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廃2次電池からの高効率メタン改質触媒抽出による低温作動SOFC電極の低コスト開発

本研究は、廃棄物の再資源化およびクリーンエネルギー創出の立場から、ニッケルをはじめ種々のレアメタルを含有するニッケル水素2次電池廃棄物から高性能のメタン改質触媒を抽出し、さらにその触媒を用いて、メタンが利用できる低温作動型の固体酸化物燃料電池(SOFC: Solid Oxide Fuel Cell)の燃料極を開発することを目的として行われた。高効率メタン改質触媒の開発に関しては、ニッケル水素2次電池廃棄物から触媒として利用可能なレアメタル化合物の抽出法を検討し、得られた化合物の触媒性能を評価した。その結果、ニッケル水素2次電池廃棄物に酸およびアルカリ処理を施すことにより、メタン乾式改質触媒性能を示す3種類のレアメタル化合物(酸化ニッケル系化合物、酸化セリウム系化合物、ランタンコバルト系複合酸化物)の抽出に成功した。中でも酸化ニッケル系化合物は、特異なメタン転化挙動を示し、試薬の酸化ニッケルより優れたメタン乾式改質触媒性能を示すことを見いだした。SOFC燃料極材料の低コスト開発に関しては、ニッケル水素2次電池廃棄物から抽出した酸化ニッケル系化合物を用いて燃料極を作製し、その電極特性を700°Cで評価した。抽出した酸化ニッケル系化合物が優れたメタン乾式改質触媒性能を示すことより、燃料にメタンを用いるダイレクトメタンSOFC燃料極としての利用が期待されるが、現有装置の都合上、燃料に3%加湿水素を用いて、利用の可能性を検討した。その結果、廃棄物から抽出した酸化ニッケル系化合物を用いて作製した燃料極は、試薬の酸化ニッケルを用いて作製したものよりも、高い出力密度を示した。この性能差は、抽出した酸化ニッケル系化合物中に共存するコバルトが粒子の連結性を高め、燃料極の材料抵抗を低下させたことにより生じたと考えられ、抽出した酸化ニッケル系化合物は低温作動型のSOFC燃料極材料として利用可能であることを見いだした。平成17年度の研究実施計画に従って、ニッケル水素2次電池廃棄物からの高効率メタン乾式改質触媒の開発を行なった。1.廃ニッケル水素2次電池の負極材料からのメタン乾式改質触媒合成においては、ニッケル水素2次電池の負極材料の主成分がニッケルであることに着目して、触媒として有用なニッケル系化合物の合成手法の検討を行った。その結果、廃負極材料に塩酸処理を施し、更にアンモニア水処理、攪拌・空気酸化処理、加熱処理を施すことにより、少量のコバルトと微量のランタンを含有する酸化ニッケル単一相を合成することに成功した。2.メタン乾式改質触媒性能評価においては、上記で合成した酸化ニッケル系化合物の触媒性能を780°Cで、メタン/二酸化炭素/アルゴン=10/10/80ml/minの混合ガスを用いて評価した。その結果、廃負極材料から合成した酸化ニッケル系化合物は優れた特性を示し、50時間反応後においても約96%のメタン変換率、約105%の水素選択率を維持した。しかし、反応後、副反応による炭素析出が見られた。そこで、副反応を抑制するため、混合ガス組成を8/12/80、6/14/80ml/minに変更して、検討した。変更により、メタン変換率および水素選択率が改善し、反応後、炭素含有量の少ない金属ニッケルが得られた。すなわち、メタン量を少なくすることにより、副反応であるメタンの分解反応が抑えられ、炭素の消費反応が促進されることが分かった。以上より、廃ニッケル水素2次電池の負極材料から高性能の酸化ニッケル系メタン乾式改質触媒が合成できることが判明した。現在この結果を基に、次段階の研究、低温作動型固体酸化物燃料電池用電極材料への利用を進める準備を行っている。平成18年度の研究実施計画に沿って、ニッケル水素2次電池系廃棄物からの高効率メタンドライリフォーミング触媒の開発を行った。

酸およびアルカリ処理を施すことにより廃棄物から単相の酸化ニッケル系化合物を分離・合成した。得られた試料の触媒性能を780°Cで、メタン/二酸化炭素/アルゴン=10/10/80、50/50/0 ml/minの原料ガスを用いて、試薬の酸化ニッケルと比較検討した。その結果、両試料ともは、原料ガス濃度の増加と共に、メタン転化率が低下したが、廃棄物から分離・合成した試料の方が格段に優れた触媒性能を示した。特に、50/50/0 ml/minの原料ガスに対して、特異なメタン転化挙動を示した。すなわち、メタン転化率は反応開始後約4時間までは低下したが、その後増加に転じ、24時間以後ほぼ一定(約92%)となった。この挙動を種々の角度から検討した結果、副反応により析出する炭素は触媒性能を劣化させると言われているが、廃棄物から分離・合成した試料を用いた場合には、析出する炭素が還元されたニッケル金属粒子を微粒化し、さらにニッケル微粒子の支持体としての役割を担い、高い触媒活性の維持に貢献していることが判明した。廃棄物から分離合成した試料をSOFC電極部材に使用するには、炭素の析出は好ましくないので、炭素の析出を抑え、しかも役割を保持できる反応条件を更に検討した。その結果、反応開始4時間後にメタン濃度を下げ、二酸化炭素濃度を上げることが効果的であることが分かった。以上の結果を基に、廃棄物から分離・合成した試料を用いて、現在SOFC電極の作製法、例えば電極材料への添加割合、成型法等を検討している。最終年度である今年度は、廃ニッケル水素2次電池負極材から回収した酸化ニッケル試料(以下w-NiO)の固体酸化物燃料電池(SOFC)用アノード材への利用の可能性を検討した。電解質にはスカンジウム安定化ジルコニア(以下SSZ)、アノード材にはw-NiOまたは市販のNiO試薬(以下r-NiO)とSSZ、カソード材には白金とSSZを用いて単セルを作製した。現有の発電性能評価装置の都合上、アノード側に3%加湿水素を、カソード側に乾燥空気を導入し、700°Cにおける発電性能を評価した。さらに電流遮断法により、w-NiOおよびr-NiOを用いて作製したアノードにおける電極性能と材料抵抗成分を評価した。w-NiOを用いて作製した単セルの方がr-NiOを用いたものよりも端子電圧降下が小さく、高い出力密度を示した。この性能差が、材料抵抗に由来するオーミックロスと電極反応に伴う反応過電圧のどちらに起因するかを調べるため、より詳細な検討を行った。その結果、両アノードの反応過電圧には有為な差が見られなかったことより、両セルの性能差はアノードの材料抵抗の相違により生じたことがわかった。アノードの材料抵抗の相違は、その微構造つまり、Ni粒子とSSZ粒子との複合状態に大きく依存すると考えられるが、両アノードの微構造には有意な差がみられなかった。そこで、Ni粒子の連結性を検討した。その結果、w-NiOの方がr-NiOより焼結しやすく、その焼結体が高い電気伝導度を示すことより、w-NiOの方が粒子の連結性が高いことが示唆された。
室町障屏画試論―和歌と絵画の位相

かつて寝殿造の空間を飾っていた屏風や障子・襖に描かれた絵の多くは和歌に詠まれることを前提としていた。絵と言葉が未分化で混然一体となって紡ぎ出す風景は、平安時代に流行した屏風や障子に描かれた絵を見て和歌を詠んだ「屏風歌」のなかに残存している。この「屏風歌」の伝統は十世紀には下火になったとされるが、果たしてそうであろうか。本研究は、そのような絵と言葉の伝統を濃厚に受け継ぐ室町時代の障屏画について、それらが本来置かれていた建築空間やそこで行われる儀礼や行事の場において果たした役割を再考することを目指している。
集光超分子複合体フィコビリソームと光化学系との相互作用に関する研究

今年度は特に窒素欠乏時のフィコビリソームの分解機構についての研究が進んだ。我々はこれまでに、シアノバクテリアSynechocystis sp.PCC 6803において2コピーのロッドコアリンカータンパク質(CpcG1とCpcG2)がフィコビリソームの形成や光化学系へのエネルギー伝達において異なる機能を持つことを明らかにしてきた。一方シアノバクテリアは窒素欠乏条件下においてフィコビリソームを分解することが知られておりロッドの先端部分から分解されるモデルが描かれているが、詳細な機構は未解明であった。今回我々はCpcGタンパク質に着目することで窒素欠乏時のフィコビリソームの分解機構について新たな知見を得ることに成功した。アンモニア培地で前培養後、窒素源を含まない培地で育てた細胞を経時的に回収したところ、ロッドを構成する色素タンパク質であるフィコシアニンは細胞の吸収スペクトルから8-24時間でほぼ半分になることが分かった。またコアを構成するアロフィコシアニンは細胞の吸収スペクトル、低温蛍光スペクトルから、8-24時間で減少が始まっていると考えられた。さらに単離フィコビリソームの解析結果と合わせると、CpoG2は8時間でほぼ検出限界に達するのに対し、CpcG1は24時間よりあとから減少が始まることが分かった。またロッドの先端部分のリンカーCpcDやCpcC2は8時間でもすでに減少が始まるが、CpcDは24時間でほぼ検出限界に達するのに対しCpcC2は24時間でもまだ残っていることが分かった。これに対し、コアに近い方のリンカーGpoC1は24時間前後から減少が始まっていた。これらの結果から分解は二段階、つまりフィコシアニンロッドとロッドリンカーの分解と、アロフィコシアニンコアとロッドリンカーの分解の2ステップに分けられるということが示唆された。【目的】光合成の集光装置は、全ての光合成生物が光エネルギーを効率よく利用するために進化させたものである。しかし、原始的な酸素発生型光合成生物シアノバクテリアが持つ集光装置フィコビリソームは、反応中心との相互作用について未解明な点が多い。本研究では、構造の異なる2種類のフィコビリソームCpcG1-PBSおよびCpcG2-PBSに着目し、反応中心との相互作用を多角的に解析することで光合成生物の光エネルギー利用の原理を見いだすことを目的としている。【方法・結果】光合成生物の短期的な光環境応答の一つであるステート遷移について調べた。ステート遷移とは二つの光化学系間の励起状態のバランスを短時間で調節する現象で、フィコビリソームの動きが必要であることは分かっているが詳細は不明である。そこで、野生株と各cpcG遺伝子破壊株を用い、ステート遷移処理細胞の低温蛍光スペクトル、および室温のクロロフィル蛍光によるステート遷移の経時変化を測定した。その結果、cpcG1破壊株では野生株やcpcG2破壊株で見られるような蛍光の経時変化がほとんど見られず、CpcG2-PBSはステート遷移を起こさないフィコビリソームであることが示唆された。さらに、共焦点顕微鏡を用いてFluorescence Recovery After Photobleaching解析を行った。その結果、いずれの株でも同様に蛍光退色の回復が見られた。従って、ステート遷移に必要であるフィコビリソームの動きに関してはCpcG2-PBSはCpcG1-PBSと違いがないと示唆された。このように、ステート遷移において機能が異なるPBSが存在するというのは初めての報告となる。今後はさらに野生株においてCpcG1-PBSとCpcG2-PBSの機能分化の分子機構を明らかにする必要がある。
強磁性合金上へのシリコンゲルマニウム単結晶成長と縦型スピン素子への応用

強磁性ホイスラー合金Fe_3Si(111)面とIV族半導体Ge(111)面の原子マッチングが極めて良好であることに着眼し,低温MBE法を利用して,界面異種反応の究極的低減を実現することで,Ge薄膜をFe_3Si上にエピタキシャル成長する革新的技術を開発した.これにより,Fe_3Si/Ge/Fe_3Siからなる全単結晶縦型スピン伝導素子を実現する基盤技術が構築され,『極短チャネル化』や『3次元高集積化』を期待させる縦型半導体スピンデバイス実現の可能性が示された.強磁性ホイスラー合金Fe_3Si(111)面とIV族半導体Ge(111)面の原子マッチングが極めて良好であることに着眼し,低温MBE法を利用して,界面異種反応の究極的低減を実現することで,Ge薄膜をFe_3Si上にエピタキシャル成長する革新的技術を開発した.これにより,Fe_3Si/Ge/Fe_3Siからなる全単結晶縦型スピン伝導素子を実現する基盤技術が構築され,『極短チャネル化』や『3次元高集積化』を期待させる縦型半導体スピンデバイス実現の可能性が示された.本研究は、これまで誰も実現していない『強磁性合金上への高品質SiGeエピタキシャル成長』を実現し、強磁性金属/半導体/強磁性金属という縦型構造からなる全単結晶スピントランジスタを作製するための要素技術を開発することを目的としている。金属系強磁性トンネル接合(不揮発メモリ素子)の抱える集積化への課題を克服するとともに、既に提案されている横型スピントランジスタ構造では技術的に困難な『極短チャネル化』や『3次元高集積化』を可能とする超低消費電力(不揮発性・高性能)電子デバイス(Beyond CMOS)の実現に貢献することが期待される。本年度は、上記の技術を遂行する上で必要不可欠となる分子線エピタキシー(MBE)装置の購入、および立ち上げを行い、強磁性合金Fe_3Si上に半導体SiGeを高品質にエピタキシャル成長する条件探索を行なった。強磁性ホイスラー合金Fe_3Si(111)面とIV族半導体SiGe(111)面の原子マッチングが極めて良好であることに着眼し、低温MBE法を利用した界面異種反応の究極的な低減を利用した。特に、DO_3規則化したFe_3Si結晶構造を(111)断面で考えると、Fe面×3+Si面×1という積層構造の周期を形成しているため、Si原子層でFe_3Si薄膜の結晶成長を停止する事が可能である。そのSi面を擬似基板とするため、新規購入のMBE装置に投入後、その表面を電子線回折(RHEED)で観測した。RHEED像は若干暗くなったが、Si表面を示唆するストリークパターンを示していた。そこで、基板温度を200°C400°Cに制御してGe薄膜の成長を試みた。膜厚が数nmの領域では、Geのエピタキシャル成長を示唆するストーリークパターンが観測されたが、膜厚が5nmを超えると多結晶化してしまうという結果になった。本研究は、これまで誰も実現していない『強磁性合金上への高品質SiGeエピタキシャル成長』を実現し、強磁性金属/半導体/強磁性金属という縦型構造からなる全単結晶スピントランジスタを作製するための要素技術を開発することを目的としている。本年度は、昨年度購入した分子線エピタキシー(MBE)装置を利用し、強磁性合金Fe_3Si上に半導体SiGeを高品質にエピタキシャル成長する技術を確立した。Si面で終端したFe_3Si薄膜は、原子レベルで平坦な表面を維持した状態であることを電子線回折(RHEED)で観測した。成長温度や成長速度など、非常に細かい成長条件のチューニングを検討した結果、膜厚30nm以上の良好なGeのエピタキシャル薄膜を良好に得た。得られたGe/Fe_3Si界面を断面電子顕微鏡観察した結果、原子レベルで急峻な界面を得ていることも判明した。今後、この界面を介したスピン伝導の実証を目指す。

これまで,Fe3Si最表面をSi単一原子面になるよう人工的に制御する工夫を施し, Fe3Si最表面をターミネーションすることで,Fe3Si上にGe薄膜を高品質に二次元エピタキシャル成長することに成功している.金属上に半導体薄膜を高品質成長しうることを明らかにした極めて独創性の高い研究成果であり,今後,「縦型スピンMOSFET構造」の実現を期待させるものである.今年度は,縦型素子における電気伝導の評価を行い,縦型電子デバイスとしての可能性を検討した.電子線描画装置を利用して,上記のGe薄膜/ Fe3Si電極縦型構造において,Geに対するオーミック電極であるアルミニウムを蒸着し,Al/Ge/Fe3Si構造とした.室温でI-V特性を測定した結果,TEM観察で既に良好なGe/Fe3Si界面が得られている試料から,トンネル伝導に由来する非線形性の強いI-V特性が得られた.つまり,Ge/Fe3Si界面の伝導がショットキートンネル伝導となっている可能性を示唆するものである.我々は既に,原子レベルで高品質なFe3Si/p-Ge基板の縦型伝導を測定し,明瞭なショットキー伝導を確認している.これは,極めて高品質の金属/Ge界面では,フェルミ準位ピニングの効果が抑制されるということの発見である.今回のGe/Fe3Si構造においても,同様の特性に近いものが得られており,極めて高品質のp-Ge薄膜が得られている可能性を強く示唆するものである.今後,縦型MOSFET構造の伝導チャネルとして利用できる日も近い.これまで誰も実証していない「金属上のGe薄膜成長」という挑戦的なテーマにも関わらず、実験結果ではコンセプト通りの結果が得られており、初期に設定した研究計画が進んでいる。また、同時に微細加工技術の方の検討も進行中であり、デバイス研究の方に進む予定もたっている。24年度が最終年度であるため、記入しない。本研究では、強磁性合金上の高品質Ge薄膜成長に成功した。この成果は世界初の快挙であり、現在論文を執筆中である。早期にこの技術の有用性をアピールする予定である。また今後は、Ge薄膜を介したスピン伝導の観測が最大の課題であるが、その際には「スピン注入やスピン検出」に関する検討を視野たいれた「不純物ドーピング技術」の検討を行う必要がある。今後は、Ge薄膜の成長と不純物のドーピングの技術を同時に検討する予定である。
アフガニスタン・ハザラジャートにおける仏教伝播の調査研究

アフガニスタン中央部バーミヤーンを中心としたハザラジャート地域において仏教がどの程度広がりをもっていたか、またバーミヤーン以西へどれほど仏教が及んでいたかについて現地調査を行った結果、8世紀前半にバンデ・アミール川流域に仏教が及んでいたことが判明した。本研究は、アフガニスタン中央部バーミヤーン以西における仏教伝播の調査研究を主目的とする。ハザラジャートのバンデ・アミール川流域に点在する学界未報告の遺跡を調査し、現地研究者の協力を得て仏教の西への広がりを検証していく。アフガニスタン中央部,バーミヤーン以西における仏教伝播の痕跡を探求する本年度の調査を2o06年9月26日より10月26日まで行なった。調査は,(1)バーミヤーン州ヤッカウラング県のケリガン仏寺跡,サレ・スム石窟,チル・ボルジ城砦跡の3次元測量,そして,(2)ヤッカウラング周辺,バンデ・アミール川流域,サリプル州における仏教伝播経路の探査を内容とする。ヤッカウラング周辺の調査では,これまで知られることのなかったクシヤ・ゴラ石窟とムシュタック石窟を新たに確認することができた。これにより,バンデ・アミール川上流域にバーミヤーン地区とは別に仏教文化圏が存在した可能性が強まった。新発見の二つの石窟については,10月31日の新聞各紙で報道された。さらに,仏教伝播研究のうえではこれまでほとんど省みられることのなかったサリプル川(サリプル州)流域でも,ネガラという石窟を確認した。ただしこれについては,悪条件が重なり詳しい調査を行なうことができず,次年度以降に持ち越しとなった。調査の報告会を兼ねたシンポジウム「仏教西漸-アフガニスタンの歴史・考古・仏教-」を2006年12月23日に龍谷大学で行ない,研究代表者の入澤は「バーミヤーン以西への仏教伝播」,調査に同行した井上陽は「クシヤ・ゴラ石窟とムシュタック石窟:2006年バンデ・アミール上流域の石窟調査」と題し報告を行なった。宮治昭は基調講演「バーミヤーンの仏教世界」,山田明爾はパネル・ディスカッションの中で「バーミヤーンとその周辺」の発表をなした。シンポジウムでは,調査の前半で行なった3次元測量の成果も公表した。シンポジウムの内容については、2007年1月4日の毎日新聞朝刊で特集記事が組まれている。平成19年度の研究成果は以下の通りである。まず、平成18年に測量調査したチル・ボルジ遺跡、ケリガン仏寺趾、サレスム石窟の測量図面作成と各遺跡のデータ解析を行なった。また、同年に新たに発見したクシャゴラ石窟とムシュタック石窟について詳しい検討をなし、バーミヤーン石窟をはじめ他の石窟寺院との比較検討を行なった。バンデ・アミール川流域に仏教遺跡が点在する事実が仏教文化史上いかなる意義を有するかについて議論を深め、さらなる仏教西伝の可能性を探った結果、トルクメニスタン・アフガニスタン国境付近のムルガーブ川中流域に石窟が点在しており、現存することを確認した。ハザラジャートのバンデ・アミール川流域の仏教遺跡との比較検討が課題である。研究代表の入澤は、調査研究の成果を社会還元する試みとして、日本学術振興会事業「ひらめき☆ときめきサイエンス」で「アフガニスタンの不思議な世界」と題して高校生向けに講義を行なった。なお、平成19年はアフガニスタン情勢が緊迫して、ハザラジャートでの現地調査が行えず、研究費補助金を平成20年度に繰り越して、中国・新彊ウイグル自治区の石窟調査を行なった。アフガニスタン中央部ハザラジャートの仏教石窟との比較をなすためである。クチャのキジル石窟をはじめとして、クムトラ石窟、シムシム石窟、キジルガハ石窟を調査した。そして、平地寺院のケリガン仏寺趾との比較検討のために、ドゥルドゥル遺跡、ウシュトゥル遺跡、コシュトゥル遺跡、スバシ遺跡の調査も行なった。本研究は、アフガニスタン中央部のハザラ人居住区(ハザラジャート)における仏教伝播の経路及びその様相について解明していくことを目的としている。研究部門は、1)遺跡調査とルート調査を主になす現地調査(担当は研究代表の入澤崇、連携研究者の井上陽、山田明爾)と、2)これまでに収集した仏教文物の解析をなす国内での文物研究(担当は研究分担者の宮治昭と吉田豊)、に分かれる。まず、現地調査であるが、アフガニスタンの情勢が悪化したために、アフガニスタンでの調査を行うことができなくなった(調査に充てる予算は返上)。ただし、トルクメニスタンとアフガニスタンとの国境付近にハザラジャートの仏教遺跡と類似性をもつ複数の遺跡の存在をつきとめることができ、仏教西漸研究を推進させる手がかりを得た。その遺跡はムルガーブ川流域及びその周辺に存在しており、ハザラジャートのバンデ・アミール川流域の仏教がムルガーブ川流域に伝播した可能性を示唆する。現地調査の手法は要検討事項である。文物研究では、チル・ボルジ城砦跡で発見された仏教壁画を担当する宮治は、アフガニスタン仏教図像の基盤となる初期ガンダーラ美術を考察し、ガンダーラ美術にみられる異文化交流の研究を促進させた。

本研究の出発点ともなったタンゲ・サフェーダック出土のバクトリア語碑文担当の吉田は、中央アジア仏教という広い視点に立ち、イラン系民族の果たした役割を考察した。仏教伝播の研究を深めるためには現地調査が主軸とならざるを得ず、目下のところ、調査地点の変更も視野に入れて、研究推進の方策を検討中である。本年度は海外調査と国際シンポジウムの二つを活動の中心とした。調査の方は、予定通り、トルクメニスタン・アフガニスタン国境を流れるムルガーブ川流域の遺跡調査を研究代表者の入澤が連携協力者の山田明爾とともに行い、ハザラジャートのバンデ・アミール川流域の石窟造営が西のムルガーブ川流域にも及んでいたことを確認することができた。併せてテジュン川流域も調査を行い、イスラーム以前のゾロアスター教関連の遺跡を確認し、イスラーム以前の宗教状況を見るうえで大きな収穫を得た。さらに本年は西の洞窟文化がアフガニスタンにまで及んだ可能性を探るべく、トルコの洞窟および地下都市を調査した。特にトルコ東部のアフラット遺跡では仏教石窟との共通性がみられ、今後の詳しい調査の足がかりをえた。イラン北西部のヴァルジュヴィ石窟、キャンドワーン遺跡なども調査し、イラン北西部でムルガーブ川流域の石窟にみられる要素を確認することができたのは大きな収穫であった。本研究の最後を飾る公開の国際シンポジウム「人類の至宝アフガニスタン」を2010年3月6日・7日の両日にわたり行い、初日は「バーミヤーンから世界を見る」と題し、研究分担者の宮治昭を中心にして研究発表を行い、バーミヤーン遺跡研究の権威であるゼマルヤライ・タルジー博士(ストラスブール大学)の特別講演も開催し、バーミヤーンを中心としたハザラジャートの仏教文化のあらましを提示することができた。シンポジウム2日目は「仏教西漸」と題し、本研究の成果と今後の展望を提示した。アフガニスタン国立博物館館長オマラ・ハーン・マスーディ及びアフガニスタン考古学研究所所員ケタブ・ハーン・ファイズィ(研究協力者)が参加し、アフガニスタンの考古文物についての最新情報がもたらされた。
中枢神経系における色覚情報処理機構の解明

多くの動物は異なる光波長に感度を持つ少数の光受容細胞の活動をもとに、色を識別することができる。しかし、中枢神経系において色覚を生成する神経機構については、未解明な部分が多い。ショウジョウバエは視覚系の初期神経回路において、ヒトとも多くの共通点を持ち、神経細胞の数が少なく、遺伝学的な技術が発達していることなどから、色覚生成の神経機構を体系的に分析していくためのよいモデルである。本研究では、色覚情報処理機構解明のための第一歩として、ショウジョウバエを用い、色覚情報処理中枢の神経群を対象に電気生理学的手法の確立を行った。また、行動学的に色識別能を評価するための、行動実験系を確立した。動物は外界の光環境から、少数の異なる分光感度(波長特異性)を持つ光受容体を使って、色世界を見ることができる。色の見え方の違いは、異なる分光感度を持つ光受容細胞の活動の組み合わせにより決定される。色覚生成のためには、脳内において、これら異なる光受容細胞からの情報を統合する機構があると考えられる。しかし、中枢神経系における色覚生成の神経情報処理機構はよくわかっていない。本研究では、視覚情報処理経路において、ヒトとも多くの機能構造的共通性を持つショウジョウバエを用い、色覚情報処理中枢の神経群を対象に電気生理学的手法を適用する。そして、中枢神経系における色覚生成機構を明らかにすることを目的とする。中枢神経系における色覚生成機構を解明するためには、中枢神経系の色覚情報処理経路の神経群から分光感度を測定し、それを光受容細胞の分光感度と比較するのが、有効な最初のステップである。そのために、ショウジョウバエ中枢神経系における色覚情報経路の神経群を対象に、電気生理学的手法であるホールセルパッチクランプ法を適用する。また、電気生理学的に得られた中枢神経群の光応答特性と実際のショウジョウバエの色識別能について対応関係を調べるため、色識別の行動実験を行う。平成25年度は、電気生理学的手法適用のための第一歩として、ショウジョウバエの可視範囲において、光の波長および強度を短波長から長波長までコントロールできる光刺激装置を構築した。そして、実際にショウジョウバエから網膜電図を計測し、光刺激条件について検討した。また、報酬学習を利用した色識別の簡易的な行動実験系を確立した。多くの動物は外界の光環境から、少数の異なる分光感度(波長特異性)を持つ光受容細胞の活動の組み合わせにより、色世界を見ることができる。本研究では、視覚情報処理経路において、ヒトとも多くの機能構造的共通性を持つショウジョウバエを用い、色覚情報処理中枢の神経群を対象に電気生理学的手法の確立を目指した。そして、色覚経路の2次、3次神経細胞から分光感度を計測することにより、中枢神経系における色覚情報処理機構を明らかにすることを目的とした。2013年度は、ショウジョウバエの可視範囲において、光の波長および強度を短波長から長波長まで一定間隔で変化させた刺激を与えることができる光刺激装置の構築と、実際にショウジョウバエの網膜から網膜電図を計測し、光刺激装置からの刺激について評価を行った。また、ショウジョウバエの色識別能を評価するための、報酬学習を利用した行動実験系を確立した。2014年度は、実際にin vivoで、ショウジョウバエの視覚中枢の神経からホールセルパッチクランプ法により分光感度の計測を行った。いくつかの神経群において、光刺激に対する神経応答の計測に成功したが、波長特異的な応答を示す神経群の同定には至らなかった。また、安定的な計測の障害となるいくつかの技術的な問題が明確になった。今後、それらの問題を解決し、波長特異性や色対比性の応答を示す神経群の探索と同定を進める。さらに、それらの神経群を遺伝学的に操作し、色識別能に与える影響について行動実験で検証する。神経行動学、動物生理学、感覚生理学平成25年度は、キセノン光源、モノクロメーター、シャッターコントロール装置、光ファイバーなどから構成される光刺激装置の選定および購入を行った。その光刺激装置を実験セットアップに組み込み、300-700nmの範囲で光子数を合わせた単波長刺激を行えるようになった。そして、光刺激装置の評価として、網膜電図(ERG)を用い、実際にハエの目に光が適正に照射されていること、適正な光の強度範囲、順応の起こらない刺激間隔の選定を行った。平成26年度は確立した光刺激法を用い、視覚中枢の2次、3次神経細胞からホールセルパッチクランプ法による分光感度の測定を行う。また、ショウジョウバエの色識別能を評価するための行動実験として、先行研究を参考にタブレットPCからの光を条件刺激、スクロースを無条件刺激として用いた報酬学習実験系を確立した。野生型と光受容体変異体の色識別能の違いを評価した。

電気生理実験セットアップのCCDカメラの解像度に問題があり、標的とする視覚中枢の2次、3次神経細胞の細胞体の視認が十分にできなかったことが、ホールセルパッチクランプ法の確立の障壁となっていた。カメラを交換したことにより視認性が改善されたため、今後はより安定的な計測法の確立が期待できる。また、色識別能を評価する行動実験に関しては、より細かい波長弁別能を評価できる実験系を新たに構築する予定である。概ね計画通りに物品購入などを行ったが、少額の余りが生じたので、次年度の消耗品用に繰り越した。実験に必要な消耗品および学会旅費に使用する予定である。
日本におけるセクシュアルマイノリティの出産・育児の実態把握に関する研究

今年度は、セクシュアルマイノリティで出産・子育てを考えたり実際に子育てをしたりしている自助グループでの参与観察を行い、調査上の問いを先鋭化させていった。参与観察を行った自助グループで出会った人々に対して、主に構造化されていないインフォーマルなインタビューを繰り返した。その中から、セクシュアルマイノリティが出産・子育てに至るプロセスとして、以下の6点を洗い出した:1子育てを考えている(あるいは実際に行っている)当事者自身のライフヒストリー、2子どもを持つ(持ちたい)動機、3当事者が理想とする「家族」の形、4精子・卵子提供者との出会い、5生殖方法の検討・実施、6出産後の子育ての実態。これらの結果からは、当事者自身と血縁家族との関係が自助グループへの参加に重要な影響を与えている可能性が示唆された。セクシュアルマイノリティであるために血縁家族からの理解や協力が得られない結果、自助グループによる共助関係や情報交換などが必要ではないかと考えられた。ただし、詳細についてはさらに聞き取り調査を行う必要がある。また、当事者が出産・子育てを行う際、どのような困難状況があるのかについてはこれまでの調査で一部明らかとはなったものの、その全体が未だ明らかとなっていない。社会的制度の整備という観点からも、来年度にさらなる調査を行いたい。フィールド調査と同時に、文献調査も行った。海外の同性婚や同性パートナーシップと出産・子育てに関する文献、生殖医療技術と生命倫理や医療人類学に関する文献の整理を行った。今年度は、主にレズビアン女性に対するインフォーマルなインタビューを行った。逆に、ゲイ男性へのインタビューが手薄になったため、来年度は問いをさらに明確にした上で、構造化されたインタビューを実施する。今年度のフィールドワークでは、主に出産・子育てを考えているセクシュアルマイノリティの置かれた社会的状況については明らかになったが、その一方で、彼ら/彼女らと医療者との関係、などはまだ明らかにできていない。また来年度の課題としては、日本におけるセクシュアルマイノリティの生殖補助医療の利用と法との関係、産科婦人科学会をはじめとする学会内でのセクシュアマイノリティの位置づけなどについても整理することが必要である。さらに、実際にセクシュアルマイノリティによって育てられている子どもが本調査の中にきちんと位置付けられていなかった点は反省すべき点である。調査で出会った子どもたちが主に3歳以下であったためであるが、今後子どもを調査の中に位置付ける必要がある。今年度は、ゲイ・バイセクシュアル男性9人とレズビアン女性2人にインタビューを行った。基本属性、家族関係、学校や職場などの人間関係、ライフヒストリー、同性パートナーシップや同性婚についての考え、出産・子育てや生殖医療の利用についての希望などについて聞いた。インタビューを行った後その内容を文字起こしし、現在データ分析を進めている。また平成29年度末から、レズビアン女性で出産・子育てを考えている自助グループにメンバーとして参加することとなり、今後このグループを拠点としながら、フィールドワークとインタビュー調査を行う予定である。この自助グループのイベントには、ゲイ男性からの精子提供によって子供が欲しいと思っているレズビアン女性、代理母出産や養子縁組などによって子供が欲しいと思っているゲイ男性、性転換手術によって性別変更をした上で実際に子育てを行っているトランスジェンダー/トランスセクシュアルの男性と女性が参加しており、互いに情報交換を行ったり、ネットワーク形成を行ったりしている。この自助グループで参与観察が可能になったことで、調査の活動範囲を今後広げていくことができるようになった。平成29年度は、主にゲイ・バイセクシュアル男性へのインタビューを中心に行ったが、同性間での出産や育児について具体的に考えているものはわずかではあったものの、いくつかの地方自治体で施行されている同性パートナーシップ制度の利用を検討しているものや、実際にレズビアン女性に精子提供を行いその子育てに参加しているものからのインタビューも行った。ただし、インタビュー対象者の階層に偏りがあるため、今回の対象者層とは異なる層へのインタビューも今後必要である。初年度は、主にゲイ・バイセクシュアル男性に限定した聞き取り調査を行う予定であったが、レズビアン女性に対するインタビューも行うことができ、またレズビアン女性が中心となって組織された出産・子育てを検討している自助グループとラポール関係を築くことができた。

海外の同性婚や同性パートナーシップと出産・子育てに関する文献、生殖医療技術と生命倫理や医療人類学に関する文献の整理を行った。今年度は、主にレズビアン女性に対するインフォーマルなインタビューを行った。逆に、ゲイ男性へのインタビューが手薄になったため、来年度は問いをさらに明確にした上で、構造化されたインタビューを実施する。LGBT間で出産と子育てを検討している自助グループにメンバーの一員として参加することが可能となったため、今後、精子提供、出産、子育てを考えているLGBTと直接接触しながら情報収集を行うことが可能となった。平成30年度は、特にレズビアン女性に集中的にインタビューを行いつつ、トランスジェンダーやトランスセクシュアルの方達とのネットワーク形成も行なっていく予定である。今年度のフィールドワークでは、主に出産・子育てを考えているセクシュアルマイノリティの置かれた社会的状況については明らかになったが、その一方で、彼ら/彼女らと医療者との関係、などはまだ明らかにできていない。また来年度の課題としては、日本におけるセクシュアルマイノリティの生殖補助医療の利用と法との関係、産科婦人科学会をはじめとする学会内でのセクシュアマイノリティの位置づけなどについても整理することが必要である。さらに、実際にセクシュアルマイノリティによって育てられている子どもが本調査の中にきちんと位置付けられていなかった点は反省すべき点である。調査で出会った子どもたちが主に3歳以下であったためであるが、今後子どもを調査の中に位置付ける必要がある。旅費については、今回東京でのインタビュー調査はほとんどできず関西近辺でのインタビューが中心となったため、支出が少なくなった。次年度は東京での調査が主となるため、今年度分を次年度で使用する。また、国際学会での発表を今年度行わなかったが、来年度はブラジルで開催される学会に参加する予定であるため、今年度の残りの旅費を来年度に使用する。人件費と謝金については、今回、調査対象となる団体とのラポールが年度末にできたため、調査協力者への謝金の支払いは来年度以降となる。今年度はインフォーマルなインタビューを中心に行ったため、フォーマルなインタビューで発生する謝金の支払いが小学であったため。
住居・建築分野における就業と生活歴-生活の視点をもった専門家育成のために

住居・建築分野における女子卒業生の追跡調査を通じて、仕事と生活歴を解析し、キャリア継続の阻害要因を把握した上で、当該分野における女性の参画が、男女双方のライフスタイルと空間創造にどのような変化をもたらしているかを明らかにした。当分野における厳しい労働環境の中で、女性は多様な働き方を選択しながら専門の仕事を継続していること、その際、女性としての家庭における生活体験を仕事に生かして活躍していることを示した住居・建築分野における女子卒業生の追跡調査を通じて、仕事と生活歴を解析し、キャリア継続の阻害要因を把握した上で、当該分野における女性の参画が、男女双方のライフスタイルと空間創造にどのような変化をもたらしているかを明らかにした。当分野における厳しい労働環境の中で、女性は多様な働き方を選択しながら専門の仕事を継続していること、その際、女性としての家庭における生活体験を仕事に生かして活躍していることを示した以下のA、B、Cの3つの調査を行った。A女子卒業生へのアンケート調査B女子卒業生の個別聞き取りによるライフヒストリー調査C女性専門家が関わった生活空間の事例調査Aの調査より、建築・住居分野女子卒業生のキャリア継続の特徴と課題を明らかにできた。多くの女子卒業生が高いイキャリア継続意志を持って就職しいるが、結婚や出産育児との両立の壁は大きく、また職場における男女差別の存在や過酷な労働環境が原因で、7割以上が最初の就職先をすでに退職している。しかし、多くが再就職・転職を重ねながらも専門職にこだわりながらキャリアを継続しており、技術の習得と資格の取得により最終的に独立自営を選択する人も一定の割合で存在することが明らかになった。さらに、男女雇用機会均等法が施行された1980年代後半より、女性の参画が進んだ一方で男性と同じ労働環境に身をおくことになり、女子卒業生のライフスタイルが大きく変化したことも分かった。すなわち、結婚出産率は大きく減少し、体を壊した経験は増加している。またBの調査では、女子卒業生のライフスタイルを、(1)独身仕事継続型、(2)DINKS型、(3)育児両立型、(4)専業主婦型に分類し、それぞれのライフスタイルを選択した要因、特徴も明らかにした。現在のライフスタィルの選択には母親の生き方や生育環境、また職場におけるロールモデルの存在が大きく影響している。現在専業主婦型である場合も多くは再就職希望を持っており、実際に転職経験がありキャリア継続の努カの跡が認められた。またライフワーバランスのあり方について提言した。Cの調査については、生活体験の空間への反映に関するアンケート調査を終え、次年度に継続し分析に入る予定である。昨年までに、住居・建築分野における女性参画の実態を解明してきたが、今年度は、生活空間創造における男女共同参画の意義を明らかにするために、主に建築設計業務に携わる男女双方の専門家を対象に、生活体験の仕事への反映に関する調査を行った。その結果、以下のことが明らかになった。(1)男女共に多くの建築設計技術者の仕事には、自身の生活体験が大きく反映している。なかでも、家事・育児等の家庭生活体験は最も直接的に反映しやすい体験である。(2)その生活体験には、明らかな性差が存在する。女性は結婚を転機に多くの時間を家事・育児・介護に費やす生活に転換しているのに対して、男性は結婚前後で大きな変化はなく仕事中心の生活を続けている。(3)一方で、女性建築技術者のなかには、仕事に重点をおくことで、結婚出産を控えている人が多く存在し、子どものいる比率は、男性87.9%に対して、女性は46.5%に留まっていた。(4)仕事の進め方や重点の置き方にも性差が存在する。女性は、使いやすさや環境との調和等を重視するのに対し、男性は、空間のイメージや形を重視する人が多い。これは、多くの女性建築設計技術者の出身学部が住居系学部であることにも深く関わっている。(5)女性建築設計技術者は世間からも生活者の視点を期待され、自身も家庭生活体験を武器に、現状では主に住宅分野で活躍している。以上により、異なる生活体験や視点をもつ男女が、生活空間創造に参画することは空間創造の多様性を保護すること、また、男女ともに妥当な労働環境を保障し、ワークライフバランスのとれたライフスタイルを実現することは、安全で豊かな生活空間創造につながることが示唆された。
ＩｇＥレセプター発現抑制を作用メカニズムとする新規抗アレルギーリードの創製

アレルギーの発症は、症状を引き起こす炎症性分子がマスト細胞より放出されることで引き起こされるが、その放出はマスト細胞上の受容体にIgEというタンパクが結合し、さらにIgEがアレルゲン(花粉など)に反応することが鍵となっている。私は、このマスト細胞上の受容体を発現抑制することでアレルギー反応が抑えられるのではないかと考え、培養マスト細胞を用いた活性評価系を構築し、受容体発現抑制物質としてchlorin e6を見出した。本化合物は、培養細胞に対してのみならず、ラットに経口投与することでラットのマスト細胞上の受容体量を抑制し、さらにアレルギー応答を抑制することが明らかになった。ラット由来マスト細胞RBL-2H3に対する細胞表面IgEレセプターの発現抑制評価系を用いて、生薬ソヨウのメタノール抽出エキスから見出した活性物質「pheophorbide a」について、有機化学的手法を加えてメチル化体、エキソオレフィン還元体を調製した。しかしながら、これらの活性はpheophorbide aを上回るものではなかった。一方、市販品として入手可能なpheophorbide aの類似化合物であるchlorin e6が、より強力なIgEレセプター発現抑制活性を示した。そこで、chlorin e6を用いてin vivoの検討を進めた。まず、昨年度確立したラット腹腔浸潤液よりマスト細胞を得る方法についてプロトコルを最適化し、本方法によって得られるマスト細胞に発現しているIgEレセプター量を評価した。生薬ソヨウのメタノールエキスあるいはchlorin e6を経口投与した場合に、IgEレセプター発現量が有意に減少していることが確認された。また、1日の単回投与より、2日連続で合計2回投与した方が抑制効果が大きかった。この際、体重減少や下痢、脱毛等の毒性や副作用は認められなかった。さらに、I型アレルギーのモデルといわれているPCA反応について検討した。本反応は、IgEを皮内投与して感作させたのち、抗原と色素を静注することで感作させた箇所にアレルギー反応を起こし、その結果として色素の浸潤が認められる反応である。IgEの皮内投与に2日先んじてchlorin e6を経口投与し、抗原と色素の静注まで4日間連続で投与を続けてPCA反応の結果を検証したところ、10 mg/kgの投与量で約40%の色素浸潤抑制が認められた。この結果によって、IgEレセプターの発現抑制が抗アレルギーに繋がることを示すと共に、chlorin e6がラットに対して抗アレルギー作用を持つことが示された。以前に構築したヒトマスト細胞に対するIgEレセプター発現量評価系と同様にして、ラット由来マスト細胞として一般的に用いられているRBL-2H3に対する評価系の構築を完了した。すなわち、抗Rat FcεRI抗体に続き二次抗体としてFITCラベル化抗体で処理してフローサイトメーターで蛍光強度を検出することでIgEレセプター発現量の測定が可能となった。しかしながら、ヒトマスト細胞に対するIgEレセプター発現抑制物質は、いずれもRBL-2H3に対しては活性を示さなかったため、これらの構造活性相関の検討を中断し、あらたに天然資源由来のRBL-2H3に対するIgEレセプター発現抑制物質の探索を開始し、生薬ソヨウのメタノール抽出エキスより活性物質として「pheophorbide a」を見出した。現在、本活性化合物について、構造活性相関の検討を行っている。また、IgEレセプターの発現抑制が抗アレルギー作用に繋がることを証明する目的の端緒として、ラットの腹腔浸潤液からマスト細胞を回収する方法を検討した。マスト細胞用バッファーを腹腔内に注射し、開腹して細胞浸潤液を回収後、遠心分離によって細胞群を得たのち、Ficoll液による密度勾配法によってマスト細胞を精製した。これらの細胞は、マスト細胞が選択的に染色されるtoluidine blueによって精製を確認することができた。取り出したマスト細胞については固定化の後、in vitroでの操作と同様に、抗Rat FcεRI抗体に続くFITCラベル化抗体で処理してフローサイトメーターで検出することでIgEレセプター発現量の測定を行った。現在、本法の精度を上げるべく操作プロトコルの最適化を行っている。in vitroラットマスト細胞でのアッセイ系構築は予定通り完了したが、ヒト細胞に対する活性物質はラット細胞には活性を示さなかった。本来、見出していた活性物質を元に構造活性相関の検討を行う予定であったが、この検討は中止した。この状況は計画の段階で多少予期していた事象であり、大きな問題もなく柔軟に対応できた。その後、新たな活性物質の発見およびラット腹腔から回収したマスト細胞に対するIgEレセプター発現量評価系の構築(最適化は進行中であるが)と、概ね申請した計画通りの成果が出ている。幸いにして、昨年度は概ね計画書どおり遂行することができたので、今後も当初の計画に則って研究を推進する。まずは、ラット腹腔から採取したマスト細胞に対するIgEレセプター発現量評価系の構築を最適化を含めて完了する。

また、in vitroの系でpheophorbide aの構造活性相関を検討する。その際、in vivoへの展開を見据えて、活性と同時に量的供給の観点からも化合物を評価する。これら両結果を掛け合わせて、見出した有用な活性物質をin vivo試験に適用し、in vitroでの活性物質がin vivoでもIgEレセプター発現抑制効果を示す事を証明する。ここでは、投与経路や投与量、投与回数、投与から検出までの日数を検討する。余力があれば、さらなる活性物質の探索を行っていく。当初の計画通り、類縁体合成のための消耗品、生物活性評価のための消耗品、実験動物などの物品費用とともに成果発表のための旅費が必要となる。次年度使用額は、今年度の研究を効率的に遂行したことに伴い発生した発生した未使用額であり、平成25年度請求額と併せ、平成25年度の研究遂行に使用する予定である。
母乳ガングリオシドとシアル酸含有多糖類の生理作用:神経細胞分化への

ガングリオシドは神経系に高濃度に存在し、一部のガングリオシドは少量ではあるが神経組織以外の臓器や血球、血清、脳脊髄液に存在することが知られている。ヒトの母乳は新生児、乳児とって、エネルギー源だけでなく、感染防御、脳の発育に重要な働きをしている事が知られている。我々は満期産の母親よりのヒト母乳にはGD3とGM3ガングリオシドが高濃度に存在し、牛乳や調整粉乳より高濃度である事、GD3が初乳では唯一の主要ガングリオシドであり、GM3は出産後8日より急に出現し、徐々に増加する事を報告した。一方、早期産の母親からの母乳に関するdataはないため、妊娠30週未満の早期産時の母乳でも検討した。早期産母体の母乳ガングリオシドは出産後2-3日で頂値となり、10日まで高濃度が維持された。GD3は満期産母乳と同様に出産後、7-10日までの初乳で主要ガングリオシドであり、GM3はほとんど検出されなかった。その後、GD3は低下し、GM3が増加した。出産後5-8日までの母乳GD3濃度は、早期産母乳の方が満期産母乳との間に差はなかったが、それ以降の時期のGM3濃度は早期産母乳が満期産母乳より低値であった。満期産と早期産母乳の母乳は、ともにGD3とGM3を主要成分とし、GD3とGM3がともに未熟な脳及び、大脳神経組織、胎児脳や中枢神経系の悪性腫瘍で主要なガングリオシド成分である事より、14C-GD3、14C-GM3を自分で作製し、ラットの母乳に混入、新生児ラットの胃に直接注入し、大脳への移行、GD3、GM3それぞれよりGM1、GD1a、GD1b、GT1b等、複雑ガングリオシドへの生合成代謝を検討した。しかし、現時点で大脳への移行、生合成は確認されていない。この理由として1.実験手順そのものに問題、2. 14C-GD3、14C-GM3の投与量、濃度が低いため検出感度以下であった。3.ラットへの投与方法、4.ガングリオシドではなく、多糖類に14C-をラベルして検討すべきであった等を考え、実験を継続している。^<14>C-GD3と^<14>C-GM3を新生仔ラットの胃内に投与し、大脳への移行と、大脳内において、糖鎖が2個のGD3、GM3(単純ガングリオシド)より、4個の糖鎖構造を持つ複雑ガングリオシド:GM1、GD1a、GD1b、GT1b、GQ1bへの生合成の推移と、GD3、GM3、それぞれからの複雑ガングリオシドへの生合成推移の差異と、大脳神経系内への分布状況を検討する。市販製品がなく、GD3、GM3に[1-^<14>C]acetic anhydrideを標識化し、^<14>C-GD3、^<14>C-GN3を作成する事が必須である。当大学RI研究室に専用のロータリーエバポレーター(N-1100)とドライサーモユニット(DTU-1cセット)の追加購入が必要であった。^<14>C-GD3と^<14>

C-GM3の作成には1%NaBH4、80°C1時間反応させて、脱アセチル化をした後、GD3、GM4に取り込まれなかった[1-^<14>C]無水酢酸などの不純物を透析にて排除し凍結乾燥する。その後、更に[1-^<14>C]acetic anhydddeをピリジンにと等モルにて20°C64時間、更に100°C4時間反応させて、アセチル化し、透析、凍結乾燥にて^<14>C-GD3と^<14>C-GM3を精製した。[1-^<14>C]acetic anhydrideがどの程度標識として取り込まれたのか不明ではあるが、^<14>Cの透析液への喪失はほとんどなかった。薄層クロマトグラフィー(TLC)にて、^<14>C-GD3と、^<14>C-GM3が標準ガングリオシドと同等の位置にある事を確認し、標識^<14>C-GD3と^<14>C-GM3が作製された事を確認した。次年度より、この標識したミルクガングリオシド;^<14>C-GD3、^<14>C-GM3を新生仔ラットに投与し、脳内の生合成を検討する。母乳は新生児乳児期の主要エネルギー源として身体発育や脳の発達に重要な役割を持ち、母乳児の方が人口調製粉乳児より、新生児乳児期以降の認知能の発達が促進しているとの報告が散見される。ただ、これらは統計的手法に基づく検討であり、神経生化学や病理学所見に基づく証明はなされていない。CD3はヒト母乳初乳と未熟な脳神経系に共通する主要ガングリオシドであり、シアル酸含有多糖類が両者に存在する事も指摘されている。この母乳中GD3とGM3が新生児乳児の大脳神経系の発達に直接関与しているかを^<14>C-GD3と^<14>C-GM3の消化管からの吸収、移行実験、大脳内でのより複雑なガングリオシドへの生合成、即ち、GM1やGD1aなどの複雑なガングリオシドへの転換、シアル酸含有多糖類の神経細胞への移行率の差異を検討し、脳神経系の分化、発育への作用と脳の発達により適した人工調整粉乳開発の予備研究とする。ただ、^<14>GD3と^<14>C-GM3は市販のものがなく、当研究室で合成する必要があり、合成の準備、合成の時間を要した。^<14>C-GD3と^<14>C-GM3を合成、精製した後、それぞれを新生児仔ラットの胃内に投与し、大脳への移行と大脳内におけるより複雑なガングリオシドGM1、GD1a、GD1b、GT1b、GQ1b等への生合成の推移と、それぞれのガングリオシドの生合成率の差異、大脳神経系内への分布を脳超薄切片をautoradiogaraphyにて神経病理学的に検討している。妊婦ラットより出生した、日齢が正確な新生仔ラットの生後1日目より、哺乳にて乳白色に拡大した胃内へ^<14>C-GD3あるいは^<14>C-GM3をそれぞれ、注射器を使用して直接、正確に適正量を投与して検証したが、投与日の検討も必要である。本年度はヒト早産、妊婦23-28週、早産母乳のガングリオシドの経時的推移を検討し報告した(Nutrition, 2011, in press)。ガングリオシドは神経系に高濃度に存在し、一部のガングリオシドは少量ではあるが神経組織以外の臓器や血球、血清、脳脊髄液に存在することが知られている。ヒトの母乳は新生児、乳児とって、エネルギー源だけでなく、感染防御、脳の発育に重要な働きをしている事が知られている。我々は満期産の母親よりのヒト母乳にはGD3とGM3ガングリオシドが高濃度に存在し、牛乳や調整粉乳より高濃度である事、GD3が初乳では唯一の主要ガングリオシドであり、GM3は出産後8日より急に出現し、徐々に増加する事を報告した。一方、早期産の母親からの母乳に関するdataはないため、妊娠30週未満の早期産時の母乳でも検討した。