まれている。また、関係する国際会議からの招待も複数受け、国内のみならず国際的な認知度の点でも十分である。今年度は、フォトレドックス触媒系によるオレフィン類の二官能基同時導入反応開発に取り組んだ結果、すでに論文や特許で報告しているように、オキシジフルオロメチル化やトリフルオロメチルチオール化を含むフルオロメチル化のみならずペンタフルオロスルファニルフェニレーション、アミノヒドロキシル化などの諸反応を開発した。従来の研究に比べて格段に官能基の適用範囲が拡大し、可視光照射のみで進行するグリーンな有機合成反応としての地位を確立するに至った。研究全般を改めて俯瞰し直してみると、これまでは触媒反応開発に注力してきたが、それ以外にも新規触媒開発、新規試薬開発、反応器設計など実用化に向けて解決するべき課題は多い。今年度は新たな触媒開発に着手し、ペリレンなどの多環芳香族化合物が強力な還元作用を示すことを見出すに至った。このような有機物触媒は元素戦略の観点から注目を集めている研究領域であり、一石を投ずることができた。得られた結果は現在論文投稿中であり今後さらに多様なπ共役系有機化合物触媒の開拓とその作用機作の解明に向けて研究を展開していく。残り二つの観点からの研究の深化も必須研究事項であり、新規試薬開発についてはピリジン脱離により反応活性ラジカル種を生成するピリジニウム前駆体の体系化が現在進行中であり十分な成果を収めているが、さらに新しい脱離基を含む新反応系の設計を計画していることに加えて、反応器設計についてはより効率的に反応が進行するマイクロフロー系を視野に入れて準備を始めている。今年度は発表論文数(6報)および学会や出版社からの要請に応じて総説(5報)を出版したことや、従来に続いて7件の国際会議の招待講演者として講演したこと、1件の特許を出願したことからも、当初の計画以上に研究が進展していることは明らかである。本研究の最終年度を迎えて、以下の三つの課題に向けて研究を進めた。1.新反応開発オレフィン類への二官能基同時導入反応に関する研究を継続して行い、特にジフルオロメチル化、トリフルオロエチル化反応などフルオロアルキル化反応に挑戦した。しかしながら、これまで中心的な主題であったトリフルオロメチル化反応と比較すると、より強い還元力を示す触媒の開発が必要であり、事項の研究とも歩調をそろえて研究を進めた結果、問題解決に至った。2.新触媒開発強酸化性の金属触媒としてはイリジウム触媒に超電子求引性のペンタフルオロスルファニル基を導入した触媒を、また強還元性の有機物触媒としては前年度の研究成果にヒントを得て設計したジアミノアントラセン

骨格に様々な置換基を導入した誘導体を合成して触媒反応に供したところ、いずれも優れた活性を示し、前者についてはこれまで例のないスルフェニル化を開発し、後者の触媒系では前項で記したフルオロアルキル化に展開できた。3.フロー反応系への展開光反応では光路長が長くなると光が途中で吸収されてしまうため反応効率が低下する恐れがあり、これを防ぐためには短口径のチューブ反応装置が適していることが予想され、フルオロアルキル化について副反応をともなう反応系に適用したところ、短時間でしかも副生成物を押さえた形で反応を進行させることに成功した。このように本基盤研究開始時に課題となっていた案件の大部分は解決され新しい局面を迎える準備が整ってきた。特に有機物触媒については大きな成果が望まれるため、今後新たな研究資金を得てさらに発展させていきたい。有機ラジカル種を、触媒の光励起種との一電子移動を経て生成させて有機合成に用いる「フォトレドックス触媒反応」は、グリーンケミストリーの観点から多大な注目を集めているが、反応開拓、多様なラジカル種発生、触媒の多様化の観点については検討の余地がある。我々は主に以下の三つの観点から研究を進め、成果をあげた:1オレフィン類の位置特異的二官能基化反応の開発、2様々なラジカル種の発生法の開拓、3有機光触媒の開発。今年度は、発表論文数(4報)およびAngew. Chem.誌を含む有力雑誌に成果を報告できたことや得られた成果について多数の招待講演を実施したこと、さらには2件の特許出願をしたことからも明らかなように、当初の計画以上に進展していることは明らかである。今年度で4年間の研究計画期間の半ばを過ぎた。過去2年間は当初の研究計画以上に研究が進展しているので、さらに研究を推し進めるとともに、あわせて深化をも目的の一つとして加えて、反応パターンの一般化を行って、光化学におけるフォトレドックス触媒の確固たる位置づけを行ってこの領域の発展に努めたい。また本研究申請の主題の一つである不斉合成反応への展開に関しては、準備が整ってきたので、さまざまな触媒系と組み合わせることにより本格的に研究を開始する。本年度は窒素官能基導入に主眼を置いたさらに新たな官能基化反応の開発、多環芳香族化合物触媒の新展開、マイクロフロー反応器を用いた効率的フォトレドックス触媒反応系の構築に重点を置いて研究を進める。また、本研究の最終年度でもあることから、研究の集大成をはかり、次の展開に向けた新しい研究の芽を育む。29年度が最終年度であるため、記入しない。有機金属化学、有機光化学従来の研究を推進するとともに、以下の点も視野に入れてフォトレドックス触媒系による新反応開拓に取り組む。(1)トリフルオロメチル化反応以外のジフルオロメチル化などのフルオロアルキル化反応、(2)フッ素化以外の官能基化ならびに、それに適した前駆体の開発、(3)窒素、酸素、硫黄アドのヘテロ原子を含む官能基の導入、(4)不斉反応、(5)アセチレン類のフルオロアルキル化を経る多置換オレフィン類の合成などを主な研究ターゲットとして考えている。今年度は計画していた反応がほとんどすべて計画通りに進行したために、多くの部分がすでに研究室で保有している消耗品類で研究を実施することができたので、次年度以降の挑戦的なテーマに備えて、繰り越して使用することとした。
光刺激反応系を用いたCa2+依存的膵外分泌機構の解明

細胞内のCa2+動態は、多様な生命現象のトリガーとして重要な役割を担っている。本研究では膵腺房細胞からの消化酵素の分泌に関与するCa2+動態の解析を目的とした。我々はこの細胞における細胞内Ca2+上昇パターンがムスカリン作動性アセチルコリン受容体(mAChR)サブタイプ特異的な様式で引き起こされることを明らかにしているが、その特異的変動パターンと消化酵素分泌様式の関係については未解決である。本研究ではこのmAChRのサブタイプ特異的なCa2+応答パターンをオプトジェネティクスで制御し、消化酵素分泌におけるその関与を解明するための足掛かりとした。これまで申請者らは、膵臓の外分泌機能に関与しているムスカリニックアセチルコリン受容体(mACh)のタイプ1と3では、それぞれを介したアゴニスト(acetylcholine, ACh)誘発性の細胞内Ca2+動態に顕著な違いがあり、それには各タイプのC末端と細胞内第3ループ領域が関与していることを報告してきた。これは、本研究の目的受容体作成に当たり、発現細胞同定のための赤色蛍光タンパク質を、それぞれのmAChRのC末端に付加しても完全に再現性が見られた。膵腺房細胞における消化酵素の分泌には、細胞内のCa2+濃度の上昇が必須である。そのためにはmAChRのタイプ1と3がお互いうまく干渉しあって適切なCa2+の濃度上昇をコントロールし、酵素分泌を制御していることが考えらえるが、タイプ1と3を介するCa2+の動態がどのように酵素分泌を制御しているかは今までわかっていなかった。しかし従来の薬物刺激で細胞内のCa2+上昇を誘発する方法ではこの関連性を調べることは困難である。そこで薬物刺激ではなく、光刺激によって細胞内のCa2+上昇パターンを制御できるツールの探索を最初の目的とした。光感受性タンパク質とmAChタイプ1および3のキメラ受容体を作成して培養細胞に発現させ、光刺激によって細胞内Ca2+上昇パターンを制御することにより、酵素分泌との関連性の解析につなげて行く。まずは光感受性タンパク質の相当部分と、ACh誘発性の細胞内Ca2+濃度上昇パターンの違いを引き起こす、mAChRのタイプ1および3のC末端と細胞内第3ループ領域を置換したキメラ受容体を作成した。今後はこれらの受容体を介する細胞内Ca2+の動向を基に改変し、最適ツールを作成していく。27年度は所属大学で再編に伴う大規模な研究室移動が行われたが、予定通りに移設が進まなかったことから、測定システムのセットアップが当初の予定よりもかなり遅くなってしまった。その間にコンストラクトの作成は進めていたので、順次株化細胞に発現させ、光刺激による細胞内Ca2+イメージングを開始した。膵臓の外分泌機構には腺房細胞の細胞内Ca濃度の上昇が大きく関与しており、Ca2+動態の詳細な知見を得ることは、Caシグナリングが膵臓における消化酵素分泌をどのように制御しているかを解明するための重要な手掛かりとなる。申請者らは、膵腺房細胞における酵素分泌に関与しているムスカリニックアセチルコリン受容体(mAChR)のサブタイプ1と3では、それぞれを介したアゴニスト(acetylcholine)誘発性の細胞内Ca2+動態に顕著な違いがあり、それには各タイプのC末端と細胞内第3ループ領域が関与していること、また発現細胞同定のための赤色蛍光タンパク質をC末端に付加しても同様の結果が得られることを報告してきた。本研究では、mAChRタイプ1および3と、光感受性タンパク質とのキメラ受容体(opto-XR)を作成して培養細胞に発現させ、光刺激による細胞内Ca応答のパターンを制御するためのツールの探索が目的の第一ステップである。そしてそのツールを用いてCa応答パターンと消化酵素分泌との関連を評価する。そのため、まずサブタイプ間のCa応答パターンの違いに関与していると推測される、C末端と細胞内第3ループ領域を光感受性タンパク質の相当領域と置換したキメラ受容体を何種類か作成し、HEK293細胞に発現させて光刺激によるCa2+動態を調べた。現在応答パターン制御までは至っていないが、測定条件検討と並行して、コンストラクトの改変を行って最適なツールを探索している。ポジコンのopto-XRとしてopto-アルファ1-AR (Airan et al.; Nature 2009)のC末端に、現在作成中の受容体に使用しているものと同じ赤色蛍光タンパクを付加して細胞に発現させ、蛍光Ca指示薬を用いて光刺激によるCaイメージングを行ったところ、発現細胞で比較的大きなCa上昇が観察された。細胞への発現も高効率で、測定システムのセットアップはほぼ完了している。しかしCa応答パターンを制御できるまでの最適ツールは構築できていないため、より精度の高いツールを作成中である。膵臓腺房細胞には、細胞内のCa濃度を上昇させ消化酵素の分泌に大きく関与しているムスカリニックアセチルコリン受容体(mAChR)のタイプ1とタイプ3が発現しており、これらの受容体を介するアゴニスト(acetylcholine)誘発性の細胞内Ca上昇は、その上昇パターンがサブタイプ特異的であることがわかっている。タイプ1を介するCa上昇は振動を伴わないが、タイプ3を介するCa上昇は多くの場合振動を伴う。このCa応答性のパターンの違いが、消化酵素の分泌機構に関わっていることが推察されるため、光刺激によって細胞内Ca動態を制御し、酵素分泌を促す系の確立を試みた。そこでまず光刺激で細胞内のCa上昇を誘導する受容体を作製した。