hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
分裂酵母の減数分裂の開始と進行を制御するＲＮＡ結合タンパク質Ｍｅｉ２の機能解析

本研究では、生殖細胞形成に欠かせない減数分裂を制御する分子機構の解明を目標に、分裂酵母の減数分裂の開始と進行の鍵を握るRNA結合タンパク質Mei2の機能解析を行った。本研究により、Mei2がストレス応答MAPキナーゼを活性化して、転写因子Ste11の発現を誘導し、自分自身の発現を正に制御していることが明らかとなった。また、Mei2が体細胞分裂期に真核生物全般に保存されたTorキナーゼの分裂酵母ホモログであるTor2に依存したリン酸化を受けて、ユビキチン-プロテアソーム系により分解されていることが示された。本研究では、減数分裂を制御する分子機構を明らかにすることを目標として、分裂酵母において減数分裂の開始と進行の鍵を握るRNA結合タンパク質Mei2の機能解析を進めている。これまでの研究よりMei2が細胞周期を体細胞分裂型から減数分裂型へ切り換える活性を発揮した後、non-coding RNAであるmeiRNAと協調して、減数分裂阻害因子であるMmi1を抑制することで減数分裂を進行させていることを示してきた。Mei2は体細胞分裂期にはPat1キナーゼによってリン酸化されることで機能抑制されていることが示されていた。この制御に加えてMei2が、真核生物全般で保存されたキナーゼであるTor2キナーゼによってリン酸化されていることを明らかにした。さらに、Tor2によるリン酸化を受けたMei2が、ポリユビキチン化され、プロテオソーム依存的に分解されることを示した。Mei2が減数分裂を誘導する機構を明らかにするため、活性化型Mei2を人為的に発現して異所的に減数分裂を誘導できる株を作製し、その株の抑圧変異体を複数取得していた。抑圧変異体のスクリーニングが飽和しておらず、さらなる抑圧変異体の単離が期待されたので、条件をより詳細に検討し、スクリーニングを行った。得られた抑圧変異体について、解析を進めている。Mei2と結合して減数分裂の進行に必須の役割を果たすmeiRNAは、転写後自分自身をコードする遺伝子座に留まり、Mei2と共に核内ドット構造を形成する。meiRNAが自身の遺伝子座に留まってドット構造を形成するのに必要な領域を特定した。さらに、その領域に結合して、meiRNAを遺伝子座に繋留するのに必要な因子の候補を同定した。また、Mei2とmeiRNAが協調的に働き、減数分裂阻害因子Mmi1を抑制することを示した。本研究では、減数分裂を制御する分子機構の解明を目標に、分裂酵母をモデル生物として用い、減数分裂の開始と進行において中心的な役割を果たすRNA結合タンパク質Mei2の機能解析を行った。これまでの研究により、Mei2が細胞周期を体細胞分裂型から減数分裂型へ変換する活性を発揮した後、non-coding RNAであるmeiRNAと協調して、減数分裂阻害因子であるMmi1を抑制することで、減数分裂を進行させていることが示されていた。また、昨年度までの研究で、Mei2がストレス応答MAPキナーゼを介して、自分自身の発現を制御していること、Mei2がTor2キナーゼ依存的なリン酸化を受けて分解されていることが明らかとなった。Mei2が減数分裂を誘導する機構を明らかにするため、活性化型のMei2を強制的に発現し、異所的に減数分裂を誘導できる株を作製した。その株の抑圧変異体を取得し、解析を行った。抑圧変異の原因遺伝子の一つが、クロマチンリモデリング因子をコードしていることが分かり、この因子がMei2の発現を制御する転写因子Ste11の発現制御に関与していることを明らかにした。Mei2とmeiRNAが減数分裂阻害因子Mmi1を抑制する機構の解析を進めた。meiRNAは減数分裂期に自身の遺伝子座に留まり、Mei2と結合して核内構造体を形成する。meiRNAを生細胞内で可視化する系を構築し、自分自身の遺伝座への繋留にMei2が必要ないことを明らかにした。また、meiRNAが遺伝子座に留まり、核内構造体を形成するのに必要な因子を特定した。加えて、Mei2とmeiRNAが阻害するMmi1と協調して働く因子を複数単離し、機能解析を行った。Mei2が減数分裂を誘導する機構を明らかにするため、活性化型Mei2を人為的に発現して異所的に減数分裂を誘導できる株を作製した。

その株の抑圧変異体を複数取得し、原因遺伝子の一つとしてRNA polymerase IIのC末端領域CTDをリン酸化するキナーゼ複合体をコードする遺伝子を得ていた。この遺伝子の解析を行い、Mei2がストレス応答性MAPキナーゼを介して、自分自身の発現を正に制御していることを明らかにした。他の抑圧変異体についても、解析を進めている。活性化型Mei2を減数分裂不能変異株で発現し、Mei2が減数分裂を誘導する活性のみを発揮した状態で停止する系を構築した。この系を用いてマイクロアレイ解析を行い、Mei2が減数分裂を誘導する際に発現量が変動する遺伝子を同定中である。Mei2とともに減数分裂の進行に必須の核内ドット構造を形成するmeiRNAの局在を、GFPなどの蛍光タンパク質を利用して生細胞観察できる株を作製した。meiRNAに欠失変異を導入し、核内ドット構造の形成に必要な領域を特定した。また、他の遺伝子の変異と組合せて、ドット構造形成に必要な因子の特定を進めている。さらに、meiRNAが減数分裂阻害因子Mmi1が誘導するRNA分解機構の標的となっていることを明らかにした。年度の初めに研究室の移動があったが、予定していた活性化型Mei2を用いたMei2の機能に迫るスクリーニングと、Mei2のパートナーnon-coding RNAであるmeiRNAの局在制御機構の解析を進めることに加えて、Mei2のリン酸化による安定性制御という新たな知見を得ることができた。meiRNAの局在制御に関しては、局在化の鍵を握ることが期待される因子を特定することができたので、今後詳細に検討していきたい。前年度までに進めていたマイクロアレイを利用したMei2が活性化することで発現が変動する遺伝子の探索に関しては、当初予想していたより多くの遺伝子の発現に変化が認められ、さらなる条件検討が必要であることが明らかとなった。そこで本年度は、他の計画を優先して進めた。申請書に記載した活性化型Mei2の抑圧変異の解析、活性化型Mei2発現株を用いたマイクロアレイ解析、meiRNAの生細胞観察に関しては、ほぼ計画通りに推進することができた。抑圧変異体の解析を進めた結果、Mei2の発現を制御する正のフィードバックループの存在と、そのループへのストレス応答性MAPキナーゼの関与を明らかにすることができた。解析を行ったもの以外に複数の抑圧因子について、原因遺伝子の特定まで完了できたので、今後解析を続けていきたい。また、meiRNAを生細胞内で可視化する系を構築することができ、この系を利用して、meiRNA内の核内ドット構造形成に必要な領域を特定することができた。meiRNAはMei2とともにドット構造を形成して、減数分裂の阻害因子であるMmi1を抑圧しているが、meiRNAがMmi1が誘導するRNA分解機構の標的であるという意外な結果を得ることもできた。活性化型Mei2と相互作用する因子の同定に関しては、Mei2タンパク質の不安定さもあり、Mei2を大量に精製する条件の決定まではいたらず、現在も検討を行っているが、上述の活性化型Mei2と関連する因子の遺伝学的スクリーニングが順調に進んでいたため、そちらを優先して行った。活性化型Mei2変異の抑圧変異の解析を進める。変異の原因遺伝子を破壊した株や、過剰発現する株を作製して表現型の観察を行い、Mei2との関連を明らかにする。
高分解能広域モニタリング・モデリングによる都市上空の３次元乱流構造の解明

本研究は、(a)高い時空間分解能の広域乱流モニタリング、(b)建物を解像し街区を包含する広域乱流モデリングを併用し、都市上空の3次元乱流構造の解明と、予測手法の確立を目的として、以下の成果を得た。(1)接地境界層の乱流構造パターンが6つに分類できた。(2)ストリーク(筋状)構造のストリーク間隔について、流体力学的な無次元物理法則に基づいて、実験室スケールから実大気スケールまで統一的に説明し得る指標を提案した。(3)建物構造と地表面近くの突風率の物理的対応関係を明らかにした。(4)多様な都市境界層ではあるが、大局的には、乱流境界層の自己相似的な特徴が明らかにされた。本研究は、(1)高い時空間分解能の広域乱流モニタリング(走査型ドップラーライダー)、(2)建物を解像し街区を包含する広域乱流モデリング(超並列ラージ・エディー・シミュレーション)、という2つの最先端技術を併用し、都市上空の3次元乱流構造の解明と、予測手法の確立を目的としている。今年度は、以下の具体的成果を得た。(1)走査型ドップラーライダーの通年観測により、大気境界層に出現する乱流構造の定性的分類を行い、それが、流体力学の2つの無次元パラメータ、リチャードソン数(大気安定度)、レイノルズ数(粘性に対する慣性力の強さ)で説明されることを示した。(2)上記ドップラー観測と同期した固定点での屋上観測、および夏季1ヶ月間のみの風上側鉛直一次元観測を行い、乱流構造の空間的発達について検討した。(3)上記ドップラーライダー観測点を含む、風向方向20kmおよび幅4kmの広大な都市領域において建物の一つ一つを2mで解像したLES大規模超並列計算を行い、乱流構造やガストについて初期結果を得た。(4)大規模LESの補足として、1km x 1kmの狭領域ではあるが、建物構造の異なる渋谷・新宿・田園調布の乱流構造解析を行い、建物構造と乱流特性の違いについて、系統的な分析を行った。以上の成果は、気象学会、土木学会水工学講演会、などで発表され、また、国際誌(Boundary-Layer Meteorology)に投稿準備中である。(1)ライダーの連続観測データから、乱流構造パターンを分類した上で、その出現頻度の季節・時間的特徴を定量化した上で、気象要素と対応させデータベースを構築した。(2)高頻度で出現し物質・運動量交換に重要な役割を果たす大規模筋状構造の筋間隔を定量的に分析し、大気境界層高度で無次元化された筋間隔と局所的なシアーによってスケールの異なる実験データや数値計算結果を含め包括的に整理できることを発見した。(3)ライダー観測と同期する形で、地上多点観測と高所作業車を用いた低層大気観測を行い、上空の筋状乱流構造が、地表面付近の物理量変動に支配的な影響を及ぼしていることを見出した。(4)上記ドップラーライダー観測点を含む、風向方向20kmおよび幅4kmの広大な都市領域において建物の一つ一つを2mで解像したLES大規模超並列計算を行い、乱流構造やガストについての分析を進め、内部境界層の空間的発達過程や、ガストの建物幾何依存性について把握した。本研究は、(1)高い時空間分解能の広域乱流モニタリング(走査型ドップラーライダー)、(2)建物を解像し街区全体を包含する広域乱流モデリング(超並列ラージエディー・シミュレーション)、という2つの最先端技術を併用し、都市上空の3次元乱流構造の解明と予測手法の確立を目的としている。(1)前年までに引き続き、ライダーの連続観測データから、乱流構造パターンを分類し、出現頻度や季節・時間的特徴を定量化した上でデータベースを構築した。今年度はさらに目視分類・画像認識を用いた自動分類の比較を行い、精度検証を行った。(2)高頻度で出現し、物質・運動量交換に重要な役割を果たす大規模筋状構造の筋間隔を、無次元高度と局所的シアーで、実験室から実大気現象までのマルチスケールを統一的に説明した。今年度はさらにその物理的解釈を行い、これまでの(1)(2)の成果を集約して国際誌への論文投稿を行った(現在査読修正中)。(3)ライダーと同期して行った地上多点観測の結果より、レイノルズ応力の鉛直分布を利用して、地表面シアーの影響が及ぶ高さを定義する新しい接地境界層の概念を新たに提案した。(4)ドップラーライダーや地上観測点を含む、風上方向20km・スパン方向4kmの広大な都市領域において個々の建物を2mので解像した超並列LES計算の分析をさらに進め、上記(2)(3)で得られた新しい概念を、詳細な数値計算の助けを借りてより堅牢な理論へと改善させた。ほぼ計画通りに目標が達成されている。当初予定していた大気乱流構造の解明という目標を超えて、実験室のスケールから実大気現象まで、また、さまざまな大気安定度条件を含んだ、包括的な筋構造の定量化理論の提案・確立に成功しつつある。これは、流体力学全般に寄与する成果として期待させる。

また、風速シアーの卓越した層をレイノルズ応力の分布から定義する新しい接地境界層の概念も提案することができた。当初目標としていた、予測に向けた取り組みがまだであることと、これまで得られた重要な成果を国際誌に投稿していくことが最終年度の課題となる。ゲリラ豪雨・突風災害・ヒートラインランドなど、都市の防災気象の正確な予測と対策は、喫緊の課題である。都市上空の乱流場は、その中核をなす最も本質的な物理過程であるが、その3次元構造の実測・解析は少なく、未解明である。本研究は、(a)高い時空間分解能の広域乱流モニタリング(走査型ドップラーライダー)、(b)建物を解像し街区を包含する広域乱流モデリング(超並列ラージ・エディー・シミュレーション)、という2つの最先端技術を併用し、都市上空の3次元乱流構造の解明と、予測手法の確立を目的として、以下の成果を得た。(1)ドップラーライダーの長期観測データから、接地境界層の乱流構造パターンが6つに分類できることを示した上で、その出現頻度・日変動パターン・発生大気環境条件(スケール相似則を含む)を明らかにした。(2) 6つの乱流パターンのうち、最も出現頻度が高く、物質輸送に重要な役割を果たすストリーク(筋状)構造のストリーク間隔について、流体力学的な無次元物理法則に基づいて、実験室スケールから実大気スケールまで統一的に説明し得る指標を提案した。(3)ドップラーライダー観測と同期して行った多点鉛直乱流観測からは、観測される乱流統計量分布を用いて、接地境界層の影響が及ぶ高さを規定する新たなスケール分離手法を提案した。(4)建物を解像し街区を包含する広域乱流モデリング(超並列ラージ・エディー・シミュレーション)からは、上記の観測結果から得られる知見が裏付けられると共に、観測では得られない、建物構造と地表面近くの突風率の物理的対応関係を明らかにした。また、多様な建物群からなる都市境界層ではあるが、大局的(スパン方向空間平均)には、乱流境界層の自己相似的な特徴が明らかにされた。本研究は、(a)高い時空間分解能の広域乱流モニタリング、(b)建物を解像し街区を包含する広域乱流モデリングを併用し、都市上空の3次元乱流構造の解明と、予測手法の確立を目的として、以下の成果を得た。(1)接地境界層の乱流構造パターンが6つに分類できた。(2)ストリーク(筋状)構造のストリーク間隔について、流体力学的な無次元物理法則に基づいて、実験室スケールから実大気スケールまで統一的に説明し得る指標を提案した。(3)建物構造と地表面近くの突風率の物理的対応関係を明らかにした。(4)多様な都市境界層ではあるが、大局的には、乱流境界層の自己相似的な特徴が明らかにされた。ほぼ研究計画通りに目標が達成されている。現地観測は、当初想定していた規模よりも予算的な関係でやや縮小したが、研究の進展に大きな影響はなく、良い結果が得られている筋状乱流構造の定量的解析は想定以上の結果であり、唯一の無次元パラメータで筋状間隔が実験室スケールから大気スケールまで統一的に解明されたことは大きな成果である。これまでに得られた重要な成果を国際誌を通じて発信することが最優先である。その多くは、現在鋭意執筆中であるが、その過程でデータや理論武装の不足を、追加的なライダー観測・地上観測・超並列LES計算によって補い、補強して、課題を完結する予定である。28年度が最終年度であるため、記入しない。水工学予定通り、研究を継続する予定である。
レトロトランスポゾン挿入配列によるｍＲＮＡの局在・代謝制御機構の解析

mRNAの非翻訳領域のレトロトランスポゾン挿入配列の機能を調べるために、レトロトランスポゾンSINE B1と高い相同性を持つ核内ノンコーディングRNA、4.5SHに注目した解析を行った。SINEB1がアンチセンス方向に挿入された転写産物は4.5SHと核内で二本鎖RNA構造を形成し、核内に繋留されていた。4.5SHをノックダウンすると、アンチセンス挿入SINEB1を持つ転写産物の核内繋留が解除された。また、4.5SHを介した核内繋留には二本鎖RNA結合蛋白質であるNF110が必要であった。これらの結果から、分子間二本鎖RNA構造形成による新規遺伝子発現制御機構を明らかとなった。本研究計画では、非翻訳領域に挿入されたレトロトランスポゾンによる転写後遺伝子発現制御機構を明らかにする事を目的としている。4.5SHは核内に豊富に存在するノンコーディングRNAで、レトロトランスポゾンのSINE B1に高い相同性を示す。これまでの研究で、核内に豊富に存在する4.5SHが、非翻訳領域にSINE B1がアンチセンス方向に挿入されたmRNAの発現を、核内繋留を通して抑制する事が明らかとなっていた。今年度は、4.5SHが実際にそれらのmRNAと複合体を形成しているかどうかについてさらに検証するために、4.5SHに対するアンチセンス核酸で精製してきたときに、それらの標的mRNAも共に精製されてくるかどうかについて検証を行った。まず、精製中に分子同士の再会合が起きるのを防ぐために、ショ糖密度勾配遠心による分画を行い、標的と会合していないフリーの4.5SHを除いた。次に、複合体を形成していると思われるフラクションからRNAを回収し、4.5SHを精製したところ、実際にSINE B1のアンチセンス挿入配列を持つようなmRNAは、SINE B1がセンス方向に挿入されたmRNAと比べると、有為に濃縮されてくる事が分かった。また、同じくこれまでの研究により、4.5SHは二重鎖RNA結合タンパク質であるNF110と複合体を形成している事が示唆されている。今年度は、NF110が4.5SHと標的mRNAとの結合にどのような影響を与えているかを生化学的に解析するためにNF110を哺乳類の培養細胞から精製する事を試みた。ところが、SV40ori-Large TのシステムでNF110を過剰発現しようとしたところ、コントロールに比べて非常に低い発現量しかえられない事が分かった。そこで、コドンを最適化したNF110を作製したところ、非常に高い発現量が得られ、実際に精製タンパク質を得る事が出来た。これまでの研究により4.5SHは二本鎖RNA結合タンパク質として同定されていたNF110と複合体を形成していることが示唆されていた。今年度はこの可能性を生化学的に検証するため、NF110のリコンビナントタンパク質を精製することを試みた。BACを用いた組換えバキュロウイルスの系を用い、これまでにNF110の全長及び各種機能ドメインを欠いた変異分子を発現させる事に成功している。これらのタンパク質はGSTのタグが融合されており、グルタチオンビーズによって精製可能である。これらのタンパク質は、来年度以降精製し、各種生化学的実験に用いる予定である。本研究において技術的に非常に需要な課題は、特定のRNAを含むような複合体を生化学的な方法によって精製・同定可能か、という点である。今年度は、まず、4.5SHと複合体を形成しているターゲットのmRNAを同定も試みた。核分画をスクロースの密度勾配遠心で分離し、フリーの4.5SHを除き、複合体を形成していると思われる沈降係数の大きいフラクションを集め、RNAを精製した。さらに、精製されたRNAを用いて、4.5SHに対するアンチセンスオリゴDNAを用いて4.5SHを精製した。その結果、ポジティブコントロールである4.5SHが精製されている事が確認できた他、これまでに4.5SHのターゲットとしてCenpFなどが濃縮されていることがqPCRレベルで確認することが出来た。一方、Gapdhや7SKなど4.5SHのターゲットでないRNAは濃縮されていなかった。これらの結果により、4.5SHのノックダウンによって発現が変化するようなRNAは実際に細胞内で複合体を形成していることが強く示唆された。なお、これらの研究は東京大学工学研究科鈴木勉教授の研究室との共同研究によって進められた。我々はこれまでの研究で、齧歯類に特異的に存在し、レトロトランスポゾンSINEB1に高い相同性を示す4.5SHと呼ばれるノンコーディングRNAが核内に局在していること、それらがSINE B1がアンチセンス方向に挿入されたmRNAを核内に繋留することで、その発現を負に制御していることを見出していた。

そこで、4.5SHが実際に核内でSINE B1のアンチセンス挿入配列と二本鎖構造を形成しているかどうかを検討するために、イノシン化修飾に注目した解析を行った。一般に、核内の二本鎖RNA構造はADARと呼ばれる酵素に認識され、アデノシンが脱アミノ化を受けてイノシンに変換される。そこで、SINE B1がアンチセンス方向挿入されたレポーター遺伝子とセンス方向に挿入されたレポーター遺伝子を発現する細胞からRNAを回収し、それぞれのSINE B1部分をRT-PCRで増幅し、次世代シークエンサーを用いて配列解析行った。その結果、アンチセンス方向への挿入された時のみ、イノシン化修飾が見られ、それはADAR依存的であることも確認された。さらに、4.5SHにたいするアンチセンスオリゴ核酸を用いてターゲットとなるmRNAを精製したところ、4.5SHをノックダウンした際に核内繋留が解除される複数の遺伝子が濃縮されることが分かった。また、二本鎖RNA結合蛋白質であるNF110が4.5SHおよびアンチセンス挿入SINEB1配列と複合体を形成していること、その結合が4.5SH依存的であることも明らかとなった。これらの制御が生体内で実際に働いているかどうかを検証するために、CRISPR-Cas9のシステムを用いてNF110特異的なエクソンにナンセンス変異を導入した個体の作製も試みた。その結果、片方のアリルのNF110が特異的にノックアウトされた個体を2ライン作製することができた。生物学今年度は、特に、4.5SHが標的のmRNAと複合体を形成しているかについて検証を行う実験に力を注いだ。これまでの解析で、4.5SHの標的であると考えられているmRNA、すなわち、非翻訳領域にSINE B1がアンチセンス方向に挿入されているようなmRNAが4.5SHと共精製されてくる事が分かっており、一定の成果を出す事が出来た。今後、4.5SHの作用機序を考えるときにはRNAだけでなくタンパク質との複合体の機能解析を進める事が重要となってくる。そのために、4.5SH複合体を形成していると思われる二本鎖RNA結合タンパク質NF110の大量精製が必要であるが、なるべくネイティブに近い状態のタンパク質を精製するため、哺乳類の培養細胞を用いてタンパク質の過剰発現を行ってきた。ところが、これまでは内在のタンパク質の数倍ほどしか過剰発現を得る事が出来ず、生化学的な解析に必要な量を得る事が出来なかった。様々な条件検討を行った結果、コドンを最適化するという手段が最も有効である事が分かり、現在はようやく精製タンパク質が得られるようになった。以上、レトロトランスポゾンによる転写後遺伝子発現制御機構の解明に向けて、一定の成果を得る事が出来た。本研究の大きな目的の一つは、機能未知の核内ノンコーディングRNAである4.5SHの機能解析である。これまで4.5SHのノックダウンによって特定の遺伝子の発現が変化すること、また、それらの遺伝子の転写産物の細胞内局在が変化することなどが分かっていたが、それらが直接の影響なのか、あるいは間接的な影響なのか、全く分かっていなかった。
神経－グリア相互作用におけるＪＮＫシグナルを介した高次脳機能制御メカニズムの解明

精神疾患様の症状を呈する神経細胞特異的mkk7欠損マウスについて、解剖学的、行動学的な解析を行った。その結果、Parvalbumin陽性細胞が減少すること、強制水泳試験における不動時間が延長すること、プレパルス抑制試験においてプレパルス抑制の低下を呈すること、が観察され、さらなる精神疾患様の症状が明らかとなった。また、グリア特異的mkk7欠損マウスの解析と神経・グリア特異的mkk7欠損マウスの作出を行った。アストロサイトでCreERT2を発現するGLAST-CreERT2マウスとMkk7 floxマウスを交配して得られたマウスにタモキシフェンを投与し、アストロサイト特異的mkk7欠損マウスを作出した。現在このマウスにおいて神経変性疾患や精神疾患様の症状が観察されるか解析を進めている。また神経細胞とグリア細胞の両者でmkk7を同時に欠損させたマウスを作出するため、Mkk7 floxマウス、Syn-Creマウス、GLAST-CreERT2マウスの掛け合わせを行った。今後はこのマウスへタモキシフェンを投与しmkk7の欠損を誘導することを計画している。加えてAMPA型グルタミン酸受容体機能複合体におけるMKK7-JNKシグナルの機能解析を行った。アフリカツメガエル卵母細胞発現系にGluA1, GluA2, TARPg-8, CNIH2に加えMKK7, JNKを導入し、チャネル特性を解析した。しかしながら有意な変化は認められなかった。さらにMkk7欠損神経細胞の電気生理学的解析を行うため、CRISPR/Casの系の立ち上げを進めている。小脳顆粒細胞の初代培養にて、複数のguide配列を検討、効率良く遺伝子発現を抑制する配列をスクリーニングするin vitroの系の立ち上げに成功した。今後は、この系を用いてMkk7, JNKのguide配列のスクリーニングを行い、同定された配列をマウス脳に導入、急性スライス培養における解析を計画している。翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。神経細胞特異的mkk7欠損マウスの解析グリア細胞特異的mkk7欠損マウスの作出グリア細胞の一つであるアストロサイト特異的にmkk7を欠損させるため、アストロサイトでタモキシフェン依存的にCreによる遺伝子組替えが誘導されるGLAST-CreERT2マウスと、mkk7 floxマウスを交配し、Mkk7^<flox/flox> GLAST-CreERT2マウスを作出した。GLAST-CreERT2マウスでは、導入遺伝子の発現が発生時期によって大きく変化することが知られている。よって現在、様々な時期にタモキシフェンを投与し、遺伝子が欠損される細胞種・欠損の効率について検討を行っている。神経・グリア特異的mkk7欠損マウスの作出神経細胞とグリア細胞の両者でmkk7を同時に欠損させるため、mkk7 floxマウス、Syn-Creマウス、GLAST-CreERT2マウスの三者の掛け合わせを行っている。当初の計画の通り神経・グリア特異的mkk7欠損マウスの作出を進行させつつ、既に作出済みであるMkk7^<flox/flox>Sym-Creマウスの解析を行い、神経細胞におけるmkk7の欠損が精神疾患様の表現型を引き起こすことを見いだした。

神経細胞とグリア細胞の両者でmkk7を欠損するマウスの交配・作出を継続する。また、25年度に作出したアストロサイト特異的mkk7欠損マウス(Mkk7^<flox/flox> GLAST-CreERT2マウス)において、タモキシフェン投与の時期を検討しつつ、このマウスの解析を行う。さらに、Mkk7^<flox/flox> Syn-Creマウスを用いてプレパルス抑制試験、強制水泳試験などを行い、神経細胞におけるmkk7の欠損が、個体の行動レベルでも精神疾患様の症状を引き起こすか検討する。また、それぞれの遺伝子欠損マウスでシナプス伝達を解析するため、生化学的・電気生理学的手技の習得・応用を行う。
働きながら認知症の人を介護する家族員における介護と仕事の両立に関する縦断的調査

【調査内容】1)介護と仕事の両立尺度を開発した米国の原著者から承諾を得た上で、複数の研究者で尺度の順翻訳・逆翻訳を行い暫定版の尺度を作成した。2)介護と仕事の両立をしている人に認知的インタビューを行い、尺度の表面妥当性を確認した。3)介護と仕事の両立をしている人を対象にWeb上で再テストを含むアンケート調査を実施した。収集したデータの統計解析を行い、尺度の信頼性・妥当性を確認した。以上のプロセスを経て、日本版介護と仕事の両立指標尺度を完成させた。開発した尺度を用いて、来年度は介護と仕事に影響を与える要因を縦断的に調査する予定である。当初の計画として、介護と仕事の両立指標尺度の開発を行ったうえで、縦断的調査のベースライン調査を実施する予定であった。しかし、認知的インタビューの対象者の確保に困難が生じ、想定よりも時間を要したため、「やや遅れている」とした。来年度の研究計画は以下のとおりである。1.縦断的調査「介護と仕事の両立」に与える影響を縦断的に明らかにするため、介護と仕事の両立指標尺度を用いた1年間の縦断的調査を実施する。研究対象者は、働きながら親の介護をしている者とし、Web上でアンケート調査を行う。2.成果発表分析から得られた結果を取りまとめ、報告書を発行する。また、研究の成果を関連学会の大会等で発表し、学術雑誌等へ論文を投稿する。
スティーブンス・ジョーンソン症候群モデルマウス創製の試み

特定の組織適合抗原遺伝子アレル(HLA-B^*1502)がカルバマゼピン服用によるスティーブンス・ジョンソン症候群の発症と高い相関を示すことが明らかにされている。本研究の目的はHLA-B^*1502とカルバマゼピンの代謝活性化に伴うヒト型ハプテン生成系(ヒトCYP3A)を同時に持つヒト型マウスを作成し、このヒト型モデルマウスがスティーブンス・ジョンソン症候群の病態モデルになりうるか否かを検証することである。昨年度は、白人、黒人、日本人、及びタイ人のゲノムDNA151検体を対象に、HLA-B^*1502のexon 2および3に存在する変異配列をPCR-RFLP法で解析した。その結果、HLA-B^*1502候補ゲノムを1検体検出することができた。次に、このHLAアレルを発現ベクターであるpcDNA3.1(-)に組み込み、得られたクローンのシークエンス解析を行ったところ、HLA-B^*1502アレルであることが確認された。次に、この型のHLAをヒト人工染色体(HAC)ベクターへ組み込むための前段階として、ヒトHLAクラスター3MbをCre-loxPシステムを用いてHACベクター上へのクローニングを行い、ヒトHLA-HACを作成した。このHLA-HACをマウスES細胞に微小核細胞融合法を用いて導入し、キメラマウスを作製した。このキメラマウスにおける遺伝子発現を解析した結果、組織特異的にHLAクラスターの遺伝子発現が観察され、染色体レベルでの遺伝子導入が有効であることが示唆された。現在、HLA-B^*1502-HACの作成を行っており、完成したらマウスES細胞に導入し、HLA-B^*1502-HACマウスの作製を行い、カルバマゼピン負荷によるHLA-B^*1502-HACマウスへの影響を検討したい。HLA-B*1502にはexon2および3の領域の変異が知られているが、その遺伝子配列の変異は領域中の複数の位置に点在し、現存する方法では変異の導入は難しいと考えられた。そこで本研究室で保存していた白人検体、黒人検体、日本人検体各150検体のゲノムDNAのうち、HLA-B*1502またはそれに近い多型をもつゲノムDNAを探し、HLA-B*1502の遺伝子配列を作製することを試みた。またこれらの検体に加え、HLA-B*1502アレルの出現頻度が高いとされるタイ人の検体として、本研究室に所属していたタイ人学生の口腔粘膜から本人の承諾のもとゲノムを採取し、遺伝子型解析を行った。解析方法として、exon2および3に存在する変異配列を含む位置に設計したプライマーを4セットによりPCR反応を行い、全てのバンドが検出されたものをHLA-B*1502保有ゲノム候補とした。その結果、白人検体、黒人検体、日本人検体では、4セット全てにおいて検出されることはなく、タイ人検体でのみ全てのバンドが検出された。よってこのタイ人検体のゲノムをHLA-B*1502候補ゲノムとし、HACベクターに組み込む前の前段階として、発現ベクターであるpcDNA3.1(-)に全長を組み込んだ。また、4セットすべてのバンドが検出されなかった日本人検体をHLA-Bwtとし、同様にベクターに組み込んだ。現在、得られたクローンについてシークエンス解析により配列を確認している。
生殖腺の分化制御に関する研究

1.哺乳類の生殖腺の表現型の卵巣または精巣への分化は、遺伝的な性の決定にしたがって進行するが、まだ性(精巣)決定遺伝子の発現と生殖腺の精巣への分化とを直接結ぶ物質的背景は明らかではない。2.生殖腺は、それを構成する生殖細胞と体細胞とが相互に作用しあって増殖し、分化して形を作り、機能することと、生殖腺が種々の性ステロイドや生理活性ペプチドを産生することから、胚の分化・発達や成体の生殖腺の機能に有効な細胞増殖因子について、周生期の哺乳類(ネズミ)生殖腺における、これらの因子の発現や作用を生体系、培養系、および移植系で検討した。3.周生期における生殖腺の形態と機能の分化・発達に伴う細胞増殖因子(インヒビン、TGF-β、EGF、FGF、IGF-II)の発現動態を免疫組織化学的に調べ、発現の部位・時期・量的変動と生殖腺の形態的発達変化との関連をまとめた。4.周生期の生殖腺において発現が示された細胞増殖因子、増殖因子抗体、性ステロイドなどを含む合成培地中で、胎生13日齢のネズミ胎児の未分化生殖腺を器官培養して、精細管形成および生殖細胞の分裂などの形態的、機能的変化におよぼす、それぞれの物質の効果を明らかにした。5.胎生13日齢の雌の未分化生殖腺の移植体に対して、胎生17日齢の胎児精巣も成体精巣も、共に形態的な卵精巣化を誘導するが、成体精巣により形成された卵精巣では、生殖細胞にも体細胞にも細胞増殖因子の発現が認められず、胎児精巣と成体精巣の精巣化誘導性に質的差異が存在することが示された。1.本研究は、遺伝的な性の決定と生殖腺の表現型の性的分化との間を結ぶ制御機構の解明をめざすもので、哺乳類に較べて実験的性転換が容易であり、卵巣の機能発現が早く、生殖腺の左右差が顕著な鳥類を材料とした。2.鳥類(ウズラ、ニワトリ、アヒル)の生殖腺について、まず、正常な性的分化と性転換における分化の形態的変化の過程の時間的配列を綿密に調査している。3.生殖線の正常な分化過程は、卵殼内での胚の正常発生過程を追い、これと並行して、生殖腺が産生する生理活性物質の変動や作用を調べる準備として、胚体外に取り出した生殖腺を器官培養し、生体内とほぼ同様の分化過程を進行させる系を確立した。4.実験的性転換の方法として、(1)遺伝的雄生殖腺の卵巣化は、遺伝的雄卵への卵巣移植やエストロゲン投与が、また、培養系では卵巣との並置培養や培地へのエストロゲン添加が行われ、(2)遺伝的雌生殖腺の精巣化は、遺伝的雌卵への精巣移植、抗エストロゲン物質投与、芳香化酵素阻害物質投与が、また、培養系での同様な処理が用いられた。5.正常発生過程においては、胚発生の後期に、ウズラの左精巣内に、減数分裂中の生殖細胞を含んだ卵巣様皮質が一過的に形成されるという知見を得た。性転換過程では、遺伝的雄の左生殖腺の皮質の発達が、また、遺伝的雌生殖腺の皮質の退縮と精細管様構造の発達がみられ、これらの変動を追跡した。6.生殖腺の分化過程における産生物質の変動と分布を調べる上で、最も重要な物質である鳥類のミユラ-管抑制物質を、ニワトリおよびウズラの精巣から精製中であり、粗精製物に対する抗体の作製も進行している。1.鳥類と哺乳類においては、遺伝的な性の決定に従って生殖腺の表現型が卵巣または精巣に分化する。この両現象の間を結ぶ制御機構についての知見を得るため、実験的に性転換が容易で、雄が異型性染色体を有し、卵巣の機能発現が早く、性殖腺の左右差が顕著な鳥類(ニワトリ、ウズラ、アヒル)を用いた。

対照動物として、雄が異型性染色体を有し、精巣の機能発現が早い哺乳類(ラット、マウス)を用いた。2.鳥胚の正常発生過程を追って、経齢的な生殖腺の形態変化、エストロゲンとアンドロゲン産生の変動、芳香環化酵素(アロマターゼ)活性の消長を、遺伝的性別及び左右別に調ベた。3.正常発生過程を追って、生殖腺が産生するペプチド系生理活性物質、特に細胞成長因子(TGF-β、IGF-1、EGF、インヒビン)の発現と消長を免疫細胞化学的に検索した。4.実験的性転換を行って、性転換の経過、左右生殖腺の反応の差異、生殖細胞に及ぼす生殖腺体細胞の影響を、形態的、機能的に、正常発生過程と比較した。実験的性転換の方法は、(1)遺伝的雄生殖腺の卵巣化は、孵卵3日目の遺伝的雄卵への合成エストロゲン投与または胚卵巣移植により、(2)遺伝的雌生殖腺の精巣化は、遺伝的雌卵への胚精巣移植、抗エストロゲン物質投与、アロマターゼ阻害物質(ステロイド系、非ステロイド系)投与によった。5.生殖腺を胚体外に取り出して器官培養し、卵巣と精巣との並置培養や、培地への性転換誘導物質の添加により生じる外植体の形態的、機能的変化と、外植時の胚齢との関係を調ベている。6.ニワトリ及びウズラの精巣からミユラー管抑制物質を精製し、抗体を作製している。1.恒温脊椎動物の鳥類(ニワトリ・ウズラ・アヒル)と哺乳類(ラット・マウス)の、卵巣および精巣への正常な生殖腺の分化過程と実験的に誘導した性転換過程について、形態的変化および生理活性物質の発現・消長を調べて比較した。2.鳥類の生体系での実験的性転換は、(1)遺伝的雄卵へのエストロゲン投与、または胚卵巣移植により精巣の卵巣化を、一方、(2)遺伝的雌卵への胚精巣移植、抗エストロゲン投与、またはアロマターゼ阻害物質投与により卵巣の精巣化を誘導し、アヒル鳴管などの二次性徴への間接効果も検した。3.哺乳類の生体系での性転換は、雌胎児生殖腺を雄胎児生殖腺と共に成体去勢雄の腎臓被膜下に並置移植、または成体正常雄の精巣被膜下への単独移植により誘導した。4.培養系では、胚胎期の雌雄両性の生殖腺の並置培養や、培地への性ステロイド、抗エストロゲン物質、アロマターゼ阻害物質、その他の生理活性物質の添加による生殖腺外植体の変化をみた。5.ステロイド系活性物質に関しては、エストロゲンとアンドロゲンの産生変動、およびアンドロゲンをエストロゲンに転換するアロマターゼ活性の消長を調べた。6.ペプチド系活性物質は、インヒビン、TGF-β、EGF、FGF、IGF-IIなどの細胞増殖因子の分布と発現の時間的変動を免疫組織化学的に検索した。
生物学的特徴及び環境影響を加味した翼手目由来感染症の総合的リスク評価

ウイルスRNAの迅速検出(RDV)法の改良について検討し、RDV法と増幅産物のサイズ分別を組み合わせる方法を考案した。レストンエボラウイルス膜糖蛋白質(REBOV-GP)抗体検出系を確立し、それと既に確立されているREBOV-核蛋白(NP)抗体検出系を用いて、ルソン島の141匹のコウモリ血清について調査し、1匹のジュフロワルーセットオオコウモリがREBOV抗体陽性であることを発見した。さらに、ミンダナオ島および周辺諸島で捕獲したオオコウモリ70匹の血清で同様の調査を行い、ジュフロワルーセットオオコウモリ37匹中15匹が核蛋白あるいは膜糖蛋白抗体陽性であることを見出した。コウモリの外来異物代謝系の特性を解析し、CYP1A、CYP3A、CYP2DならびにUGT1Aのタンパク質コード領域の全長あるいは大部分の塩基配列を明らかにした。1)翼手目臓器からの保有病原体遺伝子検出法の確立ウイルスRNAの迅速検川(RDV;rapid determination of viral RNA sequence)法の改良について検討した。元来RDV法はウイルス感染細胞培養液中からウイルスRNAを検出するのに適しているが、ウイルス感染細胞から直接ウイルス由来RNA配列を検出することが出来ないか検討した。我々はRDV法と増幅産物のサイズ分別を組み合わせる方法を考案した。本法により、猫カリシウイルスおよびヨコセウイルス感染細胞から、それぞれの遺伝子配列を検出することが出来、RDVサイズ分画法と名づけた。この方法を用いた場合、5kb以上のゲノムサイズを持つRNAウイルスを検出可能と考えられる。2)フィリピンの翼手目における人獣共通感染ウイルス保有状況調査平成22年8月7日13日にフィリピン・ルソン島に行き、野生コウモリの捕獲調査を行った。リザル郡タナイの大規模サル類繁殖施設であるSICONBREC (Simian Conservation Breeding Research Center)および、やはりサル類の施設であるバタンガス郡セント・トーマスのINARP (INA Research Philippines)で実施した。その結果、SICONBRECでは、Ptenochirus jagori 11頭、Cynopterus brachyotis 45頭,Rousettus amplexicaudatus 1頭が採取され、INARPではPtenochirus jagori 26頭、Cynopterus brachyotis 41頭が捕獲された。現在、血清中の抗レストン・エボラウイルス抗体および抗SARS様コロナウイルス抗体の検査を行うとともに臓器等からのウイルス遺伝子の検出を行っている。なお、以前フィリビンで採集したRousettus amplexicaudatus数頭から抗レストン・エボラウイルス抗体の検出に成功した。この成果はレストン・エボラウイルスの自然宿主を考察する上で、重要な証拠となるであろう。2011年5月9日15日までの7日間、フィリピン大学ロスバニョス校(UPLB)付近でコウモリの捕獲調査を実施するとともに、フィリピン南東部のミンダナオ島近くのサマール島で、世界最多のコウモリが生息する洞窟(モンフォールコウモリ洞窟)を見学した。今回の調査には日本側7名及びフィリピン側4名が参加し、約50頭のコウモリを捕獲することができた。今回のサンプル及び過去のサンプルを用いて、以下の成果を得た。1.レストンエボラウイルス(REVOV)に関する研究これまで採材した141頭の血清を用いて、REVOV核蛋白及び膜糖蛋白に対する抗体の有無を調査した。その結果、ジュフロワルーセットオオコウモリ16頭中、5頭で核蛋白に対するIgG ELISA抗体陽性、5頭で膜糖蛋白に対するIgG ELISA抗体陽性であった。そのうち3頭は両方のウイルス蛋白に対する抗体を有していた。さらに、REBOV核蛋白及び膜糖蛋白を発現するHELA細胞を用いて蛍光抗体法で検討したところ、1頭の血清は蛍光抗体法でも陽性であった。これらの結果より、フィリピンのルソン島に生息するルーセットオオコウモリを自然宿主とするREVOVの感染環がある可能性が示唆された。なお、コウモリの脾臓サンプルからウイルスゲノムの検出を試みたが、検出されなかった。2.コウモリコロナウイルス(BtCoV)に関する研究フィリピンにおけるBtCoVの分布と進化を明らかとするため、コウモリ腸内容物をサンプルとしBtCoV遺伝子検出を試み、複数のサンプルから陽性反応を得た。今後のサンプル数を増やし、結果を整理していく予定である。2012年8月6日12日までの7日間、フィリピンミンダナオ島及びダバオ市近郊のサマール島で、フィリピン大学ロスバニョス校(UPLB)のマサンガイ教授らとコウモリの捕獲調査を実施した。今回の調査には日本側10名及びフィリピン側6名が参加し、約70頭のコウモリを捕獲することができた。1.レストンエボラウイルス(REVOV)に関する研究

今回採材したオオコウモリ70匹の血清を用い、REVOV核蛋白及び膜糖蛋白に対する抗体の有無を調査した。その結果、ルーセットオオコウモリ37匹中15匹が核蛋白あるいは膜糖蛋白抗体陽性であった。抗体検出法は、REVOV核蛋白あるいは膜糖蛋白を組換え蛋白として発現し抗原として用いたIgG-ELISA、あるいは間接蛍光抗体法を用いた。同時に捕獲された他のオオコウモリ、ココウモリからはREVOV特異的抗体を検出できなかった。これらの結果より、フィリピンのルソン島だけでなくミンダナオ島に関してもルーセットオオコウモリを自然宿主としたREVOVの感染環がある可能性が示唆された。しかしながら、エボラウイルスが属するフィロウイルス科全てを網羅するプライマーを用い脾臓から遺伝子検出を試みたが、ウイルス遺伝子を検出することはできなかった。2.コウモリコロナウイルス(BtCoV)に関する研究フィリピンにおけるBtCoVの分布と進化を明らかとするため、コウモリ腸内容中のBtCoV遺伝子検出を試みたところ、試験に供したサンプルの約30%から遺伝子が検出された。また、66.5%が抗体を保有していた。分子系統樹解析の結果、大多数が既知のベータコロナウイルス属と近縁であったが、アルファコロナウイルス属に分類される新しいウイルス種が検出され、フィリピンにおけるBtCoVの多様性が示された。これまでのところはおおむね順調の進展している。ジュフロワルーセットオオコウモリがレストンエボラウイルスに対する抗体を持っていることを発見するなど、それなりの成果は上がっていると判断する。平成23年度は学生および大学院生の就職活動の時期に当たり、当初捕獲調査への参加を予定していた者で、実際には参加できなかった者がいた。そのため、当初の予定より旅費が余り、その分を平成24年度に繰り越した。24年度が最終年度であるため、記入しない。1.レストンエボラウイルスに関する研究についてルソン島のジュフロワルーセットオオコウモリからレストンエボラウイルス抗体を検出したが、まだ陽性検体数が少ないので、検体数を増やす必要がある。また、ルソン島だけでなく、ミンダナオ島などの他の島のルーセットオオコウモリにも陽性例があるのか興味のあるところである。2.コウモリコロナウイルスに関する研究についてコウモリコロナウイルスに関する調査も検査数を増やし、フィリピンにおけるコウモリコロナウイルスの感染状況を明らかにする予定である。
荷電粒子による数cm厚の水からチェレンコフ光の検出と粒子識別の研究

荷電粒子による数cm厚の水からのチェレンコフ光を効率よく検出するために、波長変換板を用いる方法と、波長変換剤を水に溶かす方法を調べた。波長変換板を用いる場合には、反射材として、アルミナイズッド・マイラー、タイベック、ゴアッテクスをテストした。タイベックとのゴアテックスに関しては、乱反射の角度分布を測定した。また、チェレンコフ光の波長分布、乱反射の角度分布、水の透過率の波長分布を考慮に入れ、5cm×5cm×300cmの管の端面での光電子増倍管の光電子数を評価するシミュレーション・プログラムを作成した。そのシミュレーションによれば、5cm×5cm×300cmの管に対しては、乱反射を起さないアルミナイズッド・マイラーよりも乱反射を起こす反射材の方が、端面での光電子増倍管で光量が多いという結果を得た。波長変換剤を水に溶かす場合には、ジオキサン(50ml)とメタノール(30ml)を溶媒としたヂメチルPOPOP(0.13g)とアミノG酸(30mg/水300ml)を試みた。前者は水に対して難溶性を示した。上記の量をガラス容器に入れ、純水のみから得られるチェレンコフ光による光電子数と比較したところ、約2倍の光電子数を得た。粒子識別に関しては、シミュレーションによれば、波長変換板を用いれば、5cm×5cm×300cmの管に対しては、光電子数の位置依存性が小さくなり、位置に対し一様な粒子識別が期待されることがわかった。今年度は,物品購入,高電圧電源の製作,反射材の基礎的な特性,シミュレーションプログラムの開発を行ってきた。主な購入物品は,光電子増倍管,波長変換材,ハイブリッド光電子増倍管である。ハイブリッド光電子増倍管を動作させるためには,十数キロヴォルトの高電圧を印加しなければならないので,高電圧電源の製作も行った。反射材に関しては,アルミナイズッド・マイラー(薄いポリエステルの膜にアルミニウムを蒸着したもの),タイベック(高密度ポリエチレン繊維から作られた耐久性のあるシート状製品),ゴアテックス(テフロン系のシート)の三種類に対して反射光の角度分布を波長300ナノメーターと400ナノメーターで測定した。アルミナイズッド・マイラーは他の二つに比べ,あまり乱反射は起こさない。またタイベックとゴアテックスは乱反射を起こし,角度分布が似ていることがわかった。反射光の強度は他の実験グループによりゴアテックスの方が数パーセントよいことがわかっている。この実験結果を考慮に入れたシミュレーション・プログラムを開発し,5cm×5cm×50cmの水に対してチェレンコフ光による光量を調べてみると,乱反射がある方が光電子増倍管面で光量が多いという結果をえた。我々の実験では,値段の安いタイベックを用いることに決めた。また,シミュレーションでもテスト実験でも波長変換材を用いた方が光量の入射粒子位置依存性が小さくなるという結果を得た。シミュレーションとテスト実験で光電子数が一致しなかったが,これは光電子増倍管の出力から光電子数を算出する際の不定性と波長変換効率の不定性によるものと考えられるので,ハイブリッド光電子増倍管を用いればよりよく理解できる可能性がある。今年度は、波長変換剤を直接水に溶解し、チェレンコフ光の紫外領域を効率よく、光電子増倍管の量子効率の高い波長領域に変換し、得られる光電子量をふやすことに努めた。波長変換剤としては、ヂメチルPOPOPとアミノG酸を試みた。ヂメチルPOPOPは水に難溶性を示し、ジオキサンとメタノールを溶媒として用いたが、水に混ぜると白色沈殿物を生じ、混合の割合を考慮し水に溶けるようにすることが今後の課題として残った。また、ジオキサンは化学的活性が強く、アクリルを溶かすので取り扱い上の課題も残った。水を使用せず、ジオキサン50ml、メタノール30mlの混合液にヂメチルPOPOPを0.13g溶かした液に対してチェレンコフ光による光電子数を測定した。

結果は水のみの場合に比べて約2倍の光電子数が得られることがわかった。一方、アミノG酸は、腐食性が強く、アルミニウム管に直接入れると赤く変色し、これも取り扱いに注意が必要であることがわかった。水300mlにアミノG酸を30mg溶かした液をガラス容器に入れ、光電子数測定を行った結果、純水に比べて約2倍の光電子数を得ることができることがわりかった。今回のテストでは、管の長さ方向の位置による光電子数の違いを調べることができなかったため、3mの長さの検出器での検出効率や電子識別能力について評価ができないが、水だけの場合の2倍程度の光電子数が得られることから、波長変換板を用いた場合より、よい検出効率や電子識別能力を得られる可能性はある。チェレンコフ光を発生する有効領域については、水の占める場所を占有する波長変換板を用いるより波長変換剤を水に溶かした方が得をするのは言うまでもない。
相分離イオンチャネル構造を有する中空糸型イオン交換膜の開発

中空糸型PVA系イオン交換膜を作製し、基礎特性とイオン輸送特性への影響を検討した。作製した中空糸型PVA系イオン交換膜モジュールのドナン透析実験を行った結果、イオン透過流束およびイオン透過係数の値は、市販膜AMX、CMXを用いた結果と比較すると同等かそれ以上の値を示すことがわかった。しかし、イオン選択性は市販膜よりも低い値を示した。本年度は、グラフト重合法を用いて、イオン交換膜の素材となる高分子合成およびイオン交換膜の物性評価を検討した。ポリスルホン(PSF)とクロロメチルメチルエーテル(CMME)、酸化亜鉛(ZnO)触媒と溶媒に1,2-dichloroethaneを用いてクロロメチル化(CM化)することによりマクロイニシエーター(MI)を作製した。このMIとp-ethylstyrenesulfonate (Etss)をN-methyl-2-pyrrolidone(NMP)に溶解させ、原子移動ラジカル重合法(ATRP)により主鎖にPSF、側鎖にEtssをグラフトさせたPSF-g-Etssグラフトポリマーを作製した。このMIをキャスト法による製膜後、熱水中での加水分解により側鎖のEtssをスチレンスルホン酸(SSA)に変換した膜を得た。この膜を用いてイオン交換容量、機械的強度、含水率、膜抵抗などの評価を行った。クロロメチル化反応では、クロロメチル化反応条件を変化させることでクロロメチル基の導入率を制御した。重合反応では、クロロメチル基の導入率およびEtssの反応量を変化させることでイオン交換容量(IEC)を制御した。作製したイオン交換膜は、IECの増加と共に含水率が増加し、機械的強度および膜抵抗が減少する傾向を示した。これはイオン交換基のEtssのグラフト量が増加しイオンの透過領域が増えたためであると考えられる。今後は、最適な構造のグラフトポリマーの作製や熱処理の条件を検討することでより高性能なイオン交換膜の開発が期待できる。高分子アニオン型平膜の作製および基礎特性評価を行うことができた。イオン交換膜(IEM)を使用した拡散透析は外部から電気力や圧力などを加える必要がないため、有害イオンの除去、酸・アルカリの回収などに応用されている。しかし、このシステムはイオン透過速度が低いため、広い膜面積が必要となる欠点がある。一方、平膜よりも、中空糸膜は単位体積あたりの膜面積(充填密度)が約10倍高いことが知られているこのことから最近、拡散透析用中空糸型IEMの研究が行われている。本年度は、親水性かつ結晶性高分子であるpoly(vinyl alcohol) (PVA)と高分子電解質であるPoly(diallyl dimethyl ammoniumchloride) (PDADMAC)のブレンドポリマーを用いてゲル紡糸法により中空糸荷電膜を作製し、種々の延伸倍率で延伸後、グルタルアルデヒド(GA)で化学的架橋を行った。これらの膜を用いて拡散透析の一種であるドナン透析を行い、延伸倍率、GA架橋濃度とイオン輸送性能との関係を検討した。作製した中空糸荷電膜を用いてモデル系として回収イオンを硝酸イオン、駆動力イオンを塩化物イオンとし、ドナン透析実験を行った。また、延伸がイオン輸送特性に与える影響を検討した結果、イオン流速および硝酸イオン選択性の値は増加したが、要求性能にはを十分な値ではなかった。PVA系中空糸膜作製条件の検討に時間を要したため基礎特性評価が遅れた。中空糸型PVA系イオン交換膜(IEMs)を作製し、基礎特性とイオン輸送特性への影響を検討した。作製した中空糸型IEMモジュールのドナン透析実験結果は、市販膜AMX、CMXを用いた結果と比較するとイオン透過流束およびイオン透過係数は同等かそれ以上の値を示した。初年度計画の高分子カチオン型の合成、平膜作製およびおよび基礎特性評価が遅れているため、こちらを進めることと並行して中空糸支持体作製、中空糸型IEMの作製と基礎特性評価およびミニ膜モジュールの作製を行いDD評価を行う。熱処理条件やポリマーの組成を変化させることで、より高い性能を有する中空糸荷電膜の作製条件の検討を行う。高分子化学初年度計画の高分子カチオン型の合成、平膜作製および基礎特性評価が遅れているため、設備備品費の電導度計、消耗品費の実験用ガラス器具、合成試薬が次年度使用額として生じた。初年度計画の以下項目が遅れているため、試薬および中空糸膜作製装置費用が次年度使用額として生じた。高分子カチオン型の合成、平膜作製および基礎特性評価、中空糸支持体作製、中空糸型IEMの作製と基礎特性評価、ミニ膜モジュール作製。初年度計画の高分子カチオン型の合成、平膜作製およびおよび基礎特性評価を進めることと並行して中空糸支持体作製、中空糸型IEMの作製と基礎特性評価およびミニ膜モジュールの作製を行い拡散透析評価を行う。