hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
希土類金属触媒を用いる新しい共役性発光ポリマーの合成

昨年度は、希土類触媒を用いてカルバゾールユニットを有する芳香族末端アルキン(CPA)の二量化を行い、対応する共役エンイン化合物(E)-CPEYおよび(Z)-CPEYをそれぞれ選択的に合成することに成功した。これらの化合物は溶液および固体状態いずれにおいても強く青色発光した(発光量子収率:(E)-CPEY,75%;(Z)-CPEY,70%)。興味深いことに、ITO/NPB(30nm)/(D-CPEY(40nm)/LiF/AlからなるEL素子を作成し電圧をかけたところ、予想した青色ではなく、強く白色発光し最高輝度が1395 cd/m^2に達した。これは単一発光材料からなる白色発光有機EL素子としては最も高い値を示し、非常にユニークな材料の合成に成功した。本年度はこれらのエンイン化合物の置換基が発光特性に対してどのような影響を与えるかについて検討した。エンイン化合物(E)-CPEYには、2つのt-ブチル基がカルバゾールユニットに置換していたが、無置換のカルバゾールユニットを有する(E)-CPEY'を合成した。この化合物の溶液中の光吸収および発光スペクトルは(E)-CPEYのものと類似しており、同様に青色発光した。興味深いことに薄膜を作成し、固体状態の発光特性について調べたところ、長波長側により大きなショルダーピークが観測された。(E)-CPEY'では嵩高いt-ブチル基がないために、より強く分子間の相互作用が働いたことにより長波長側のピークが観測されたものと考えている。本年度は、π共役エンイン骨格を有する新しい有機EL材料を合成し、それらのEL発光特性について調べた。希土類触媒を用いてカルバゾールユニットを有する芳香族末端アルキン(CPA)を二量化させたところ、対応する共役エンイン化合物(E)-CPEYおよび(Z)-CPEYがそれぞれ選択的に得られた。興味深いことに、ITO/NPB(30nm)/(E)-CPEY(40nm)/LiF/AlからなるEL素子を作成し電圧をかけたところ、予想した青色ではなく、強く白色発光した。7Vから発光しはじめ16.5Vにおいて最高輝度が1395cd/m^2に達した。これは単一発光材料からなる白色発光有機EL素子としては最も高いものである。また、ホール輸送材料NPBを用いなくても、発光効率が若干低くなるが同様に白色発光し、(E)-CPEYのみが白色EL発光源であることが明らかとなった。さらに、これらの素子から発行された白色光のCIE座標は(0.32,0.33)であり、純粋な白のCIE座標(0.33,0.33)に非常に近いこともわかった。白色発光するEL素子は通常、各原色を発光する複数の材料を混ぜ合わせることによって作製されるが、各発光材料の混合比の調整や作業過程の複雑さなどから、再現性や安定性などの問題点があった。今回のように単一の発光化合物からほぼ純粋な白色光が発光された例はこれまでほとんど報告されていない。発光機構としては、現在のところ(E)-CPEY自身の青色発光に加えてエキサイマーの形成による長波長側の発光が重なり、結果として白色発光したものと考えている。
Lewis塩基-塩化ケイ素複合体を反応性分子素子とする連続型分子骨格構築法の開発

Lewis塩基と塩化ケイ素試薬から生成する高配位ケイ素複合体は、高求電子性部位と高求核性部位を併せ持つ化学種であり、様々な立体選択的反応を促進することが明らかとなっている。本研究課題では、この化学種を反応中連続的に活性化することで、従来にはない連続的アルドール反応やハロアルドール反応などの立体選択的分子反応を開発した。さらに、開発した不斉反応を活用することで、天然物(-)-エリカノンや光学活性なピラノン誘導体やオキセタン誘導体の立体選択的合成法を開発し、本反応の有用性を提示した。筆者は、本年度から、Lewis塩基ー塩化ケイ素複合体を反応性分子素子とする連続型分子骨格法の開発に関する研究を開始した。1年目にあたる本年度は、ホスフィンオキシド触媒にいくつかの塩化ケイ素試薬を組み合わせることで、新たな連続型反応を開発することに成功した。筆者は、ホスフィンオキシドー四塩化ケイ素複合体が、鎖状ケトンの連続的な不斉アルドール反応を高立体選択的に促進することを明らかにした。従来型は、同一のカルボニルα位で2度起こる連続反応であったのに対し、新たに開発した反応はカルボニルの両端でそれぞれ1度ずつアルドール反応が起こる。さらに、本反応を活用することで、C2対称性化合物エリカノンの合成をわずか6工程で達成した。現在、収率および選択性の改善を目指し、検討を継続している段階である。さらに、以前に開発した不斉Baylis-Hillman反応の活性化機構を利用することで、アルデヒド間のハロアルドール反応が進行することを新たに見いだした。本反応の活性化には、ホスフィンオキシドートリクロロシリルトリフラート複合体が有効であり、目的物を化学収率91%、不斉収率76%でハロアルドール体を得ることに成功している。本反応で得られる生成物は、様々な官能基および第四級不斉中心を併せ持つため、有機合成において有効な合成中間体となると考えている。有用性を高めるためには立体選択性の改善が必要不可欠であり、触媒ならびに条件検討の精査を行っている。以上、これら結果は、Lewis塩基ー塩化ケイ素複合体を利用した特有の反応であり、これら反応開発を通じて、高配位ケイ素複合体の有用性を実証することができている。次年度以降、これらの反応を有機合成に利用可能なレベルまで発展させるとともに、生成物を利用した分子骨格構築を行っていく予定である。平成26年度は、初年度の反応開発の継続とともに、複雑な分子骨格の構築を研究計画としていた。筆者は、平成25年度において既に連続的不斉アルドール反応を利用した(ー)ーエリカノンの不斉全合成をすでに達成していたが、本年度、その工程数の短縮と収率の大幅な改善(6→5工程、19→65%収率)に成功し、本反応の有用性を実証することができた。これは、「複雑な連続型分子骨格構築」の有用性を示すものである。また、昨年開発した連続的不斉アルドール反応を利用したピラノン環構築法をさらに拡張し、ビニローガスーアルドール反応を利用した新たな高立体選択的なピラノン誘導体の合成にも成功している。これらの結果は、様々なピラノン誘導体の立体選択的な構築を可能にするものである。さらに、平成25年度に開発したハロアルドール型反応における生成物を活用した、オキセタン誘導体の合成を検討している。現在、いずれの基質においても、化学収率は50%程度であり、現在、収率の改善に向けた検討を行っている段階である。これらの研究に大きな時間を割いたため、「ケイ素化剤の開発」に着手することができていなかった。平成27年度では、新規ケイ素化剤の開発を推し進めたいと考えている。以上、筆者は、Lewis塩基ー塩化ケイ素複合体を利用した反応の研究に関して、平成25年度より、さらなる研究成果を得ることに成功した。最終年度に当たる平成27年度では、これらの反応を活用し、より実践的な反応へと進めることを目指す。本研究課題の最終年度にあたる平成27年度は、「これまでに得られた知見を活用した天然物の迅速合成」、「新たなケイ素試薬の創生」、「新たな連続的分子変換反応の開発」に関する種々検討を行った。平成26年度に開発したアルドール/ビニロガスアルドール/環化連続反応を活用したシクロクルクミンの短工程合成を試みた。種々置換基の検討を行った結果、アセチル保護を施したベンズアルデヒド誘導体を基質とすることで、良好な化学収率ならびに立体選択性(94%ee)にて4ーピラノン誘導体を得ることができた。本化合物は、脱水反応ならびにアセチル基の除去を経て、シクロクルクミンへと誘導可能であり、現在合成完了に向けた検討を行っている。新たなケイ素試薬の創生として、四塩化ケイ素やトリクロロシランを出発原料として新たな塩化ケイ素試薬の開発を目指したが有用なケイ素試薬の開発には至っていない。これに代わる新たな合成アプローチとして、高い電子性を示すトリクロロシリルトリフラートを原料として検討を実施しているところである。新規反応としてトリクロロシリルトリフラートを利用した連続的不斉アルドール反応を開発し、4つの不斉中心を有する化合物を良好な収率ならびに高い立体選択性にて得ることに初めて成功した。本反応は既存の連続的不斉アルドール反応が抱えていた基質一般性を拡張するものであり、より複雑な分子骨格の合成法となるものと期待している。この他にオキセタンの不斉開環反応が進行することを見出した。現在のところ

化学収率・不斉収率は、それぞれ79%、23%であり、十分な結果とは言えないが、オキセタンの不斉開環反応としては初めての例であり、選択性を改善することで有用性の高い反応へと展開できるものと考えている。Lewis塩基と塩化ケイ素試薬から生成する高配位ケイ素複合体は、高求電子性部位と高求核性部位を併せ持つ化学種であり、様々な立体選択的反応を促進することが明らかとなっている。本研究課題では、この化学種を反応中連続的に活性化することで、従来にはない連続的アルドール反応やハロアルドール反応などの立体選択的分子反応を開発した。さらに、開発した不斉反応を活用することで、天然物(-)-エリカノンや光学活性なピラノン誘導体やオキセタン誘導体の立体選択的合成法を開発し、本反応の有用性を提示した。本年度、反応開発においては、当初の研究計画を上回る成果を得ることができているため、上記の判断とした。有機化学本研究は、昨年から引き続き、当初予定を前倒しする形で進んでいるので、引き続き研究実施計画に従い、研究を継続する。特に、平成27年度は本研究の最終年度に当たるため、研究成果の公表を積極的に実施していく予定である。本年度、2つの不斉反応を開発し、Lewis塩基ー塩化ケイ素複合体を反応性分子素子とする反応開発の端緒を得ることに成功するとともに、既に、それを活用した天然物合成ならびに骨格構築法の開発に着手することができているため。本研究は計画通りに推移していることから、平成26年度も引き続き、研究実施計画に従い、研究を実施する。
数値手法を用いた地下構造物の資産価値評価法の開発

膨大な数のインフラ設備が急速に老朽化するにつれて、合理的な維持管理手法の必要性が高まってきた。このため、会計学観点からアセットマネジメントの経済学的バックグラウンドの確立を試みた。また、電気通信用地下構造物を対象としてそのミクロマネジメント手法開発のための基礎調査手法の提示とデータベース構築、実態調査データベースに基づくミクロマネジメント手法の開発、ミクロマネジメント手法の検証とマクロマネジメント戦略構築のための基礎調査、マクロマネジメント戦略の妥当性に関する地盤工学的照査、地下構造物のアセットマネジメント戦略の構築を行った。わが国のインフラ設備の整備は、そのほとんどが高度経済成長期に行われたものであり、現在に至るまで蓄積されたその膨大なストックは、国民の便利な生活を支えるうえで欠かすことのできないものとなっている。しかし、このストックは今後急速な老朽化が懸念され、その維持管理に必要な費用は将来増加することが予想されることから、より効率的な管理運営システムの構築が課題となっている。このような状況下において、インフラ設備のストックを「資産」(アセット)とみなし、資産管理の視点から効率的に管理運営する手法が近年注目されている。本研究では、維持管理システム構築の一例として電気通信ネットワーク地下トンネルを取り上げ、トンネル点検調査資料をもとにアセットマネジメント的手法のひとつとしてマルコフ決定過程を用いた数値シミュレーション解析をおこなった。得られた結果を要約すると以下のとおりである。1)推移確率行列の利用と健全度指標を用いることで、設備の劣化状況を的確に把握することができる。2)対象トンネルの地域別劣化状況を把握し、健全度9.5を修繕実施目標とする基準を設定することで、維持管理シナリオは一意的に求まる。3)個別設備に着目した維持管理を実施していくことで、年度ごとの投資計画における設備の修繕投資費用を合理的に決定することができる。このような背景から、アセットマネジメントの考え方を導入して、設備全体の将来劣化推移を予測し、投資効率を考えた最適維持管理政策のあり方を明確にすることが求められている。本研究では、通信用地下構造物を対象にして、その現状調査によるミクロマネジメント手法の開発とそれに基づく投資戦略を含めたマクロマネジメント手法の具体的な開発研究を目的とする。平成19年度は、(1)アセットマネジメントのベースとなる点検調査のあり方。(2)補修設備、補修箇所の抽出。(3)最適化計画書の作成の3項目について調査,研究を行った。平成20年度は、マクロマネジメントの重要なミッションである(1)地下構造物設備全体に対して,どのように維持管理をしていくかを明確にする。(2)インフラ会計に基づく中長期的な修繕予算計画の妥当性と正当性を示す。の2項について,調査検討を行った。具体的な成果としては、会計学観点からアセットマネジメントの経済学的バックグラウンドの確立を試みた。また、電気通信用地下構造物を対象として地下構造物のミクロマネジメント手法開発のための基礎調査手法の提示とデータベース構築、実態調査データベースに基づくミクロマネジメント手法の開発、ミクロマネジメント手法の検証とマクロマネジメント戦略構築のための基礎調査、マクロマネジメント戦略の妥当性に関する地盤工学的照査、地下構造物のアセットマネジメント戦略の構築を行った。
モルモット咽頭粘膜および輪状咽頭筋におけるニューロペプチドの動態に関する研究

モルモット咽頭粘膜および輪状咽頭筋におけるニューロペプチドの動態に関する研究において定量的評価方法の手技の獲得ができた。また形態学的に免疫染色を用いて咽頭粘膜組織上のspの染色、および染色されたspの定性的評価方法について検討し。モルモット咽頭粘膜及び輪状咽頭筋におけるニューロペプチドの運動に関する研究において平成18年度においてはまず本研究における手技の取得、および関連学会への学術収集のためめ参加、および関連する臨床医学における論文投稿を行った.まずこ正常モルモットにおいて咽頭粘膜上のSPの定量を行うに当たり、形態学的に免疫染色を用いて咽頭粘膜組織上のSPの染色、および染色されたSPの定性的評価方法について検討した。同様に輪状咽頭筋においても形態学的に組織上のSPに対し免疫染色を行い定性的評価方法を検討した。またVIPに関してもそれぞれ咽頭粘膜組織、および輪状咽頭筋において免疫染色による定性的評価方法について検討した。定量的評価方法については、咽頭粘膜組織および輪状咽頭筋をホモジュネートし、定量を試みた.現状においては、定性方法に関しては比較的安定したデータが採取でき評価方法については妥当と考えられるが、定量に関してはSPの半減期が短い事が影響し、各測定においてデータの再現性が乏しい結果となった。SPの定量方法に関しては組織採取穂法および、組織からのSPの定量方法について今後一部変更し検討を加える必要があると思われる。また、関連する臨床での論文投稿は、喉頭癌患者に対する喉頭温存手術後における嚥下機能に関わる内容を投稿した。喉頭温存手術後における輪状軟骨および舌骨の位置に関する検討を投稿し、受領掲載された。モルモット咽頭粘膜および輪状咽頭筋におけるニューロペフチドの動態に関する研究において平成19年度においては本研究における手技の取得、および関連学会への学術収集のための参加、を行ってた。まず、正常モルモットにおいて咽頭粘膜上のSPの定量を行うに当たり、形態学的に免疫染色を用いて咽頭粘膜組識上のSPの染色、および染色されたSPの定性的評価方法を検討した。同様に輪状咽頭筋においてもそれぞれ咽頭粘膜組識上のSPに対し免疫染色を行い定性的評価方法を検討した。またVIPに関してもそれぞれ咽頭粘膜組識、および輪状咽頭筋において免疫染色による定性的評価方法について検討した。定量的評価方法ついては、咽頭粘膜組識および輪状咽頭筋をホモジュネホトし、定量を試みた。現状においては、定性方法に関しては比較的安定したデータが採取でき評価方法については妥当と考えられるが,定量に関してはSPの半減期が短い事が影響し、各測定においてデータの再現性が乏して結果となった。SPの定量方法に関して組識採取穂法および、組識からのSPの定量方法について今後一部変更し検討をえる必要があると思われる。モルモット咽頭粘膜および輪状咽頭筋におけるニューロペプチドの動態に関する研究において平成18年度においてはまず本研究における手技の取得、および関連学会への学術収集のための参加、および関連する臨床医学における論文投稿を行った。まず、正常モルモットにおいて咽頭粘膜上のSPの定量を行うに当たり、形態学的に免疫染色を用いて咽頭粘膜組織上のSPの染色、および染色されたSPの定性的評価方法について検討した。またVIPに関してもそれぞれ咽頭粘膜組織および輪状咽頭筋において免疫染色による定性的評価方法について検討した。定量的評価方法については、咽頭粘膜組織および輪状咽頭筋をホモジュネートし、定量を試みた。現状においては、定性方法に関しては比較的安定したデータが採取でき評価方法については妥当と考えられるが、定量に関してはSPの半減期が短い事が影響し、各測定においてデータの再現性が乏しい結果となった。最終年度である平成20年度においてはSPの定量方法についての検討を加え、咽頭粘膜採取方法、およびSPの定量方法の検討を加えた結果、昨年度に比べ再現性を高めることができた。
磁場印加により2Dから3Dに可逆的に自己変形可能な磁歪折り紙の創成

可逆的な二次元(2D)材料の三次元(3D)変形技術の開発は現在の設計概念を根底から覆す極めて革新的な技術になると考えられる.本研究では,日本の伝統芸術である「折り紙」の機構に着目し,磁場の印加によりひずみ・変形が生じる磁歪効果を利用した,可逆的に自己3D変形が可能な磁歪折り紙を創成する.具体的には,磁歪繊維を織り込んだ紙を作製し,その磁歪特性・変形を評価する.さらに,本研究から得られる可逆的に自己3D変形可能な磁歪折り紙は副次的に持ち運び・折りたたみが可能な磁歪センサ・アクチュエータ,逆磁歪効果を利用した環境発電可能な紙の実現も可能とする.可逆的な二次元(2D)材料の三次元(3D)変形技術の開発は現在の設計概念を根底から覆す極めて革新的な技術になると考えられる.本研究では,日本の伝統芸術である「折り紙」の機構に着目し,磁場の印加によりひずみ・変形が生じる磁歪効果を利用した,可逆的に自己3D変形が可能な磁歪折り紙を創成する.具体的には,磁歪繊維を織り込んだ紙を作製し,その磁歪特性・変形を評価する.さらに,本研究から得られる可逆的に自己3D変形可能な磁歪折り紙は副次的に持ち運び・折りたたみが可能な磁歪センサ・アクチュエータ,逆磁歪効果を利用した環境発電可能な紙の実現も可能とする.
DNAマイクロアレイを用いた新規多指標型環境汚染物質検出法の開発

本年度は、発癌作用のモデル化学物質として、ニトロソアミン(DNA障害性)、TPA(DNA非障害性、プロモーター)、TCE(DNA非障害性)を選択し、これら化学物質により特異的に誘導される遺伝子ライブラリーを構築した。また、3種の重金属(As、Cd、Ni)暴露における遺伝子発現解析を行い、モデル化学物質暴露における遺伝子発現パターンと比較した。その結果、これら重金属の主要な発癌作用は細胞増殖の促進、DNA傷害であることが明らかとなった。上記の特徴は活性酸素(ROS)産生物質であるDMNQでも認められたため、ROS産生が重金属の主要な発癌メカニズムと仮定し、抗酸化物質であるアスコルビン酸処理後の細胞についても同様の検討を行った。その結果、ヒ素では細胞増殖、DNA傷害に関わる変動遺伝子数が顕著に減少したのに対し、カドミウムとニッケルではむしろ増加する結果となった。すなわち、ヒ素の発癌性においては活性酸素産生が主要な発癌メカニズムであり、カドミウム、ニッケルにおいては他のメカニズムが関与していることが明らかとなった。さらに本研究では、発癌性マーカーとして有用であると考えられる遺伝子PTTG1が見出され、供試したすべての発癌物質、重金属において有意に発現することが定量的RT-PCR法によって確認された。重金属の発癌性はエイムズテスト等の既存の発癌評価本手法によって評価することが困難であるため、簡便かっ迅速な評価手法の開発が求められる。本研究によって得られた結果より、DNAマイクロアレイによって重金属を含む広範囲の発癌物質を評価可能であることが明らかとなり、また、見いだされた発癌性マーカーPTTG1遺伝子は機構の異なる発癌物質の包括的なスクリーニングに有用であると考えられる。本研究では、まず化学物質の作用をタンパク変性、酸化ストレス、発癌性の3グループに分類し、モデル物質として、フェノール(タンパク変性)、過酸化水素(酸化ストレス)、ニトロソアミン、マイトマイシンC(発癌イニシエーター)およびTPA(発癌プロモーター)を暴露したヒト肝癌由来細胞株HepG2におけるDNAマイクロアレイ(8795のヒト遺伝子を搭載)解析を行った。さらに代表的な有害重金属であるカドミウム、ニッケル、ヒ素、水銀、クロム、マンガンおよびアンチモン高濃度暴露細胞についても同様の検討を行い、遺伝子発現パターンを比較した。統計学的処理により選定された1250遺伝子の発現変動パターンを階層型クラスタリング法によって分類したところ、5種の重金属(Cd、As、Hg、Cr、Mn)およびNiは過酸化水素、フェノールとそれぞれクラスターを形成し、これらの重金属の主要な毒性作用が酸化ストレスおよびタンパク変性であると推測された。さらに、重金属の濃度依存的毒性作用を検討するため、ヒ素について高濃度暴露および低濃度暴露群の遺伝子発現パターンについて比較を行った。その結果、低濃度のヒ素はニトロソアミン、マイトマイシンC、TPAとクラスターを形成し、特にTPAと近縁な位置を占めていた。これらのことから、高濃度のヒ素は上述のように酸化ストレス作用を有する一方、低濃度のヒ素は発癌プロモーター作用を有すると推測された。重金属は有害性が明らかである一方、その毒性機構については未知の部分が多いため、本研究で得られた知見は毒性学的にも有用な情報であると考えられる。以上の結果より、DNAマイクロアレイ解析を用いることにより、化学物質の毒性を分類、評価可能であることが示された。本研究で用いた手法は、環境汚染物質の検出および新規化学物質のリスク評価に有用であると考えられる。本年度は、昨年度に引き続き代表的な環境汚染物質である重金属について、DNAマイクロアレイを用いた毒性評価を試み、本手法の有用性について検討を行った。供試重金属としてカドミウム、ニッケル、ヒ素、水銀、クロム、およびアンチモンを用い、これらを高濃度で暴露したヒト由来細胞における網羅的遺伝子発現パターンを解析した。また比較のためDMNQ、ニトロソアミンおよびフェノールについても同様の検討を行った。その結果、全ての供試重金属は酸化ストレス物質であるDMNQと類似したパターンを示し、高濃度金属暴露における主要な毒性作用が酸化ストレスであることが示唆された。さらに本研究では、重金属の慢性毒性として重要な発癌性についても検討を行った。上記のうち特に発癌との関連が示唆されているカドミウム、ニッケル、ヒ素について低濃度長時間の暴露を行い、その遺伝子発現パターンを、代表的な発癌性物質であるニトロソアミン、TPAおよびテトラクロロエチレンと比較した。その結果、供試重金属による発現遺伝子のおよそ30%が各種発癌性物質と共通しており、特にTPA、テトラクロロエチレンで認められた細胞増殖の促進に関わる遺伝子の発現が重金属暴露においても認められた。また、供試した全ての発癌性物質および重金属において発現上昇が認められる遺伝子PTTG1を見出した。本遺伝子は、発癌との関連が強く示唆されており、発癌性物質特異的遺伝子マーカーとしての有用性が期待される。以上の結果より、DNAマイクロアレイ解析を用いることにより、化学物質の毒性を分類、評価可能であり、また、有用なマーカー遺伝子の探索が可能であった。

また、3種の重金属(As、Cd、Ni)暴露における遺伝子発現解析を行い、モデル化学物質暴露における遺伝子発現パターンと比較した。その結果、これら重金属の主要な発癌作用は細胞増殖の促進、DNA傷害であることが明らかとなった。上記の特徴は活性酸素(ROS)産生物質であるDMNQでも認められたため、ROS産生が重金属の主要な発癌メカニズムと仮定し、抗酸化物質であるアスコルビン酸処理後の細胞についても同様の検討を行った。その結果、ヒ素では細胞増殖、DNA傷害に関わる変動遺伝子数が顕著に減少したのに対し、カドミウムとニッケルではむしろ増加する結果となった。すなわち、ヒ素の発癌性においては活性酸素産生が主要な発癌メカニズムであり、カドミウム、ニッケルにおいては他のメカニズムが関与していることが明らかとなった。さらに本研究では、発癌性マーカーとして有用であると考えられる遺伝子PTTG1が見出され、供試したすべての発癌物質、重金属において有意に発現することが定量的RT-PCR法によって確認された。重金属の発癌性はエイムズテスト等の既存の発癌評価本手法によって評価することが困難であるため、簡便かっ迅速な評価手法の開発が求められる。本研究によって得られた結果より、DNAマイクロアレイによって重金属を含む広範囲の発癌物質を評価可能であることが明らかとなり、また、見いだされた発癌性マーカーPTTG1遺伝子は機構の異なる発癌物質の包括的なスクリーニングに有用であると考えられる。
生体膜のドメイン形成における脂質アンカーや微量脂質の役割

細胞膜を介した情報伝達を担う脂質ラフトは、特定の脂質が集合したドメインと考えられているが、脂質修飾タンパク質や糖脂質などの脂質部位が少量結合することがラフト形成に大きな影響を及ぼす例が知られるようになった。しかし、ドメイン形成における微量脂質の役割に注目した研究例はごく僅かである。本研究では、Glycosyl-phosphatidyl-inositol (GPI)アンカータンパク質や脂肪酸修飾タンパク質などの脂質部位が膜に結合することによって生じる脂質ラフト・ドメイン構造に焦点を絞り、これらタンパク質の脂質部位のモデル化合物を用いて、そのメカニズムを解明することを目的とする。
超薄膜SiヘテロエピタキシャルSOI構造の形成と薄膜トランジスタへの応用

3次元集積回路の基本構造であるSOI(Silicon on Insulator)構造として、ヘテロエピタキシャル成長法によるSi/単結晶Al_2O_3/Si(100)構造と形成及びその上への薄膜SOIトランジスタに関して研究を行った。平成元年度は、成長速度の点で有利な気相成長法によるSi/Al_2O_3/Siの薄膜SOI構造について研究を行った。減圧気相成長法によってSi(100)基板上にTMAとN_2Oを用いてAl_3膜の成長を行い、さらにSiH_4を用いた気相成長法によりSi膜をエピタキャル成長させた。この上にMOSトランジスタを作製し、そのトランジスタ動作を確認できた。しかしながら、Si層の膜厚が薄くなると結晶に双晶が含まれるためトランジスタ特性が劣化することがわかった。平成2年度は、より低温で良質な膜の成長が可能であるガスソ-スMBE法を用いてSi/Al_2O_3/Si構造の形成について研究を行った。まず、減圧気相成長法によって成長したAl_2O_3膜の上にガスソ-スMBE法によりSiの成長を行うための最適な成長条件について検討した。その結果、気相成長法の場合に比較し、より低温で比較的結晶性のよい薄膜SOI層が形成できることが分かった。しかしながら、形成したしたSi/Al_2O_3/Si構造の断面TEM観察を行った結果、ヘテロエピタキシャル成長界面の乱れや、Si層の欠陥もみられた。これを改善し、良好な特性を有する薄膜SOIトランジスタを作製するためにはAl_2O_3膜の成長温度低下やAl_2O_3/Si界面制御などのさらなる検討が必要である。また、このような研究の過程において、電子線照射によるSiの選択エピタキシャル成長が行えることを発見した。これにより微細寸法の薄膜トランジスタ作製が可能となることを明らかにした。エピタキシャル成長法を用いて、薄膜SOI構造を形成するには、気相成長法、MBE法など様々な方法がある。まずそのなかで本年度は比較的容易に成長を行うことができる気相成長法を用いてSi/Al_2O_3/Si構造を持つ、薄膜SOI構造を形成し、その可能性を調べた。またガスソ-スMBEによる初期の成長実験を行った。まずn-Si(100)基板上に減圧気相成長法により、Al(CH_3)_3とN_2Oガスを用いて成長温度1050°C、成長速度10nm/minで100nmの厚さにAl_2O_3膜をエピタキシャル成長させた。成長させたAl_2O_3膜はRHEED,レプリカ電子顕微鏡法により評価した。RHEEDパタ-ンはストリ-クを引いたパタ-ンであり、平坦性、結晶性が良い膜を得ることができた。またレプリカ電子顕微鏡写真からも、平坦性が良い膜が得られているのがわかった。次に、この様にして得られたAl_2O_3/Si基板上に常圧気相成長法によりSiH_4とH_2ガスを用いて成長温度1050°C、成長速度1μm/minで100nmの厚さにSi膜をエピタキシャル成長させ、薄膜SOI構造を形成した。成長させたSi膜は、RHEED、SEMを用い評価した。RHEEDパタ-ンはツインを含んだスポッティなパタ-ンが得られ、Siがエピタキシャル成長していることが確認できた。SEM像よりSi膜の表面は多少荒れているのがわかったが、気相成長法により薄膜SOI構造を形成する事が可能であることがわかった。

このSOI構造の断面を購入したイオンミリング法により評価を行っているところである。またガスソ-スMBE法による超薄膜SOI形成のため、現在サファイア上へ均一かつ平坦性の良いSi膜の成長を2インチのサイズで行っており、上記の問題点を解決してくれるものと期待している。エピタキシャル成長法を用いて、薄膜SOI構造(Si/Al_2O_3/Si)の形成及び薄膜SOIトランジスタの形成について研究を行った。昨年度は、気相成長法によりSi/Al_2O_3/Siの薄膜SOI構造を作製し、薄膜トランジスタへの応用が可能であることを示した。今年度は、より低温で良質な膜の成長が可能であるガスソ-スMBE法を用いたSi/Al_2O_3/Si構造の形成について研究を行った。減圧気相成長法により成長したAl_2O_3/Si基板、ガスソ-スMBE法により成長したAl_2O_3/Si基板上に、Si_2H_6を用いたガスソ-スMBE法によりSiのエピタキシャル成長を行った。基板温度750°Cで膜厚1000A^^°以上成長を行うと、RHEEDパタ-ンはストリ-クで、2x1の超構造を示した。レプリカ電子顕微鏡写真からも平坦性の良いSi膜がエピタキシャル成長できたことがわかり、気相成長法と比較して、より低温で、結晶性の良好な薄膜SOI構造が形成できた。また、イオンミリング装置により試料を作製し、3層構造の断面を透過電子顕微鏡によって調べたところ、成長界面の乱れや積層欠陥も確認され、さらなる界面制御が必要であることがわかった。しかしながら、ガスソ-スMBE法により、減圧気相成長法の場合に比較して低温で比較的結晶性のよいSi層を形成できることが明かとなり、超薄膜SOIトランジスタを実現できる見通しを得た。また、本研究を進める過程においてサファイヤ基板、Al_2O_3/Si基板上に電子線を照射した後、Siの成長を行うと、電子線照射部にはSiが成長せず、非照射部にのみ選択的にSiがエピタキシャル成長することを発見した。この電子線照射によるSiの選択エピタキシャル成長を用いると、トランジスタ作製時のSiアイランドのエッチングが不要になるなど、微細寸法の薄膜トランジスタを作製する技術として期待できる。
Dual-Energy CT による構成元素解析に着目した腎病変CT診断法の開発

本研究では、Dual-Energy CTの腎病変診断応用として、従来から知られているヨード分布を画像化した“ヨードマップ“に加え、腎病変診断に有用な情報を与える、"鉄“、"脂肪“マップを新たに提案し、作成を試みる。これらの情報を統合したDualーEnergyCTを用いた腎病変診断の臨床応用の実用性を証明、確立し、現在臨床で普及しているSingle-energyCTより、遥かに正確な腎病変CT診断法を提案することを目的としていた。これにより、腎病変の状態によらず、1回のCT撮影で確定診断を可能にすることを目指すものであった。ファントム実験で、鉄、脂肪、ショ糖を様々な割合で混在した資料を作成し、撮影したCT画像のデータ、解析から実際の割合を導き出せるか実験を試みたが、鉄の割合が低下すればするほど、誤差が生じ、現在のCTの技術では鉄の含有量が少量であれば解析することが不可能なことがわかった。そこで、実際の症例で、鉄の含有量が高いであろう出血のある腫瘍とそうでない腫瘍の分別が可能ではないかと考え、応用してみたが、出血、血腫の分布が腫瘍内で均一ではないことから、有意差のある分析結果を導き出すには至らなかった。解析が理論通りにはいかなかった原因として、当院で用いたDual-Energy CTの解析方法にも一つ原因があると考えられたが、研究期間内で使用可能であった、Dual-Energy CTは一機種であったため、他の機種、他の解析方法を使用するところまで、研究期間内には及ばなかった。現在は、取得した症例データ、使用できる解析方法において導き出せる、腎病変診断に有用な数値や解析方法について、当初の仮説とは異なるものがないか試行錯誤を続けているが、現時点で結論を得るにはいたっていない。また、今後は、解析方法の異なるDual-Energy CTが当施設に導入予定であるため、異なるデータ・解析方法での可能性を探索する予定である。研究の目的は、Dual-Energy CTの構成元素解析技術を、ヨード、鉄、脂肪に応用し、物質マップを作成し、これを腎腫瘍のCT診断に応用することである。計画では、平成28年度に、ファントム実験を行う予定としていた。平成28年度には、濃度の異なる2要素(鉄、脂肪)を混合した資料によるファントムをDual-Energy CTで撮像し、解析を試みた。結果として、鉄マップを作成し鉄の含有を、また、その過程で脂肪の含有も証明できた。鉄、脂肪を検出する上で、実際の臨床応用では、単純CTを用いることが想定されるため、ヨードマップの作成は必要ではなく、また、ヨードマップ作成技術自体は確立されているため、ファントム実験ではヨードマップは省き、鉄、脂肪のみに重点を置いた。ファントム実験の結果からわかった問題点として、鉄、脂肪の含有が微量であると検出が難しいことで、この点は臨床応用する際には大きな問題となると考えられた。この問題を克服するためファントムの再実験が必要と考え、再実験を試みている。当初の計画では、平成29年度に腎病変の臨床例を収集する方針であったが、現在上記の理由でファントム実験を継続している。その際、同じ鉄・脂肪含有の物質の中で、測定が容易な資料への変更も検討している。また、より人体のモデルに近づけるために、鉄の含有物質として、実際の血液を用いた方が、精度を上げられる可能性も考えており、その場合は、豚の血液などを使用することも検討している。計画では、平成28年度中にファントム実験を終了し、ファントム実験の過程で用いた手法、得られた結果を用いて平成29年度から臨床例収集を行う予定であった。現状では、臨床例では問題と考えられる、微量の鉄・脂肪の検出が不良である点をどのように対処するか、その克服にファントム実験を重ねる必要があり、臨床例収集に着手できておらず、やや遅れていると判断する。研究目的はDual-EnergyCTの構成元素解析技術を、ヨード、鉄、脂肪に応用し、物質マップを作成し、腎腫瘍のCT診断に応用することである。平成28年度には、ファントム実験を行い、鉄マップの作成を試みた。鉄の濃度により、マップの正確性が異なることがわかり、鉄の濃度が低い場合、使用することが難しいことがわかった。特に、三つの要素が混在した場合の精度が低いことが判明した。この点は、実験をしたことで明確に理解できた事項であり、臨床的には2つの元素を分別する解析が有利であることが示唆された。2つの元素であれば、比較的構成元素の濃度に比例したデータが得られることがわかっている。平成29年度は、ファントム実験の内容を臨床応用するため、臨床症例を収集する手続きを行った上で、症例収集を進めている。30例程度の臨床症例を収集をしたところで暫定的な解析をおこなった。臨床的な鉄の濃度は研究開始当初の想定より低いことが判明し、仮説通りの仮想的な鉄マップなどの、理想的な構成元素画像が全例で安定して得られないことがわかった。現在は、このデータを別のパラメーターや解析法を使用し解析を試しながら、病理像から出血、鉄の存在を確認したうえで、どの解析方法が鉄の存在を最も鋭敏に反映できるかを探りながら、症例収集を継続している段階である。今後、鉄の選択が難しい場合は、他の構成元素の解析を試し、それが臨床的にどう意味を持つか、改めて検討すべきとかんがえている。平成28年度に行ったファントム実験が仮説通りの結果を得られず、当初の予定を延長して行うこととなったため、その後予定していた臨床例収集のタイミングも延長せざるを得なかったため。

本研究では、Dual-Energy CTの腎病変診断応用として、従来から知られているヨード分布を画像化した“ヨードマップ“に加え、腎病変診断に有用な情報を与える、"鉄“、"脂肪“マップを新たに提案し、作成を試みる。これらの情報を統合したDualーEnergyCTを用いた腎病変診断の臨床応用の実用性を証明、確立し、現在臨床で普及しているSingle-energyCTより、遥かに正確な腎病変CT診断法を提案することを目的としていた。これにより、腎病変の状態によらず、1回のCT撮影で確定診断を可能にすることを目指すものであった。ファントム実験で、鉄、脂肪、ショ糖を様々な割合で混在した資料を作成し、撮影したCT画像のデータ、解析から実際の割合を導き出せるか実験を試みたが、鉄の割合が低下すればするほど、誤差が生じ、現在のCTの技術では鉄の含有量が少量であれば解析することが不可能なことがわかった。そこで、実際の症例で、鉄の含有量が高いであろう出血のある腫瘍とそうでない腫瘍の分別が可能ではないかと考え、応用してみたが、出血、血腫の分布が腫瘍内で均一ではないことから、有意差のある分析結果を導き出すには至らなかった。解析が理論通りにはいかなかった原因として、当院で用いたDual-Energy CTの解析方法にも一つ原因があると考えられたが、研究期間内で使用可能であった、Dual-Energy CTは一機種であったため、他の機種、他の解析方法を使用するところまで、研究期間内には及ばなかった。現在は、取得した症例データ、使用できる解析方法において導き出せる、腎病変診断に有用な数値や解析方法について、当初の仮説とは異なるものがないか試行錯誤を続けているが、現時点で結論を得るにはいたっていない。また、今後は、解析方法の異なるDual-Energy CTが当施設に導入予定であるため、異なるデータ・解析方法での可能性を探索する予定である。鉄・脂肪の含有モデルを作成しなおしファントム実験を再度行う予定である。その際、同じ鉄・脂肪含有の物質の中で、測定が容易な資料への変更も検討している。また、ファントムの結果をより人体の値と近づけるために、鉄の含有物質として、実際の血液を用いた方が、精度を上げられる可能性も考えており、その場合は、豚の血液などを使用することも検討している。臨床例の解析方法を、当初予定した各構成元素を中心とした物質マップ作成によるものだけではなく、Dual-Energy CTから得られる様々なparameterに拡大し、腎腫瘍CT診断によりよい解析法を見出す予定である。ファントム実験が当初の予定にて終了せず、再実験が必要となり、ファントム作成に必要な経費が当初の予定より上昇したため。当初のファントム実験の解析が仮説通りにいかず、予定していた期日より実験を繰り返し行う必要があったため、H29年度の学会参加は情報収集を目的としたもののみとなり、予定していた暫定的成果を発表する学会参加を延期せざるえなくなったため。未使用額の使用用途であるが、平成30年度は、当初予定した解析法に加え、別の解析方法を試すため、必要なソフトの購入を検討している。また、解析の暫定的な発表と情報収集のため、学会参加・発表、および、論文の執筆、英文校正、提出に関わる経費にあてる予定である。
次世代医療に貢献する新規ゲル素材：カーボンナノコンポジットゲルの創製

抗体などのバイオ医薬品の担体として、注射投与後に温度やpHなどの外部刺激に応答してゲル化し、薬物を持続放出するインジェクタブルゲルの開発が期待されている。グラフェンは炭素原子が蜂の巣状に共有結合した単原子シートであり、近赤外光を効率的に熱に変換することが知られている。本研究では、疎水化ヒドロキシプロピルメチルセルロース(HM-HPMC)ゲルとシクロデキストリン(CD)の相互作用の温度応答性およびグラフェンの近赤外光吸収性を利用した物理架橋型ナノコンポジットゲルの構築を企図して、親水性グラフェンナノ粒子の調製と近赤外光応答性の評価ならびにインジェクタブルゲルの構築と薬物持続放出性について検討した。以下に得られた知見を要約する。1、生体適合性に優れるCDとグラフェンを混合粉砕し、水へ分散することで150 nmのナノ粒子を調製した。このナノ粒子に近赤外光を照射すると、ナノ粒子化していないグラフェンよりも効率的に発熱した。2、HM-HPMCとCDのホスト-ゲスト相互作用を利用して、体温付近でゲル化する温度応答性ヒドロゲルを調製した。この温度応答性ゲルに蛍光色素(ICG)を封入し、マウスに皮下投与すると、投与24時間後においてもICGの蛍光が観察され、薬物を持続的に放出することが示唆された。また、ヒトインスリンを封入したHM-HPMC/CDヒドロゲルをラットに皮下投与すると、血漿インスリン濃度は高値を示し、血糖降下作用も有意に持続した。3、HM-HPMC/CDヒドロゲルにグラフェンナノ粒子を添加すると、近赤外光に応答して速やかにゲル化するインジェクタブルゲルを調製可能であった。以上の結果より、グラフェンナノコンポジットゲルは近赤外光に応答して生体内で速やかにゲル化し、バイオ医薬品を持続放出する次世代型ヒドロゲルとして機能するものと考えられる。本研究ではHM-HPMCゲルとCDの相互作用の温度応答性およびグラフェンの近赤外光吸収性を利用した物理架橋型ナノコンポジットゲルを調製し、近赤外光に応答して生体内で速やかにゲル化し、バイオ医薬品を持続放出する次世代型ヒドロゲルを構築する。これまでに、ナノコンポジットゲルの基剤となる生体適合性の温度応答性インジェクタブルゲルを調製し、タンパク質性薬物の持続放出担体として有用なことを明らかにした(論文投稿中)。また、極めて難水溶性のグラフェンを親水性ナノ粒子化し、優れた光ー熱変換能を有することも明らかにした。近赤外光応答性グラフェンナノコンポジットインジェクタブルゲルの構築は順調に進行中である。近赤外光応答性グラフェンナノコンポジットインジェクタブルゲルの近赤外光照射による生体内でのゲル化ならびに生体内挙動を追跡する。さらに、ヒトIgG抗体などをモデル薬物に用いて、ゲル中での凝集安定性およびin vitro放出性を検討し、ラットに皮下注射+近赤外光照射後の薬物持続放出効果を明らかにする。

近赤外光応答性グラフェンナノコンポジットインジェクタブルゲルの近赤外光照射による生体内でのゲル化ならびに生体内挙動を追跡する。さらに、ヒトIgG抗体などをモデル薬物に用いて、ゲル中での凝集安定性およびin vitro放出性を検討し、ラットに皮下注射+近赤外光照射後の薬物持続放出効果を明らかにする。
マイクロサテライトおよびテロメアDNAによる大腸癌のDNA診断

病理組織学的に診断された大腸腫瘍についてAPC遺伝子変異、p53遺伝子変異、DCC遺伝子変化、染色体1、8、22番の欠失、癌遺伝子rasの変異等を解析し、複数の遺伝子変化の蓄積と多段階発癌との関連を明らかにしてきた。しかし、大腸癌の発生進展に未知の機構がさらに関わっている可能性が考えられる。最近、遺伝性非腺腫性大腸癌(HNPCC)の疾患遺伝子としてDNAミスマッチ修復遺伝子hMSH2、hMLH1等が同定され、これらの異常によりHNPCC患者に発生した大腸癌においてマイクロサテライト(CA)_n反復配列の変化が高頻度で起こっていることが示された。一般集団の大腸癌発生にも類似の機構が関与する可能性が考えられる。本研究では、HNPCC患者および一般集団における大腸癌の発生・進展とDNA不安定性との関連を明らかにする目的で、HNPCC患者の大腸腫瘍8検体および一般集団の大腸腫瘍600検体(中異型腺腫、高異型腺腫、粘膜内癌、浸潤癌)について、D2S123、D3S1029、Mfd27、Mfd47、ΔAP3等の(CA)_n反復配列領域のプライマーを用いマイクロサテライトDNA不安定性を解析した。その結果、HNPCC患者由来の大腸腫瘍の90%と一般集団の大腸癌の約15%に不安定性が認められ、HNPCC患者では癌化の早期に、一般集団では癌化の後期に関与することが明らかとなった。不安定性のある腫瘍についてhMSH2遺伝子の突然変異を解析したところ、HNPCC患者の生殖細胞変異と体細胞変異、および一般集団の体細胞変異が検出された。さらに不安定性のある癌を持つ一般集団の1患者にhMSH2遺伝子の生殖細胞変異が見いだされ、DNA不安定性の解析が未知のHNPCC家系の発見に役立つことが分かった。
造血幹細胞移植患者の無菌室での自主運動にBorg scaleを利用する

造血幹細胞移植患者に対し自転車エルゴメーター用いた運動負荷試験と筋力増強練習を実施し、運動負荷量とBorg scale(自覚的運動強度)の関連性を調査した。同種造血幹細胞移植を受けた44患者が対象となった。筋力増強練習中の負荷量の増大に伴い、Borg scaleは増大を示した(p < 0.05)。移植前においては運動負荷試験時の心拍数の変化とBorg scaleは関連性が認められた(p < 0.05)。本研究目的は無菌室滞在中の造血幹細胞移植患者に対し運動負荷試験と筋力増強練習を実施し、Borg scale(自覚的運動強度)が運動中の心拍数や筋力増強練習時の抵抗負荷量とどのように関連するかを調査することである。同種造血幹細胞移植実施前の患者34名に対し、自転車エルゴメーターによる運動負荷試験と膝伸展筋力テスト(ハンドヘルドダイナモメーター)を実施し、膝伸展筋力練習時のBorg scaleを調査した。移植3週後にも同様に21名の患者に対し自転車エルゴメーターによる運動負荷試験と膝伸展筋力テストを実施し、筋力増強練習時のBorg scaleを調査した。移植前と比べると移植後は運動負荷試験のall out時の負荷量(Watt数)及び運動継続時間は低下し、膝伸展筋力も低下していた。運動負荷試験の際のWatt数の増大とともにBorg scaleも増加する傾向にあった。また膝伸展筋力増強練習時の抵抗負荷量(1RMの20%、40%、60%)の増大とともにBorg scaleも増加する傾向にあった。次年度は持久力練習と筋力増強練習時におけるBorg scaleの感じ方の違いをを解明する。また、移植前と移植後におけるBorg scaleの感じ方の違いや性別による違いを検討する。造血幹細胞移植患者が運動療法を実施する際の最適な運動負荷量を決定する。これらの報告を平成29年3月の造血幹細胞移植学会で発表する予定である。おおむねデータ収集は順調に進んでいる。造血幹細胞移植患者において、男女の性差による移植患者の自覚的運動強度のとらえ方の違いも検討しており、予定通りの進捗状況と考えられる。造血幹細胞移植患者に対し運動負荷試験と筋力増強練習を実施し、Borg scale(自覚的運動強度)が運動中の心拍数や筋力増強練習時の負荷量とどのように関連するかを調査した。2015年6月から2017年2月までの間、兵庫医科大学病院にて同種造血幹細胞移植を受けた45患者(男:27名、女:18名)を対象とした。移植2週前と移植3週後に自転車エルゴメーター用いた運動負荷試験と筋力増強練習を実施した。運動負荷試験は症候限界まで実施し、終了時までの運動時間や負荷量(Watt数)を算出した。さらに1分ごとに心拍数を測定し、Borg scale(呼吸困難感、下肢疲労)で疲労感を質問した。筋力増強練習は膝の伸展運動を最大筋力の20%、40%、60%に相当する負荷量で10回行い、その際の下肢疲労度をBorg scaleで質問することとした。運動負荷試験の結果、移植3週後は移植2週前に比べ運動遂行時間は有意に短かった(p<0.01)。安静時から運動負荷試験終了時までの心拍数の変化量とBorg scaleの変化量(呼吸困難感、下肢疲労ともに)には相関が認められた(p<0.01)。運動負荷試験終了時のBorg scaleは呼吸困難よりも下肢疲労のほうが大きかった(p<0.01)。膝伸展筋力は移植2週前と比べると移植3週後では有意な低下が認められた(p<0.01)。Borg scaleは膝伸展筋力増強練習の負荷量増加に伴い有意に増大した(p<0.05)。造血幹細胞移植患者のリハビリテーションでよく行われる運動負荷試験や筋力増強練習の際のBorg scaleは使用できるツールになるかもしれない。造血幹細胞移植患者は器具等を持ち込みできない無菌室でリハビリテーションを実施する場合が多く、Borg scaleのようなツールは運動中の負荷量の指標として利用できるかもしれない。現在予定通り研究は進んでいる。次年度はさらなる症例集積を図り、結果をまとめ報告していく予定である。また、来年度以内に造血幹細胞移植患者の運動時の適正な運動負荷量を完成させる。その運動負荷量を活用し、現実性、妥当性も含め効果があるか否かを検討する。がんのリハビリテーション物品購入や解析ソフト購入が遅れたため次年度使用額が生じた。しかし、研究遂行上は特に影響しない。研究関連する解析ソフト及び関連図書、備品、消耗品、論文投稿費が必要になる。研究成果の国内・海外での発表、専門家の打ち合わせに使用予定である。
アジア熱帯域、特にタイにおける「スクロース・ワールド」構成メンバーの調査研究

植物が光合成で作る同化澱粉は、ショ糖に転換される。植物はショ糖を色々な組織から分泌し、微生物や昆虫など(環境生物)とクロストークするが、最近、その量が膨大であることが分った(この系を「スクロース・ワールド」と仮称)。本研究の目的は、花や根を対象にスクロース・ワールドのメンバー(環境生物と酵素)を調査することであり、特に糖質に着眼した研究を光量の大きなタイで行った。その結果、根から放出されたショ糖に関し「ショ糖→多糖→二次・三次転換体」に関わる菌株や酵素を明らかにできた。花バチやミツアリについては「ショ糖→蜜・オリゴ糖」の生成酵素を調べた。植物はショ糖を色々な組織から分泌し、環境生物(微生物や昆虫)とクロストークするが、最近その量が膨大であることが分った(この系を「スクロース・ワールド」と仮称)。本研究の目的は、スクロース・ワールドのメンバー(環境生物と酵素)を調査し、最終的に応用研究に発展させることである。具体的には、i)植物の特に根と花に注目;ii)ショ糖を多糖・オリゴ糖に変換する環境生物やその酵素を探索;iii)多糖を他の糖質転換体(直鎖型・環状型のオリゴ糖)に導く環境生物や酵素を取得する調査;iv)光合成量が高く海外共同研究者の協力で迅速な調査が可能なタイで実施、である。ショ糖は安価なため、本プロジェクト終了後は、スクロース・ワールドの構成員を用いる応用研究への発展を図る。本年度は次の結果を得た。土壌試料の採集:1)採集部位と採集時期:サトウキビに関し採集部位の影響はなかった。ウチワヤシは根長が大きく水平分布の調査としたが、大きな変化は認められなかった。これは乾期のデータであり、雨期の調査は次年度に行う。「ショ糖→多糖」合成:2)合成細菌の取得・同定:炭素源をショ糖にした寒天培地(他は無機塩)を用いて多数の多糖合成菌を得た。特に合成能力の強い菌種の同定を行っている。3)合成酵素と多糖の精製:多糖合成能の高い菌株に関し調査を行った。合成酵素は菌体表面に存在するので、菌体破砕液から酵素精製を開始した。多糖については、培養液から精製を行っている。花バチとミツアリ:4)密の採集とオリゴ糖の精製・構造決定:標的昆虫の蜜を採集したが、ミツアリに関しては微量であり採取を継続している。花バチはオリゴ糖を精製中である。耐熱性が高い新規な転移酵素:5)サトウキビやウチワヤシの根周辺土壌の懸濁液を熱処理し、目的の酵素合成菌をスクリーニングしている。植物はショ糖を色々な組織から分泌し、環境生物(微生物や昆虫)とクロストークするが、最近に膨大な量であることが分った(この系を「スクロース・ワールド」と仮称)。本研究の目的は、スクロース・ワールドのメンバー(環境生物と酵素)を太陽光が豊富で光合成が盛んであるタイで調査し、最終的に応用研究に発展させることである。土壌試料の採集-1)採集時期の影響:雨期における調査を行った。昨年度に行った乾期に比べ、多数の多糖合成菌が得られる傾向が認められた。雨期期間の降雨により土壌のショ糖・微生物叢の移動が大きいことが理由と思われた。「ショ糖→多糖」合成-2)生産菌の取得:前項1)から多糖合成能が強い株の新たな単離に成功した。培養条件を適正化した結果、昨年取得の株より合成能が5倍以上高い新規株と確認された。本多糖の構造解析や大量調製を行っている。3)二次転換菌の取得と二次転換酵素:昨年度に取得した合成能の強い株を用い多糖を大量生産させ、二次転換菌のスクリーニングに用いた。ハロー形成を行う株が見出され、純化と菌種推定を行っている。転換酵素は菌体外にあることやオリゴ糖の生産酵素であることが判明した。花バチとミツアリ-4)密の採集とオリゴ糖の精製・構造決定および酵素の取得:微量なミツアリの蜜を一定量採取でき、オリゴ糖の精製作業を開始した。花バチの密由来のオリゴ糖は複数確認でき、それぞれを単離している。これらのオリゴ糖の生成酵素は、花バチの頭部にあることが判明したので、それを用いた精製を行うことにした。但し、ミツアリは検体数の確保が必要である。耐熱性が高い新規な転移酵素