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確率論の総合的研究

科学研究費補助金総合研究(A)60302010「確率論の総合的研究」として、昭和60年度に3件(下記1,2,3)、昭和61年度に2件(4,5)の研究集会を行った。いずれも盛会で充実した研究集会であった。最新の研究情報の交換や基本的な問題の再検討などが行なわれ、今後の各分野での研究の発展に寄与する所が大きいものと考えられる。1.「Point processに関する極限定理と関連する諸問題」1985年8月28日-30日、於大阪大学理学部、講演数10、参加者約80名。3.「マルコフ過程とその周辺(昭和60年度)」1986年1月7日-10日、於福井大学教育学部、講演数23、参加者約90名。4.「極限定理とself similarity」1986年8月21日-23日、於名古屋工業大学、講演数12、参加者約100名。5.「マルコフ過程とその周辺(昭和61年度)」1987年1月8日-11日、於熊本大学理学部、講演数17、参加者約100名。1は点過程について基本的な事から最先端の研究の発表までを網羅した集会であった。2は確率論と解析学の接点を求めるもので、種々のテーマが討論されたが、話題の中心は自己同型性についてであった。この話題は4に引きつがれ、極限定理との関係や物理的背景などについて再検討された。3と5はマルコフ過程とそれに関連する分野についての最新の研究成果を発表したがいに討論する集会で、内容は多岐にわたり、確率微分方程式、white noise、拡散過程の諸問題、Navier-Stokes方程式の確率論的取扱い、生物モデル、マルコフ過程の極限定理等々であった。研究成果は報告書として印刷し各方面に配布する予定である。
プロテアソーム遺伝子変異と免疫疾患

プロテアソームは,主要組織適合性複合体クラスI分子に結合するペプチドの産生に関わるマルチ・サブユニット・タンパク質分解酵素である。本研究では,β5ファミリーのプロテアソームサブユニットであるβ5t、β5i遺伝子に変異を導入して、その機能を欠失させた遺伝子改変マウスとβ5tトランスジェニックマウスを用いて、プロテアソームがCD8+ T細胞の胸腺選択に果たす役割を解析した。また,ダウン症患者胸腺におけるβ5tサブユニットの発現を解析した。プロテアソームは細胞内タンパク質分解を担う主要なプロテアーゼである。最近まで、構成型プロテアソーム(多くの組織で構成的に発現され、さまざまな生命現象を制御する)と免疫プロテアソーム(免疫応答に際して誘導され、主要組織適合遺伝子複合体(MHC)クラスI分子による抗原提示を促進する)の2種が知られていたが、2007年に第3のプロテアソームが発見された。胸腺プロテアソームと命名されたこの新種のプロテアソームはCD8+ T細胞の分化、とくに同細胞の正の選択に重要な役割を果たしている。β5tサブユニットをノックアウトしたマウスではCD8+ T細胞の分化が障害され、末梢CD8+ T細胞数が激減する。このことから、原因不明のCD8+ T細胞減少を呈する者の中に、β5tサブユニットに変異を有する者がいるのではないかと考え、北海道大学小児科に通院中の患者を検索した。その結果、β5tサブユニットに変異を同定するに至り、現在解析を進めているところである。免疫プロテアソーム遺伝子の疾患への関与についても検討している。最近まで、多くの組織で構成的に発現され、さまざまな生命現象を制御する構成型プロテアソームと免疫応答に際して誘導され、主要組織適合遺伝子複合体クラスI分子による抗原提示を促進する免疫プロテアソームの2種が知られていたが、2007年に第3のプロテアソームが発見された。胸腺プロテアソームと命名されたこの新種のプロテアソームは胸腺皮質上皮細胞に特異的に発現するβ5tサブユニットを構成成分として持っており、CD8+ T細胞の分化、とくに同細胞の胸腺における正の選択に重要な役割を果たしていると考えられている。本研究では、β5ファミリーのプロテアソームサブユニットであるβ5t、β5i遺伝子に変異を導入して、その機能を欠失させた遺伝子改変マウスとβ5tトランスジェニックマウスを用いて、プロテアソームがCD8+ T細胞の胸腺選択に果たす役割を解析した。皮質上皮細胞と髄質上皮細胞において同一のβ5ファミリーのサブユニットを発現するマウスでは、CD8+ T細胞数が減少するとともに、CD8+ T細胞におけるTCRβの発現が低下した。以上よりCD8+ T細胞の分化には、胸腺の皮質上皮と髄質上皮で発現するβ5ファミリーサブユニットの種類に差異があることが重要である可能性が示唆された。また、ヒトβ5tサブユニットには多型が存在することを見出した。現在、同多型の意義と疾患への関与を解析している。病理学症例数を増やすのが困難である。胸腺プロテアソーム遺伝子に加えて、免疫プロテアソーム遺伝子の疾患への関与についても検討していく予定である。研究が予定より遅れて進行しているため、物品費が計画より低く抑えられた。平成26年度に物品費として使用する予定である。
組織培養によるメロン優良系統の増殖技術の実用化

1.耐病性個体選抜のための幼菌検定法について検討した.その結果,うどんこ病は噴霧接種方が,つる枯病は菌液の多針有傷接種が適していた.つる割病については汚染圃場で育種過程において選抜する方が望ましかった.2.施設栽培用ネット型メロンとして計1495株より24の優良個体を選抜した.また,露地栽培用ノーネット型メロンとして1710株より31個体を選抜した.うどんこ病低抗性およびアールス型ネットを持った株の出現率は高かったが,つる枯病低抗体および高糖度果実をつけた株の出現率は低かった.選抜は雑種第2, 3代で行うのが良いことがわかった.3.組織培養による増殖には側枝の節を用い, BAP0.51μMを含む培地で培養後,得られた苗条をBAP0.5μMを含む培地で継代培養するとよいことがわかった.発根にはNAAまたはIBA0.10.3μMを含む培地が適していた.増殖率には品種間,系統間にかなり差があった.最も増殖が容易であった選抜系統は'15-6'であった.春作での先発後次年の春作の定植期までに計算上(2000×6^3)×7≒3.0×10^5本の幼植物が得られていることになり,充分に実用化できることがわかった.4.組織培養苗は圃場の土壌条件が悪いと初期生育が不良になり,葉面積不足から果実が小さくなり年度も低かった.この欠点は苗条を直接カボチャに接木することで克服できた.耐病性は他のF^1品種よりはるかに優れていた.5.選抜系統'15-6'をメロン栽培農家に委託して試作した.その結果,平均果重1400g,平均糖度15.8度であり,現地に普及している既存品種に比較してきわめて高い評価が得られた.現在'バイオエース'と命名して組織培養による繁殖用品種として農水省に登録申請中である.6.育種とin vitro増殖を組み合わせたこのシステムの実用的価値は充分実証された.同じ考え方で行ったトカト青枯病抗性系統の組織培養苗生産においても本システムの有用性が確認できた.1.耐病性個体選抜のための幼菌検定法について検討した.その結果,うどんこ病は噴霧接種方が,つる枯病は菌液の多針有傷接種が適していた.つる割病については汚染圃場で育種過程において選抜する方が望ましかった.2.施設栽培用ネット型メロンとして計1495株より24の優良個体を選抜した.また,露地栽培用ノーネット型メロンとして1710株より31個体を選抜した.うどんこ病低抗性およびアールス型ネットを持った株の出現率は高かったが,つる枯病低抗体および高糖度果実をつけた株の出現率は低かった.選抜は雑種第2, 3代で行うのが良いことがわかった.3.組織培養による増殖には側枝の節を用い, BAP0.51μMを含む培地で培養後,得られた苗条をBAP0.5μMを含む培地で継代培養するとよいことがわかった.発根にはNAAまたはIBA0.10.3μMを含む培地が適していた.増殖率には品種間,系統間にかなり差があった.最も増殖が容易であった選抜系統は'15-6'であった.春作での先発後次年の春作の定植期までに計算上(2000×6^3)×7≒3.0×10^5本の幼植物が得られていることになり,充分に実用化できることがわかった.4.組織培養苗は圃場の土壌条件が悪いと初期生育が不良になり,葉面積不足から果実が小さくなり年度も低かった.この欠点は苗条を直接カボチャに接木することで克服できた.耐病性は他のF^1品種よりはるかに優れていた.5.選抜系統'15-6'をメロン栽培農家に委託して試作した.その結果,平均果重1400g,平均糖度15.8度であり,現地に普及している既存品種に比較してきわめて高い評価が得られた.現在'バイオエース'と命名して組織培養による繁殖用品種として農水省に登録申請中である.6.育種とin vitro増殖を組み合わせたこのシステムの実用的価値は充分実証された.同じ考え方で行ったトカト青枯病抗性系統の組織培養苗生産においても本システムの有用性が確認できた.1.交配による耐病性メロンの作出(1)ネット型メロンに関しては、春作32系統448個体、秋作20系統572個体を果実品質およびツルガレ病、ウドン粉病耐性について検定し7個体を選抜した。(2)マクワ型メロンとの交配では、61年度選抜用素材として5系統25個体を選抜し、【F_2】種子を得た。2.組織培養による増殖(1)若い葉と節の組織を培養に供した。葉はオーキシン、サイトカイニンのいずれか一方、または双方が含まれる培地でカルスを形成するのみで苗条分化はみられなかった。節はサイトカイニンのみが含まれる培地で不定芽を分化したので、以降の実験には節を用いた。(2)カイネチン,2iP,ベンジルアデニン(BAP)のうち、BAPが不定芽形成に最も適していた。

(3)ナフタレン酢酸(NAA)とBAPを組み合わせて培地に加えて培養したところ、BAP1.0μMのみを含む培地で1外植体当り2.6個の不定芽が得られた。BAPの濃度が高くなると不定芽数は増え、5.0μMで1外植体当り4.4個となったが、半透明の異状な不定芽が増加した。NAAが加わると著しくカルスを形成し、不定芽数は減少した。(4)得られた不定芽はさらに節ごとに分割し、BAP0.5μMを含む培地で継代培養して増殖することができた。(5)発根はIBA0.10.5μMを含むバーミキュライト上で行い、充分に発根したものを鉢上げし、密閉容器内に置き、少しずつ外気を導入し、次いで自然光人工気象室を充分に加湿した中へ移し、順化した。発根および順化方法についてはさらに検討する必要がある。(6)春作および夏作で選抜した個体を上記方法により増殖し、順化して得られた苗を春作として栽培するための準備を進めている。1.品種の選抜マクワ系メロン×ネットメロンの交配により比較的ネットの出現が良好で、糖度が高いものが得られたので、62年度の作付のために培養に供した。しかし全般的にこの組み合わせでは優良なものが得られないので秋作において再度ネットメロンを戻し交配して採種し、62年度春作用に育苗中である。ネットメロン同志の交配においては、2系統を選抜した。2.組織培養による増殖初代および継代培養の条件はほぼ確立できた。しかし品種間にかなり苗条分化能力の差があり、特にマクワ系の品種が交配されると分化能は高くなる傾向にあった。62年度ではこの点を更に詳細に検討しその結果を育種プログラムに取り入れる予定である。得られた苗条からの発根条件が不良のため、培地固形材等について検討した。ジェルライド及び液体培地で湿らせたロックウールに移植すると根長・根数がともに優れていた。しかし試験管より出した直後からおう盛な生育を期待するなら、未発根の苗条をカボチャ台に接木するのが良いことがわかった。3.試作結果水耕で生育調査を行ったところ、組織培養苗は対照の【F_1】品種に比較して生育が不揃いになりやすいことがわかった。これは発根不良によるものと考えられる。春作において県内2ケ所で試作を行った。発根が不充分であったため初期生育が遅れ葉面積が小さくなり、果実重、糖度は母本よりも劣った。しかし形態的異状は全くみられず、得られた果実のネット発現も優良であった。さらに、対照として隣接して栽培した種苗会社発表の【F_1】品種がつる枯病で全個体枯死したのに対し、組織培養株は全く罹病しなかった。秋作においてはカボチャに接木した苗をつる枯病汚染圃場で試作した。対照とした【F_1】品種が収穫までに全て枯死したのに対し、組織培養苗はおう盛な生育を示し、良質な果実が得られた。
トポロジカルスピン構造での実空間ベリー位相起源の高効率スピン電荷変換現象の開拓

スピンと電荷の相互変換を用いた革新的デバイスや高効率エネルギー変換の実現が期待されている。そのためには安価で高効率なスピンと電荷の相互変換の実現が必要である。一方で従来の高効率スピン電荷変換は、運動量空間ベリー位相などといったバンド構造に基づく機構が主流であり、これらの機構には白金などの高価な元素が必要である。本研究では、高価な元素がなくても巨大な実空間でのベリー位相の起源になりうることが近年明らかになた「スキルミオン」と呼ばれるトポロジカルスピン構造に着目する。そして実空間ベリー位相を用いた高効率で安価なスピン電荷変換機能の実現に向けた基礎原理の確立を目指す。
省エネルギータイヤ用カップリング剤の新製造プロセス-燃費5%削減へ向けて-

省エネルギータイヤの製造に必要不可欠なシランカップリング剤は無水多硫化ナトリウムを原料として合成される。シランカップリング剤の製造コストが高いことが省エネルギータイヤの普及の妨げになっていることから、本研究は、無水多硫化ナトリウム製造法の革新技術を確立開発することを目的とする。特定のエーテル系溶媒を用いることで、金属ナトリウムと単体硫黄の直接反応を制御することに成功した。特にジメトキシエタンが良い結果を与えた。この系を用いて、仕込み比に対応した組成の無水多硫化ナトリウムを得た。さらに、得られた多硫化ナトリウムに3-(トリエトキシシリル)プロピルクロリドを加えて反応させ、対応するオリゴスルフィド構造を有するシランカップリング剤を定量的に得た。一方、多硫化ナトリウムの組成分布を明らかにする目的で、モデル化合物としてヨウ化メチル、臭化ブチル、ベンジルクロリド等を用い、それと多硫化ナトリウムとの反応により得られた各オリゴスルフィドをそれぞれ単離・同定した。また、各オリゴマーの硫黄連鎖構造を各種スペクトルにより決定した。特に、プロトンNMRを用いた簡便な定量法を開発した。さらに、本法によって得られるシランカップリング剤の硫黄連鎖とゴム物性の関係および市販されているシランカップリング剤との比較を行ったところ、本合成法で得られたシランカップリング剤は、熱架橋も少なく、タイヤ用トレッド配合に適したシランカップリング剤であることが示された。本研究では、(A)実用的な省エネタイヤ用カップリング剤製造プロセスを開発すること、(B)ナトリウムポリスルフィド合成反応の詳細を学問的に確立すること、の二つの課題を目標にしている。本年度は、A:実用的製造プロセスの基礎の確立に関して以下のことを明らかにした。(1)原料・溶媒等の検討、並びに再利用の検討:ジメトキシエタン以外に、THFなど比較的大きなドナーナンバーを有する溶媒が可能である。(2)反応条件の検討:温度、時間、スケール、雰囲気、濃度:温度は金属ナトリウムの融点以下で行うことが必須であること、時間は6070°Cで数時間を要すること、リットルスケールも可能であること、酸素を含まない気流下で行うことなど。(3)生成物の単離・精製方法、溶媒の回収再利用:十分に管理された条件で反応を行えば、収率98%で生成物を得ることができるので、特段の精製は必要ないこと、溶媒のジメトキシメタンの90%は回収・再利用可能であり、プロセス的にも環境に優しい反応系である。一方、B:ナトリウムポリスルフィド新合成法としてこの反応を確立することを目的として、反応のスコープとリミテーション、そしてそのメカニズムについても検討し、以下のことを明らかにした。(1)反応機構:中間生成物、その構造解析、二次的反応:未だ十分な解析が困難な状況にあるが、様々な状況証拠から、この反応系は硫化ナトリウムと単体硫黄との反応を用いる従来法と異なり、ナトリウムからの直接電子移動が連続的に起こり、硫黄含有量の小さなナトリウムポリスルフィドが最初に生成し、その後それが単体硫黄と反応してある分布を持ったポリスルフィドに収斂していく系である。(2)選択的なRS_1RRS_6Rまでの合成:仕込み硫黄量と含有硫黄量の相関:現在検討中であるが、ジスルフィド以外はまだコントロールして合成することは不可能である。本年度の目標は、省エネタイヤ用カップリング剤製造プロセスに於ける反応の詳細を検討すること、並びに無水ナトリウムポリスルフィドの合成法を確立することであったが、非常によい結果を得ることができた。特に、事業化を検討していた共同研究企業でのパイロット試験が完了し、本プラントの建設、そして稼働が始まった。本研究課題の最も重要な目標であった「事業化の基礎を築くこと」が達成された結果、現実に事業化に至ったわけであるが、地域産業の活性化に資することを目的としているこの「地域連携推進研究」の目標もほぼ達成されることが見えてきた。あとは、実際に販売が始まり、収益を得るまでに成長することであろう。具体的な成果としては、反応のメカニズムを検討する目的で、反応時間の効果、濃度の効果、副生成物の構造、添加物(触媒)の効果、等について詳細に検討した結果、金属ナトリウムから硫黄への一電子移動が最初のプロセスであり、その後も基本的に生成する活性種への一電子移動によって、最終的にナトリウムと硫黄の比に見合った生成物に至ることがわかった。金属ナトリウムをパラフィン中でディスパージョンとしたものと単体硫黄(S8)を、溶媒にジメトキシエタンを用いて70_iCで反応させることにより、ナトリウムポリスルフィドが得られ、そこにトリエトキシシリルプロピルクロリドを加えて室温で反応させることにより、目的とするシランカップリング剤が98%以上の収率で得られることがわかった。また、触媒としてナフタレンやアントラセンなどの多環芳香族炭化水素をこの系中に加えると、極めて反応速度が上昇し、室温でもかなりの速度で反応が進むこともわかった。このように、触媒を加えることで反応速度が上昇した理由は、完全な固体固体反応を、芳香族炭化水素という溶媒可溶な触媒によって結果的に固体液体反応に変換できたためと考えられる。

この系を用いて、仕込み比に対応した組成の無水多硫化ナトリウムを得た。さらに、得られた多硫化ナトリウムに3-(トリエトキシシリル)プロピルクロリドを加えて反応させ、対応するオリゴスルフィド構造を有するシランカップリング剤を定量的に得た。一方、多硫化ナトリウムの組成分布を明らかにする目的で、モデル化合物としてヨウ化メチル、臭化ブチル、ベンジルクロリド等を用い、それと多硫化ナトリウムとの反応により得られた各オリゴスルフィドをそれぞれ単離・同定した。また、各オリゴマーの硫黄連鎖構造を各種スペクトルにより決定した。特に、プロトンNMRを用いた簡便な定量法を開発した。さらに、本法によって得られるシランカップリング剤の硫黄連鎖とゴム物性の関係および市販されているシランカップリング剤との比較を行ったところ、本合成法で得られたシランカップリング剤は、熱架橋も少なく、タイヤ用トレッド配合に適したシランカップリング剤であることが示された。本研究は金属ナトリウムと単体硫黄との直接反応によってナトリウムオリゴスルフィドを得、それを利用してシランカップリング剤を安価に合成すること、それによって低燃費タイヤの製造コストを大幅に削減し、炭酸ガス排出量の削減に大きく寄与することを目的としている。本年度は本研究の最終年度を迎え、昨年度までに得た成果を基にして合成されたシランカップリング剤がカブラスの商標名で販売が開始され、好評を博している。本年度はさらに、ナトリウムと単体硫黄との直接反応によるモノスルフィドの高収率合成とオリゴスルフィド中の硫黄連鎖長の制御について検討した。ナトリウム2原子当量と1原子当量の硫黄を無水ジメトキシエタン中で反応させ無水ナトリウムスルフィドを調製した。これにベンジルクロリドを加え室温で反応させたところ、75%の収率でベンジルスルフィドが得られた。ベンジルクロリドとの反応を還流条件下で行うと収率は向上し、さらに、ナトリウムを小過剰用いることによって収率87%(選択性99%)でモノスルフィドを得ることができた。キレート効果によってオリゴスルフィド中の硫黄連鎖長の制御を行うために、金属元素としてナトリウムに代えて二価のカルシウムを使った。金属カルシウムは硫黄と直接反応しないが、カルシウムスルフィドに対して3原子当量の単体硫黄を加えてカルシウムオリゴスルフィドを得た。これをヨウ化メチルでアルキル化したところ、対応するナトリウムオリゴスルフィドを用いたときに比べて多少選択性が見られた。選択性が高くないのはアルキル化の際に不均化が起こるためではないかと考え、カルシウムオリゴスルフィドをヨウ化メチルに加えた(逆添加)。その結果、選択性の大幅な向上が見られた。さらに、カルシウムスルフィドと硫黄との比を検討することにより、選択性76%(収率11%)でメチルテトラスルフィドを得た。
分子性物質における次元クロスオーバー領域の交差相関物性

ハロゲン結合という比較的強い分子間相互作用を利用し、同形の結晶構造を保ったまま一連の混晶系(DIETSe)2FeBr4xCl4(1-x)[0 < x < 1]を合成することに成功した。良質な単結晶試料を用いて、0.3 Kまでの極低温、45 Tまでの強磁場での物性測定を圧力下も含めて行うことにより、磁性と伝導性に強い相関を見出した。混晶試料において、他のπ-d複合系では報告例の無い、スピンフロップ転移に伴う磁性と伝導性の大きなヒステリシス現象を発見した。さらに強磁場下において、磁場誘起相転移や磁気量子振動などの興味深い物性の観測に成功した。一次元と二次元の間などの次元クロスオーバー領域における交差相関物性の発現を目指し、πd複合系分子性導体の合成と物性研究を行った。Cu(hfac)2(TTF-py)2の合成とTCNQ誘導体を用いた電荷移動錯体の作製、および分子末端にヨウ素を有するTTF誘導体DIETSeとハロゲン系磁性陰イオンを組み合わせた磁性伝導体の作製と物性評価を行った。後者では、支持電解質のFeCl4-イオンとFeBr4-イオンの濃度比をさまざまに調整し、電解酸化法によって、陰イオンを混合した混晶(DIETSe)2(FeCl4)1-x(FeBr4)xの単結晶試料を作製した。今年度は、特にx=0.5の混晶試料の低温電子物性を重点的に調べた。単結晶試料の電気伝導性を行い、常圧では約8Kでスピン密度波転移による金属絶縁体転移を示し、さらに低温の約4Kで抵抗の温度依存性に異常が現れた。数十個の微小単結晶試料を配向させてSQUIDによる静帯磁率の測定を行ったところ、約4K以下で明瞭な磁気異方性が現れることが分かった。したがって、この温度以下でFeのd電子スピンによる反強磁性秩序が生じていることが明らかになった。磁性と伝導性の相関を調べるため、低温強磁場下での物性測定を行った。ネール温度以下の反強磁性状態で、外部磁場を印加すると、d電子スピンのスピンフロップ転移や反強磁性相の相境界において、ヒステリシスを伴う大きな磁気抵抗変化が観測された。さらに、微小単結晶の磁気トルク測定によって同様な磁場領域でヒステリシスが現れることも分かった。すなわち、d電子スピンの磁性とπ電子の伝導性が強く相関した特異な磁気輸送特性を見出すことが出来た。異なる電子相が拮抗する次元クロスオーバー領域は、物性の宝庫である。交差相関物性の発現を目指し、πd複合系分子性導体の合成と物性研究を行った。(DIETSe)2FeBr2Cl2の試料において、極低温下で磁性と伝導性に大きなヒステリシスが現れることを発見した。3He冷凍機を用いた0.5 KまでのSQUIDによる静帯磁率の測定を行った。磁場掃引を行うと、スピンフロップ転移に伴って磁化に大きなヒステリシスが現れることや、温度掃引によって、準安定な磁場誘起状態が約1 K以下で現れることが分かった。また、それに伴い、伝導度にも大きなヒステリシスが観測された。このように、磁性と伝導性の両方においてヒステリシスが現れるのは、本物質が初めての例であり、ランダムな磁気的相互作用や共存するスピン密度波の影響などが考えられる(論文投稿中)。一次元と二次元の間の次元クロスオーバー領域にあるπd複合系として、ヨウ素結合型πd系(DIETSe)2MBr4xCl4(1-x)の開発と、低温・高圧・強磁場・高電場などの複合環境下での詳細な物性測定を行った。Clをより大きなイオン半径を持つBrに置換していくとd電子の反強磁性転移温度が上昇するとともにπ電子のスピン密度波転移が徐々に抑制された。後者は、通常の化学圧力効果とは逆の振る舞いであり、ハロゲン結合が関与した特異な超分子的構造の結果であることが構造と物性の関係から明らかになった。特筆すべきは、全組成域で同形構造の結晶が得られたことであり、強固なヨウ素結合による構造の安定化を利用して、π電子系の次元性、πd相互作用の大きさ、磁気異方性を系統的に制御することに成功した。(DIETSe)2FeBr2Cl2塩は低温でスピンフロップ転移磁場の大きなシフトに伴って磁性と伝導性にヒステリシスが現れる。物理的な圧力を印加してπ電子のスピン密度波転移を抑制するとヒステリシスが大きく抑制されることを見出した。このことは、磁性アニオンのハロゲンを置換したことによるランダムな磁気的相互作用に加えて、スピン密度波の共存が磁性と伝導性のヒステリシスに重要な役割を果たしていることを示しており、スピン密度波の持つガラス的な性質とランダムな磁気的相互作用の協同効果と考えられる。35Tまでの強磁場下での磁気抵抗測定などにより磁場誘起スピン密度波転移を系統的に調べた。混晶試料によりπd相互作用の大きさを系統的に変化させても、磁場誘起スピン密度波相の臨界磁場には大きな影響は無いが、反強磁性相が成長すると磁場誘起相と拮抗する特異な相図が得られることが分かった。

良質な単結晶試料を用いて、0.3 Kまでの極低温、45 Tまでの強磁場での物性測定を圧力下も含めて行うことにより、磁性と伝導性に強い相関を見出した。混晶試料において、他のπ-d複合系では報告例の無い、スピンフロップ転移に伴う磁性と伝導性の大きなヒステリシス現象を発見した。さらに強磁場下において、磁場誘起相転移や磁気量子振動などの興味深い物性の観測に成功した。DIETSe塩は磁性陰イオンのハロゲンを置換することにより、磁性と伝導性に大きなヒステリシスが現れることを見出した。さらに、ハロゲンの混合比を変えて、系統的に物性を変えることが出来てきている。特に、母物質とは異なる新しい物性が見出されている。固体物性ドナー・アクセプター型π-d複合体は、電解法や拡散法などにより、単結晶の合成を目指す。一連のDIETSe混晶系について、極低温・強磁場・高圧という複合環境での物性測定をさらに推進し、π電子系の次元性やπd相互作用を系統的に変化させた時の物性を詳細に調べ、統一的な知見を得る。さらに、超高圧実験や一軸ひずみの実験も行い、新規電子相の探索も行う。ドナー・アクセプター型π-d複合体の開発においては、構成要素となるTTF-pyやCu(hfac)2(TTF-py)2およびTCNQ誘導体との電荷移動錯体が順調に得られてきている。また、擬一次元π-d複合系においては、新たな混晶試料において磁性と伝導性の相関によるスイッチング・メモリー機能性や磁場誘起相転移などが見出されている。ドナー・アクセプター型π-d複合体の開発においては、ドナーとアクセプター分子の組み合わせが重要であるため、各種アクセプター分子との錯体の作成を試み、その中から有望な錯体の抽出を行うことを最優先に行う。続いて、その構造および物性(磁性、伝導性など)について詳細に調べる。また、スイッチング・メモリー機能性や交差相関物性を示す擬一次元π-d複合系の研究については、六方アンビルなどを用いて、10 GPa級の超高圧での物性制御を行い、一次元的な開いたフェルミ面から二次元的な閉じたフェルミ面への次元クロスオーバーが、物性に与える影響を調べる。また、一軸性歪み法を用いて、特定の一方向にのみ分子間距離を縮めることにより、それぞれの方向の分子間相互作用を自由に制御しながら、新規物性の探索を行う。複合環境下での物性測定をするために研究協力者のBrooks教授のいる米国強磁場施設での実験研究を次年度行いたい。そのために必要な旅費の一部を繰り越したい。申請していた米国強磁場施設でのマシンタイムが確保できたため、今年度の8月に渡米して共同研究を行う。そのために必要な旅費を繰越金で一部補う。消耗品等それ以外の使用計画は当初予定どうりである。
緑内障モデルラットにおける網膜循環障害機序の解明と新規緑内障治療薬の探索

緑内障モデル動物である網膜虚血再灌流及びN-メチル-D-アスパラギン酸硝子体内投与モデルラットにおいて、血管内皮細胞を介した網膜血管拡張機能障害が生じている一方で、血管平滑筋を介した機能は障害されていないことを明らかにした。従って、網膜循環不全が緑内障における網膜神経傷害を加速させる可能性がある。また、網膜虚血再灌流モデルラットにおける著しい網膜血管の攣縮に、エンドセリン-1が関与していることも示唆された。プロスタノイドEP2受容体刺激薬は、緑内障モデルの網膜血管を拡張させ、また網膜神経傷害を抑制した。このことから、プロスタノイドEP2受容体刺激薬は緑内障の新規治療薬となりうる。本年度は、N-メチル-D-アスパラギン酸(NMDA)硝子体内投与モデル及び高眼圧負荷網膜虚血再灌流モデルとその対照ラットを用いてin vivo薬理学的検討を行い、次のような成果を得た。1.網膜血管内皮及び平滑筋細胞の機能的変化:(1)NMDAモデルラットにおいて、血管内皮依存性拡張薬であるacetylcholine及びadenosineによる網膜血管拡張反応が減弱していた。さらに、acetylcholineの内皮由来過分極因子様の網膜血管拡張反応も同様に弱まっており、網膜血管内皮を介した拡張機能障害が生じていることを示唆した。(2)NMDAモデルラットにおけるNO供与体(NOR3)による網膜血管拡張反応が対照ラットの反応と同程度であったことから、同モデルの網膜血管平滑筋を介した拡張機能は正常である可能性を示唆した。2.血管拡張性プロスタノイドの血管反応性:血管拡張性プロスタノイドであるPGE_2の作用する受容体サブタイプのうち、EP_2受容体を介した網膜血管拡張反応は、高眼圧負荷網膜虚血再灌流モデルラットと対照ラットとの間で変化が見られず、EP_2受容体は障害されていない可能性を示唆した。以上の結果より、NMDAモデルにおいても高眼圧負荷網膜虚血再灌流モデルと同様に、網膜血管内皮細胞の機能全体が障害されており、このことが網膜循環調節異常に関与している可能性が示唆された。また、網膜血管に比較的選択的に作用するEP_2受容体刺激薬が、緑内障時にも網膜血管を拡張させることにより、網膜循環改善薬として有用である可能性が示唆された。来年度も緑内障モデルラットの網膜血管反応性についてさらに検討していくと共に、網膜循環障害に関与する分子機序について、免疫染色法などを用いてin vitroによる検討も進めて解析していく予定である。本年度は、N-メチル-D-アスパラギン酸(NMDA)硝子体内投与モデルとその対照(健常)ラットを用いてin vivo及びin vitro薬理学的検討を行い、次のような成果を得た。1.網膜血管平滑筋の機能的・形態学的変化:(1)NMDA硝子体内投与モデルラットにおいて、BK_<ca>チャネル活性化薬のBMS-191011、β_2-AR及びβ_3-AR刺激薬のsalbutamol及びCL316243による網膜血管の拡張反応は健常ラットと同程度であった。このことは、網膜血管平滑筋の機能は障害されていないことを示唆している。(2)NMDA硝子体内投与6時間後において、脂質過酸化のマーカーである4-Hydroxy-2-nonenalが網膜神経のみならず、網膜血管にも強く発現していた。従って、緑内障モデルラットでは、初期段階から網膜血管の酸化ストレスが亢進しており、それが内皮機能障害を導いている可能性がある。2.緑内障モデルラットにおけるβ_3-AR刺激薬の網膜循環及び網膜神経細胞に対する効果:(1)NMDA硝子体内投与モデルラットにβ_3-AR刺激薬CL316243を静脈内投与すると網膜血流量が増大するか否かを検討したところ、健常ラットと同様の網膜血流量の増大が観察された。このことは、β_3-AR刺激薬が緑内障においても有効な網膜循環改善薬であることを示唆している。(2)健常ラットにCL316243を硝子体内投与しても網膜血管が拡張すること、またNMDA硝子体内投与モデルラットにCL316243を硝子体内投与すると網膜神経傷害が抑制されることが明らかとなり、β_3-AR刺激薬が網膜循環改善作用のみならず網膜神経保護作用をも有することを示唆した。以上の結果は、β_3-AR刺激薬が網膜循環障害の改善及び網膜神経傷害の抑制作用を有する緑内障の新規予防・治療薬となる可能性を示唆している。
二酸化炭素・酸素吹き石炭ガス化炉最適化のための検討

本年度は, (1)前年度に引き続き,様々な条件でCO_2/O_2吹き2段噴流床石炭ガス化炉内の熱流体解析を行い,操作条件が炭素転換率,合成ガス発熱量に及ぼす影響を検討した.また,(2)石炭,バイオマス,バイオチャーのガス化解析を行い,バイオチャーの石炭代替可能性を検討した.主な結果は以下のとおりである.(1)O_2/CO_2吹き石炭ガス化炉内の熱流体解析解析パラメータの感度解析を行ったところ,炭素転換率に大きな影響を及ぼす因子は,壁面温度であった.その他のパラメータの影響は少なく,炭素転換率は燃焼室で97-99%,還元室では45-57%となった.チャー反応速度については, CO, H_2濃度に関連するため,合成ガス発熱量への影響が大きいことがわかった.これまでの結果より,壁面高温条件,高酸素比(>0.7)で合成ガス発熱量が上昇することがわかった.実用面を考慮すると, CO_2濃度の上昇が有効であることが示唆された.(2)バイオマス/バイオチャーの石炭代替可能性石炭,バイオマス,バイオチャーのガス化を解析し,バイオチャーの石炭代替可能性を検討した.ここで,ガス化は固体粒子の昇温,揮発分の揮発,揮発分の燃焼,チャーのガス化および酸化,という段階を経てガス化するモデルとして考慮した.解析手法は,石炭ガス化と同様で,太平洋炭,褐炭,オークチャー,ユーカリ葉由来のバイオチャーについて検討した.その結果,固体燃料中の固定炭素の増加により,燃焼性は減少し,固体燃料中の揮発分の増加により燃焼性は増加した.また60μmのオークチャーと70μmの太平洋炭の燃焼性が同等であることを示した.未加工のバイオマス(ユーカリ葉)よりも375°Cで生成したバイオチャーを使用すると,褐炭と同等の燃焼性を示した.これらの結果から,バイオチャーは従来の石炭ガス化への代替燃料として,利用可能であることを示した.石炭ガス化に及ぼす,すす生成, CO_2/O_2雰囲気でのCO_2, O_2濃度の影響を検討するため,昨年度は3次元数値解析を行い,本年度は,作成したモデルを用いて石炭ガス化における感度解析を行った.さらに,従来の石炭ガス化システムの代替資源の探索ため,石炭,バイオマス,バイオチャーのガス化を検討した.2013年9月に学位を取得し,その後新しい研究を開始したため,わずかな時間ではあったものの,精力的に研究に取り組むことができた.今後は,石炭ガス化に関する検討をさらに拡張し,石炭代替燃料としてのバイオチャーの更なる可能性を検討したいと考えている.CO2/O2吹き石炭ガス化炉内で生じる移動現象を解明し,操作条件を最適化するため,ガス化炉内の熱流体解析を行った.その際,ガス化炉内で生じる石炭揮発分の反応について,事前に行った詳細反応解析との比較により代表的な反応を絞り込み,これを熱流体解析に組み込んだ.また,石炭揮発分の反応の進行により生成する多環芳香族炭化水素をすすと仮定し,すすの生成予測を行った.解析結果は,既往の実験結果と比較し,解析の妥当性を確認した,解析モデルを用いて,炉内のすす生成の予測,および,操作条件がガス化に及ぼす影響を検討した.代表的な結果は以下のとおりである.1すす生成の予測ガス化炉内のすす濃度分布を求めたところ,酸素濃度の高い燃焼室内では,すすはほとんど存在せず,酸素濃度の低下に伴いすす濃度は増加し,燃焼室出口付近から還元室石炭投入口付近で最大となることがわかった.2 CO2濃度の影響酸素比0.5における導入ガスのCO2濃度が石炭ガス化に及ぼす影響を検討した結果,CO2濃度の上昇により出口合成ガス発熱量は増加し,その一方で,ガス温度は低下した.CO2濃度が50wt%と高濃度の場合,吸熱反応であるチャーのCO2ガス化反応および逆シフト反応が顕著となるため温度低下し,炭素転換率が低下した.3 O2濃度の影響酸素比がガス化に及ぼす影響を検討したところ,酸素比の増加により炉内温度は上昇する一方で,酸素比0.7でガス発熱量が最大となることがわかった.これは,酸素比0.7以上では,COの酸化反応が進行し,CO濃度が低下することに起因する.本年度は, (1)前年度に引き続き,様々な条件でCO_2/O_2吹き2段噴流床石炭ガス化炉内の熱流体解析を行い,操作条件が炭素転換率,合成ガス発熱量に及ぼす影響を検討した.また, (2)石炭,バイオマス,バイオチャーのガス化解析を行い,バイオチャーの石炭代替可能性を検討した.主な結果は以下のとおりである.(1)O_2/CO_2吹き石炭ガス化炉内の熱流体解析解析パラメータの感度解析を行ったところ,炭素転換率に大きな影響を及ぼす因子は,壁面温度であった.その他のパラメータの影響は少なく,炭素転換率は燃焼室で97-99%,還元室では45-57%となった.チャー反応速度については, CO, H_2濃度に関連するため,合成ガス発熱量への影響が大きいことがわかった.これまでの結果より,壁面高温条件,高酸素比(>0.7)で合成ガス発熱量が上昇することがわかった.実用面を考慮すると, CO_2濃度の上昇が有効であることが示唆された.(2)バイオマス/バイオチャーの石炭代替可能性石炭,バイオマス,バイオチャーのガス化を解析し,バイオチャーの石炭代替可能性を検討した.

ここで,ガス化は固体粒子の昇温,揮発分の揮発,揮発分の燃焼,チャーのガス化および酸化,という段階を経てガス化するモデルとして考慮した.解析手法は,石炭ガス化と同様で,太平洋炭,褐炭,オークチャー,ユーカリ葉由来のバイオチャーについて検討した.その結果,固体燃料中の固定炭素の増加により,燃焼性は減少し,固体燃料中の揮発分の増加により燃焼性は増加した.また60μmのオークチャーと70μmの太平洋炭の燃焼性が同等であることを示した.未加工のバイオマス(ユーカリ葉)よりも375°Cで生成したバイオチャーを使用すると,褐炭と同等の燃焼性を示した.これらの結果から,バイオチャーは従来の石炭ガス化への代替燃料として,利用可能であることを示した.本年度は,1)熱流体モデルの作成および妥当性の確認,2)解析モデルによる生成ガス組成に及ぼす操作条件の影響の検討を目的とした.その結果,1)については,CO2/O2雰囲気における石炭揮発分の反応挙動を予測するため,熱流体解析モデルにいくつかの代表的な反応を考慮し,詳細反応機構による解析と同等な解析結果が得られることを確認した.また,熱流体解析モデルの結果は,文献で報告されている実験結果と妥当に一致した.2)については,1)で作成した解析モデルを用い,検討する操作条件として入口ガスCO2,O2濃度を変化させた.以上のように,おおむね計画どおりに研究を遂行できた.石炭ガス化に及ぼす,すす生成, CO_2/O_2雰囲気でのCO_2, O_2濃度の影響を検討するため,昨年度は3次元数値解析を行い,本年度は,作成したモデルを用いて石炭ガス化における感度解析を行った.さらに,従来の石炭ガス化システムの代替資源の探索ため,石炭,バイオマス,バイオチャーのガス化を検討した.2013年9月に学位を取得し,その後新しい研究を開始したため,わずかな時間ではあったものの,精力的に研究に取り組むことができた.今後は,CO2/O2雰囲気における石炭ガス化の操作条件が生成ガスに及ぼす影響を引き続き検討する.検討事項としては導入ガスの流量,導入角度,用いる石炭の性状等である.また,モデルで用いるパラメーターが解析結果に及ぼす影響についても同時に検討する.以上の結果をもとに,石炭ガス化による合成ガス製造の高効率化および安全運転の指針を示す.今後は,石炭ガス化に関する検討をさらに拡張し,石炭代替燃料としてのバイオチャーの更なる可能性を検討したいと考えている.
地域開放型マルチメディア対応医学遠隔教育支援システムの開発

この研究は、遠隔医学・医療支援システムの一環として、すでに導入した遠隔診断システム、H14年に実稼働した遠隔ケア支援システムと並行して行われた。初年度(H13)は、まず、医療用静止画データベースを開発、構築した。ネットワークは、従来のISDN回線を充当することにした。導入したデータベースサーバのハードウェアのスペックは、CPU Pentium III1.OGHz、メモリ128MB、HD容量は20GBであり、OSはWindows NT4.0とした。具体的には、医療用静止画像をフィルムの状態ではスキャナに加工し、本院のデジタル画像参照システムにある画像では、ダウンロードして登録することとし、アプリケーションを開発した。登録用アプリケーションには、患者情報として氏名、ID、診療科、主訴、病名を、画像情報として、画像・モダリティ種類、画像診断のポイント、症例のコメント、半角10文字アルファベットの検索キーをリストから入力あるいはフリーテキストで入力することとし、Web参照時には患者情報が秘匿されるような設計とした。この時点では、ISDNを使っており、画像容量が制限され、動画転送に反面、専用回線のため、ネットワークセキュリティが確保されていた。また、アクセスコントロールレベルを管理者、画像の登録が可能な登録者、閲覧のみ可能な読者とした。次年度(H14)には、本学へのBフレッツ開通と併せて、Webサーバとデータベースサーバの分離および動画対応を行った。ネットワーク構成が変化したため、セキュリティに対しての配慮も必要となった。Webサーバは、F/Wの外部に設置するグローバルIPを持つDMZ(Demilitarized Zone)サーバとした。ISDN経由、インターネット経由両者からアクセスを可能とするために、Bフレッツ用ルータにはグローバルIPを採番し、これを経由してインターネットからアクセスを可能とする設計とした。動画のサムネールを生成する際に困難があったが、フリーソフト(QuickTime)で動画の先頭部分をキャプチャーすることが可能となり、安価に静止画と同様にセムネール表示が可能となった。さらに、Webで表示された画像の二次加工を防止するために、htmlファイルを暗号化するソフトウェア(別研究費による)を導入した。また、検索キーを漢字対応とした。以上の研究開発により、ブロードバンド経由で医療用静止画、および動画像のインターネット参照が可能となり、卒前・卒後の遠隔医学教育に有用なシステムが構築されたと結論された。◆H13年におけるシステムの設計、開発(1)セキュリティ確保に配慮した通信システムの開発遠隔医療支援システムで使用している専用ISDN回線とシステムを共用することとした。利用者認証は予め付与したIDとパスワードで行い、Radius認証サーバで認証が行われてアクセス可能となる。(2)アクセスコントロールレベルの設定管理者、作成者、読者の3段階とした。研究者両名とし、ファイルの作成が可能な作成者は、本学の各講座の責任者としサーバにアップロードが可能である。(3)アプリケーションの開発A)データベースサーバの構築教育上、有用とされる画像を画像参照システムから患者情報を消去しJPEG画像として保存する。開発したアプリケーションに当該画像の種別、疾患部位、病名、診療科、検査所見、経過などのコメント、画像診断のキーポイント、検索キーワードを入力するテキストフィールドと画像を埋め込むイメージフィールドを作成した。

このファイルをアップロードする。B)クライント側での検索・参照アプリケーションの開発Web参照のために、加工された日付、診療科、画像種別、疾患部位、病名をフリーテキスト入力、AND検索とし、キーワード検索は5個以内のOR検索とした。「検索開始」ボタンをクリックと検索結果が表示され、「詳細」ボタンをクリックするとサムネール画像と診療科、検査所見、経過などのコメント、画像診断のキーポイントが表示されることとした。画像をクリックすると拡大表示されることとした。今年度は、昨年のシステムの不具合と問題点の改良を行った。本研究費で構築したシステムにより、医療用静止画像およびそのコメントの登録および保存機能とWebベースでの参照は可能となった。患者情報は、参照時には秘匿され、実医療画像とその画像の診断上のコメントは臨床各科の協力で提供され、現在は、学生実習の一環として加工、登録されている。興味ある症例では、自主的にその他の関連画像などを取り込む学生も多かった。Web参照画面ではID、パスワード入力後、検索キーは(1)検査日付(2)診療科(3)画像種別(4)部位(5)臨床病名(可能な限りICD10に準拠)(6)キーワード(英字10文字、5個)とした。これにより、ヒットされた画像の一覧リストが表示され、サムネールJPEG画像が表示される。サムネールをクリックすることにより当該画像が拡大される。大筋で安定稼働が得られたため、今年度の予算では以下の改善を行った。(1)データベースサーバとWebサーバの分離:新規にWebサーバを構築するとともに、データベースのアプリケーションをOracleからPostgreSQLに変更し、検証することとした。アプリケーションでは、サムネール画像の縦横比を3:4の一定比率で表示させることとした。また、キーワードは英字と日本語とした。また、動画ファイル(AVIファイルあるいはMPEG2ファイル)の対応も行い、実装可能となりつつある。一方、インフラの問題であるが、本学周辺地域のネットワーク環境は悪く、かつ、遠隔医療との関連から既存のISDNを使用することとしていた。この方法では、セキュリティは確保されているが、画像転送にはブロードバンド通信が必要である。本学周辺にB-フレッツが敷設されたため、ルータを設置し、ファイアウオールの設定を一部、変更し、インターネットからとISDNからの双方からアクセス可能とした。セキュリティ確保、個人情報保護からWebコンテンツのアクセス制限と不正コピーを防止するソフトを導入した。
傷害を受けた糸球体上皮細胞に発現するトランスゲリンの機能と発現メカニズムの解明

Transgelin分子は、ラットおよびヒトで傷害を受けた糸球体上皮と間質細胞に発現する。傷害された糸球体上皮のfoot processが融合した部分に発現し、糸球体上皮細胞の傷害を検出する。腎組織の障害部位特異的に発現し、腎機能の低下は尿細管間質領域の、また尿蛋白量は糸球体領域のTransgelinの発現が規定因子となる。そしてその発現には、TGFβの細胞内伝達因子が大きく作用する。本研究の目的は、Transgelin(SM22α)の機能解析とその発現メカニズムを解明するとともに、シグナル伝達経路から治療の標的となる分子を選び出し、新しい治療法の開発に繋げることが目的である。またTransgelinの測定系を確立して糸球体上皮細胞障害検出システムを構築することを目的とする。本年度は1)Transgelinノックアウトマウスを用いて、傷害を受けた糸球体上皮細胞に発現するTransgelinの機能と役割について解析を行った。また2)Transgelinの発現にはどのようなシグナル伝達経路が主に関与するのか、解析に着手した。並行して3)ヒト腎疾患患者尿での測定系の確立に向けてシステムの検討を開始した。論文発表を完了した成果として、免疫電子顕微鏡(immuno-gold法)により、糸球体上皮に発現するTransgelin分子はfoot processが融合した部分に一致して局在することを確認した。このことから、糸球体上皮細胞障害を特異的に感知するマーカーとすることができることを示した。一方、上皮細胞の形質変化および線維化のマーカーとして知られるαSMAとの二重染色により、TransgelinはαSMAと発現動態を異にする新しい腎細胞障害マーカーであることも明らかにした。さらに、ヒト腎疾患においても同様の発現様式をとることを見出し、検討症例の積み重ねると共に臨床データと詳しく比較して解析し論文を投稿した。本研究の目的は、Transgelin (SM22α)の機能解析とその発現メカニズムを解明するとともに、シグナル伝達経路から治療の標的となる分子を選び出し、新しい治療法の開発に繋げることが目的である。本年度は1)上皮細胞障害と尿細管間質障害を併発し進行性の腎病態であるラットアドリマイシン(ADR)腎症を用いて、複雑な腎障害の病態でどのような要因がTransgelinの発現に関与するのかを解析した。また2)ヒト腎疾患でのSH22αの発現を組織学的に検討し、その病理学的意義について検討し、3)ヒト腎疾患患者尿での測定系の確立に向けてシステムの検討を行った。論文発表を完了した成果として、進行性複合的腎症であるADR腎症ラットでは、発症早期に糸球体上皮細胞でTransgelinは発現し、晩期には間質細胞にも発現した。糸球体上皮細胞では、基底膜に接した細線維が高密度に凝集した部分に発現が認められた。腎機能指標Ccrと尿細管間質におけるTransgelin陽性面積、また尿蛋白量と糸球体におけるTransgelin陽性面積が強く関連した。腎組織全体におけるTransgelinの発現量は腎機能指標Ccrが低下するほど大きくなることがわかった。Transgelinは傷害を受けた腎細胞に発現し、腎障害が進行するほど発現が増加することが判明した。さらにヒト腎疾患においても同様の発現様式をとることを見出し、尿中Transgelin蛋白の定量測定とともに尿アルブミンのRedoxバランス、臨床データと比較して解析し論文を投稿中である。1)Transgelinノックアウトマウスあるいは腎炎モデルを用いて、傷害を受けた腎細胞に発現するTransgelinの機能と役割について解析を行った。2)Transgelinの発現にはどのようなシグナル伝達経路が関与するかを解析した。3)ヒト腎疾患患者尿での測定系の確立に向けてシステムの検討を行った。論文発表を完了した成果:免疫電子顕微鏡(immuno-gold法)により、糸球体上皮に発現するTransgelin分子はfoot processが融合した部分に一致して発現する。腎細胞の形質変化および線維化のマーカーとして知られるαSMAとの二重染色により、TransgelinはαSMAと発現動態を異にする新しい腎細胞障害マーカーであることが明らかになった。ヒト腎疾患においても同様の発現様式をとることを見出し、検討症例の積み重ねると共に臨床データと詳しく比較した。腎機能(クレアチニンクリアランスCcr)の低下は尿細管間質領域のTransgelin陽性面積が規定因子となり、尿蛋白量増加は糸球体領域のTransgelin陽性面積が規定因子となることが判った。そしてTransgelinの発現には、TGFβの細胞内伝達因子が大きく作用することが示された。

ヒト腎疾患患者尿での測定系としてこれまでに用意した抗体がELISA系に適さないことがわかり、作成した抗体を全てチェックし直し、ELISAに用いる抗体の組み合わせの検討に時間を要した。またノックアウトマウスでの腎病態解析では、ワイルドタイプ、ヘテロ接合体での腎病態と比較してわずかな変化のため、病態に与えるTransgelinの役割を考察、検証するのが難しかった。24年度が最終年度であるため、記入しない。ノックアウトマウスを用いたTransgelinの腎病態における役割の解析は、Shankland SJらのグループにより先んじて発表された(Am J Physiol Renal Physiol.2011 ; 300(4) : F1026-4)。これまでの私たちの検討結果と矛盾しないものである。このため今後は、細胞内での発現メカニズムの検討と細胞生物学的な役割を優先的に検討することとする。またTransgelin測定の臨床的な有用性を検証し、臨床応用へ向けたシステムの確立を急ぐこととする。
モデル植物ミヤコグサにおける生殖様式の進化生物学的研究

ミヤコグサは日本に自生するマメ科植物で、ゲノム解析が行われており、様々な遺伝情報が公開されている.本研究は公開されたマイクロサテライトマーカーを用いて、各地のミヤコグサ野生集団の遺伝解析を行い、生殖様式や分子系統地理について検討した。解析の結果、北海道、本州、四国、九州の集団と、南西諸島の集団で遺伝的に異なっていることが明らかになった。本州型のミヤコグサは非常に自殖率が高いのに対し、南西諸島型は他稙も行っていた。対馬で得られた集団も本州型であることから、日本のミヤコグサは南方から南西諸島を北上したグループと、朝鮮半島から対馬を経て本州各地に分布拡大したグループがあることが考えられた。日本国内に自生する野生植物の中で、ミヤコグサは唯一ゲノム解析が行われたモデル植物であり、多くの遺伝情報が公開されている。これら公開されたゲノム情報を利用し、ミヤコグサの研究を進めることは、野生植物の生態と進化について、これまでにない高精度な解析を可能にする。研究代表者はこれまでに野生ミヤコグサ集団について、マイクロサテライトマーカーを用いた予備的調査を行った結果、主に自殖を行う集団と自殖率が低く、他殖を行集団が存在することがわかってきた。そこで、国内各地のミヤコグサ集団における生殖様式の分布を明らかにするとともに、生態学的調査、進化ゲノム学的解析を行いミヤコグサ野生集団の生殖様式の進化プロセスを明らかにする。研究代表者は、ミヤコグサの種内変異・生物地理を明らかにすることを目的に、かずさDNA研究所ミヤコグサホームページで公開されているマイクロサテライトマーカーを用い、ミヤコグサ野生集団の解析を進めている。24年度は和歌山県、高知県などのほか沖縄本島、朝鮮半島との関連から必要だった対馬で調査・サンプリングを行い国内野生集団のフラグメント解析結果をほぼ完了した。ミヤコグサは日本に自生(史前帰化)するマメ科植物で、ゲノム解析が行われており、様々な遺伝情報が公開されている.本研究は公開されたマイクロサテライトマーカーを用いて、各地のミヤコグサ野生集団の遺伝解析を行い、生殖様式や分子系統地理について検討した。ミヤコグサは、集団内において遺伝的多様性は高くなく、野生集団においても自殖性の植物であるといえる。しかし、集団間にはSSRマーカーにおける反復数による違いが数多く確認された。とくに種子島の集団は他の集団よりも比較的多くの平均対立遺伝子数(Na)と高いヘテロ接合度の期待値(He)が確認でき、遺伝的分化が地域によって進んでいる可能性が示唆される。また、自殖性であるモデル植物シロイヌナズナにおいても訪花昆虫による他殖がわずかながら確認されており、ミヤコグサにおいても地域ごとに訪花昆虫の違いなどの生態的要因によって遺伝的多様性に影響が生じた可能性が考えられた。また、2010年9月に韓国で行った調査時に採集した集団ととともに、2011年8月9月に英国調査を行った際に採集したセイヨウミヤコグサについても比較のため解析を行った。一部の国内野生集団については緑化事業等で欧米より導入されたセイヨウミヤコグサの識別が困難なため、フローサイトメトリーを用いて倍数性調査を行い、調査した国内集団は全て2倍体のミヤコグサであることを確認した。調査した国内野生集団のフラグメント解析結果をStructureを用いて解析したところ、南北で2つのクラスターに分かれることが明らかになってきた。