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水素化物エレクトロニクスの創成：エピタキシャル薄膜技術を駆使した物性開発

本研究は、水素を構成元素として含む材料すなわち水素化物を用いた新しいエレクトロニクスを作り上げることを最終目標としている。この目標を達成するには、原子の並び方を変えたり異種原子の接する界面を人工的に作り出したりして、電気の通し易さなどといった材料の性質を自由に操ることが必要である。そこで本研究では初めに水素化物専用の特殊な成膜手法を開発した。現在はこの成膜手法を用いて原子界面などを意図的に作製して、水素イオン伝導や高温超伝導などといった将来性豊かな機能性の開発を行っている。以上本研究の成果は、これまで皆無であった精密な材料設計に基づく水素化物機能性開発への道を切り開くものである。今年度は、水素化物エレクトロニクス開発における基礎の構築を目指して、我々独自の高品質水素化物薄膜合成技術を発展させるとともに、水素化物の輸送特性評価に必要な特殊な実験環境を整備した。以下に詳細を報告する。・Pulsed Laser Deposition(PLD)法を用いたLiHエピタキシャル(エピ)薄膜成長[その1:水素化の促進]水素化物は、大気圧付近であっても水素が脱離しやすい傾向を有している。したがって、PLD法によりエピ膜を成長するためには、水素化を促進する工夫が必要であった。そこで本研究では、水素化物粉末合成経験の豊かな我々ゆえに作製できる水素化物圧粉ペレットをターゲットとして使用した。これにより、ターゲットのレーザー照射により得られるガス中に、水素化促進が期待されるプラズマ状の活性な水素を高濃度に含有できるようになった。その結果、LiHターゲットを用いて、[100]配向したLiHエピ膜を得ることに成功した。[その2:平坦な表面]PLD法は一般に、表面平坦性制御に優れた手法である。実際に、LiHエピ薄膜の表面平坦性を、高速電子線回折法を用いてその場観察したところ、表面平坦性が高いことが示唆された。そこで、原子間力顕微鏡により平坦性を詳細に評価したこところ、平均粗さが0.4 nm程度の極めて平坦な表面が実現していることが確認された。・LiHエピ膜におけるLiイオン伝導測定成膜から評価までを大気非接触で行える評価機構を用いて、インピーダンス測定によりLiHエピ膜の[100]結晶軸に沿ったLiイオン伝導率を測定したところ、その値は配向性を持たない粉末LiHのそれと同程度であった。この結果は、立方晶のLiHにおけるLiイオン伝導が等方的であることを示唆している。27年度は、成膜技術の発展および測定環境の整備に注力した。その結果、成膜が可能な水素化物の種類が大幅に増えただけでなく、それらの基礎物性調査、さらには高度な平坦性制御に基づく界面物性設計が可能となったため、28年度以降の進捗の加速が大いに期待できる状況となっている。したがって、進捗状況は順調であると判断した。以下に進捗状況の詳細を簡潔に記す。・PLD法を用いた水素化物薄膜成長の条件探索LiHエピ膜を成長する研究を通して、プラズマ状や原子状などの活性な水素を供給することが、水素化物薄膜の鍵を握る水素化の促進に対して極めて有効であることが明らかになった。これにより、活性水素供給源の使用や、成膜プロセスにプラズマを含むスパッタ法などの有効性が示唆されるなど、薄膜成長の指針が明確になった。・水素化物ターゲット水素化物ターゲットの使用によってLiHエピ膜の成長に成功した事は、既に述べた活性水素の重要性に加えて、PLD一般に認められているターゲット組成の薄膜への転写が、水素化物薄膜成長においても適用できることを証明している。したがって、ターゲットの仕込み組成を調整するだけで、多様な水素化物が実現できると期待される。・大気非暴露測定環境の構築輸送特性測定機構や脱着式真空搬送室を成膜装置に取り付けたことによって、大気非暴露で、輸送特性、結晶構造、平坦性などの評価が可能となった。これにより、これまで困難であった水素化物薄膜の正確な物性研究が可能となった。本研究は、申請者独自の水素化物薄膜合成技術を駆使して高品質界面を作製し、水素化物の電子やイオンの挙動を界面で制御して、水素化物エレクトロニクスという新しい分野の開拓を目指すものである。昨年度(平成27度)は、強固な研究土台を構築するために、高純度な水素ガスや高活性な水素プラズマを利用できる水素化物薄膜合成用の専用装置を開発した。また、薄膜成長温度や成長時の水素ガス分圧が膜質に及ぼす効果などを調査して、高品質薄膜合成のノウハウを構築した。今年度(平成28年度)はこれらの研究基盤を活用して、従来技術では合成不可能であった3種類の水素化物(LiBH4、BaH2、MgH2)のエピタキシャル薄膜成長に成功した。これらの薄膜成長の詳細を以下に記す。LiBH4は液体電解質並みの高Liイオン伝導率を示し固体電解質として期待される水素化物である。そのため、多くの研究者が薄膜化に挑戦してきたが、成功例は皆無であった。一方申請者は、蒸発過程を精密に制御することでLiBH4の薄膜化に成功した。BaH2は、新しいイオン伝導として注目されているヒドリドイオン(H-)伝導を示す水素化物である。これまで薄膜成長例は皆無であったが、本研究では成長温度および水素ガス分圧の制御ノウハウを適用して膜成長に成功した。MgH2は界面キャリアドープにより転移温度250 K以上の高温超伝導を示すと期待される材料である。

本研究では、水素プラズマ中で成膜を行うことでMgと水素の反応を促進して、膜成長に成功した。以上の成果により、Liイオン伝導体であるLiBH4およびヒドリドイオン伝導体であるBaH2を用いた界面キャリア注入による電気物性開発が可能となった。そこで現在、MgH2/LiBH4界面およびMgH2/BaH2界面を利用したMgH2へのキャリア(電子、正孔)注入による絶縁体ー金属転移や超伝導の発現に挑戦している。本研究は、水素を構成元素として含む材料すなわち水素化物を用いた新しいエレクトロニクスを作り上げることを最終目標としている。この目標を達成するには、原子の並び方を変えたり異種原子の接する界面を人工的に作り出したりして、電気の通し易さなどといった材料の性質を自由に操ることが必要である。そこで本研究では初めに水素化物専用の特殊な成膜手法を開発した。現在はこの成膜手法を用いて原子界面などを意図的に作製して、水素イオン伝導や高温超伝導などといった将来性豊かな機能性の開発を行っている。以上本研究の成果は、これまで皆無であった精密な材料設計に基づく水素化物機能性開発への道を切り開くものである。今後は、27年度に開発に成功した、成膜および測定に関する技術に立脚して、エレクトロニクスへの応用が可能な物性を示す水素化物を高品質薄膜化し、これらの基礎物性を正確に把握する。また、水素化物積層構造を作製して、エレクトロニクスデバイスとしての性能を評価する。以下に詳細を述べる。・成膜手法の開発活性な水素プラズマ中における成膜が可能なスパッタ法を開発する。また、通常のPLD法で問題となる、ターゲット蒸発過程における水素-金属間結合の切断に起因する、膜中水素欠損を抑制するため、エネルギー密度の低い赤外パルス光を用いた新規PLD法を開発する。・様々な材料の薄膜化ヒドリドイオン伝導が2014年に報告されたBaH2や、キャリアドープによる高温超伝導が期待されるMgH2、さらにはSrLiH3に代表される水素化物ペロブスカイトなどを、水素化物ターゲットを用いたPLDや、新規に開発するスパッタ法などを駆使して成膜する。・物性評価上に述べた水素化物のバンド構造や輸送特性を、高品質薄膜を利用して正確に評価する。また、水素化物薄膜の多層構造を作製して、その界面における特殊な物性を探索する。この研究は、電池などのデバイス開発から、キャリア制御による基礎物性設計まで多岐に渡るが、例えば、電界により界面にヒドリドイオンを蓄積し、それによって静電的にホールを誘起することによる、輸送特性制御研究が挙げられる。28年度が最終年度であるため、記入しない。無機材料28年度が最終年度であるため、記入しない。
C型肝炎ウイルス(HCV)複製モデルを用いたHCV増殖に伴う肝発癌機序の解明

T7 promoterの下流にC型肝炎ウイルス(HCV)全長のcDNAを持つプラスミド(pH77)をCV-1細胞あるいはHuh7細胞にトランスフェクションし、さらにT7ポリメラーゼを発現する組換えアデノウイルス(Ad-T7)を感染させることによりHCV遺伝子を宿主細胞に発現させHCVreplicationsystemを開発した。感染後HCV negative鎖およびHCVコア蛋白は、real-time RT-PCRあるいはWestern Blottingにて9日まで持続的に検出可能でありHCV replicationが確認された。さらに、T7 polymeraseを持続発現する細胞株(Huh-T7)を用いてアデノウイルスを用いないHCV replicationsystemを樹立し得た。この系においてもHCV negative鎖とHCVコア蛋白の発現持続をみた。これらの系を用いてHCV増殖とそれに関連するPKR, Interleukin-8(IL-8)について発癌への寄与の有無を検討した。PKRは癌抑制蛋白として報告されているが、これらの系ではHCV発現によりPKRの発現は全ての細胞株で増加した。またPKR活性化の指標であるphosphorylated PKRの増加、phosphorylated eIF2α/total eIF2α比の増加がみられた。HCVE2蛋白・NS5A蛋白を介したPKR抑制作用はこの系においては明らかではなかった。C型肝硬変患者の癌部・非癌部を用いた検討でも、肝細胞癌部では非癌部に比べてPKR発現量の増加、phosphorylated eIF2α/total eIF2α比の増加を伴うPKR活性化がみられた。このことより、PKRはC型肝炎において癌抑制蛋白としてよりもむしろ癌促進因子として働いている可能性が示唆された。PKRと同様にHCV replicationに関わることが報告されているInterleukin-8(IL-8)についてはHCV発現によりmRNAおよび上清中への産生増加がみられた。今後増加したIL-8がHCV増殖、発癌を促進するかについてはさらに検討する必要があると思われる。感染性を有するC型肝炎(HCV)の全長クローンから作成されたcDNAの5'側にT7プロモーターを、3'側にデルタ肝炎ウイルスのリボザイム遺伝子を持つプラスミド(pH77)を作成した。これをCV-1細胞あるいはHuh7細胞にトランスフェクションし、さらにT7ポリメラーゼを発現する組換えアデノウイルス(Ad-T7)を感染させることによりHCV遺伝子を宿主細胞に発現させHCV replicationsystemの開発を試みた。感染後1,2,3,5,7,9日でRNAおよび蛋白を回収した。HCV negative鎖の発現はRPA法およびreal-time RT-PCRにて感染後9日まで持続的に検出可能でありHCV replicationが確認された。またHCVコア蛋白もWestern BlottingおよびELISA法にて発現後9日まで持続的に検出可能であった。その間細胞障害はほとんどみられず、細胞毒性の少ない、長期間HCV full-genomeを発現するreplicationsystemの開発に成功した。Real-time RT-PCR法、ELISA法において、HCV positive鎖、negative鎖、HCVコア蛋白は発現後3日ピークが持続し、以後漸減した。さらに、アデノウイルスベクターを用いず、より細胞毒性の少ない系として、T7 polymeraseを持続発現する細胞株(Huh-T7)を用いてHCV長期発現系を樹立した。この系においても発現後9日までHCV negative鎖、HCVコア蛋白の検出が可能であり細胞障害はみられなかった。
塩分摂取量簡易測定器「減塩モニタ」を用いた減塩指導の効果についての検討

「減塩モニタ」は、自宅で自身の塩分摂取量を知ることができる簡易的な塩分摂取量測定器であるが、その減塩効果は十分検証されていない。本研究は、通常の減塩指導に「減塩モニタ」による塩分摂取量についてのセルフモニタリングを加えることで、より効果的な減塩につながるという仮説を検証することを目的とした。108の家庭から158名が参加した。減塩モニタ使用群において、介入4週間後の1日塩分摂取量-0.50 g(95%信頼区間-0.095, 0.05, P=0.030),収縮期血圧-4.4 mmHg (95%信頼区間-8.7, -0.1, P = 0.044)と有意な減塩および降圧効果を認めた。平成28年度は、当初の計画通り、参加者リクルートのための広報資料、減塩指導に用いるパンフレットを作成した。参加者リクルートに関しては、白河厚生総合病院、白河農業共同組合、白河市、西郷村に加えて、須賀川市の協力を得て行った。サンプルサイズについては、先行研究に基づいて再計算し、両群合わせて150名に修正した。計158名の参加者をランダムに減塩モニタ使用群、コントロール群に分け、4週間後の随時尿による推定1日塩分摂取量を評価した。統計解析には、家族およびリクルート母体をクラスターとし、年齢、性別、Body Mass Index、高血圧・慢性腎臓病の既往歴、ベースラインの随時尿による推定1日塩分摂取量で調整したマルチレベル分析を用いた。結果、減塩モニタ使用により、-0.50 g/day (95% confidence interval [CI] -0.95, -0.05; P = 0.030)の減塩効果、-4.4 mmHg (95% CI -8.7, -0.1; P = 0.044)の収縮期血圧の降圧効果を認めた。第13回アジア太平洋高血圧学会で発表予定であり、論文作成を並行して進めている。上述の通り、計画通り、ランダム化比較試験を実施した。塩分摂取量と高血圧、心血管イベントとの関連は広く研究されているところである。我が国は世界でも最も塩分摂取量の多い国の1つであり、国を挙げて減塩に取り組んでいる。しかし、減塩という行動変容の特徴として、自身の塩分摂取量を把握することが困難であるという点が挙げられる。研究デザインはクラスターランダム化比較試験であり、福島県南部において一般市民158名を対象とした。介入群、コントロール群いずれも通常の減塩指導を受け、介入群では減塩モニタを使用した。介入群において、介入4週間後の1日塩分摂取量-0.50 g(95%信頼区間-0.095, 0.05, P=0.030),収縮期血圧-4.4mmHg (95%信頼区間-8.7, -0.1, P = 0.044)と有意な減塩および降圧効果を認めた。試験結果の発表に向けて、学会発表、論文投稿を進める。総合診療減塩モニタ、減塩指導に用いるパンフレットの作成費用などが予定より安価であったため。平成29年度は、国内外での学会報告、査読付き英文学術雑誌への投稿などを行う予定であり、その費用にあてる。
細胞競合を利用した新規がん診断法および予防法の開発

がんの診断技術は年々向上しているが、一方で、前がん病変を診断するような方法は知られていない。本研究では、前がん病変モデルとして、正常細胞と変異細胞の共培養の系を利用し、前がん病変を検出するバイオマーカーの開発を目指している。そのために、正常細胞と変異細胞の細胞間で起きる細胞競合依存的に細胞表層に集合するような分子の研究を進めていく。
多様性の生態学に関する国際共同研究及その推進のためのネットワークの構築

本研究の目的は、こうした国内外の状況を受け、「国立バイオスフィア研究ネットワーク機構」の構想を、「国際研究ネットワークDIWPA」構想と有機的に関連させることによって、「生物多様性と生態複合」をはじめとする、地球時代の生態科学に求められる研究領域・課題を推進するのに最も有効な研究体制のグランド・ヴィジョンを提示することにある。このため、幹事会(コアメンバーによる会議)を3回、全体会議を1回開き、公開の研究会も1回開くとともに、中心メンバーが関係者との意見交流を行い、とくに以下の3点に関する検討を行った。1)DIWPAで重点的に推進すべき具体的研究領域・課題の選定、およびその推進のために必要な研究体制・組織体制、とくに海外での研究拠点等、国際的共同研究・教育のための場に関する構想。2)「国立バイオスフィア研究ネットワーク機構」の中核的研究機関(「国立バイオスフィア研究所」)における国際対応の機能、とくにDIWPAとの連携の具体的方法に関する構想。3)「国立バイオスフィア研究ネットワーク機構」メンバー研究施設群に関して、DIWPAとの関係、とくにDIWPAネットワークの日本国内の部分としての位置づけについての検討。これらの成果を報告書にまとめた。
バイオミメティックプロセスによる新規有機-無機複合材料の開発

本研究では、コア-シェル粒子などをベースに、バイオミネラルなどの構造や形成過程などを手本にして様々な有機物質と無機物質との複合化を行い、新規材料を開発することを目的とした。さらに構造だけでなく有機、無機部位の機能をも連係させた新規材料の設計構築を行うことで新規機能性材料の創成を目指すものである。3年計画の2年目に当たる本年度は、まず様々な有機物質の添加による無機酸化物ゲル膜からのナノ結晶析出挙動制御とこれを応用した紫外線応答性有機-無機ハイブリッド中空カプセルの開発に重点置き、以下のような成果を得た。(1)ゾル-ゲル法によって作製したSiO_2-TiO_2コーティング膜に様々な水溶性の有機高分子や超分子集合体を添加し、温水処理によるTiO_2ナノ結晶の析出形態や膜組織の変化について検討を行った。その結果、有機物質を添加していない温水処理では膜表面のみにナノ結晶の析出が見られたが、ポリエチレングリコールや塩化セチルトリメチルアンモニウムを添加した系では、膜内部まで広く結晶の析出が認められた。これらの薄膜は、有機物質を添加していない系と比較し、非常に高い光触媒活性を示した。(2)コロイド粒子を鋳型とし、交互積層法によって高分子電解質膜を多層積層してコア-シェル粒子を作製した後に鋳型を除去して中空カプセルを作製した。これにゾル-ゲル法によって、SiO_2-TiO_2をコートした。得られたカプセルはTiO_2成分の光触媒特性によって、紫外線が照射されると、カプセルの殻部分の有機層が分解され膜が開裂することが分かった。この特性を生かすことで、カプセル内に内包した物質が紫外線照射に応答して放出される機能が発現することが明らかになった。3年計画の初年度に当たる本年度は、まずコロイド粒子をテンプレートにした交互積層法による脂質膜のカプセルを開発と脂質膜の機能化に重点を置き、以下のような成果を得た。(1)"セラソーム"を形成することで知られる、シリコンアルコキシド部位を頭部に導入した脂質を用いて、メラミン-ホルムアルデヒド粒子をテンプレートに脂質二分子膜をコーティングしたコア-シェル粒子ならびに中空カプセルを開発した。このカプセルは従来のリン脂質等を用いたものより、界面活性剤ならびに有機溶媒に対して、高い耐溶解性を示した。(2)内膜と外膜で異なる脂質組成をもつ細胞膜を手本に、非対称脂質二分子膜のカプセルを、交互積層法を応用して作製した。得られたカプセルは内膜と外膜で完全に異なる脂質分子で構成され、その非対称性は高分子電解質とコンプレックスを形成することで長期間保持されることが明らかになった。また、単分散のコロイド粒子をテンプレートにすることで、粒径のそろったカプセルが得られ、脂質膜の総数も交互積層の回数を変えることで容易にコントロールできることがわかった。(3)脂質二分子膜ベシクルにJ会合体を形成する両親媒性色素を組み込み、重金属イオンによる会合状態の変化について検討を行った。その結果、金属イオンを添加しない系ではJ会合体を形成せず、溶液は赤色を呈するが、マグネシウムイオンを添加するとJ会合体を形成し紫色となり、カドミウムイオンを添加した場合、溶液は青色を呈することが明らかとなった。
魚類の分化機能を持った細胞の培養とその応用

ヤマメ胚肝由来細胞株YEL-13は、細胞表面からGiemsa染色やPAS染色で強染される、比較的長鎖の糖蛋白を出している。電顕的には、この細胞は、異形性を示す核を有し、microfibrilがよく発達しており、培養初期の肝細胞特有の形態を矢っていた。また、これらの細胞から細胞膜を利用して電子密度の高い顆粒が、細胞外に延びて出ている像が随所で観察された。このYEL-13の産生する糖蛋白は培養液中にも放出されており、Parcoll密度勾配遠心法により精製すると、密度1.04g/mlの分画に多量の糖と蛋白が検出された。この分画に対する抗血清は、YEL-13から出ているPAS陽性の長鎖ならびにヤマメ稚魚の肝臓を強く染色し、肝臓が産生している糖蛋白である事が確かめられ、糖蛋白が細胞膜に結合して細胞外に放出されているものと考えられた。この分画より糖を抽出して、HPLCによる分析を始めている。これらの事より、この糖蛋白が本来、正常な肝実質細胞で産生されていたものが、培養下で細胞が不死化するにともない、過剰に産生されるようになったと考えられるので、この糖蛋白の魚類の肝細胞内での役割を検討中である。コイの造血幹細胞は、コイの血清を添加した軟寒天中で増殖可能で、大小さまざまのコロニーを形成し、それを構成する細胞は、未分化なものから分化した顆粒球と考えられるものまであった。この培養系を用いて、adjuvant等を注射したコイの血清のコロニー形成に与える影響を調べたところ、コロニー刺激活性を高める作用があった。この造血細胞培養系は、魚類の造血因子、特に顆粒球の成長因子、の検索に有効な事が判ったので、現在、血清中から造血因子の精製を始めている。また、c-fos,c-ras等のoncogeneを造血細胞にtransfectionすると増殖が良くなる事も確かめられた。ヤマメの胚肝由来のYEL系細胞株は、培養の初期に産生していた血清蛋白を産生しなくなり、かわりに、培養液中に多量の糖蛋白を放出するようになった。この糖蛋白は、細胞表面にも存在し、細胞表面マ-カ-として利用できると考えられたので、イオン交換クロマトグラフィ-等で培養液および細胞表面より精製している。また、まだ部分精製の段階ではあるが、抗体を作成中である。YEL系細胞株を培養した上清(conditioned medium)は他の細胞株の増殖を著しく阻害する事が判り、細胞の増殖と分化に関わる細胞間情報伝達因子である可能性が強い。YEL系細胞株は魚病ウイルスに対して感受性が低く、かつ、ウイルス感染による細胞変性効果も極めて微弱である。このことは本細胞系にはinterferon,tumor necrotic factor等の抗ウイルス活性因子が存在することを示唆しているので、抗ウイルス活性等についても検討を開始している。マゴイの腎臓の造血幹細胞はコイの血清存在下で増殖可能である。すなわち、コイの腎臓細胞を軟寒天中でコイの血清と共に培養すると、血液幹細胞が増殖してコロニ-を形成することが判った。このコロニ-形成細胞をしらべると、多くは好中球や単球に類似いた成熟した顆粒球系の細胞で、一部に未熟細胞もしくは芽細胞が見られた。この実験系は血中のコロニ-刺激因子(CSF)のアッセイ系として有用なので、その確立を急いでいる。

また、コイの血中にはCSFが存在することが考えられるので、その精製は開始するとともに、アジュバントやLPSによる血中CSFの上昇をしらベている。ヤマメ胚肝由来細胞株YEL-13は、細胞表面からGiemsa染色やPAS染色で強染される、比較的長鎖の糖蛋白を出している。電顕的には、この細胞は、異形性を示す核を有し、microfibrilがよく発達しており、培養初期の肝細胞特有の形態を失っていた。また、これらの細胞から細胞膜を利用して電子密度の高い顆粒が、細胞外に延びて出ている像が随所で観察された。このYEL-13の産生する糖蛋白は培養液中にも放出されており、Parcoll密度勾配遠心法により精製すると、密度1.04g/mlの分画に多量の糖蛋白が検出された。この分画に対する抗血清は、YEL-13から出ているPAS陽性の長鎖ならびにヤマメ稚魚の肝臓を強く染色し、肝臓が産生している糖蛋白である事が確かめられ、糖蛋白が細胞膜に結合して細胞外に放出されているものと考えられた。この分画より糖を抽出して,HPLCによる分析を始めている。これらの事より、この糖蛋白が本来、正常な肝実質細胞で産生されていたものが、培養下で細胞が不死化するにともない、過剰に産生されるようになったと考えられるので、この糖蛋白の魚類の肝細胞内での役割を検討中である。コイの造血幹細胞は、コイの血清を添加した軟寒天中で増殖可能で、大小さまざまのコロニーを形成し、それを構成する細胞は、未分化なものから分化した顆粒球と考えられるものまであった。この培養系を用いて、adjuvant等を注射したコイの血清のコロニー形成に与える影響を調べたところ、コロニー刺激活性を高める作用があった。この造血細胞培養系は、魚類の造血因子、特に顆粒球の成長因子、の検索に有効な事が判ったので、現在、血清中から造血因子の精製を始めている。また、c-fos, c-ras等のoncogeneを造血細胞にtransfectionすると増殖が良くなる事も確かめられた。
細胞エネルギー共役系の構築と調節

本総括班の研究実績は以下のとおりである.1.平成7年10月,「細胞エネルギー共役系の構築と調節」(平成4年度-6年度)に係わる研究経過等の報告書をとりまとめ,同年10月の業績・成果報告会に提出し,ヒアリングを受けた.2.運営委員会(7年9月17日および11月14-15日)を開催し,成果とりまとめの基本方針を審議した.3.総括班主催の公開講演会「バイオエナジェテイクスの新展開:エネルギー変換系の構造とメカニクス」(7年12月19日:名古屋大学医学部・鶴友会館)を開催し,本重点領域研究の成果を発表するとともに,今後の研究推進方針を討議した.4.合同班会議(6年12月20-22日)を開催し,全班員の研究成果を討議し,その評価を行った.5.総括班会議を併催して研究成果の合同評価を行った.また,研究実績報告書の取りまとめの方針を決定し,同報告書を平成8年2月上梓した.1.研究開始報告書および研究組織・班員班友名簿の作製:標記の資料を作製し、文部省および総括班員に提出配布した。2.ニュースレターの刊行:第1号(6月),第2号(9月),第3号(12月)を刊行し、重点領域研究の目的,計画,実施方法,国際交流の成果等を全班員に周知伝達した。3.運営委員会班長会審議の開催:10月に標記会議を開催し,平成5年度の研究組織計画を審議した。平成5年10月に「ATPase」,同12月に「呼繰酵素」に関するシンポジウムを開催することを決定した。4.平成5年度重点領域研究組織計画表の作製:標記の計画表を作製し(10月),文部省に提出した。5.総括班後援のシンポジウム「呼吸鎖電子伝達系膜複合体酸素:その立体構造と反応機構の最先端」の開催:標記シンポジウム(演者6名)を10月に開催し(福岡),計画班員,公募班員の最新成果を公開討議した。6.総括班主催のシンポジウム「生体膜のポンプと輸送」の開催:標記の公開シンポジウム(演者9名)を12月(東京)に開催し,計画班員,公募班員の最新成果を討議した。民間研究者も多数参会し盛況であった。7.総括班会議の開催:12月(東京)に開催し,平成4年度の経過報告,平成5年度の研究計画等を審議した。8.合同班会議の開催と研究成果の評価:合同班会議(12月1719日)を開催し、全班員の研究発表,成果の評価,平成5年度の実施計画,共同研究の推進,国際交流の活性化について討議した。本総括班は、重点領域研究「細胞エネルギー」の研究目的を遅滞無く達成させるため、計画研究の推進、班間・班員間の研究連絡と調整、研究成果の評価などの重要業務をおこなった。1.本年度は2件の公開講演会を行った。1)日本生化学会シンポジウム[細胞の機能とオスモエンザイム](平成5年10月4日:ATPaseに関する演題6題)。2)公開講演会[呼吸鎖電子伝達系の構造と機能](平成5年12月13日:呼吸鎖電子伝達系末端酸化酵素の構造化学、反応中心、電子伝達機構に関する演題10題)。両シンポジウムとも多数の聴衆をあつめ盛会であった。2.合同班会議(平成5年12月14-16日:大阪千里ライフサイエンスセンター)を開催した、全班員の研究業績を聴取し、討論を行った。3.総括班会議(平成5年12月13日)を開催し、平成5年度の研究推進の方針およびその経過について報告した。これに基ずいて平成6年度の研究・運営方針につき討議をおこなった。総括班員は合同班会議に出席し、研究業績の評価・指導をおこなった。4.平成5年度の全成果を取りまとめ、[細胞エネルギー共役系の構築と調節]の研究成果報告書を出版した。ニュースレターを3回発行し、班員に配布した。特に、国際会議に出席し講演を行った班員の研究成果を班員に周知した。5.Paul D.Bover博士特別講演会を開催し〔実行委員長吉田賢右教授:平成5年4月21日)、ATP合成酵素の作動原理に関する討論を行い、意見を交換した。本総括班の研究実績は以下のとおりである。1.平成6年度の研究組織および研究者名簿、研究状況報告書を作成し、文部省に提出した(6年8月)。2.ニュースレター第1号(6年7月)、第2号(7年2月)を刊行し重点領域研究の計画、実施状況、国際交流の成果等を全班員に周知伝達した。3.運営委員会班長会議(6年9月)を開催し、公開講演会の開催、研究成果の取りまとめの方針を決定した。4.班員の研究成果を速やかに公表するため、日本生化学会シンポジューム「細胞ホメオスタシスとイオン・溶質輸送」(6年9月)、日本分子生物学会シンポジューム「生体膜のエネルギー転換系の分子生物学」(6年12月)を開催した。5.総括班主催の公開講演会「細胞イオンバランスの維持・調節」(6年12月:大阪千里ライフサイエンスセンター)を開催し、本重点領域研究の成果を公表した。6.合同班会議(6年12月20-22日)を開催し、全班員の研究成果を討議した。

総括班会議を併催して研究成果の合同評価を行い、研究業績の取りまとめの方針を決定した。7.上記の方針に従い、平成7年化学研究費補助金「研究成果公開促進費」研究成果公開発表(A)計画調書を作成し、文部省に提出した(7年1月)。本総括班の研究実績は以下のとおりである.1.平成7年10月,「細胞エネルギー共役系の構築と調節」(平成4年度-6年度)に係わる研究経過等の報告書をとりまとめ,同年10月の業績・成果報告会に提出し,ヒアリングを受けた.2.運営委員会(7年9月17日および11月14-15日)を開催し,成果とりまとめの基本方針を審議した.3.総括班主催の公開講演会「バイオエナジェテイクスの新展開:エネルギー変換系の構造とメカニクス」(7年12月19日:名古屋大学医学部・鶴友会館)を開催し,本重点領域研究の成果を発表するとともに,今後の研究推進方針を討議した.4.合同班会議(6年12月20-22日)を開催し,全班員の研究成果を討議し,その評価を行った.5.総括班会議を併催して研究成果の合同評価を行った.また,研究実績報告書の取りまとめの方針を決定し,同報告書を平成8年2月上梓した.
ヘルムホルツ共振を利用したマイクロスケール攪拌励起

ヘルムホルツ共振容器を用いて、化学反応促進、物質移動促進を図るプロセスの基礎的な知見を得ることを目的として、超音波印加による化学反応促進の観察実験を行った。このプロセスの特長はコンパクトなサイズで共振を実現可能なことである。得られた結果として、対流を抑制した条件下での容器内の局所的な化学反応速度、経時変化の推定を可能としたことが挙げられる。また、今後の検証が必要ではあるものの、ヘルムホルツ共振容器は化学反応を促進する可能性があることを見いだした。医療分野などで利用されているマイクロリアクターでは、原料混合のための長い流路が必要とされる。それをなくすために、ヘルムホルツ共振容器単一、あるいはそれが連結した容器を提案する。このような容器への超音波を印加したときの流動や反応速度などの容器内現象を、音響工学のようにひとかたまりで捉えずに、ミクロスケールで物理的、化学的観点から解明することが本研究の目的である。そこで、H28年度は流動、反応の観察を目的として、三次元音場解析を利用したヘルムホルツ共振容器の設計を行い、それに基づいて容器の試作を行った。液体として、脱気水、あるいは炭酸水を用いて超音波印加実験を行った。液体の温度上昇を計測することで、超音波パワーを推算したところ、いずれの溶液においてもほぼ同一であった。また、観察された定在波モードは同一であった。しかしながら、脱気水の気泡発生量は炭酸水のそれに比べてはるかに少なかった。また、アルミ箔を液相内へ挿入したところ、炭酸水の時だけ圧痕が観察されたので、この条件ではキャビテーションが発生していることがわかった。同一容器で液深を変化させた場合、ある特定の液深でのみ共振が観察されたことから、液深による共振制御が可能であることを明らかにした。しかしながら、容器サイズが大きくなると共振は観察されなくなった。これは、現有の超音波がパワー不足である可能性があるので、今後は強力超音波を用いた実験を検討する。9.研究実績の概要、で述べた通り、大きな容器を用いると共振は観察されなくなった。これは、現有の超音波装置のパワー不足である可能性があり、その対策を行う必要がある。このような容器への超音波を印加したときの流動や反応速度などの容器内現象を、ひとかたまりで捉えずに、ミクロスケールで物理的、化学的観点から解明することが本研究の目的である。これは、超音波のパワー不足であると推測された。また、気泡生成を超音波による化学反応促進効果の指標としたが、評価が困難であった。H29年度は前年度の結果を踏まえて、溶液をヨウ化カリウム水溶液へ変更するとともに、容器を小さくし、かつ周波数を高精度で制御するように実験系、実験方法を改良した。その結果、溶質輸送を担い、かつマクロスケール対流である音響流を抑制した条件下での容器内の化学反応速度の空間分布、経時変化の推定が可能となった。すなわち、従来の超音波の化学反応速度促進効果は、容器レベルで超音波印加前後の化学種の変化量を比較するマクロな評価がもっぱらであったが、容器内の局所的な反応速度の経時変化が推定可能となった。将来的に超音波強度計測と組み合わせることで、化学反応速度促進に及ぼす超音波強度の効果を定量的に評価する道を拓いたといえる。これは、現有の超音波装置のパワー不足である可能性がある。よって、強力超音波発振子が使用可能な容器を新たに設計して、実験を行うことを検討する。材料プロセス現有の実験装置で実験を継続するのか否か不明となったので、強力超音波発振子を用いた装置設計が可能かつ適切か否かを見極めたうえで、目的に応じた方法を選択して研究を推進することが必要なため。強力超音波発振子を用いた装置設計が可能かつ適切か否かを見極めたうえで、新たな装置が必要であればその導入に使用する。現有装置の改良で良ければ、そちらに使用する予定である。
高速自動車道周辺居住区における浮遊粉塵の同定とその吸着特性についての研究

1.(既吸着物質の測定)これまでの高速道路周辺環境における浮遊粉塵に関する調査によって,環境影響として主体となる浮遊粉塵の粒径は0.7μm以下の粒子であることが確認された.また,各浮遊粉塵の粒度と車種別交通量との関係から, 0.7μm以下の粒子の濃度変動は大型ディーゼル車に強く依存していることが認められた.本年度において,浮遊粉塵の各粒度ごとに高速液体クロマトグラフィーによる同定および定量を試みたところ,発ガン物質として知られているB(a)P等の多環芳香族炭化水素が同定され,その濃度分布は,粒径が小さくなるに従って増加し,特に1.6μm以下の粒子で極めて高濃度に存在することが認められた.2.(浮遊粒子状物質の拡散性状について)本調査において浮遊粒子物質の拡散性状を把握するため,浮遊粒子状物質と同時に継続して測定した窒素酸化物と浮遊粒子状物質との相関性を検討したところ,粒径が小さくなるに従ってその拡散挙動はガス状汚染物質に近づく傾向を認めたものの, 1.6μm以上の粒子については重力沈降による影響は無視できず,これに対して1.6μm以下の粒子においては,相関係数0.7以上と有意に高い相関を示し,この粒径以下においてはその拡散挙動をガス状汚染物質と同様に説明し得ることが明らかとなった.3.(高速道路隣接居住区住民に対する環境汚染についての意識および健康状態についての調査)名神高速道路から200m以内に居住する児童を対域に,個人面接法により実施した.調査対象は男82名,女65名,計147名である.なお,環境汚染の意識については児童の親を対象とした.環境影響として早急な対策が望まれるものとして,騒音が最も多く74.3%であり,次に排気ガスの62.1%の順であった.また,児童の呼吸器に関して,環境影響に由来すると考えられる有症状率は, 7.5%と他の調査に比べて極めて高率であった.1.高速道路周辺における浮遊粒子状物質及びガス状汚染物質の鉛直方向の拡散性状についてーガス状汚染物質については、高速道路に対して直角風の場合かつ風速1m/sec末満の時には、路面より約200m離れた地点で、いずれのガス状汚染物質も地上約5060m上空の濃度が最も高く、また、風速1m/sec以上の場合は、地上約3040mの濃度が最高値となった。一方、浮遊粒子状物質は、いずれの風速の場合も顕著な濃度変化は認められず、高度の上昇に伴って濃度減少の傾向が認められた。このことは、大粒子の重力沈降による影響と考えられ、従って、より上空域では全浮粉麈中に占める微細粒子の比率は高くなり、ガス状汚染物質の拡散挙動と同様の傾向を示すことが予想される。これらを詳細に把握するため、今後は浮遊粒子状物質の鉛直方向の粒度分布について検討することを予定している。2.高速道路に対し、水平方向の浮遊粒子状物質の粒度分布についてー路側より60m離れた地点において、浮遊粒子状物質濃度200350μg/【m^3】を認め、一般道路沿道での測定値(2030μg/【m^3】)の約10倍であった。路側より60m、120m、290mの地点における粒度分布は、いずれの地点においても0.7μm以下、及び10μm付近にピークが存在し、二峯性であることが認められた。また、生体への直接的影響を考慮しなければならない5μm以下の微小粒子の全浮遊粉麈に占める割合は、いずれの地点においても70%以上を占めていることが認められた。3.浮遊粒子状物質の同定ー液体クロマトグラフィー法及びGC-MS法によりこれまでベンツ(a)ピレン等の多環芳香族炭化水素及び6-ニトロベンツ(a)ピレン等の芳香族ニトロ化合物のうち計6物質を分級式H-Vの各フラクション中に認めたが、試料量が少量のため定量まで至っていない。今後、試料量の増加を目的に48時間捕集を計画している。1.(既吸着物質の測定)これまでの高速道路周辺環境における浮遊粉塵に関する調査によって,環境影響として主体となる浮遊粉塵の粒径は0.7μm以下の粒子であることが確認された.また,各浮遊粉塵の粒度と車種別交通量との関係から, 0.7μm以下の粒子の濃度変動は大型ディーゼル車に強く依存していることが認められた.本年度において,浮遊粉塵の各粒度ごとに高速液体クロマトグラフィーによる同定および定量を試みたところ,発ガン物質として知られているB(a)P等の多環芳香族炭化水素が同定され,その濃度分布は,粒径が小さくなるに従って増加し,特に1.6μm以下の粒子で極めて高濃度に存在することが認められた.2.(浮遊粒子状物質の拡散性状について)本調査において浮遊粒子物質の拡散性状を把握するため,浮遊粒子状物質と同時に継続して測定した窒素酸化物と浮遊粒子状物質との相関性を検討したところ,粒径が小さくなるに従ってその拡散挙動はガス状汚染物質に近づく傾向を認めたものの, 1.6μm以上の粒子については重力沈降による影響は無視できず,これに対して1.6μm以下の粒子においては,相関係数0.7以上と有意に高い相関を示し,この粒径以下においてはその拡散挙動をガス状汚染物質と同様に説明し得ることが明らかとなった.3.(高速道路隣接居住区住民に対する環境汚染についての意識および健康状態についての調査)

名神高速道路から200m以内に居住する児童を対域に,個人面接法により実施した.調査対象は男82名,女65名,計147名である.なお,環境汚染の意識については児童の親を対象とした.環境影響として早急な対策が望まれるものとして,騒音が最も多く74.3%であり,次に排気ガスの62.1%の順であった.また,児童の呼吸器に関して,環境影響に由来すると考えられる有症状率は, 7.5%と他の調査に比べて極めて高率であった.
カパンパンガン語(フィリピン)の記述的・理論的・類型論的研究

この研究の目標は、言語理論、言語類型論の成果を取り入れたカパンパンガン語(Kapampangan)の分析、およびカパンパンガン語の文法(主に形態論と統語論)の包括的な記述である。本年度は以下のような研究を行った。1.前年度に引き続き、ネイティブ・スピーカーのコンサルタントの協力で、自然談話資料の録音と文字化の作業を行った。これによりさらに多くの談話資料が、今回および将来の研究のために整備された。また、基礎語彙を収集する作業にも取りかかった。語彙収集は今後も継続して行う予定である。2.資料が充実したことにより、この言語の自然な状況下での使用の実態がしだいに明らかになってきた。本年度の目標である次の二点について主な成果を述べる。この言語では、第二位置の接語の使用はほぼ義務的だが、必ずしも一貫して義務的であるとも言えない。使用・不使用の条件は、機能的な要請や、国語であるフィリピノ語などの影響も考えられる。なお、接語の前に来る第一要素(host)の特徴などについては、なお不明な点もあり、これからの研究の課題である。(2)複文構造をどう特徴づけるかという問題名詞節、副詞節、関係節という三つの複文タイプは、類型論的には決して普遍的なものではない。カパンパンガン語では特に、名詞節(補文complement clauses)が、連動詞(serial verbs)などの下位タイプに分類する必要がある。また、節の結合形式にもいくつかの微妙な違いが見られることがわかった。今年度の研究の成果を取り入れ、この言語の短い文法概要をまとめた。今後の計画として、これまでに得られた資料をさらに増やし、より包括的な文法を書く予定である。この研究の当初の目標は、言語理論、言語類型論の成果を取り入れたカパンパンガン語(Kapampangan)の分析であり、また、カパンパンガン語の文法(主に形態論と統語論)の包括的な記述であった。本年度は第一の目標を中心に、以下のような研究を行った。第一に、ネイティブ・スピーカーのコンサルタントの協力で、テープに録音・保存されていた自然談話資料を文字化する作業を行った。この作業により、これまでより多くの談話資料が分析・検討の対象に加えられた。資料が充実したことにより、この言語の「接語」(clitics)と呼ばれる語と接辞の中間的性格を備えた要素のふるまいがより詳細に観察でき、細かな分析に耐えられるようになった。また、収集した理論言語学と言語類型論の両分野の文献を参考に研究を進め、いくつかの分野で進展をみた。まず、品詞(特に動詞、名詞、形容詞)の認定をめぐる問題については、カパンパンガン語(およびフィリピン諸語)の品詞の特徴を、類型論的な視点から整理することができた。次に、節の構造については、他のフィリピン諸語と比べてカパンパンガン語で能格的(ergative)特徴が顕著であるが、その一方で、節の構造を等位的(equational)と見ることも可能である。この二つは、互いに排他的なものではなく、部分的に能格性が強く見られたり、等位性が強く見られたりする。今年度の研究で、特に複文構造(関係節と補文節)を考察した結果、能格性と等位性の両方の性質が見られた。すなわち、この言語の節構造を能格的あるいは等位的というように単一的に特徴づけることは現実的ではなく、様々な現象を分析してそれぞれについてふさわしい特徴づけをすることが重要である。
環境調和型触媒反応の集積化とフローシステムの活用

有用な機能性分子を、大量にしかも地球環境に負荷をかけることなく実用的に供給する方法の開発を目指し、本年度は、環境調和型直接変換反応の集積化における様々な問題を、マイクロフローシステム等を活用することで解決し、アトムエコノミーおよびステップエコノミーに優れた機能性分子、特に含窒素化合物の新規不斉合成法の開発を目的として検討を行った。(1)白金触媒によるアルコールの直接アミノ化を活用したカイニン酸の不斉全合成白金触媒反応を利用した二度のアリル化を鍵とすることで、カイニン酸の6工程での全合成に成功した。これはこれまでで最も短工程のプロセスであり、また、グラムスケールでの合成にも成功している。さらに、アリル化反応と続くエン環化反応の集積化にも成功した。(2)ヒドラジンを求核剤として用いる脱アシル化反応強固なアミド結合の切断には、激しい反応条件が必要であり、反応基質に大きな制限があった。それに対し我々は、アンモニウム塩存在下、エチレンジアミンを求核剤として用い、マイクロ波加熱を行うことで、穏和な条件下で脱アシル化反応が効率的に進行させることに成功した。今回ヒドラジンを求核剤に用いることで、より穏和な条件で反応を行うことが可能となり、基質一般性をさらに広げることに成功した。また、フロー型マイクロ波照射装置を用いることで、ヒドラジンを用いる大スケールでの反応を安全に行うことが可能となった。25年度が最終年度であるため、記入しない。様々な環境問題が深刻化する現代社会において、社会生活の維持に欠かせない有用な機能性分子を、大量にしかも地球環境に負荷をかけることなく実用的に供給する方法の開発は、現在最も重要な研究課題の一つである。本申請課題では、環境調和型直接変換反応の集積化における様々な問題を、マイクロフローシステム等を活用することで解決し、アトムエコノミーおよびステップエコノミーに優れた機能性分子、特に含窒素化合物の新規不斉合成法の開発を目的とし検討を行った。平成24年度の研究によって以下の研究成果を得た。(1)2回のPt触媒によるアリルアルコールの直接アミノ化反応を鍵反応とすることで、8工程(これまでに報告されている最短工程数と同じ)でのカイニン酸の全合成に成功した。2回目のアミノ化反応において、検討当初、位置選択性に問題があったが、反応条件の最適化によって高収率で目的物を得ることに成功した。続いてエン反応によって環化し、水酸基の酸化とPMB基などの脱保護を経て、ラセミ体のカイニン酸の全合成を達成した。これらの知見を元に、アミノ化反応の連続化による工程数の削減と、不斉合成に向けての検討を現在行なっている。(2)Rh-Phebox触媒を用いることで、ケトイミンの不斉アルキニル化反応を高収率かつ高エナンチオ選択性で進行させることに成功し、四置換不斉炭素を有する種々の光学活性プロパルギルアミンの合成と、サリドマイド誘導体なでへの変換反応に成功した。本申請課題の基盤となる環境調和型触媒反応の開発に成功し、目的化合物であるカイニン酸の全合成も達成できたが、一方で、フローシステムへの展開が十分進んでいないため。(1) Pt触媒反応系に関して、求核剤としてアンモニアを用い、さらに不安定な中間体を経る反応を連続反応化し、反応の集積化を行うことで、さらに工程数を削減し、光学活性カイニン酸の実用的な合成法を開発することを予定している。特に反応性の低いアンモニアを用いる反応に関しては、共同研究者の魚住、山田らにとともに、薄膜Pt触媒を備えたマイクロフローシステムの特徴を活かすことで、反応性および選択性を大幅に向上させることを計画している。(2) Rh触媒系に関して、不安定なケトイミンを系中発生させる連続反応の検討を行い、入手容易な原料から、ワンポットで光学活性プロパルギルアミンを合成する、より簡便な合成プロセスを開発することを計画している。
オセアニア集団における肥満・脂質代謝・糖代謝関連変異の探索と倹約遺伝子仮説の検証

オセアニア集団を対象に、beta2アドレナリン受容体遺伝子(ADRB2)多型と肥満との関連を検討し、ADRB2遺伝子上流領域に存在する単一塩基多型(SNP)rs34623097が肥満と強い関連を示すことを見出した。ドーパミンD4受容体遺伝子(DRD4)の反復配列多型(VNTR)を解析した。台湾先住民、オセアニア人集団のVNTRアリル頻度分布から、ポリネシア人の祖先は東南アジアに起源をもち、メラネシアにおいて先住民と混血したと推察された。TRIB2遺伝子の3'非翻訳領域に位置するrs1057001-Tアリルが、性別、年齢、BMIで調整した内臓脂肪面積の増加と関連していることを見出した。近年、南太平洋に居住するオセアニア集団において肥満者の割合が急増しており、深刻な健康問題となっている。オセアニアのオーストロネシア語族(AN)集団の祖先は比較的最近(5000年程度前)に東南アジア(台湾)からオセアニアに移住し、高度な航海技術を駆使して太平洋全域に拡散した。その拡散過程において、船上での厳しい環境や離島での貧弱した陸生資源に適応する必要があり、潜在的にエネルギーを倹約する遺伝形質がAN集団中に広まり、今日の近代化による食糧の過剰摂取、運動不足により肥満者の割合が増えたとする仮説がある(倹約遺伝子仮説)。当該年度は、AN集団に属するソロモン諸島ウエスタン州のムンダ村民、パラダイス村民、ラワキ村民、トンガ王国のトンガ人の18歳以上の成人約700人を対象とし、β2アドレナリン受容体遺伝子(ADRB2)のプロモーター多型(rs17778257)、Arg16Gly(rs1042713)、Gln27Glu(rs1042714)、β3アドレナリン受容体遺伝子(ADRB3)のTrp64Arg(rs4994)、レプチン遺伝子(LEP)のプロモーター多型(rs7799039)、レプチン受容体遺伝子(LEPR)のLys109Arg(rs1137100)、Gln223Arg(rs1137101)と、肥満(BMI>30kg/m^2)との関連を検討した。年齢、性別、集団を調整して統計解析を行ったところ、ADRB2のrs17778257-A、16Gly、27GluとLEPRの223Glnが肥満と有意に関連していた。倹約遺伝子仮説が正しいとすれば、これらの肥満関連アリルのAN集団での頻度は、台湾原住民における頻度よりも高いと期待される。現在、当仮説を検証すべく、より多くの肥満関連多型の検出を試みている。(1)進化遺伝学的解析手法の開発と、関連解析候補SNPの絞り込みHUGO Pan-Asian SNP Consortiumによって得られたアジア人集団の個体遺伝子型データと、我々のオセアニア人集団の個体遺伝子型データ(800名)に対し、連鎖不平衡にあるSNPについてはその代表値を選び出しながら、肥満・脂質代謝・糖代謝との関連が想起される遺伝子の中で、アジア人集団とオセアニア人集団間において、顕著に分化している遺伝子(SNP)を探索した。(2)SNPタイピングオセアニア集団約800検体について、TaqManアッセイおよびDigiTag2アッセイを用いて、(1)よりえられた候補SNPのタイピングを施行した。(3)肥満・脂質代謝・糖代謝との関連解析(2)によってタイピングされたSNPについて、オセアニア人集団を対象に重回帰分析、ロジスティック回帰分析、共分散分析などを用いて、肥満・脂質代謝・糖代謝との関連解析を行った。(4)絞り込まれたSNPの周辺SNPのタイピング(3)において、有意な関連がみられたSNPの周辺に存在するタグSNPのタイピングを行った。現在は全体の5割程度が終了している。(5)アジア人集団を対象にしだ関連解析(4)で、肥満・脂質代謝・糖代謝との関連が検出された8個のSNPについて、日本人集団(600名)、およびモンゴル人集団(950名)において、関連解析を行い、関連の再現性を確認した。オセアニア集団を対象に、beta2アドレナリン受容体遺伝子(ADRB2)多型と肥満との関連を検討し、ADRB2遺伝子上流領域に存在する単一塩基多型(SNP)rs34623097が肥満(BMI>27kg/m2)と最も強い関連を示すことを見出した。HEK293を利用したリポーター遺伝子アッセイを行ったところ、rs34623097-AアリルがGアリルに比べて10%ほどADRB2の発現量を低下させることを見出した。電気泳動移動度シフトアッセイにより、rs34623097-Aアリル

特異的に結合する転写抑制因子の存在が示唆され、rs34623097-AはADRB2の発現を抑制することで肥満リスクを高めていると結論した。さらに、分子進化的解析によって、現生人類のrs34623097-Aアリルは、ネアンデルタールから遺伝子移入した可能性があることを示した。ポリネシア人集団の起源と,ポリネシア人の祖先集団からメラネシア先住民への遺伝子流入の可能性を調べるため,6つのオーストロネシア語族集団と1つの非オーストロネシア語族集団に属する計211名を対象に,ドーパミンD4受容体遺伝子(DRD4)のエクソン3領域に位置する48bpの繰返し単位をもつ反復配列多型(VNTR)を解析した。台湾先住民、オセアニア人集団のVNTRアリル頻度分布から、ポリネシア人の祖先は東南アジアに起源をもち、メラネシアにおいて先住民と混血したと推察され、我々の先行研究の結果を支持するものであった。TRIB2遺伝子の3'非翻訳領域に位置するrs1057001-Tアリルが、性別、年齢、BMIで調整した内臓脂肪面積の増加と関連していることを見出した。メラネシアのソロモン人集団において、AGT遺伝子のrs5049-Aアリルが、高血圧のリスクと関連していることを見出した。絞り込んだ候補SNP周辺の再配列解析を除いてほぼ計画通りに実行できたため。24年度が最終年度であるため、記入しない。肥満との有意な関連が見いだされたADRB2多型の機能解析を進めるとともに、ADRB2分子が働くパスウェイ上の遺伝子についても関連解析を行う。