hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
4次元成長力学の構築と牧草個体への適用による空間構造形成過程の解析

4.植物個体の実験データから、重量の相対増加速度の二乗に関する3次元空間軸方向の値(草高+横幅+奥行)と1次元時間軸方向の値の比が、成長に伴いイネ科牧草とマメ科牧草いずれでも大きくなった。このことから、個体重を指標とした植物の相対成長は、成長初期では時間軸方向に、成長後期では空間軸方向に、それぞれ活発になることが認められた。1.成長関数に用いる指数関数の4次元的性質成長関数で用いる指数関数[exp(θ)]は、4次元特殊相対論のボンディK因子[((1+v/c)/(1-v/c))^0.5、c:光速度、v:物体の速度]に等しい。exp(θ)のθを成長を表すrt,rx,ry,rz[t:時間、(x,y,z):三次元空間、r:相対成長率]で置換すると、成長現象は4次元の現象に見え、4次元時空だからこそ時空軸に沿う成長現象の生じることが示唆された。2.指数関数とニュートン力学との類似性を用いた成長関数階層構造の解析初等成長関数[W=W_0exp(rt)、W:重量]の力学は、(成長速度の2乗)=(重量×成長加速度)であり、ニュートンの運動方程式、(運動量の時間変化)=(質量×運動加速度)と似ている。そこで、(成長速度の2乗)÷(重量×成長加速度)を、ベルタランフィ、リチャーズ、ミッチェルリッヒ、ロジスティック、ゴンペルツの主要成長関数に適用した結果、ベルタランフィ関数(漸近性、指数増加)から、リチャーズ(漸近性、指数増加)、ミッチェルリッヒ・ロジスティック・ゴンペルツ(全て漸近性)、初等成長(指数増加)が系統的に導かれ、漸近性と指数増加を含む成長関数の階層構造が確認された。3.指数関数の虚数単位への崩壊と波動関数の出現指数関数と等しいボンディK因子は、[((c/v+1)/(c/v-1))^0.5]と変形することにより、v→∞で、虚数単位[(-1)^0.5=i]に崩壊する。v→∞を4次元特殊相対論のローレンツ変換に適用すると、実数の時空間は虚数の時空間になり、また虚数単位の表現[i=exp(i(π/2))]から、波動関数が出現する。これは、禁止されている無限大の速度が波動関数に吸収され、複数の場所に同時刻に存在する量子的共存を示唆することになった。4.4次元成長力学以上の結果、4次元成長力学は指数関数の4次元的性質に起因し、指数関数を用いる成長現象はミクロからマクロまでを含む自然現象の基盤の一部であると結論された。
新型大気蛍光望遠鏡による極高エネルギー宇宙線観測と質量組成の測定

次世代の宇宙線観測実験を目指した開発研究として、直径1.6 mの複合鏡とその焦点面に4本の8インチの光電子増倍管を設置した低コスト型の新型大気蛍光望遠鏡による宇宙線観測を実施した。2016年から2018年までの間に米国ユタ州のテレスコープアレイ実験の観測サイトに合計3基の新型大気蛍光望遠鏡を設置し、日本からの遠隔操作によって定常観測を達成した。3基の新型大気蛍光望遠鏡で、仰角方向に30度と方位角方向に90度の視野角に到来する宇宙線を観測できる。そして、新型大気蛍光望遠鏡とデータ収集回路の統合試験として、21 km先の紫外線垂直レーザー光源を観測した。この信号は19.5乗電子ボルトの宇宙線が21 km先に到来した時に期待される信号に相当するため、新型大気蛍光望遠鏡が期待通りの性能を持っているかの検証になっている。加えて、30分ごとにレーザー光源は射出されることを利用し、その信号の大きさから時々刻々と変化する大気透明度を解析できることを明らかにした。これまでの新型大気蛍光望遠鏡の観測運用で、累計515時間の夜間の観測時間を実施した。新型大気蛍光望遠鏡の測定データを使って解析した結果、これまでに観測できた宇宙線の中で最もエネルギーの高い宇宙線は1.7×10の19乗eVのエネルギーを持ち、宇宙線の質量組成に依存する空気シャワーの最大発達深さ(Xmax)は842 g/cm^{2}であった。現在これらの解析結果をまとめ、学術論文としての投稿を準備中である。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。次世代の大型の極高エネルギー宇宙線観測実験を目指した開発研究として、直径1.6 mの複合鏡と焦点面に4本の8インチの光電子増倍管を設置した低コスト型の新型大気蛍光望遠鏡を製作した。すでに宇宙線の定常観測を実施している米国ユタ州にあるテレスコープアレイ実験の観測サイトに、望遠鏡を収納するための建屋とコンクリートパッドの建設を始め、2016年10月に新型大気蛍光望遠鏡を設置した。そして、データ収集用回路を設置し、テレスコープアレイ実験の大気蛍光望遠鏡からの外部トリガーと同期したデータ収集による観測を開始した。新型大気蛍光望遠鏡とデータ収集回路の統合試験として、望遠鏡の前の紫外線LED光源を光らせ、全てのPMTに信号が検出されるかを試験した。また、21 km先で30分ごとに垂直射出される紫外線レーザー光源の検出にも成功した。この信号は21 km先に19.5乗電子ボルトの宇宙線が到来した時に期待される信号に相当するため、宇宙線の信号に対しても新型大気蛍光望遠鏡が感度を持つことを確かめた。シミュレーションに新型大気蛍光望遠鏡を実装し、紫外線レーザー光源から期待される信号を計算し、実際の測定データとの比較を進めている。2016年10月から2017年3月までの新型大気蛍光望遠鏡の観測により、累計128時間の観測時間を達成した。その測定データから、極高エネルギー宇宙線が大気中で発する大気蛍光の候補事象を探査した。その結果、18事象の極高エネルギー宇宙線からの大気蛍光発光の事象を発見した。これらの研究成果についてはテレスコープアレイ実験およびピエールオージェ観測所の共同研究者会議や、国内の物理学会、国際会議で報告され、大気蛍光望遠鏡の専門家らとの議論を深めた。次世代の開発研究となる低コスト型の新型大気蛍光望遠鏡を米国ユタ州のテレスコープアレイ実験へ設置し、実際に極高エネルギー宇宙線が観測できており、順調に研究が進んでいる。さらには日本からの遠隔操作を実施できる環境を整え、実際に遠隔操作による観測が達成できたことは当初の計画以上に進んでいる点である。データ解析へむけ、シミュレーションに新型大気蛍光望遠鏡の鏡や光電子増倍管の配置情報を実装し、遠方の紫外線垂直レーザーから期待される信号を計算し、測定データとの比較も進展している。また、春と秋の日本物理学会での講演や国際会議での発表、またテレスコープアレイ実験およびピエールオージェ観測所の共同研究者での発表を通して、多くの専門家らとの議論を進めている。課題点としては、望遠鏡の建屋とコンクリートパッドの建設が遅れ、加えて輸送時の関税の手続きでの遅延により新型大気蛍光望遠鏡が1基しか設置できておらず、期待された宇宙線の統計量よりは少ないことが挙げられる。次世代の極高エネルギー宇宙線観測実験を目指した開発研究として、直径1.6 mの複合鏡と焦点面に4本の20 cmの光電子増倍管を設置した低コスト型の新型大気蛍光望遠鏡をこれまでに合計2基製作した。その後、データ収集用回路を設置し、テレスコープアレイ実験の大気蛍光望遠鏡からの外部トリガーと同期したデータ収集による観測を開始した。また、2基の望遠鏡の日本からの遠隔操作方法を確立し、日本の昼間に米国ユタ州の夜間定常観測を実施している。そして2016年10月から2018年3月までの期間に、累計335時間の夜間晴天夜における観測を達成した。データ解析では、テレスコープアレイ実験の地表粒子検出器または大気蛍光望遠鏡から宇宙線の到来方向情報を使って、新型大気蛍光望遠鏡の測定データから質量組成に感度を持つ空気シャワー粒子が最大粒子数に達する深さ(Xmax)を測定する手法を実装した。また、30分ごとに射出される21 km先の遠方の紫外線垂直レーザー光を観測し、その波形の形から時々刻々と変化する大気透明度を見積もる解析を実装した。現在は、光電子増倍管や鏡、大気透明度といった時間依存する各種較正データをデータベース化し、高精度解析の準備を進めているところである。

また、新型大気蛍光望遠鏡で観測される、陽子もしくは鉄の極高エネルギー宇宙線によるXmax分布とそのエネルギー依存性を検出器シミュレーショにより見積もった。これらの研究成果については、テレスコープアレイ実験およびピエールオージェ観測所の共同研究者会議や、国内外の物理学会や国際会議で報告することで、多くの大気蛍光望遠鏡の専門家らとの議論を深めている。次世代の開発研究となる低コスト型の新型大気蛍光望遠鏡を米国ユタ州のテレスコープアレイ実験に合計2基設置し、日本からの遠隔操作によって定常観測を継続している。また、極高エネルギー宇宙線の検出事象数も増加しつつあり、当初の予定通り順調に研究が進んでいる。また到来方向情報を他の検出器から受け取って、質量組成に感度の高い空気シャワーの最大発達深さ(Xmax)を求めるデータ解析の実装も進んでおり、高精度解析へ向けた各種較正データの整理、検出器シミュレーションとの比較も予定通りに進んでいる。次世代の宇宙線観測実験を目指した開発研究として、直径1.6 mの複合鏡とその焦点面に4本の8インチの光電子増倍管を設置した低コスト型の新型大気蛍光望遠鏡による宇宙線観測を実施した。2016年から2018年までの間に米国ユタ州のテレスコープアレイ実験の観測サイトに合計3基の新型大気蛍光望遠鏡を設置し、日本からの遠隔操作によって定常観測を達成した。3基の新型大気蛍光望遠鏡で、仰角方向に30度と方位角方向に90度の視野角に到来する宇宙線を観測できる。そして、新型大気蛍光望遠鏡とデータ収集回路の統合試験として、21 km先の紫外線垂直レーザー光源を観測した。この信号は19.5乗電子ボルトの宇宙線が21 km先に到来した時に期待される信号に相当するため、新型大気蛍光望遠鏡が期待通りの性能を持っているかの検証になっている。加えて、30分ごとにレーザー光源は射出されることを利用し、その信号の大きさから時々刻々と変化する大気透明度を解析できることを明らかにした。これまでの新型大気蛍光望遠鏡の観測運用で、累計515時間の夜間の観測時間を実施した。新型大気蛍光望遠鏡の測定データを使って解析した結果、これまでに観測できた宇宙線の中で最もエネルギーの高い宇宙線は1.7×10の19乗eVのエネルギーを持ち、宇宙線の質量組成に依存する空気シャワーの最大発達深さ(Xmax)は842 g/cm^{2}であった。現在これらの解析結果をまとめ、学術論文としての投稿を準備中である。現在、テレスコープアレイ実験の現場責任者であるJohn N Mattews特任教授と週1回の定例会議を開催し、2基以降の望遠鏡の設置計画についての検討を進めている。これに加えて月に1度の共同研究者全体の電話会議により、密な連携によって迅速に研究計画を進め、安定したデータ取得を実施する。また、テレスコープアレイ実験およびピエールオージェ観測所の共同研究者会議や国内外の研究会で発表し、専門家らとの議論を通じて、目的の早期発見および解決に努める。現在、テレスコープアレイ実験の現場責任者であるJohn N Mattews特任教授と週1回の定例会議を開催し、継続的な運用について問題がないかについて議論を継続する。
骨肉腫患者の腫瘍細胞および末梢血における遺伝子発現パターン-DNAマイクロアレイを用いたクラスター解析-

骨肉腫は骨形成細胞が悪性化したものと考えられているが、我々は、骨形成細胞がエストロゲンによって影響を受けることに注目し、骨軟骨組織におけるエストロゲンの役割について検討した。この結果、エストロゲンのない状況でdown-regulateされ、エストロゲン補充により発現が正常化していた9個の既知遺伝子と43個のExpressed sequence tagsを特定した。9個の既知遺伝子についてRT-PCRで発現パターンを確認したところ、4遺伝子[Collagen type II(COLII),extracellular superoxide dismutase(SOD),plasminogen activator(u-PA),DDR1]が、DNAマイクロアレイの発現パターンと一致し、これらの遺伝子はエストロゲンによってregulateされていると考えられた。さらに、u-PAはタンパクレベルでもエストロゲンによりregulateされており、その発現部位は軟骨と骨の境界領域のchondrocyteとchondroclastに認められた。U-PAは、胎生期のenchondral ossificationにおいて、骨と軟骨の境界部位のchondrocyteに発現し、matrixのturnoverに重要な役割を持つことが示唆されている。骨と軟骨の境界部のchondrocyteやchondroclastにu-PAの発現が認められ、骨軟骨組織におけるmatrixturnoverに関わっており、エストロゲンがこの制御を行っている可能性が示唆された。また、u-pAは乳癌をはじめとした悪性腫瘍で、局所や転移の進展に関わる因子とされている。骨肉腫においてもu-PAが局所浸潤や転移に関わる可能性が示唆された。SODは、細胞毒性があり、癌化との関連のあるオキシジェンフリーラジカルを除去する作用を持つが、このSODについても骨肉腫の癌化に関わる重要な因与であることが示唆された。DDR1は、放射線照射によって制御される遺伝子と報告され、また、がん抑制遺伝子p53との関連も報告されている。骨肉腫ではp53の異常が効率に認められており、DDR1も骨肉腫における癌化に関係する可能性が示唆された。一方、p53やp53に関連するcdk4,mdm2などの細胞周期関連因子は、骨肉腫のみならず、脂肪肉腫の悪性化にも関与しており、脂肪肉腫と良性脂肪腫を鑑別するうえで重要なマーカーであることを明らかにした。今後は様々な癌腫や肉腫の悪性化におけるこれら因子の役割をさらに検討する予定である。骨肉腫は骨形成細胞が悪性化したものと考えられている。我々は、骨形成細胞がエストロゲンによって影響を受けることに注目し、骨軟骨組織におけるエストロゲンの役割について検討した。この結果、エストロゲンのない状況でdown-regulateされ、エストロゲン補充により発現が正常化していた9個の既知遣伝子と43個のExpressed sequence tagsを特定した。9個の既知遺伝子についてRT-PCRで発現パターンを確認したところ、4遺伝子[collagen type II(COLII), extracellular superoxide dismutase(SOD), plasminogen activator(U-PA), ptk-3]が、DNAマイクロアレイの発現パターンと一致し、これらの遺伝子はエストロゲンによってregulateされていると考えられた。

さらにu-PAはタンパクレベルでもエストロゲンによりregulateされており、その発現部位は軟骨と骨の境界領域のchondrocyteとchondroclastに認められた。u-PAは、胎生期のenchondral ossificationにおいて、骨と軟骨の境界部位のchondrocyteに発現し、matrixのturnoverに重要な役割を持つことが示唆されている。骨と軟骨の境界部のchondrocyteやchondroclastにu-PAの発現が認められ、骨軟骨組織におけるmatrixturnoverに関わっており、エストロゲンがこの制御を行っている可能性が示唆された。また、u-PAは乳癌をはじめとした悪性腫瘍で、局所や転移の進展に関わる因子とされている。骨肉腫においてもu-PAが局所浸潤や転移に関わる可能性が示唆された。ptk-3は、放射線照射によって制御される遺伝子と報告され、また、がん抑制遺伝子p53との関連も報告されている。骨肉腫ではp53の異常が効率に認められており、ptk-3も骨肉腫における癌化に関係する可能性が示唆された。SODは、細胞毒性があり、癌化との関連のあるオキシジェンフリーラジカルを除去する作用を持つが、このSODについても骨肉腫の癌化に関わる重要な因子であることが示唆された。今後これらの因子についてさらに詳しく検討する予定である。また、骨肉腫患者の臨床検体についてもマィクロアレイによる検討を継続する予定である。骨肉腫は骨形成細胞が悪性化したものと考えられているが、我々は、骨形成細胞がエストロゲンによって影響を受けることに注目し、骨軟骨組織におけるエストロゲンの役割について検討した。この結果、エストロゲンのない状況でdown-regulateされ,、エストロゲン補充により発現が正常化していた9個の既知遺伝子と43個のExpressed sequence tagsを特定した。9個の既知遺伝子についてRT-PCRで発現パターンを確認したところ、4遺伝子[Collagen type II(COLII), extracellular superoxide dismutase(SOD), plasminogen activator(u-PA), DDR1]が、DNAマイクロアレイの発現パターンと一致し、これらの遺伝子はエストロゲンによってregulateされていると考えられた。さらに、u-PAはタンパクレベルでもエストロゲンによりregulateされており、その発現部位は軟骨と骨の境界領域のchondrocyteとchondroclastに認められた。
超高エネルギー天文物理学

平成7年度からの重点領域研究のより具体的な立案と調査、計画研究打合せ等を行った。重点領域"超高エネルギー天体物理"は天体からの超高エネルギーガンマ線およびこのガンマ線の発生源である宇宙線を地上からの望遠鏡で観測することを中心課題にすえている。宇宙線による宇宙の超高エネルギー現象の研究は多年の歴史をもっているが、ガンマ線による直接的な知見を得てこの分野の爆発的な発展が進行しつつある。同時にX線天文学や電波天文学など他の波長領域との関係の密接化など物理目的に依存した物理内容の多様性がある。また計画している装置には開発の要素が含まれている。研究会を平成7年1月26、27日に行ない、計画の具体案を提出し期待される物理的成果を検討した。X線衛星や光学的望遠鏡による観測、ガンマ線バーストの現状など、広く周辺関連分野からの参加をえて、この重点領域と各波長域での天体観測との関連、領域の将来の発展方向などを検討した。また、宇宙線の観測結果や解釈、将来の諸計画についての講演を多数もつことにより、今後の宇宙線研究と本領域の関係についても全般的な検討を加えた。講演内容は速報性を重視して発表に使用した0HP紙を複写採録した研究会収録にまとめられている。重点領域の中核となるふたつの計画研究、大口径のガンマ線望遠鏡(計画研究B)、および中口径望遠鏡群の建設(計画研究A)は現在実施している二つの観測、オーストラリアにおける超高エネルギーガンマ線の観測と宇宙線研究所明野観測所における極高エネルギー宇宙線の観測にそれぞれ密着に関連している。これらの観測はガンマ線信号の検出、10^<20>cVの宇宙線の検出などをそれぞれ順調に成果をあげつつある。二つの計画においてそれぞれ打ち合わせを開催した。現行の観測をさらに発展すべく建設される装置の具体案がほぼまとまりつつある。
地方債の格付けに関する研究

(1)研究の範囲平成17年度は、地方債の信用リスクを決定付ける要因となりうる変数の特定化とそのプロセスの結果として得られたオリジナルモデルの提示を行った。さらに、それらのモデルによるランキングにより、各都道府県の経済的実質を検討する事を試みた。平成18年度は、17年度の分析について、データを更新した上で、格付けに用硲ちれる変数としていかなる会計情報が有用と考えられるのか業績報告のあり方も含めた検討を行っている。また、異なる分析方法を用いだ研究め改善を目標とした分析もあわせて、行ってきた。(2)研究の内容および結果平成17年度の分析を検証すべく、平成18年度はデータを追加して、同様の順位ロジット・プロビット回帰分析を行った。結果は17年度と首尾一貫していたため、分析を精緻化させるため、地方債の信用リスクの決定要因を考える上で、パブリック・セクターによって開示される会計情報、とくに業績報告のあり方を検討した。現在、プライベート・セクターにおいては、純利益情報にとって代わり、資産・負債を時価評価した差額も加えたより広義な包括利益情報の開示が健闘されている。一般的に、包括利益情報と純利益の大きく異なる点は、経営者の利益調整行動にさらされない特性を有している点であるといわれている。実証的にこの仮説を分析した結果は、純利益が益調整行動にさらされるのに対して、包括利益に関しては同様の利益調整行動が発見出来ないことを示している(若林[2006])。パブリック・セクターにおいても、このような包括利益情報の導入や開示が利益調整行動を反映しない変数となりうる点から、信用リスクの評価に有益となりうる可能性が示唆された。さらに信用リスクの評価に関しては、順位ロジット・プロビット回帰分析以外の方法論を探るべく、平成17年年度に引き続き、マーケット・ベースの研究を行い、アメリカ会計研究学会で報告を行った(Otogawa and Wakabayashi[2006])。この研究を通じて、公募地方債と、非公募地方債を部分サンプルとして、個別に分析を行った結果の比較など、新たな分析アプローチの考察を行うことが出来た。平成18年4月においても、引き続き、異なるアプローチの検討により、研究の精緻化を試みる予定である(Otogawa and Wakabayashi[2006])。1999年から、格付投資情報センター(R&I)により、わが国においても地方債の格付け情報が開示されている。地方債の格付けを行うに際して、R&Iは経済力、財政状態、債務の状況の3つの観点からそれぞれ財務指標を選択し、財務ランクおよび格付けを決定している(R&I[1999])。しかしながら、これらの指標をどのように組み合わせてウェイト付けし、財務ランクや格付けを決定するかを示すモデルは格付け機関からは公表されていない。そこで若林[2006]では、いかなる財務指標が地方債の信用リスクを決定付ける要因となりうるのか分析し、オリジナルのモデルを提示している。結果は信用リスクの決定要因について企業会計においてキャッシュフロー・データを用いた分析結果に首尾一貫することを示している。1999年度から地方債で新たに開示された貸借対照表に基づく指標は、流動比率のみ決定要因とみなすことができた。さらに、オリジナルモデルを用いたランキングの結果は、格付けに関して宮崎県が一位を占め、財務ランクについては鳥取県が一位であった。この結果は直感と反するが、収益力の低い自治体ほど交付税など国からの麗澤な補助金で信用リスクが低下している現実を描写しているといえよう。たとえば、日経新聞の4月7目付けの調査結果によると、一人当たり行政サービス額の二位に島根がランクインしていることからも明らかなように、若林[2006]におけるモデルに基づくとランキングは、各自治体の経済的実質を反映しているといえよう。次に会計情報と格付けの関連性を考える上で、パブリック・セクターにおける会計情報の開示が今後どのような方向で発展していくかを検討するうえで、試金石になると思われる業績報告のあり方について検討しているのが若林[2005]である。さらに、格付けの要因として、リスク情報に着目した場合、市場利子率など、マーケットベースの研究も可能性として考えられる。そこで、音川・若林[2005]で、マーケットベースの方法論を検討している。

実証的にこの仮説を分析した結果は、純利益が益調整行動にさらされるのに対して、包括利益に関しては同様の利益調整行動が発見出来ないことを示している(若林[2006])。パブリック・セクターにおいても、このような包括利益情報の導入や開示が利益調整行動を反映しない変数となりうる点から、信用リスクの評価に有益となりうる可能性が示唆された。さらに信用リスクの評価に関しては、順位ロジット・プロビット回帰分析以外の方法論を探るべく、平成17年年度に引き続き、マーケット・ベースの研究を行い、アメリカ会計研究学会で報告を行った(Otogawa and Wakabayashi[2006])。この研究を通じて、公募地方債と、非公募地方債を部分サンプルとして、個別に分析を行った結果の比較など、新たな分析アプローチの考察を行うことが出来た。平成18年4月においても、引き続き、異なるアプローチの検討により、研究の精緻化を試みる予定である(Otogawa and Wakabayashi[2006])。
肥大型心筋症および類縁疾患の発症・進展・予後に関する分子遺伝疫学的研究

肥大型心筋症(HCM)は若年者突然死の原因として最も頻度が高い特発性心疾患であり、一部の症例は中年以降に左室収縮不全をきたす。またHCMでは左室拡張機能障害に伴う左房負荷も認められるため、非弁膜症性心房細動を合併する頻度も高く、それに起因する血栓塞栓症も臨床的には大きな課題である。欧州及び米国のガイドラインにおいては、非弁膜症性心房細動を合併したHCMに対しては抗凝固療法の施行が推奨されている。しかしながら本邦においては、HCMが非弁膜症性心房細動患者の血栓塞栓発症に与える影響について、未だ明らかにされていない。平成30年度の目的のひとつは、日本人非弁膜症性心房細動患者において、HCMの存在が血栓塞栓症発症に及ぼす影響について、検証することであった。2,374例の日本人非弁膜症性心房細動患者(男性患者:1,682例、70.9%、平均年齢:71±10歳)について、後ろ向き観察研究を施行した。各種臨床的危険因子が血栓塞栓症発症に及ぼす影響を、Cox比例ハザードモデルに基づいて評価した。またHCMの合併をCHADS2スコアおよびCHA2DS2-VAScスコアに上乗せすることにより、血栓塞栓症の発症予測が改善するかどうかも検証した。2.4年の観察期間において、2,374例中122例に血栓塞栓症発症が認められた。Cox比例ハザードモデルに基づく解析の結果、CHADS2スコアおよびCHA2DS2-VAScスコアによる補正後、HCMは血栓塞栓症の発症に有意に関与することが示された。またCHA2DS2-VAScスコアが2点以上の患者のみならず、0点から1点の患者であっても高率に血栓塞栓症が認められた。以上の結果から、CHA2DS2-VAScスコアが0点から1点であっても、HCMを合併する非弁膜症性心房細動患者については、抗凝固療法を施行することが推奨されると結論づけた。金沢大学医学倫理審査委員会にて承認された「北陸肥大型心筋症登録観察研究」の計画書・説明書に則り、肥大型心筋症(HCM)患者に対して研究の説明を行い、書面での同意を取得した。同時に、金沢大学ヒトゲノム・遺伝子解析研究倫理審査委員会にて承認された「遺伝性心血管疾患における集中的な遺伝子解析及び原因究明に関する研究」の計画書・説明書に則り、HCM患者に対して病因遺伝子解析に関する説明を行い、書面での同意を取得した。「北陸肥大型心筋症登録観察研究」では、患者情報に関しては個人情報分担管理者による連結匿名化を行った上で、登録日(西暦/月/日)、診断確定年、年齢(才)、生年・性別(男・女)、登録時の身長と体重、原因遺伝子が確定している場合には原因遺伝子、を記録した。臨床パラメーターとして、心エコー図指標:左房径(mm)、心室中隔厚(mm)、左室後壁厚(mm)、左室拡張末期径(mm)、左室収縮末期径(mm)、左室内径短縮率(%)、左室駆出率(%)、左室流出路圧較差(mmHg)、左室流入波形(E/A)、E/e'、を記録した。予後・心血管イベントとして、生存/死亡、全入院、心不全による入院、心室細動、ICDの有無、およびICDの適切・不適切作動の有無、心房細動、心房細動に伴う脳梗塞の有無、について追跡調査を行った。並行して、金沢大学医学倫理審査委員会にて承認された「非弁膜症性心房細動の血栓塞栓症発症予測における肥大型心筋症合併の意義について」の研究も推進した。「おおむね順調に進展している」と判断した理由は、研究実績の概要で示した通り、HCMが非弁膜症性心房細動患者における血栓塞栓症合併の独立した危険因子であり、CHA2DS2-VAScスコアが0点から1点であっても、HCMを合併する非弁膜症性心房細動患者については抗凝固療法が推奨されることを、英語論文で報告できたからである。平成30年度に肥大型心筋症例の全例登録は終了したので、平成31年度には臨床経過の追跡調査を行う。まずは、1)自覚症状:NYHA、2)身体所見:収縮期・拡張期血圧・心拍数、3)臨床検査:BNP(またはNT-proBNP)・Hb・総ビリルビン・BUN・クレアチニン・尿酸・Na・K、4)心エコー:左室拡張末期径・左室収縮末期径・左室駆出率・心室中隔壁厚・左室後壁厚・左房径・左室流出路圧較差・心尖部肥大・僧帽弁逆流、5)心臓MRI検査:ガドリニウム遅延造影法(LGE)、核医学検査(任意検査)、6)薬物治療:ACE阻害薬・ARB・β遮断薬・ループ利尿薬・サイアザイド系利尿薬・アルドステロン拮抗薬・ジギタリス・Ca拮抗薬・I群抗不整脈薬・アミオダロン・ワーファリン、7)非薬物治療:PPM・ICD・CRT-P・CRT-D・PTSMA・外科的心筋切除術(施行時期も)、8)心血管イベント:(発症から登録時までの期間に生じたイベント)、心不全増悪による入院、心血管疾患による入院、致死性不整脈(持続性心室頻拍、心室細動)、ICD作動、心臓移植、9)原因遺伝子変異について、確認する。

その後、全死亡、心血管死(心不全死、突然死、脳卒中死)、非心臓死、心不全増悪による入院、心血管疾患による入院、致死性不整脈(持続性心室頻拍、心室細動)、ICD作動、補助人工心臓、心臓移植の施行について、1年毎に追跡調査を継続する。同時に、次世代シークエンスによる病因遺伝子変異の解析を継続する。既に肥大型心筋症大家系で施行したエクソーム解析の他に、Target re-sequencing(遺伝子パネル解析)を行い、既知の原因遺伝子の中に存在する原因遺伝子変異を検出する。肥大型心筋症(HCM)は若年者突然死の原因として最も頻度が高い特発性心疾患であり、一部の症例は中年以降に心筋線維化と収縮不全をきたす。HCMの原因は心筋サルコメア蛋白遺伝子群の変異であり、原因遺伝子による臨床病型の違いが報告されている。最近、比較的簡便に実施可能な心臓MRIガドリニウム遅延造影法(LGE)により、HCMの本態である心筋線維化を捉えることが可能となった。平成29年度の目的のひとつは、LGEの定量的評価により遺伝子変異の存在が予測可能か否かを検証することであった。金沢大学附属病院においてHCMと診断され、心臓MRIによる評価が行われた82名を対象とした。遺伝子解析は、次世代シークエンサーにより遺伝子パネルで実施した。心臓MRI所見の解析では、心筋短軸像の複数スライスにおいて正常心筋部位を基準とした場合の6 S.D.を超える輝度をもつ心筋部位をLGEとして定義した。LGE総面積をトレースにより求めた心筋総面積で除した値を%LGEと定義した。82例のHCM(男性57.3%、平均年齢55.4歳、平均最大心筋壁厚19.2mm)において、原因遺伝子変異が同定されたのは44例(54%)であった。LGEは60例(73.2%)に認められ、%LGEの平均値は9.9%であった。%LGEの上昇は、原因遺伝子変異の存在を有意に予測する独立した因子であった(オッズ比=2.12、95%CI=1.5-3.8、p<0.01)。%LGEの変異予測についてのROC解析ではAUC=0.96と高い精度を有し、カットオフ値=8.1%において、感度=93.2%、特異度=89.5%、陽性的中率=91.1%、陰性的中率91.9%であった。古典的な遺伝子変異予測ツールであるToronto scoreとの精度比較検定を行い、%LGEが従来法に比して有意に優れた変異予測法であることを示した。金沢大学医学倫理審査委員会にて承認(審査番号584-3)された「北陸肥大型心筋症登録観察研究」の計画書・説明書に則り、肥大型心筋症(HCM)患者に対して研究内容・臨床病型追跡に関する説明を行い、書面での同意を取得した。同時に、金沢大学ヒトゲノム・遺伝子解析研究倫理審査委員会にて承認(審査番号313-5)された「遺伝性心血管疾患における集中的な遺伝子解析及び原因究明に関する研究」の計画書・説明書に則り、HCM患者に対して病因遺伝子解析に関する説明を行い、書面での同意を取得した。本研究は次世代シークエンスに対応済であり、全ゲノムを対象とした。「北陸肥大型心筋症登録観察研究」では具体的に、患者情報に関しては個人情報分担管理者による連結匿名化を行った上で、登録日(西暦/月/日)、診断確定年、年齢(才)、生年・性別(男・女)、登録時の身長と体重、原因遺伝子が確定している場合には原因遺伝子、を記録した。臨床パラメーターとして、心エコー図指標:左房径(mm)、心室中隔厚(mm)、左室後壁厚(mm)、左室拡張末期径(mm)、左室収縮末期径(mm)、左室内径短縮率(%)、左室駆出率(%)、左室流出路圧較差(mmHg)、左室流入波形(E/A)、E/e'、を記録した。心臓MRI検査ではガドリニウム遅延造影法(LGE)を行い、心筋線維化を捉えた。
ゲノムレベルにおける酸化ストレス病態解析法の開発とその応用

酸化ストレスは動脈硬化、糖尿病などの生活習慣病の発症に関与していると考えられる。これまで私たちはラジカル発がんモデルにおいて、変異の標的となる遺伝子が存在することを報告した。酸化ストレス病態のゲノムへの影響を調べるため、ゲノムDNAで酸化傷害が生じた部位を網羅的に検出する方法を開発した。修飾塩基を含む8-hydroxy-2'-deoxyguanosine (8-OHdG)に対するモノクローナル抗体で免疫沈降することにより、その修飾塩基を含むDNA断片をクローニングする技術を確立した。無処置あるいは鉄ニトリロ三酢酸を投与したマウス腎から抽出したゲノムDNAを材料として、各動物について100個以上の8-OHdGを含有する断片をクローニング、塩基配列を決定し、その断片の染色体上における位置情報・意義をインタネット上のデータベースで検索し、解析した。1)N45.1は8-OHdGを含有する断片を特異的に免疫沈降した。2)このシステムでDNA負荷量と8-OHdG含有量に関して量依存性を認めた。3)「ランダム」という現象を「各染色体の塩基長に比例した断片の分布」と仮定すると、カイ2乗統計量による適合度検定でp=0.07程度の危険率でランダムではない。特に16番はどちらの群でも頻度が高い。5)遺伝子領域からの距離という観点で8-OHdG含有断片を解析すると、遺伝子領域の比率がやや高い。遺伝子領域ならびに遺伝子から数百kb離れた領域の断片の割合が鉄ニトリロ三酢酸投与で増加した。6)遺伝子領域断片のうち、その発現の認められる割合も鉄ニトリロ三酢酸投与で増加した。ゲノムDNAにおける8-OHdGの生成部位はランダムではない。少なくとも、どの染色体上にあるか、遺伝子領域かどうか、遺伝子領域なら発現しているかどうかなどの多因子が関係していることが示唆される。
トランスレーション言説の解釈学的戦略に関する研究

本研究においては、トランスレーション研究の対象を翻訳テクストだけでなく解釈行為一般(記号法間翻訳を含む)に拡大し、その戦略のあり方を分析した。トランスレーション言説分析において、テクストの意味は確定できるという立場と確定できないという立場があり、そこにはキリスト教的な世界観とユダヤ教的な世界観というヨーロッパ世界における文明の対立構造が反映していることを、修正主義批評および20世紀初頭の抽象絵画の美学理論を対象として検証した。平成19年度は、同化と異化という翻訳の文化戦略に関する最新の研究について、その関係資料の収集と分析にあたった。翻訳者は文化と文化の中間にあって、その両者の文化形成に重要な影響を与える。異化の戦略は、現実の政治や文化において自然化している文化的な非対称関係を問題化するために、語彙や文体が文化的差異を浮き上がるようにすることにより、政治的・実践的な役割も担っていることを検証した。本研究においては翻訳における解釈行為を援用して、20世紀初頭の抽象絵画における創造行為が最新の批評行為と同一の歩調を取っていることに着眼し、翻訳理論と美学理論の特殊な関係を考察することにした。解釈学的戦略が、言語の外面的な語義や哲学的・寓意的な意味を超えて展開する神智学的創造理論にも接続していることを想定して研究を進めた。翻訳研究に関する最新の資料、特に翻訳理論関係の学術誌に掲載された資料については、インターネット及び電子図書館を利用した調査によって基本情報の収集を試みた。平成19年度夏季休業期間の2週間を利用して、ロンドン大学図書館(連合王国)及びヘルシンキ大学図書館(フィンランド)において、日本では直接入手できない資料を閲覧した。平成20年度においては、トランスレーション研究の対象を翻訳テクストだけでなく解釈行為一般(記号法間翻訳を含む)に拡大し、その戦略のあり方を分析した。トランスレーション言説分析において、テクストの意味は解釈できるという立場と解釈できないという立場があり、そこにはキリスト教的な世界観とユダヤ教的な世界観というヨーロッパ世界における文明の対立構造が反映していることを、修正主義批評および20世紀初頭の抽象絵画の美学理論を対象として検証した。加えて、抽象絵画がキリスト教の世界観に代わって登場する神智学の創造理論にも接続していることを検証した。解釈には、翻訳者が独自にもっている解釈コードが必要となる。解釈コードには、対象となるテクスト側に関わるものと、解釈する側(翻訳者)に関わるものの2種類がある。翻訳者あるいは批評家は、透明で中立的な視点から解釈を行うわけではない。翻訳者あるいは批評家には、それぞれの政治・経済・社会・歴史・宗教的な立場があり、対象となるテクストを解釈するさいには、翻訳者自身あるいは批評家自身の視点が関与してくる。ブルームの用語を使用すれば、翻訳者の解釈コードにはつねに誤読(misprision)という操作が介入してくる。詩人(=翻訳者=批評家)が先行する詩人を乗り越えようとするさいに、後発者の不安から必然的に誤読が行われるのである。後発者の誤読は新たなテクストとしての詩を創造する契機となることを、カバラー解釈学との関連から考察した。
腎盂尿管移行部fetal ureterの尿通過性に関する水力学・病理学的検討

1)腎盂尿管移行部狭窄の病理組織学的検討内因性腎盂尿管移行部(以下PUJ)狭窄に関して、走査電子顕微鏡を用いて筋および膠原線維による三次元的構築の状態について検討するとともに、抗ヒトPGP9.5抗体を用いた神経染色によりPUJ狭窄部分の神経分布について検討した。計7例の内因性PUJ狭窄と4例の外因性PUJ狭窄および7例の健常例とを比較した。内因性PUJ狭窄では一様に筋束間の膠原線維束が著名に増加するとともに個々の正滑筋細胞を包む膠原腺維鞘も蜜なフェルト状を呈し、平滑筋間の距離は健常例や外因性PUJ狭窄の7倍となっていた。また、神経分布に関して外因性PUJ狭窄の若年者2例では健常とそれと比較し違いはみられなかったものの、内因性狭窄例では健常例と比較し、等しく神経密度が低下していた。2)定圧灌流式尿流量測定による水力学試験従来より、腎瘻から一定の速度で水を流し腎盂内圧を計測するいわゆるwhitakerテストが上部尿路の通過性を評価するのに行われてきた。我々はより生理的と思われる圧を一定とする条件下で尿流量を計測するconst antpressure perfusion試験を臨床的に応用すべくRI物質を用いて行なった。その結果、流量(F)は注入RIのカウント率(Co)によって、F=Initial slope/Coと表現される。これを用いて、腎瘻を有する症例において、本定圧灌流試験を行なうと、非閉塞症例では圧の上昇に伴ない直線的に流量も増加するが、閉塞を有する例では腎盂内圧が12cmH_2Oでも尿流が確認されなかった。3)出生前診断による水腎症の評価法と予後出生前超音波診断により発見される水腎症は出生後超音波検査で水腎を示す以外に臨床症状に乏しく、何をもって治療すべき水腎であるか否かを判断すべきか議論の多い所である。^<99m>Tc-DTPAを用いた腎動態シンチグラフィーに利尿剤投与を併用した利尿レノグラムを用いて、腎機能(とくに偏側であれば分腎機能比)を計測するとともに利尿により腎盂からのRIのwash outの半減時間(DT 1/2)を計測した。臨床的に問題となる水腎症はDT 1/2の値に拘らず、患側腎機能の低下を示す症例である。腎盂尿管移行部(以下PUJ)に関して、走査電子顕微鏡を用いて三次元的構築を解析するとともに、抗ヒトPGP9.5抗体を用いた神経染色によりPUJの狭窄と神経分布との関連につき検討を行なった。検体は手術によって得られたPUJ:正常(腎腫瘍症例)5例、外因性狭窄(馬蹄腎の異常血管による狭窄あるいは術後の二次的線維化による狭窄)2例、内因性狭窄3例の計10検体である。

内因性狭窄の筋層では等しく平滑筋細胞が直径約2.3μmと細小化しており、細胞数・筋束数も正常例・外因性狭窄例と比較して減少していた。また、筋束間の膠原線維束が著明に増加するとともに、個々の平滑筋細胞を包む膠原(細)線維鞘も正常と比較して密なフェルト状を呈する結果、平滑筋細胞間の距離は正常の7倍となっていた。神経分布に関してみると、内因性狭窄例では単位面積当たりの神経密度は正常例の約3分の1に減少していた。一方、病変部以外の腎盂・尿管・外因性狭窄例のPUJにおいては、筋・膠原線維の構築、神経分布ともに正常組織のそれと差を認めなかった。以上のことより、内因性PUJ狭窄では、平滑筋細胞を包む膠原線維鞘の肥厚が細胞の伸展・収縮を妨げ、ひいては尿の通過性を障害すると考えられた。また、この膠原線維は平滑筋細胞自身によって産生されると考えられており、内因性狭窄の病態像として平滑筋細胞の機能異常が存在し、それには神経分布の異常が関与していることが示唆される。1)腎盂尿管移行部狭窄の病理組織学的検討内因性腎盂尿管移行部(以下PUJ)狭窄に関して、走査電子顕微鏡を用いて筋および膠原線維による三次元的構築の状態について検討するとともに、抗ヒトPGP9.5抗体を用いた神経染色によりPUJ狭窄部分の神経分布について検討した。計7例の内因性PUJ狭窄と4例の外因性PUJ狭窄および7例の健常例とを比較した。内因性PUJ狭窄では一様に筋束間の膠原線維束が著名に増加するとともに個々の正滑筋細胞を包む膠原線維鞘も蜜なフエルト状を呈し、平滑筋間の距離は健常例や外因性PUJ狭窄の7倍となっていた。また、神経分布に関して外因性PUJ狭窄の若年者2例では健常とそれと比較し違いはみられなかったものの、内因性狭窄例では健常例と比較し、等しく神経密度が低下していた。2)定圧灌流式尿流量測定による水力学試験従来より、腎瘻から一定の速度で水を流し腎盂内圧を計測するいわゆるwhitakerテストが上部尿路の通過性を評価するのに行なわれてきた。我々はより生理的と思われる圧を一定とする条件下で尿流量を計測するconstant pressure perfusion試験を臨床的に応用すべくRI物質を用いて行なった。その結果、流量(F)は注入RIのカウント率(Co)によって、F=Initial slope/Coと表現される。これを用いて、腎瘻を有する症例において、本定圧灌流試験を行なうと、非閉塞症例では圧の上昇に伴ない直線的に流量も増加するが、閉塞を有する例では腎盂内圧が12cmH_2Oでも尿流が確認されなかった。
ペーパー構造を非平衡反応場とする新規な構造体触媒材料の機能設計

近年、触媒材料開発において、触媒周辺の物質・熱移動を司るマイクロ構造担体の重要性が認識されつつある。本研究では、抄紙技術の応用により、無機繊維ネットワークから成るマイクロ空隙構造体内(平均細孔径約20μm・空隙率約50%)に触媒粉末を分散担持した高性能な座ペーパー構造体触媒」の開発を行ってきた。これまでに、メタノール改質反応における主反応の高効率化・副反応の抑制・触媒耐久性の向上・反応挙動の安定化等の現象を見出しているが、今回詳細に検討したところ、平均細孔径約20μmに整ったペーパー構造体が良好なガス流路となり、理想的な触媒反応場として機能する「ペーパー構造効果」が強く示唆された。金属ナノ粒子は、バルク金属とは大きく異なる特殊な物性・機能を示すことから、バイオ・触媒・エレクトロニクスなど様々な研究分野において注目を集めているが、凝集しやすく取り扱いが困難なことが問題となっている。本研究では、酸化亜鉛(ZnO)繊維を金属合成の足場として機能利用することで、取り扱い容易なペーパー構造担体内部に抄き込んだZnO繊維上で金属ナノ粒子を直接合成することに成功した。本手法は数多くの金属種に応用可能であり、これまでに、水素製造用銅ナノ粒子担持ペーパー、排ガス中のNOx還元除去用白金ナノ粒子担持ペーパー、低温CO酸化用・4-ニトロフェノール還元用金ナノ粒子担持ペーパーを開発した。各触媒プロセスにおいて、高活性な金属ナノ粒子と触媒の実効性能を大幅に高めるペーパー構造体の組み合わせが極めて有効であることが示された。また、抗菌用銀ナノ粒子担持ペーパーの開発にも成功している。ペーパー構造体に金属ナノ粒子を直接合成する「オンペーパー合成」技術はナノ粒子の機能を全く損なうことのない新規な固定化技術であり、更なる応用展開に期待が持たれる。本研究では、抄紙技術の応用により、無機繊維ネットワークから成るマイクロ構造体内にCu/ZnO触媒粉末を分散担持した「ペーパー構造体触媒」を開発し、燃料電池用水素製造を試みた。メタノールのオートサーマル改質プロセスにおいて、ペーパー触媒は、粉末状触媒に匹敵する高いメタノール転化率と安定した水素生成挙動を示した。また、燃料電池のPt電極を被毒するCOの副生を50%以上抑制する効果が見られた。熱流体解析シミュレーションにより、ガス流れの均一化によるCO副生の抑制現象が示唆されており、ペーパー内部に広がるマイクロ空隙(平均細孔径20μm・空隙率約50%)が良好なガス流路となり、触媒層内部の熱・物質移動が効率的に行われていることが明らかとなった。実用触媒材料にとって、触媒の耐久性は非常に重要である。そこで、改質反応5時間を1サイクルとして、5サイクル間のメタノール転化率変化を観察した。ペーパー触媒(88.9%→83.4%)は触媒粉末(88.7%→73.8%)に比べて高い触媒耐久性を示した。サイクル試験前後でXRD解析を行ったところ、粉末ではCu結晶子サイズが3.1nm増大していたのに対し、ペーパー触媒では0.3nmの増大に抑えられていた。Cu系触媒は熱に弱くシンタリングしやすいことが問題となっている。すなわち、ペーパー構造体が触媒層内部の熱環境を均一化することで、オートサーマル改質反応において不可避な触媒劣化の抑制に寄与していることが示された。また、Cu元素がZnO表面に吸着する現象を利用して、ペーパー構造体内部に抄き込んだZnO繊維上で高活性なCuナノ粒子(粒径20-50nm)を直接合成することに成功した。Cuナノ粒子担持ペーパー触媒は、共沈法で調製した粉末状触媒と同一転化率比較で、60Kの省エネルギー効果に加えCOの副生を約90%抑制する等、極めて優れた改質性能を示した。本研究では、抄紙技術の応用により、無機繊維ネットワークから成るマイクロ構造体内(平均細孔径約20μm・空隙率約50%)にCu/ZnO触媒粉末を分散担持した高性能な燃料電池用水素製造「ペーパー構造体触媒」の開発を行ってきた。これまでに、メタノール改質反応において、主反応の高効率化(水素生成量の増大)・副反応の抑制(生成ガス中CO濃度の低下)・触媒耐久性の向上・反応挙動の安定化等の「ペーパー構造効果」を見出している。今回、細孔径の異なる種々の金属フィルター(5-100μm)に触媒を担持させ、性能を比較したところ、細孔径20μmで最大の水素生成量を示した。熱流体解析シミュレーションにより、ガス流れの均一化によるCO副生の抑制効果も示唆されており、平均細孔径約20μmに整ったペーパー構造体が良好なガス流路となり、理想的な触媒反応場として機能していることが強く示唆された。金属ナノ粒子は、ユニークな化学的・物理的性質から、バイオ・触媒など様々な分野において注目を集めているが、取り扱いが困難なことが問題となっている。本研究では、Cu元素がZnOに速やかに吸着する現象を見出し、取り扱い容易なペーパー構造担体内部に抄き込んだZnO繊維上でCuナノ粒子を直接合成することに成功した。

触媒の実効性能を向上させるペーパー構造体と高活性なCuナノ粒子の組み合わせにより、従来の粉末触媒と比べて、60Kの省エネルギー効果に加え、燃料電池Pt電極を被毒するCOの副生を約90%抑制する等、メタノール改質性能の大幅な向上を達成した。Agナノ粒子合成へも応用可能で、優れた抗菌活性を有するペーパー材料の開発にも成功した。ペーパー構造体に金属ナノ粒子を直接合成する「オンペーパー合成」技術は、ナノ粒子の機能を全く損なうことのない新規な固定化技術であり、更なる応用展開に期待が持たれる。近年、触媒材料開発において、触媒周辺の物質・熱移動を司るマイクロ構造担体の重要性が認識されつつある。本研究では、抄紙技術の応用により、無機繊維ネットワークから成るマイクロ空隙構造体内(平均細孔径約20μm・空隙率約50%)に触媒粉末を分散担持した高性能な座ペーパー構造体触媒」の開発を行ってきた。これまでに、メタノール改質反応における主反応の高効率化・副反応の抑制・触媒耐久性の向上・反応挙動の安定化等の現象を見出しているが、今回詳細に検討したところ、平均細孔径約20μmに整ったペーパー構造体が良好なガス流路となり、理想的な触媒反応場として機能する「ペーパー構造効果」が強く示唆された。金属ナノ粒子は、バルク金属とは大きく異なる特殊な物性・機能を示すことから、バイオ・触媒・エレクトロニクスなど様々な研究分野において注目を集めているが、凝集しやすく取り扱いが困難なことが問題となっている。本研究では、酸化亜鉛(ZnO)繊維を金属合成の足場として機能利用することで、取り扱い容易なペーパー構造担体内部に抄き込んだZnO繊維上で金属ナノ粒子を直接合成することに成功した。本手法は数多くの金属種に応用可能であり、これまでに、水素製造用銅ナノ粒子担持ペーパー、排ガス中のNOx還元除去用白金ナノ粒子担持ペーパー、低温CO酸化用・4-ニトロフェノール還元用金ナノ粒子担持ペーパーを開発した。各触媒プロセスにおいて、高活性な金属ナノ粒子と触媒の実効性能を大幅に高めるペーパー構造体の組み合わせが極めて有効であることが示された。また、抗菌用銀ナノ粒子担持ペーパーの開発にも成功している。ペーパー構造体に金属ナノ粒子を直接合成する「オンペーパー合成」技術はナノ粒子の機能を全く損なうことのない新規な固定化技術であり、更なる応用展開に期待が持たれる。
生体関連分子と水の複合的な分子間相互作用による振動スペクトル強度・形状の理論解析

タンパク質と水の相互作用などを実験的に検出するための一手法群として,振動分光は広く利用されており,その正しい解析のために不可欠な,スペクトル上の特徴と分子間相互作用・構造・ダイナミクスを関係付けるための理論的基盤が,構築されつつある。しかし,現在の計算の枠組みに不十分な点があることが明らかとなっており,改良を続行する必要がある。平成27年度には,アミドIIモードの赤外強度に対するペプチド鎖2次構造と水和の効果を,前年度に引き続いて解析した。その結果,(1)この赤外強度は,2残基以上連続してC5構造をとるペプチド鎖について特に増大するが,これは主としてC5リングのH...Oを通じたペプチド基間電荷フラックスに由来すること,(2)一方,この赤外強度はαヘリックス構造をとるペプチド鎖については減少するが,これは水素結合を形成するペプチド基間の静電分極の効果に由来すること,また減少した赤外強度の値(170 km mol-1)は実測値と良く合致すること,(3)この赤外強度に対する水和効果は,水分子の角度位置に依存して増大/減少を起こし,これは分子間電荷フラックスと分極効果の有無によること,(4) C5構造をとるペプチド鎖どうしが水素結合してシートを形成するケースや,C5構造をとるペプチド鎖が水分子と水素結合を形成するケースでは,水素結合の分極効果による赤外強度の減少に比べて,C5リングのH...Oを通じたペプチド基間電荷フラックスによる赤外強度の増大のほうが大きいこと,を明らかにした。これにより,前年度に得られた結果と合わせて,アミドI・IIモードからペプチド鎖の構造・ダイナミクスに関する,従来より詳細な情報を引き出す指針を得ることができた。関連して,類似した振動モードをもつ混合溶液系の解析も実施した。ペプチドの振動スペクトルの特徴を,俯瞰的に理解することができる道標を得る一助となった。27年度が最終年度であるため、記入しない。平成26年度には,ペプチド基のアミドIモードの振動数シフトが,ペプチド基と水分子の相対的配置とどのように相関するかについて,特に距離依存性と角度位置依存性を分離して解析した。その結果,(1)振動数シフトはC=O...Hが直線形から離れるにしたがって大きくなり,C=O軸にほぼ対称的であること,(2)この角度位置依存性は,従来の静電相互作用モデルでは十分に表現できないこと,(3)新たに考案した理論モデル構築方針により,これを十分に表現できるモデルが構築できること,を明らかにした。特に,角度位置依存性を表現するために必要なベクトル量の素性(符号関係など)を解明し,10年以上に亘り多くの研究者によって様々に進められてきたモデル構築を収束に向ける成果が得られた。また,この知見をもとにスペクトルのシミュレーションを実施することが可能な,ソフトウェアの改良を実施した。これらと並行して,電子密度微分解析の手法により,アミドIIモードの赤外強度の2次構造依存性における(a)溶媒水分子の配置(特にNーH周りの角度位置)への依存性,および(b)ペプチド鎖長への依存性,を解析した。

10年以上に亘り多くの研究者によって様々に進められてきたモデル構築を収束に向け,今後の正確なスペクトルシミュレーションに繋がる成果が得られたことから,「おおむね順調に進展している」と考えられる。27年度が最終年度であるため、記入しない。今後は,今年度の成果に基づき,水溶液中のペプチド鎖・タンパク質を対象として1次元・2次元赤外スペクトルのシミュレーションを実施し,スペクトル上に観測される「水和へリックス」の正体を明らかにするととともに,2次構造に関する参照系ともいうべきrandom coilの構造とスペクトルの相関の解析も実施する。「アミドIIモードの赤外強度の2次構造依存性における溶媒水分子の配置およびペプチド鎖長への依存性の解析」については,成果公表に向けて,解析の最終段階を実施する。「DNA塩基対の水素結合欠陥・揺らぎを検出するための理論的基盤の構築に向けた解析」についても,引き続き進めることとする。