hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
冷却された単一分子イオンのトラッピングに関する研究

研究対象であるイッテルビウムイオンの光源の開発を進めた。レーザー冷却に必要な波長は370nmと935nmである。前者は2台の半導体レーザーの和周波混合を2波長ともに共鳴した外部共振器を用いて発生させている。今年度はまず、ランプ中のイッテルビウムイオンの吸収信号を検出することにより、同調の確認と連続周波数掃引が6GHz可能であることを確認した。開発した光源を用いてイオントラップ中のイッテルビウムイオンの蛍光の検出に成功した。光子計数法で検出を行い、毎秒3000カウントの信号を得た。真空槽にヘリウムガスを導入することによりイオンの温度を室温近くまで下げるとともに、同時に発生する水素ガスとの反応による分子イオンの生成を蛍光強度の減衰から確認した。励起準位をリポンプする波長935nm光を同時に照射すると蛍光の減衰時間がはるかに長くなることから、蛍光の減衰はトラップ時間によるものではなく、反応によるものであることが確認された。ヘリウム圧力10^<-2>Pa(水素ガスの分圧は約10%と推定される)において、反応時間は約30sであった。上記の実験で使用したイッテルビウムは、実験室で酸化物を還元して準備したものである。実験の成功により、この準備法が問題なく使えることが確認された。今回の実験では天然同位体混合物を用いたので同時に複数の同位体が励起されている。同位体174と同位体171のenriched isotopeをそれぞれ別に入れた2台のオーブンを新たに導入して、より定量的な実験を行う準備を完了した。質量選択検出型イオントラップ装置の設計と試作を行った。室温で多数個のイオンをトラップする場合も電気的検出法等で観測可能とするために、リング電極の直径を34mmと大型のトラップとし、閉じ込めRF周波数300kHzでポテンシャル中の振動周波数が60kHzとなる設計とした。トラップ中のイオンが発する蛍光も、同時に観測可能とした。真空引きを行い、各部の動作を確認した。研究対象はイッテルビウムイオンであり、レーザー冷却に必要なレーザーの波長は370nmと935nmである。波長370nm光源は、2種類の半導体レーザーの和周波混合を、2波長ともに共鳴した外部共振器を利用して発生させた。出力約20μWが得られ、これはレーザー冷却に充分なパワーである。吸収線に同調が取れることを、波長計によって確認した。波長935nm用光源は、ほぼ全ての同位体シフトをカバーする連続掃引範囲が10GHz弱の外部共振器型半導体レーザーを作成した。トラップ中のイソテルビウムイオンの光ガルバノ信号を検出し、波長同調を確認した。イッテルビウムには複数の同位体が存在し、水素化物を混同することなく検出するには特定の同位体を選別したものを使用する必要がある。このために使用するenriched isotopeは通常酸化物で供給されるので、イオントラップ装置に装着する前に、これを金属イッテルビウムに還元しておく必要がある。具体的には、ミッシュメタルと酸化イッテルビウムを混合して加熱し反応させ、発生する金属イッテルビウム蒸気を回収する。大学のような小規模の実験室内でこれを行う方法は知られていなかったので、小型のるつぼと真空蒸着装置で可能な還元法を工夫し、enriched isotopeの金属イッテルビウムの生成に成功した。
ドコサヘキサエン酸摂取はホスファチジルエタノールアミンを介し抗酸化能を増強するか

本研究の目的は、ドコサヘキサエン酸(DHA)の摂取による、ホスファチジルエタノールアミン(PE)の増加を介した生体の抗酸化能の増強、DHAを酸化から守るためのPEの抗酸化能発現、またPEの抗酸化能をより増強させる食品成分、さらにそのメカニズムについて、in vivoおよびin vitroの系を用いて解明することである。平成15年度の研究計画に基づき、DHA摂取に伴う組織過酸化脂質の生成と組織のPE量の変化との関連について検討した。シイタケの成分であるエリタデニンはS-アデノシルホモシステイン水解酵素を阻害し、組織のPE/ホスファチジルコリン(PC)比を増加させることが報告されていることから、ラットに高純度のDHAを摂取させると共に、エリタデニンを投与して生体膜中のPEを増加させることを試みた。その後、組織過酸化脂質の生成について検討したところ、初期の脂質過酸化反応を反映するリン脂質由来のパーオキシド(PC-OOH、PE-OOH)にはほとんど変化が認められなかったが、過酸化反応の総合的な指標であるThiobarbituric acid reactive substances (TBARS)が、エリタデニン投与群の腎臓で減少していたことから、PEの増加を介した抗酸化能の増強が示唆された。一方、肝臓では逆に、エリタデニン投与によってTBARS及び遊離型の反応性アルデヒドであるマロンジアルデヒド(MDA)と4-hydroxy-2-alkenal (4-HAE)が増加した。そこで、肝臓の病理学的検査を行ったところ、エリタデニン投与群で著しい脂肪肝を呈していたことが分かった。肝臓において生成した傷害性アルデヒド等の細胞外排出を担うと予測されるMultidrug Resistance Proteins (MRPs)の発現について解析を行ったところ、エリタデニン投与群の肝臓でMRP1タンパク質の顕著な増加が観察された。これらの結果から、DHA酸摂取時の組織過酸化脂質生成はPEを介し抗酸化能を増強する可能性が腎臓において示唆された。しかし、肝臓では逆にエリタデニン投与によって脂肪肝を呈すると共に過酸化脂質生成が亢進したことから、今後の課題として脂肪肝を呈さない条件で再検討する必要があると考えられた。その他の測定項目も含めて引き続き検討中である。
胃発癌における塩基除去修復遺伝子(hOGG1,MYH,hMTH1)変異の重要性

昨年度までの研究では,hMYHの5'側はスプライシングバリアントが7種類あり,それらmRNAがタンパク質として機能をもつのか持たないものなのかについて,full sequenceを想定し,それらバリアントの意義について検討を開始していた.本年度はそれらスプライシングバリアントのシークエンスの検討により,2つのバリアント(aberrant transcript)は機能性タンパク質とならないことが判明した.健常人のリンパ球にはhMYHのaberrant transcriptは認められなかったが,3種類の胃癌培養細胞株すべてにaberrant transcriptを認めた.さらに患者本人が承諾の上採取した胃癌臨床検体では,正常組織では30例中3例(10%)にaberrant transcriptを認めたのみであったが,癌の部分では30例中20例(67%)にaberrant transcriptを認め,癌組織ではhMYHのsplicing fidelityが抑制されているとともに,hMYHのaberrant transcriptが発癌に何らかの関係があるのではないかと示唆された.以上の結果を論文にまとめ,ANTICANCER RESEARCH28号(2008)にて発表することができた.またhOGG1およびhMTH1の遺伝子発現については,スプライシングバリアントの数が非常に多く,数種類のプライマーを用いてRT-PCRを行ったが,遺伝子発現抑制と胃発癌との相関性について検討できるだけの信頼性のある結果を得られなかった.そこで遺伝子発現を蛋白レベルで観察しようとhOGG1およびhMTH1の免疫組織化学染色を試みたが,信頼性のある染色結果が得られなかった.3種類の塩基除去修復遺伝子のうち,まずMYHの異常が胃癌培養細胞株や胃癌臨床検体で認められるか否かを検討した.3種類の胃癌培養細胞株,胃癌にて外科的切除を受けた30名の患者からの癌および正常部分の組織片さらに健常ボランティア3名のリンパ球よりTotal RNAを抽出した.30名の胃癌患者および3名の健常ボランティアからの検体採取では,患者本人およびボランティア本人が承諾の上,実施した.MYH遺伝子のmRNA配列をデータベースで検索し,PCR productが約400600bpになるようにprimerを設計した.RT-PCRを施行し,その後direct sequenceを行い,胃癌培養細胞株,健常ボランティアおよび30名の胃癌患者のMYH遺伝子発現とmRNAの塩基配列変異について検討した.MYHの遺伝子発現はすべての検体に認められた.また2つの胃癌臨床検体において,コドン485の3番目の塩基にアミノ酸変異を伴わない塩基置換が認められた.さらにコドン391の2番目の塩基でsingle nucleotide polymorphismを認めたが,これは以前他施設より報告されているものであり,病的意義は無いと思われた.MYH mRNAでは5'側(主にexon1と2の間)にスプライシング異常が高頻度に認められることが判明した.スプライシング異常は健常ボランティアではまったく見つからず,臨床検体では癌組織に有意に頻度が高いことが明らかとなった.hMYHの5'側はスプライシングバリアントが数種類あることが昨年度までの実験により明らかとなっていたため,そのPCR産物をsubcloningし,10cloneを選んでシークエンスを行った.10cloneのうち一つでも機能性蛋白をコードしないcloneが認められた症例は,臨床検体の癌組織では20/30例見つかったが,非癌組織では3/30例しか認められず,癌において有意にスプライシング異常が高頻度に起きていることがあきらかとなった.しかし,免疫組織化学染色にてそれらの検体を染色してみたところ,スプライシング異常のcloneが認められた癌組織でもhMYH蛋白が非癌組織と同様に染色された.この結果によって,スプライシング異常によって生産されたmRNAは胃の発癌あるいは癌の伸展に寄与している可能性は低いと思われた.では,癌組織においてhMYHのスプライシング異常が高頻度に起きている原因として,「癌組織ではmRNAのスプライシング機構が不安定であり,その不安定さを反映した結果をhMYHで観察しているのではないか」と考察した.他施設からの論文で癌組織ではスプライシング機構が不安定であると述べた論文を引用し,我々が行った研究の結果を現在論文にまとめている.またhOGG1およびhMTH1のRT-PCRについては,スプライシングバリアントの数が非常に多く,プライマーの設計段階で中断している.さらに蛋白レベルの発現を観察しようとhOGG1およびhMTH1の免疫組織化学染色を試みているが,いまだ良好な染色結果が得られない.昨年度までの研究では,hMYHの5'側はスプライシングバリアントが7種類あり,それらmRNAがタンパク質として機能をもつのか持たないものなのかについて,full sequenceを想定し,それらバリアントの意義について検討を開始していた.本年度はそれらスプライシングバリアントのシークエンスの検討により,2つのバリアント(aberrant transcript)は機能性タンパク質とならないことが判明した.健常人のリンパ球にはhMYHのaberrant transcriptは認められなかったが,3種類の胃癌培養細胞株すべてにaberrant transcriptを認めた.さらに患者本人が承諾の上採取した胃癌臨床検体では,正常組織では30例中3例(10%)にaberrant transcriptを認めたのみであったが,癌の部分では30例中20例(67%)にaberrant transcriptを認め,癌組織ではhMYHのsplicing fidelityが抑制されているとともに,hMYHのaberrant transcriptが発癌に何らかの関係があるのではないかと示唆された.以上の結果を論文にまとめ,ANTICANCER RESEARCH28号(2008)にて発表することができた.

またhOGG1およびhMTH1の遺伝子発現については,スプライシングバリアントの数が非常に多く,数種類のプライマーを用いてRT-PCRを行ったが,遺伝子発現抑制と胃発癌との相関性について検討できるだけの信頼性のある結果を得られなかった.そこで遺伝子発現を蛋白レベルで観察しようとhOGG1およびhMTH1の免疫組織化学染色を試みたが,信頼性のある染色結果が得られなかった.
非ニュートン粘性指状体の界面成長現象とそのフラクタル特性

高粘性流体に非ニュートン流体である高分子流体を用いて,Hele-Shawセル内の粘性指状体の成長現象について研究を行った.セルに注入する低粘性流体としては,空気を使用した.高分子成形加工のひとつであるガスアシストインジェクション成形において,非ニュートン粘性指状体と同様の現象がみられる.本研究では,ガスアシストインジェクション成形への応用を目的として非ニュートン成長指状体の成長メカニズムの解析を行った.ここでは,正方形Hele-Shawセルと長方形Hele-Shawセルの2種類のセルを使用した前者を用いた実験では,放射状に成長する指状体の全体の構造について調べ,後者を用いた実験では,1本の指状体の成長過程について調べた.これまでの実験から,非ニュートン流体の粘性指状体がニュートン流体のものとは大きく異なる成長現象を示し,その原因が流体の非ニュートン性によるものであることが分かっているが,本研究では,特に高分子流体の伸長特性の影響に着目して実験を行った.本実験では,伸長粘度のstretch-thickening性を有するポリアクリルアミド水溶液と,stretch-thickening性をもたないカルボキシメチルセルロース水溶液を混合し,せん断特性(せん断粘度と第1法線応力差)は比較的類似しているが,伸長特性の異なる試料流体を作成して実験に使用した.実験の結果,伸長粘度のstretch-thickening性が強いほど,指状体の界面が安定して成長することが分かった.これは,界面付近の伸長変形により伸長粘度が増大するために,見かけの表面張力が大きくなるためであると予想される.Hele-Shawセル内における非ニュートン流体の粘性指状体の成長現象のメカニズムを解明するために,実験と数値計算の両面からの研究を行った.実験は2種類のセル(正方形セルと長方形セル)に対して行った.セルに充填する高粘性流体として使用した流体は,伸長特性の大きく異なる2種類の高分子水溶液(ポリアクリルアミド水溶液とカルボキシメチルセルロース水溶液,いずれも非ニュートン流体)と,ニュートン流体であるグリセリンである.高粘性流体を充填したセルに空気を注入し,そのときの粘性指状体の成長現象を,デジタルビデオで撮影した.そして,その画像をもとに成長現象を解析した.実験は種々の注入圧力について行った.実験の結果,幅の太い指状体から幅の狭い指状体への構造の変化を捉えることが出来た.この現象は,指状体先端付近の伸長変形や,せん断粘性と関係があると予想できる.数値計算は,非ニュートン粘性モデルとしてCarreauモデルを適用し,計算手法にVOF法と連続体界面力(CSF)モデルを組み合わせた方法を用いて,指状体の成長現象をシミュレートした.そこでは実験でみられた,遮蔽,拡張,分裂の現象や,遮蔽効果に対する非ニュートン粘性の影響を定性的に再現することが出来た.しかし,前述のような指状体の構造の変化をシミュレートすることは出来なかった.したがって,定量的な解析モデルとしては今後,さらに検討すべき点があると考えられる.高粘性流体に非ニュートン流体である高分子流体を用いて,Hele-Shawセル内の粘性指状体の成長現象について研究を行った.セルに注入する低粘性流体としては,空気を使用した.高分子成形加工のひとつであるガスアシストインジェクション成形において,非ニュートン粘性指状体と同様の現象がみられる.本研究では,ガスアシストインジェクション成形への応用を目的として非ニュートン成長指状体の成長メカニズムの解析を行った.ここでは,正方形Hele-Shawセルと長方形Hele-Shawセルの2種類のセルを使用した前者を用いた実験では,放射状に成長する指状体の全体の構造について調べ,後者を用いた実験では,1本の指状体の成長過程について調べた.これまでの実験から,非ニュートン流体の粘性指状体がニュートン流体のものとは大きく異なる成長現象を示し,その原因が流体の非ニュートン性によるものであることが分かっているが,本研究では,特に高分子流体の伸長特性の影響に着目して実験を行った.本実験では,伸長粘度のstretch-thickening性を有するポリアクリルアミド水溶液と,stretch-thickening性をもたないカルボキシメチルセルロース水溶液を混合し,せん断特性(せん断粘度と第1法線応力差)は比較的類似しているが,伸長特性の異なる試料流体を作成して実験に使用した.実験の結果,伸長粘度のstretch-thickening性が強いほど,指状体の界面が安定して成長することが分かった.これは,界面付近の伸長変形により伸長粘度が増大するために,見かけの表面張力が大きくなるためであると予想される.
停滞スラブの化学的分化の実証的解明

停滞スラブが存在するマントル遷移層内での化学的プロセスを理解するため、停滞太平洋スラブの直上に位置する中国北東部の第四紀火山岩を対象に岩石学的・地球化学的解析を行った。その結果、同地域のマントル遷移層が現在の停滞太平洋スラブと原生代の停滞スラブの両方からの化学的影響を受けていたこと、原生代に水を固定したマントル遷移層は、10億年以上もの長い間、地球内部の水の貯蔵庫として安定に存在していたこと、などを明らかにした。沈み込み帯から地球内部に潜り込んだスラブの一部は、地球深部に崩落する前にマントル遷移層内で一時的に滞留すると考えられている。本研究では、沈み込んだスラブが停滞しているマントル遷移層内での化学的プロセスを実証的に理解することを目的とし、停滞太平洋スラブの直上に位置する中国北東部の新生代火山岩を対象に岩石学的・地球化学的解析を行った。平成23年度は長白山火山とその周辺地域の火山岩を対象に研究を行い、その結果、中国北東部直下のマントル遷移層が、現在の停滞太平洋スラブだけでなく、原生代に沈み込んだ停滞スラブからも化学的な影響を受けていたことが明らかになった。そこで平成24年度は、これらの化学的影響についての詳細を理解するため、1中国北東部の五大連池火山、および2長崎県福江島火山における火山岩の解析を新たに手掛けた。1については、マグマの推定噴出温度や火山岩の地球化学的特徴に基づき、五大連池火山のマグマは従来考えられていたような大陸下リソスフェア起源ではなく、マントル遷移層起源である可能性を提示した。そしてソースマントルに含まれる遷移層起源物質は、「現在の停滞スラブ由来の流体+原生代の堆積物」および「現在の停滞スラブ由来の流体+同スラブの堆積物+原生代の堆積物」を端成分とする混合物であること、また原生代の停滞スラブの年代は1.5 Gaより古いこと、などを明らかにした。2については採取試料の全岩主成分元素濃度測定を行い、さらにMgO量が顕著に高い試料について詳細な岩石学的記載と全岩微量元素濃度測定を行ったが、具体的な解析は次年度以降に持ち越しとなった。本研究では、停滞太平洋スラブの直上に位置する中国北東部の新生代火山岩を対象に岩石学的・地球化学的解析を行い、沈み込んだスラブが停滞しているマントル遷移層内での化学的プロセスを実証的に理解することを目的とする。平成23年度は当初、中国北東部のChangbaishan地域において野外調査を行い、さらにマントル遷移層条件下におけるK-hollanditeの安定領域に関する実験を行う予定であった。しかしその準備段階において、中国北東部に分布する第四紀火山岩の地球化学的特徴を、文献値などを用いて検討した結果、直下のマントル遷移層は、現在の停滞太平洋スラブだけでなく、原生代に沈み込んだ停滞スラブからも化学的な影響を受けていた可能性が示唆された。そこで、その要因についてさらに詳細に検討した結果、(1)現在の中国北東部直下のマントル遷移層は世界的に見て顕著に水に富んでいるが、これは現在の太平洋スラブと原生代に沈み込んだ停滞スラブの両方から脱水を被っていたためであること、そして(2)原生代に含水化したマントル遷移層は、その後10億年以上にわたり、地球内部の安定した水の貯蔵庫として存在し続けていたことが明らかになった。この成果は、Nature Geoscience誌に掲載されるに至った。そこで引き続き、マントル遷移層が被った、現在と過去の停滞スラブからの化学的影響についてさらに制約を与えるため、中国北東部・五大連池の火山岩の解析を開始した。本研究の遂行の途上で、当初の予想をはるかに超える現象を見出すことができた。また今年度は震災の影響で予算大幅削減の可能性が年度の初めに通達されたため、中国での野外調査は中止を余儀なくされたが、文献の調査や博物館に保管されている岩石試料を拝借して解析を行うことにより、このマイナス点はある程度補うことができた。しかし、当初はマントル遷移層条件下での元素分配実験を行う予定であったが、検証すべき対象である火山岩の化学的特徴が、予想を超えて複雑であることが判明したため、次年度に持ち越しとなった。中国北東部下のマントル遷移層は、停滞太平洋スラブのみの影響を被っていると予想して研究計画を構築したが、実際には原生代の停滞スラブの影響も被っていることが平成23年度の研究で明らかになった。このことから、両者の効果をうまく分離することができれば、沈み込んだスラブの停滞に伴うマントル遷移層内の短期的、及び長期的な化学的汚染(含水化)の、両方のプロセスを理解することが可能になると考えられる。

この目的達成のためには、当初の研究計画(長白山を中心とした半径約300 km以内)より対象地域を広げる必要があるため、当初の計画では対象範囲外であった五大連池火山の岩石の解析をすすめ(平成23年度の後半から既に開始)、さらに西南日本に分布する第四紀のプレート内火山岩(長崎県福江火山)の解析も追加で行う。上述のように、(1)平成23年度に予定していた中国での野外調査が中止を余儀なくされたため、その分の研究費が平成24年度に繰り越されたこと、(2)原生代の停滞スラブの影響を被っていることが平成23年度の研究で明らかになったため、当初の目的の研究を遂行するためには研究対象地域を広げる必要が出てきたこと、の2点が当初の研究計画からの主な変更点である。そこで、当初の研究計画に入っていなかった(2)の研究(五大連池の火山岩の地球化学的解析、及び長崎県福江火山の岩石の試料採取・地球化学的解析)に、(1)で生じた繰越金を充当して対応することとする。
層状ペロブスカイト関連酸化物における不定比性・混合導電機構の解明

Nd_<2-x>Sr_xNiO_<4+d>の酸素不定性の発現メカニズムおよび熱力学量と欠陥種の関係性を欠陥化学的、統計熱力学的に解析した。その際提案したモデルによって酸素不定比挙動を説明することができた。同材料をデバイスに実装する場合、同モデルを用いて材料の酸素量変動を定量的に予測、制御することは性能設計上必要不可欠である。以上の成果は17th Conference on Solid State Ionicsで発表済み、Solid State Ionicsに論文を投稿、受理された。高温X線回折装置を用いてLa_<2-x>Sr_xNiO_<4+d>およびNd_<2-x>Sr_xNiO_<4+d>の任意の温度、酸素分圧における結晶構造を同定した。酸素量変動に伴う結晶格子の変化を捉えることに成功した。前述の酸素量変動とこれらの酸化物における酸素不意費挙動と結晶構造変化が密生津に関係している事を明らかにした。以上の成果は第35回固体イオニクス研究会、2009年電気化学秋季大会216th ECS Meetingにて発表済。Solid State Ionicsに論文を2報投稿、受理された。本年度は試料合成法の確立、La_<2-x>Sr_xNi0_<4+δ>における酸素不定比性の評価および不定比性発現モデルの構築を行い、その成果を学会発表した(3件)。また本材料の応用技術の一つとして考えられている燃料電池について国際学会で2件発表し、その結果をまとめた論文を2本投稿した。このうち1本は査読の後受理され、もう1本は現在査読中である。熱天秤法およびクーロン滴定法によってLa_<2-x>Sr_xNi0_<4+δ>の不定比性の測定を行った。La_<2-x>Sr_xNi0_<4+δ>の酸素不定比性はSr量、温度、酸素分圧に強く依存し、条件によって酸素過剰、酸素欠損を示すことがわかった。また得られた酸素不定比性から酸素の部分モルエントロピーを計算した。これにより、酸素欠損域においては理想溶液適に振る舞い、酸素過剰域において系は理想溶液からずれていくことがわかった。La_<2-x>Sr_xNi0_<4+δ>は過剰酸素量が増加するほど、理想溶液的な状態に比べて酸素が入りにくくなる傾向を示した。以上の結果は第33回固体イオニクス討論会、第16回SOFC研究発表会にて発表済みである。La_<2-x>Sr_xNi0_<4+δ>の酸素不定性発現に対する定量的な物性モデルを構築するため、欠陥化学に基づいた解析を行った。提案したモデルは酸素過剰、酸素過剰から酸素欠損への遷移、酸素欠損など、測定された酸素不定比性を非常によく説明することができた。また、フィッティングに使用したパラメーターのSr量依存性および温度依存性を考えることで、ある組成、条件(温度や周囲の雰囲気)における酸素不定比量を定量的に見積もることが可能になった。このように今回提案した欠陥平衡モデルは、材料設計や最適な運転条件を考える上で有効な指標のひとつであるといえる。以上の結果は第75回電気化学会で発表済みである。また現在、解析結果をまとめた論文の草案を作成中である。酸素の部分モル量に対して、系のミクロな状態を考慮し、統計的な熱力学量モデルを構築した。モデルと実測値を比較したところ、非常に良い一致が確認された。Journal of Solid State Chemistryに論文を投稿、受理された。Nd_<2-x>Sr_xNiO_<4+δ>の不定比性を測定した。Nd_<2-x>Sr_xNiO_<4+δ>は酸素過剰・酸素欠損を示すことがわかった。以上の成果は第34回固体イオニクス研究会、第17回SOFC研究発表会、電気化学会第76回大会にて発表済。Journal of Solid State Chemistryに論文投稿、受理された。Nd_<2-x>Sr_xNiO_<4+δ>の導電機構を解明するため、導電率・ゼーベック係数測定を測定した。600度以上の高温域において金属的なバンド導電をしていることが明らかになった。以上の結果は電気化学会第76回大会で発表済み。また同材料の応用技術の一つである固体酸化物燃料電池の電極材料に関する論文をJournal of The Electrochemical Societyに投稿、受理された。

前述の酸素量変動とこれらの酸化物における酸素不意費挙動と結晶構造変化が密生津に関係している事を明らかにした。以上の成果は第35回固体イオニクス研究会、2009年電気化学秋季大会216th ECS Meetingにて発表済。Solid State Ionicsに論文を2報投稿、受理された。
紫外線吸収法による舶用ディーゼル微粒子濃度測定装置の開発

光透過法による粒子濃度測定はディーゼル排気中の微粒子を直接測定できる方法として有効である。本方法において紫外線を用いた粒子濃度測定装置を開発した。粒子による光減衰係数値は可視域よりも紫外域で高いことから、測定部の小型化、感度の向上および低濃度(実験機関のディーゼル排気で約0.03g/m3(0.1g/kWh)とされる)までの測定を可能とする改善が行えた。ディーゼル排気粒子として観測される約10nmから300nmまでの粒子径および光学定数を用いて光散乱理論による粒子の光減衰係数を算出し、可視から紫外線領域までの光減衰係数を求めた。50nmおよび155nmのポリスチレン標準粒子による光透過率を紫外線吸収分光器により測定し、ディーゼル排気粒子の濃度測定で必要とされる透過率および測定部の光路長を検討した。測定装置の光源には高圧水銀ランプを用い、受光部には小型の光センサーを用いた光学系を組立て、パソコンによるリアルタイムのデータ処理を含めた装置を製作した。同装置によりディーゼル排気粒子の吸収スペクトル特性を明らかにし、最終的には光学フィルターで水銀ランプの365nmの紫外線を測定波長として選択した。数密度による絶対濃度値の算出には光透過率からLambert-Beerの法則を適用して求める。本装置による粒子濃度とフィルター重量測定法による結果とを比較して定性的に妥当な一致を得た。なお設計上、測定部では水分、未燃成分、潤滑油分の凝縮が起こらないように配慮する必要があった。今後は、舶用ディーゼル粒子の物性や測定条件との対応を十分に行い、船舶のディーゼル排気粒子の環境問題対策において、本装置による実測データの蓄積や実用的な測定装置の設計指標を確立させるものである。排気中の微粒子(粒子径約10から300nm)の濃度測定において、光散乱理論における減衰係数の値は光の波長が小さいほど増大する。理論計算により減衰係数の特性を調べ、ディーゼル機関の排気微粒子に対する散乱関数内のパラメータの仮定と妥当性を検討した。減衰係数のデータ整理、排気微粒子に関する文献調査、粒子形状観察、質量濃度測定実験を行い、適切な測定方法と装置について検討中である。機関実験においては水蒸気の凝縮および観測窓の汚れがないことが必要であり、また、適当な光源出力、波長範囲ならびに測定光路長(約1.5m)を見出して測定装置を確立した。可視域および紫外域での排気による減衰率を測定してその定量性を確証した。A重油使用の小型高速機関(回転数2200rpm)の定常運転において、波長360nmで減衰率約74%、480nmで約56%、波長550nmで約58%であり、可視光線よりはむしろ紫外線を用いることによって減衰率が上がり、より低濃度の微粒子が測定可能になること、測定光路長が短くできること、安価で小型の水銀ランプを利用して測定装置の小型化が計れること等の利点を明らかにすることができた。次年度においては実用測定装置としての改善を試みるとともに、基礎的実験にも立ち返って、擬似微粒子として物性がある程度既知であるカーボン粒子の減衰率測定を行い、粒子径、屈折率および微粒子の化学成分の影響を検討する。また、排気中の他成分による減衰への影響等を各成分の単体標準ガスを用いて測定を行い、排気成分の干渉効果について検討する。平成13年度から引き続き、平成14年度は測定部の改良、基礎的事項で不十分であったところの再実験による確認、理論減衰係数値と実測透過率との関係および成果の学会講演発表を行った。水分や油分ミストの影響を避けるため測定排気管の保温ならびに排気流動を改良し、光学窓のくもりや汚れの付着を無くした。物性が明らかであるポリスチレンの標準粒子について減衰係数の光散乱計算を行い、光吸収スペクトルの実験値と比較することによって減衰係数と透過率との関係を検証した。

カーボンの標準粒子についてはマイクロメータサイズの大きさにおいて、粒子濃度と透過率との線形関係を実験により確認した。なお、粒子核が水によって覆われた場合の減衰係数を算出し、粒子の核に水分が凝縮して粒子径が増大した場合には、300nm径の大きさを越えると透過率が急激に減少して濃度測定は不可能になることを解明した。また、本測定装置の検定は、本方法による粒子個数濃度値とフィルター重量法による質量濃度値とを比較することで行うが、排気粒子のフィルタ重量測定法において、フィルター材質や粒子捕集条件が重量測定値に及ぼす影響について調べ、重量測定値の差異について考察した。粒子径分布と粒子の光学定数の設定が正しいとすると、本測定法はフィルター法に比べて優位な濃度測定装置であることがいえる。その他、データ取込、データ処理プログラム等のソフト的改良を伴い、ディーゼル機関の排気粒子濃度測定装置として確立させた。平成14年11月に開催された第68回日本マリンエンジニアリング学会学術講演会においてこれまでの研究成果を講演論文集にまとめ、口頭発表を行った。以後、実測データの蓄積、粒子径または粒子成分測定と組み合わせた測定装置への適用が考えられる。
アクロメリン酸による選択的神経細胞死:部位選択性の発現機序

アクロメリン酸を全身投与すると持続性の痙性対麻痺がラットに引き起こされ病理学的には脊髄介在ニュ-ロンの選択的変性が認められる。このような選択性はアクロメリン酸の作用する受容体の特異性による可能性を受容体結合実験で示した。本年はアクロメリン酸が生体内で作用する受容体の特異性を明らかにする目的で、カイニン酸、AMPA、アクロメリン酸を髄腔内に投与することにより生ずる神経障害の特徴を神経症状、神経病理学的な変化から調べた。ラットに、深麻酔下に椎弓切除術(L5/6)を施し、硬膜下に微小チュ-ブを挿入した。これを微量注入ポンプにつなぎ様々な興奮性アミノ酸を脊髄クモ膜下腔に注入した。注入終了後一定の期間をおいて潅流固定し、脳・脊髄の神経病理学的検索を行った。薬物の効果は、行動上の変化、神経病理学的な変化を指標とした。その結果、脊髄ニュ-ロンに対するアクロメリン酸の神経興奮作用は、AMPAに比べて10倍以上、カイニン酸の比べて100倍以上強力であった。また、全身投与と同様に、脊髄クモ膜下腔への直接投与によっても半永続的な痙性対麻痺と、脊髄介在ニュ-ロンに特異的な神経細胞障害を引き起こすことが明らかになり、全身投与によるアクロメリン酸の作用が直接的なものである可能性が強く示唆された。この作用はAMPA、カイニン酸と同様非NMDA受容体アンタゴニストにより抑制されることから非NMDA受容体を介した作用であることが示された。しかしながら、脊髄ニュ-ロンの選択的変性はカイニン酸やAMPAには認められず、アクロメリン酸の作用する受容体の特異性を支持する結果を得た。in vivoでも強力な神経興奮毒性作用を持つアクロメリン酸はグルタミン酸受容体サブタイプの研究における重要な道具であると考えられる。慢性投与による影響は検索中である。
末梢神経電気刺激法による静脈血栓塞栓症の予防に関する臨床研究

静脈血栓塞栓症(いわゆる「エコノミークラス症候群」)発症のリスクが高い整形外科手術中に使用できる新たな予防法として、末梢神経電気刺激法を開発し、その有用性、安全性に関する臨床試験を行った。手術中に間欠的に行う電気刺激によって人工膝関節置換術後の血栓発生率は有意に低下し、合併症は認めなかった。小型で簡便に使用できる刺激装置の開発にも着手し、改良を重ねて臨床応用可能な試作機が完成した。静脈血栓塞栓症発症のリスクが高い整形外科手術中に、手術肢にも適用しうる新たな理学予防法として、末梢神経電気刺激法(Thromboprophylactic Transcutaneous Electrical Nerve Stimulation : TpTENS)を開発し、その有用性、安全性に関するランダム化比較試験を遂行した。平成22年度は、当院で人工膝関節置換術を行う患者のうち、研究計画で既定した適応を満たし、プロトコルに同意した患者54例に対して行った。症例を本法の有無によって、S群(あり):25例、C群(なし):29例の2群に割り当て、評価項目として、術直後の血清D-dimer値と可溶性フィブリンモノマー複合体(SFMC)値を測定し、術翌日の下肢静脈エコーで血栓の有無を確認した。結果、術直後のD-dimer(μg/ml)はS群:5.9±4.2(平均±標準偏差)、C群:11.6±9.1で、S群において有意に低値であった(p=O.01)。SFMC(μg/ml)はS群:3.8±2.5、C群:5.2±3.2で、S群の方が低い傾向にあった(p=0.21)。術翌日の血栓発生頻度は、S群で25例中4例(16%)、C群で29例中10例(34%)であった(p=O.12)。C群の1例は術直後に症候性肺塞栓症を生じた。途中経過ではあるが、本法により効率的に強い筋収縮を繰り返すことによって、術中の静脈うっ滞予防だけでなく、術直後の凝固・線溶系亢進も抑制できる可能性が示唆された。既存のガイドラインに沿った予防を行っても症候性肺塞栓症が発生しうることを踏まえると、本法の併用は包括的な周術期VTE予防のために極めて有用であると思われる。機器開発に関しては、8×5×2cmの小型刺激装置を試作して臨床応用を開始しており、今後さらなる洗練化を目指して改良を重ねている。静脈血栓塞栓症発症のリスクが高い整形外科手術中に、手術肢にも適用しうる新たな理学予防法として、末梢神経電気刺激法(Thromboprophylactic Transcutaneous Electrical Nerve Stimulation : TpTENS)を開発し、その有用性、安全性に関するランダム化比較試験を平成22年度に引き続いて遂行した。平成23年度で予定したサンプルサイズを達成した。人工膝関節置換術を受ける患者90例をTpTENSの有無によって、S群(あり):45例、C群(なし):45例の2群に割り当て、評価項目として、術直後の血液学的血栓マーカー(D-dimerと可溶性フィブリンモノマー複合体(SFMC))を測定し、術翌日の下肢静脈エコーで血栓の有無を確認した。術直後のD-dimer(μg/ml)はS群:5.8[4.6-10.1](中央値[四分位範囲])、C群:9.3[5.5-15.0]、SFMC(μg/ml)はS群:3.7[2.4-4.7]、C群:4.9[3.8-8.1]で、いずれもS群において有意に低値であった(p=0.01)。術翌日の血栓発生頻度は、S群で5例(11%)、C群で14例(31%)であった(p=0.02)。TpTENSによる合併症は認めなかった。本法により効率的に強い筋収縮を繰り返すことによって、術中の静脈うっ滞予防だけでなく、術直後の凝固・線溶系亢進も抑制できる可能性が示唆され、本法の併用は包括的な周術期VTE予防のために極めて有用であると思われる。機器開発に関しては、平成22年度に試作した小型刺激装置を臨床ニーズに応じて適宜改良した。さらに手術室以外での使用も視野に入れて、汎用性、利便性のあるものにするべく検討を重ね、下肢浮腫改善や下肢手術後の疼痛緩和を目的としたトライアルも行って一定の手応えを得た。
腸内細菌代謝の理解と合理的な制御

本研究の目的は、ヒト腸内細菌叢シミュレーターを開発し、腸内細菌代謝の理解に基づいた腸内細菌叢の制御を可能にすることである。2018年度は、シミュレーションモデル構築の基盤技術の開発と細菌の窒素代謝モデルを構築した。動力学シミュレーションモデル構築には動力学パラメータ推定が必要である。動力学パラメータ推定は計算コストのかかる問題である。これを解決するために、我々は、遺伝的アルゴリズムのC言語ライブラリlibRCGAを開発した(https://github.com/kmaeda16/libRCGA)。そして、libRCGAが既存のライブラリよりも性能が良いことを示した(https://www.jstage.jst.go.jp/article/ipsjtbio/11/0/11_31/_article/-char/ja)。実験条件の異なる様々な実験データを統合してモデルを構築するために、制約付き最適化に基づくパラメータ推定法を開発した。そして、それを使うことで、大腸菌のアンモニア輸送-同化ネットワークの精密なシミュレーションモデルを構築した。そして、アンモニアトランスポーターAmtBが能動輸送体である可能性が高いことを示した。アンモニアトランスポーターが能動輸送体であれば、窒素の乏しい腸内環境ではアンモニア無益回路が生じるはずである。この研究では、この無益回路が低アンモニア環境で細胞のエネルギーの20%を消費することを示した(https://www.nature.com/articles/s41540-019-0091-6)。2018年度の目標は、基盤技術の開発と腸内細菌のダイナミックモデルだった。基盤技術としては、ソフトウェアlibRCGAと制約付き最適化に基づく新しいパラメータ推定手法を開発した。また、細菌の窒素代謝の精密なシミュレーションモデルも構築した。2019年度は、代謝の合理的制御を実現するための解析手法の開発を行う。そして、それを大腸菌のアンモニア輸送-同化ネットワークに応用する。
局所麻酔薬の胎盤移行に対する蛋白結合および母児アシドーシスの影響

蛋白フリーの灌流液を用いた4種類のアミド型局所麻酔薬(メピバカイン、リドカイン、ロピバカイン、ブピバカイン)の胎盤移行性の比較とこれらの胎盤移行性に対する母体側および胎児側それぞれにおけるアシドーシスの影響をまとめた論文がJournal of anesthesiaに掲載された。この研究結果により、アミド型局所麻酔薬の胎盤移行性には、pKaで規定される非イオン化型の割合が、大きく影響することがより明らかとなった。しかし、従来考えられてきた母児でのpH較差(pH-gap)では当初予想したほどの有意な胎盤移行性の増加はみられなかった。現在、計画書に基づき、リドカイン、ロピバカイン2種類の局所麻酔薬の胎盤移行性について実験を開始している。具体的には、アルブミン製剤、FFPを灌流液として、蛋白結合(局所麻酔薬が高い結合性を持つとされるα1-acid glycoproteinがFFPには含有)および、灌流液のpH変化(アシドーシスのステージを作成)に焦点を当てたプロトコールで実験に取り組んでいる。得られる胎盤数の問題なとから、未だ十分な解析を行える例数は得られていないが、今後さらに実験を継続していく予定である。これによって、今回の課題である蛋白結合とアシドーシスの2つの要因が実際の局所麻酔薬の胎盤移行性に与える影響について検討していく。また、本研究を行って得られた経験としては、蛋白含有の灌流液(アルブミン, FFP)は潅流液として、これまでの蛋白フリーのものと比較して、粘性が高いためか、実験中に胎児側毛細血管の目詰まりを生じやすい傾向があり、胎児側血管のモデル作成(カニュレーション)時に以前にもまして、いい状態のモデルを作ることが重要であると考えられた。さらに、これまでの経験から、胎盤小葉モデルでは、血流のシャントなどによると思われるモデル自体の問題で、成功率に限界があるため、慎重に例数を増やしていく予定である。その他、これまでの研究結果(蛋白フリーの灌流液を用いた4種類の局所麻酔薬の胎盤移行性の比較とアシドーシスの影響)をまとめた論文(投稿中で再投稿必要の状態)についても、早急に改定し再投稿を目指している。これまでの研究結果(蛋白フリーの灌流液を用いた4種類のアミド型局所麻酔薬の胎盤移行性の比較とアシドーシスの影響)をまとめた論文が掲載された。これにより、局所麻酔薬の胎盤移行性において、pKaで規定される非イオン化型の割合が、大きく影響することが明らかとなった。現在、2種類(リドカイン、ロピバカイン)の局所麻酔薬の胎盤移行性について実験を行っている。得られる胎盤数の問題なとから、未だ十分な解析を行える例数ではないが、今後さらに実験を継続していく予定である。これによって、テーマである蛋白結合とアシドーシスの2つの要因が実際の局所麻酔薬の胎盤移行性に与える影響について検討していく。また、本研究を行って得られた経験としては、蛋白含有の灌流液(アルブミン,FFP)は潅流液として、これまでの蛋白フリーのものと比較して、粘性が高いためか、実験中に胎児側毛細血管の目詰まりを生じやすい傾向があり、胎児側血管のモデル作成(カニュレーション)時に以前にもまして、いい状態のモデルを作ることが重要であると考えられた。さらに、これまでの経験から、胎盤小葉モデルでは、血流のシャントや胎盤のviabilityの問題のためか、必要な胎児静脈側サンプルを得られる率(成功率)に限界があるため、慎重に例数を増やしていく予定であるこれまでの研究の成果として、蛋白フリーの灌流液を用いた4種類のアミド型局所麻酔薬(メビバカイン、リドカイン、ロビバカイン、ブピバカイン)の胎盤移行性の比較とこれらの胎盤移行性に対する母体側および胎児側それぞれにおけるアシドーシスの影響をまとめた論文がJournal of anesthesiaに掲載された。この研究結果により、局所麻酔薬の胎盤移行性には、pKaで規定される非イオン化型の割合が、大きく影響することがより明らかとなった。ただし、従来考えられてきた母児でのpH較差(pH-gap)では当初予想したほどの有意な胎盤移行性の増加はみられなかった。その後、各局所麻酔薬の蛋白結合率とアシドーシスの影響を調査するための研究として蛋白結合率が異なる2種類の局所麻酔薬(リドカイン、ロピバカイン)の胎盤移行性について実験を行ってきた。

アルブミン製剤、FFPを灌流液として、蛋白結合(局所麻酔薬が高い結合性を持つとされるα1-acid glycoproteinがFFPには含有)および、灌流液のpH変化(アシドーシスのステージを作成)に焦点を当てたプロトコールで実験に取り組んできた。しかし、得られる胎盤数の問題と、作成するべきモデルの難易度上昇により、失敗例も含めより多くの時間が必要であることがわかった。つまり、蛋白含有の灌流液(アルブミン,FFP)はそれまでの蛋白フリーのものと比較して、潅流液として粘性が高いためか、実験中に胎児側毛細血管の目詰まりを生じやすい傾向があり、胎児静脈側のサンプル液の回収が可能な成功モデルの作成にはさらに高度なモデル作成技術が必要なことがわかった。残念ながら、未だ論文として報告できるサンプル数に達していないが、現在も粘り強く取り組んでいる。また、並行して行ってきた揮発性麻酔薬の胎盤移行性に関する研究に関しては、データの収集作業がほぼ完了し、論文作成中である。
せん断遅れと局部座屈の連成現象を考慮した銅製ラーメン隅角部の耐荷力に関する研究

せん断遅れと局部座屈の連成現象に関する鋼製ラーメン隅角部の耐荷力に関する理論的および実験的研究を行い、以下のことを明らかにした。(1)梁・柱のフランジ・プレートの位置を単純支持とした張り出し梁を隅角部の構造解析モデルとして提案し、これを用いれば、弾性域内における隅角部の応力・変形特性を精度よく追跡できることを示した。(2)隅角部腹板では、大きなせん断力に起因したせん断変形が生じ、隅角部の剛度を評価する上で無視できないので、注意する。(3)梁と柱との交差角θをパラメーターとして、一般的なラーメン隅角部のShear Lagによるフランジ・プレートの最大垂直応力σmaxの実用算定式を導いた。σmaxは、隅角部でステップするせん断力(フランジ力),腹板間隔,および、腹板とフランジ・プレートとの断面積比の3つの因子によって決定できる。(4)隅角部の終局強度は、軸方向力,曲げモーメント,および、せん断力を同時に受ける箱形断面の極限解析から求めた全塑性相関曲線によって、精度よく推定できる。(5)隅角部腹板のせん断耐荷力を考慮したフランジ・プレートの耐荷力の上限値と実験結果とを比較し、Shear Lag現象と局部座屈との連成現象に起因した耐荷力の低下はほとんど現れないことを示した。(6)隅角部を設計する際、使用限界状態に対してはShear Lagを考慮した応力照査を行い、終局限界状態に対してはShear Lagを考慮しない全塑性状態に対して照査すれば十分である。
幕末維新期における対外的危機と諸階層の対応に関する研究

幕末維新期における対外的危機と諸階層の対応について、以下のことが判明した。全国動向と長州藩の動きを軸にまとめると次のようである。対外的危機への対応の画期は、1791年の幕府による対外防備令である。長州藩においては、それ以前の異国船漂流とは異なるレベルで対応を開始した。さらに、1807年のロシアとの対外緊張は、家臣団の在郷してまでの対応を諾起した。対外防備の強化は、軍事改革への取組みを伴って展開されたが、守旧的家臣団の抵抗もあり、順調には進展しなかった。1840年のアヘン戦争の情報は、幕府および水戸藩・長州藩などに対外的危機意識を発生させ、大規模な軍事訓練や西洋軍事技術の導入が行われた。しかし、危機意識の浸透は支配者層の一部にとどまり、民衆レベルの反応は起きなかった。1853年のペリー来航は、本格的な危機意識を発生させ、民衆レベルまで危機意識が浸透した。1859年からの貿易の開始は、経済破壊をもたらした。生活困窮した民衆は攘夷運動を支持し、このような社会の変動を基盤として攘夷運動は高揚した。対外的危機意識は、瀬戸内海沿岸村落において深化している。長州藩は、1863年下関海峡において攘夷を決行した。近隣の藩においては、当初は長州藩を支持する動きがみられる。また、民衆は農兵を結成し、対外防備が取組まれた。幕府に対する批判は、姦吏役人への批判から、政策そのものへの批判となった。そして、幕府では諸外国へ対処しえないと見限った段階で、幕府にかわるより強力な国家を創造する運動が現実のものとなった。対外的危機への対応をめぐって、討幕が段階を追って進展していったのである。広く全国的視野に立って諸階層の対外的危機にかかわる史料の収集を目指し,下記機関の史料調査を実施した。その上で,写真機による撮影により史料を収集し,現像・焼付をした上で,解読,分析を行った。1.東京大学史料編纂所幕府および全国諸藩の基本的史料の調査・収集2.国立国会図書館全国諸藩の動向にかかわる自治体史などの調査・収集3.山口県文書館毛利家文庫ほか山口県内収集文書の調査・収集4.和歌山県立図書館和歌山藩地域の豪農関係史料の調査・収集5.奈良県立図書館谷三山藩関係史料ほか尊王攘夷運動にかかわる史料の調査・収集6.福岡県立図書館見聞略記ほか福岡県地域の自治体史などの関係史料の調査・収集7.山口県立図書館山口県地域の自治体史などの関係史料の調査・収集以上の調査により全国的に対外的危機が発生している実情が判明した。今後はさらに調査を拡大し,対外的危機に対する諸階層の対応を分析し,研究論文としてまとめたい。1.東京大学史料編纂所大日本維新史料稿本、維新引継本、益田家文書、幕府および全国諸藩の基本的史料の調査・収集2.国立国会図書館憲政資料室石田家文書および全国諸藩の動向にかかわる自治体史などの調査・収集3.山口県文書館長州藩の相州警備にかかわる毛利家文庫ほか両公伝編年史料、および中野家文書ほか山口県内収集文書の調査・収集4.彦根城博物館彦根藩の相州警備にかかわる史料の調査・収集5.北九州市立中央図書館小倉藩の対外防備関係史料および藩内民衆の日記の調査・収集

6.山口県立図書館豊浦町史ほか山口県地域の自治体史などの関係史料の調査・収集以上の調査により、幕末維新期において全国的に諸階層の対外的危機意識が発生し、諸藩の対外防備の取組が行われている実態が判明した。今後はさらに調査を拡大し,対外的危機に対する諸階層の対応を分析し,研究論文としてまとめたい。広く全国的視野に立って諸階層の対外的危機にかかわる史料の収集を目指し,下記機関の史料調査を実施した。その上で,写真機による撮影により史料を収集し,現像・焼付をした上で,解読,分析を行った。1.東京大学史料編纂所「大日本維新史料稿本」から,ペリー来航に対する諸藩の動員体制と民衆の反応にかかわる史料を調査・収集した。2.国立国会図書館江戸湾周辺の主として武蔵国多摩地域を中心とした各自治体史を調査・収集し,民衆の対外的危機意識と攘夷意識の形成にかかわる史料を抽出した。3.山口県文書館吉田樟堂文庫の大津家文書の中から,対外的危機にかかわる史料を調査し,嘉永・安政期に江戸から村田清風宛にもたらされた書簡を収集した。4.山口県立図書館山口県地域の北浦を中心とした『豊北町史』・『豊浦町史』などの自治体史および地方出版物などから対外的危機にかかわる関係史料を調査・収集した。5.安浦町教育委員会安浦町の進藤家文書のうち対外的危機にかかわる文書を収録した「幕末御用留」を調査・収集した。以上の調査により,1840-42年のアヘン戦争における清国の敗北は,日本の支配層に深刻な危機意識を形成させ,対外防備の対応を開始させたことが判明した。しかし民衆レベルでは未だ危機意識の形成は見られなかった。1853年のペリー来航は,支配層から民衆まで含めて広く全国的に諸階層の対外的危機意識が発生し,幕府が諸藩を動員して対外防備の取組が行われた。さらに幕府の対外問題への対応の不徹底が,植民地化の危機意識を深刻化させ,民衆の危機意識を背景に攘夷運動を高揚させていったことが明らかになった。
アデニル酸キナーゼの分子病態学的意義に関する研究

ヒト骨格筋細胞質局在のアデニル酸キナーゼ(AK1)は、筋細胞内アデニンヌクレオチドの平衡に関与し、種々の生物種に普偏的に存在するアイソザイムの一つである。本酵素の生理学的意義はクレアチンキナーゼとの協調によって細胞内のATP供給に深くかかわっているが、病態学的な意義としては、128番目のアルギニンがトリプトファンに変異することによって生じた溶血性貧血が知られているに過ぎない。しかし、細胞におけるATP産生その細胞の生死に密接に関与するだけに致命的な本酵素のDNAの変異は表現型として現れにくいことも考えられる。諸病態の分子論的解明に資する手がかりにとって基礎的な背景を探る目的で本研究を開始した。1)ヒトAK1DNAをさきの報告で人工合成して入手し得たpAKをpMEX8-hAK1へとベクター改築を行い、哺乳動物の間で相同性の高いリジン残基の7個所を対象に、それらに対するXXYコドン(X : A,G,C or T,Y : G or C)で構成されるアンニーリングプライマーを作製してランダムな部位特異的変異導入法の確立を計った。DNAサイクルシークエンスによって変異導入プラスミドのスクリーニングを行って、野生型および短時間に複数の変異型を大腸菌においてタンパク質発現を行い、それぞれの酵素タンパク質を2段階の操作で、精製し、比活性測定、定常状態でのキネティックス解析を行った。2)7つのリジン残基に関して、22種類の変異体が得られ、野生型と比較してタンパク質発現量、比活性値ともに著明に低下していた。K9はATP,AMPの両基質に、K21は両基質ともに相互作用を示し、ATPとの強い相互作用が観察された。K27,K131はATP基質のホールディングに関与するのみならず、そのリン酸転移に寄与していることが示唆された。K63もATPとの強い結合が示唆され、K194はC端に存在していながら、ATP,AMPの両基質とのホールディングにおいて相互作用する証拠が得られた。3)これらの結果を本結晶酵素で得られたX線回折のモデルに挿入してみると、溶液中で行われたNMRモデルを強く支持する酵素一基質相互作用を示す興味ある成果が得られた。【目的・方法】アデニル酸キナーゼ(AKl)はMgATP^<2->+AMP^<2->【double arrow】MgADP^<1->+ADP^<3->の反応を触媒する普遍的にどの細胞のサイトゾールにも存在する酵素である。われわれは、まずヒトアデニル酸キナーゼの生理活性に必須な残基の決定のために、ヒトAKcDNA(pAK,Kim et al.,1990)から、pMEX8-hAKlへとベクター改築を行った。次にX線回折やNMRによって想定された気質結合部位、あるいは、活性部位としての重要なアミノ酸残基(Lys9,Lys21,Lys27,Lys31,Lys194)に対し、ランダムに構成されるXXY codon(X:A,G,C,or,T,Y:Gor C)を挿入したプライマーを作製し、一本鎖pMEX8-hAKIDNAにannealingさせて行うEcksteinらの方法に基づきランダム部位特異的変異導入方法を確立した。【結果】