hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
溶接部の非破壊試験施工方法の確認試験方法に関する研究

放射線透過試験では,どの程度の寸法の微細欠陥が検出できるかについて十分に研究されていない.溶接部に出現する微細欠陥のうち,塊状欠陥の代表例として円筒状欠陥について,また,板状欠陥の代表例としてスリット状欠陥について,それらの欠陥の検出限界を透過写真上における欠陥の濃度分布面積を用いて定量的に検討した.また,円筒状欠陥とスリット状欠陥の検出限界となる寸法の対応関係を検討するために二重露出撮影方法により透過写真のコントラストを変化させるとともに,回転撮影方法により放射線の照射方向を変化させて実験を行った.超音波探傷試験では,対象となる溶接部に発生しやすい欠陥の種類や位置及び寸法に応じて検出すべき欠陥の形状・寸法を定め,その検出もれがないように試験方法,試験条件を設定することが重要である.しかし,その条件で目的とする欠陥を検出できることを確認するためには,自然欠陥に近い形状・寸法の人工欠陥を任意の位置に内蔵させた試験片が必要となる.そこで,拡散接合により任意形状の平面欠陥及び球状欠陥を挿入する方法を開発した.軸比と向きの異なる楕円形平面欠陥及び球状欠陥を含む試験体に斜角探傷法を適用したところ,所期の目的を達していることが明らかになった.磁気探傷試験では,極間法を用いて磁化した際の欠陥の寸法を定量的に推定するための新しい方法を検討し,次に,欠陥の定量化に際して重要である漏洩磁束密度に影響を及ぼす因子について検討した.有限要素法を用いて得た漏洩磁束密度の水平成分及び垂直成分の最大値と欠陥の幅及び深さとの関係から,欠陥寸法を推定する場合には図式解法が有効であることを示した.欠陥の長さ約30mm以上になると無限長と考えてよく,それより短くなると次第に漏洩磁束密度は減少し, 5mmになると無限長の欠陥の約65%程度に減少することが明らかになった.放射線透過試験では,どの程度の寸法の微細欠陥が検出できるかについて十分に研究されていない.溶接部に出現する微細欠陥のうち,塊状欠陥の代表例として円筒状欠陥について,また,板状欠陥の代表例としてスリット状欠陥について,それらの欠陥の検出限界を透過写真上における欠陥の濃度分布面積を用いて定量的に検討した.また,円筒状欠陥とスリット状欠陥の検出限界となる寸法の対応関係を検討するために二重露出撮影方法により透過写真のコントラストを変化させるとともに,回転撮影方法により放射線の照射方向を変化させて実験を行った.超音波探傷試験では,対象となる溶接部に発生しやすい欠陥の種類や位置及び寸法に応じて検出すべき欠陥の形状・寸法を定め,その検出もれがないように試験方法,試験条件を設定することが重要である.しかし,その条件で目的とする欠陥を検出できることを確認するためには,自然欠陥に近い形状・寸法の人工欠陥を任意の位置に内蔵させた試験片が必要となる.そこで,拡散接合により任意形状の平面欠陥及び球状欠陥を挿入する方法を開発した.軸比と向きの異なる楕円形平面欠陥及び球状欠陥を含む試験体に斜角探傷法を適用したところ,所期の目的を達していることが明らかになった.磁気探傷試験では,極間法を用いて磁化した際の欠陥の寸法を定量的に推定するための新しい方法を検討し,次に,欠陥の定量化に際して重要である漏洩磁束密度に影響を及ぼす因子について検討した.有限要素法を用いて得た漏洩磁束密度の水平成分及び垂直成分の最大値と欠陥の幅及び深さとの関係から,欠陥寸法を推定する場合には図式解法が有効であることを示した.欠陥の長さ約30mm以上になると無限長と考えてよく,それより短くなると次第に漏洩磁束密度は減少し, 5mmになると無限長の欠陥の約65%程度に減少することが明らかになった.現在の放射線透過試験は、どの程度の形状・寸法の欠陥が検出できるかという点を考慮せず、検出できた欠陥についてのみ評価しているにすぎない。本年度は円筒状欠陥とスリット状欠陥の濃度分布面積について検討し、また、実際に溶込み不良を内在させた試験片を用いて実験を行った。その結果、同一撮影条件の場合には、円筒状欠陥とスリット状欠陥の像幅が0.5mm以下の場合、それそれの欠陥を識別することができる最小の濃度分布面積は、像幅に関係なくほぼ一定となっていることが明らかになった。また、以上のことがらは、実際の溶接欠陥(溶込み不良)についても確認された。超音波探傷試験を実施する場合、その溶接部に発生しやすい欠陥の種類や位置及び寸法に応じて検出すべき欠陥の形状・寸法を決め、その検出もれがないように試験条件、検出レベルを設定することが重要である。しかし、その条件で目的とする欠陥を検出できることを確認するためには、自然欠陥に近い形状・寸法の人工欠陥を任意の位置に内蔵させた試験片が必要となる。そこで、拡散接合により任意形状の平面欠陥を挿入する方法を考案し、軸比の異なる楕円形平面欠陥を種々の傾きを持たせて作製した。その試験片に斜角探傷法を適用したところ、所期の目的を達していることが明らかになった。磁気探傷試験法を用いて欠陥の定量化を行う際に影響を及ぼす因子としては、欠陥の幅,欠陥の深さ,欠陥の長さ,欠陥の形状,リフトオフ,磁気素子の寸法,試験体のB-H曲線及び試験体中を通子磁束密度などが挙げられる。本研究では、欠陥の幅及び深さの2つの因子に着目して、有限要素法を用いて得られた計算結果をもとにして、欠陥の幅及び深さを推定する方法について検討した。

その結果、欠陥から異なる2つの漏洩磁束密度が得られれば、その値が得られる欠陥の幅と深さの関係をプロットとして両者の交点を求めることにより精度よく推定できる。
mRNAの局所的翻訳制御におけるインスリン受容体基質の新機能解明

申請者は、インスリン様成長因子(IGF)シグナルを仲介するインスリン受容体基質(IRS)による新しいRNA制御機構の解明を目的に研究に着手した。その結果、1.IRSと結合するRNAを特定するため、IRS-1を293細胞に発現し、相互作用するRNAをCLIP(cross-linking immunoprecipitation)法によって解析、約40種のmRNAと4種のrRNAを同定した。同定されたmRNAは、シグナル伝達、小胞輸送、RNA代謝などに関わるタンパク質をコードしていることがわかった。2.種々の領域を欠いたIRS変異体を細胞に発現し、CLIP法で解析した結果、IRSのC末端側の特定の領域がRNAと結合することがわかった。3.MCF7細胞の細胞突起伸長をタイムラプス・イメージングによって観察し、タンパク質翻訳阻害剤の処理によってIGF-I刺激に応答して起こる突起伸長が抑制されることを初めて発見した。IRS-2がIGF-I刺激によって突起伸長部位に集積すること、IRS-2の発現抑制によって突起伸長が抑制されることを併せると、「IGF-I刺激に応答してIRSと結合しているmRNAが翻訳され、翻訳産物がIRS近傍でおこる細胞突起伸長を促進する」という作業仮説が考えられた。今後は、今回同定したIRS結合mRNAに焦点を当て、これらのmRNAのIGF-I刺激による翻訳制御や、細胞運動・神経突起伸長に果たす役割を明らかにしていく予定である。
超伝導スペクトロメーターによる宇宙起源粒子の探索

本年度は研究計画の最終年度として、これまで2ヶ年の成果を踏まえ、スペクトロメーターに大幅に改良を加え、さらに精度の高い宇宙起源反粒子の探索を行った。具体的には粒子識別を行う粒子飛行時間測定器(TOF)の時間分解能の大幅な向上(300ps→100ps)によって粒子識別可能運動エネルギー範囲を500MeV→1000MeVへのアップグレードが可能となった。平成7年度のカナダでの気球飛翔実験は、この改善を踏まえて実施された。カナダ・マニトバ州北部のリンレークに、10名の派遣を行い、約1ヶ月の実験準備を経て、約24時間にわたる気球飛翔、科学観測実験に成功した。データ解析の結果、過去2年間の8イベントを大幅に上回る40を越える反陽子イベントを検出し、反陽子/陽子比として10^<-5>の有限価を得た(図1)。この観測結果は、宇宙線観測における、はじめての明確な粒子同定を行った低いエネルギー観測結果として、学会より高い評価を受けた。また平成5年度のデータ解析のまとめは平成7年にPhysical Review Letterにも掲載され、評価の高さが明確なものとなった。宇宙起源反粒子の候補となり得る反ヘリウム探索では、従来の観測感度を一ケタ以上、上回る反ヘリウム/ヘリウム2×10^<-6>の上限値を得ている(図2)。以上の科学観測から、以下の実験結果が得られている。1、宇宙線反陽子のスペクトルは、いわゆるリ-キーボックスモデル(宇宙線が銀河間の飛行中の衝突によって生成される二次粒子としての反陽子)によって予想されるスペクトルにほぼ一致するが、低エネルギー領域に於いて、若干のずれが観測され、超対称性粒子の対消滅や初期ブラックホールの蒸発による低エネルギー反陽子の可能性が残されている2、宇宙起源反粒子候補となる反ヘリウムの探索では、10MPcレベルの宇宙距離の範囲内には、宇宙起源反粒子が存在する兆候は観測されなかった。さらに感度の高い観測は長期間のフライトによって可能となるが、今後の課題となる。まとめとして、本実験計画では、大立体角超伝導スペクトロメーターによって、従来に比べ、一ケタ以上の感度の高い観測を実現し、これまで観測されていなかった1GeV以下の低エネルギー領域で、はじめて明確な宇宙線反陽子の観測を行うとともに、反ヘリウム探索においては、従来の探索感度を一ケタ高めた探索を行う事に成功した。また本計画は、日本の素粒子実験技術とアメリカの大型科学観測気球実験技術を融合し、お互いの特質を相補的に活かした国際学術共同実験として大きな成果を収める事が出来た。本年度は、計画の初年度として、カナダでの第一回、宇宙線観測・共同実験に成功する事が出来た。両政府間の努力により、6月3日に国際共同実験の為の協定が締結され、ただちに実験機器の発送及びスタッフの派遣を行った。カナダ・マニトバ州・リンレークに、9名のメンバーを派遣し、約1.5ケ月の期間で、現地での実験準備を整える事が出来た。

7月26日には、天候に恵まれ、気球の打上げに成功する事が出来た。約17時間の飛行中、14時間にわたる宇宙粒子線観測に成功した。この観測により、約1億個の宇宙線を観測し、セレクションの後、約400万個のイベントを磁気テープに保存した。実験機器は飛翔終了後、無事に回収され、現在、解析が精力的に進められている。これまでの予備的な解析結果からは、宇宙起源反粒子の存在上限値の10^<-4>を約一ケタさらに感度を向上し、少なくとも10^<-5>レベルでの存在の可能性に決着をつける事が出来る見通しである。また来年度のフライトを目指し、データ解析をもとにスペクトロメーターの改善を行い、より高感度な観測に向け、準備を進めた。本研究は、日本の粒子線観測技術と、アメリカの気球飛翔技術の特色を活かした、ユニークな国際共同研究として、宇宙線、宇宙科学の分野で、注目を集めており、来年度以降も、さらに成果が上がるよう、努力したい。本年度は研究計画の二年度として、一年度(BESS-93)に得られた実験データの解析及び第2回目の気球飛翔実験(BESS-94)を行った。BESS-93のデータ解析では、低エネルギー(300-500MeV)領域に於いて、宇宙線中に4例の反陽子を発見する成果を収めた(図1参照)。これによって、低エネルギー宇宙線反陽子のスペクトルが標準的に考えられていたLeaky Boxモデルによる予想と近い値を示す事をはじめて有限な誤差範囲で確認した。また反ヘリウム核の探索では、従来の実験に比べ、さらに2倍の感度において存在が認められない事が確認された(図2参照)。BESS-94気球飛翔実験は、93年の第1回飛翔実験と同時に、約15時間の観測に成功し、オンラインでのイベントセレクションを行った上で、約600万イベントのデータを蓄積する事が出来た。現在解析を進めている。
高等動物細胞II型ホスホリパ-ゼA_2活性制御

哺乳動物14kDaグル-プII型ホスホリパ-ゼA2は、炎症部位侵出液、血小板や肥満細胞の刺激上清から精製されてきた。また、障害を受けた臓器中で活性化していることをみつけた。本研究では14kDaII型酵素の活性制御について以下の解析を行った。1)14kDaII型酵素の活性機構:精製ラットII型酵素が放射標識した大腸菌由来のホスファチジルエタノ-ルアミンを加水分解する反応に、基質アナログであるテトラデシルホスホコリンを添加したところ、添加量依存的に酵素活性が上昇した。アナログ添加の反応のカルシウム依存性は無添加に比べて低かった。膵臓由来の消化酵素である哺乳動物14kDaI型ホスホリパ-ゼA2を用いた解析では、同様な反応は観察されなかった。2)障害臓器のII型酵素促進脂質:ラットの四塩化炭素誘導障害肝臓でII型ホスホリパ-ゼA2が活性化することを見いだしている。障害肝臓から脂質画分を抽出したところ、基質アナログの場合と同様なII型酵素の活性化が観察された。臓器障害にともなう脂質過酸化反応により、II型酵素活性化脂質が生産されたと予想している。3)活性化肥満細胞のII型酵素促進脂質:抗原抗体複合体で刺激された肥満細胞はII型ホスホリパ-ゼA2を細胞外に放出した。また、II型酵素を特異的に阻害することを既に明らかにしている阻害剤(特異抗体、リコンビナント補体分解物、微生物由来低分子物質)が、肥満細胞の脱顆粒反応を阻害した。活性化肥満細胞から抽出した脂質画分には、上記のアッセイ条件下でII型酵素活性を促進する活性が見いだされた。未刺激肥満細胞の脂質画分には見られなかった。活性化のごく初期段階に細胞外に少量放出されたII型酵素がこの酵素促進脂質によって活性化されることが、引続き起こる脱顆粒反応過程の進行に必須であると予想している。
視細胞保護のための光作動性ペプチド誘導ベクターの開発

本研究では、光作動性ペプチド誘導ベクターの開発を目的とした。光受容体SyPixDはシアノバクテリアのタンパク質であり、SyPixEと結合している。これが光により解離する性質を持つ。このシステムを利用し、光を用いてタンパク質、あるいはペプチドを誘導するシステムの構築を目指した。前年までの検討により、SyPixEのSyPixDに対する結合ドメインの検索を行ったが、両タンパク質の情報が少なく、Swiss modelingを用いた3次元構造では、タンパク質の結晶構造を予測できなかった。そこで、どのモデルを用いれば、ドメインが予測できるか検討を行うため、光感受性が低いことが報告されているオプトジェネティクス遺伝子、ハロロドプシン(NpHR)を用いて、光感受性亢進のため、機能予測と実証実験を行うこととした。本年は、NpHRのモデリングとモデリングに基づくイオン輸送経路の予測を行った。Caverにより、イオン輸送経路において、輸送経路が狭くなるボトルネック現象が予測された。そこで実証実験として、このボトルネックを解消すべく、アミノ酸変異を行った。アミノ酸変異NpHRをHEK293細胞に作らせ、イオン透過量をパッチックランプ法により確認した。この結果、予測に反し、クロライドイオン透過量の減少を起こした。1つのアミノ酸変異のみで、チャネルのイオン透過量が減り、光刺激による細胞の過分極が顕著に減少したことは、このアミノ酸部位における重要性が示された。この理由を解明するため、MD simulationによる予測を行ったところ、アミノ酸変異においては、クロライドイオンのイオン輸送経路からの離脱がみられ、これが、イオン輸送量の減少を起こしたと考えれらた。今回、Swiss model、CAVER、MD simulationを用いた解析を行い、重要なアミノ酸を同定することができた。本研究では、光作動性ペプチド誘導ベクターの開発を目指す。本年は、SyPixEのSyPixDに対する結合ドメインの検索を行ったが、SyPixEの情報が極めて少ないため、候補の絞り込みが難しく候補が多数となることが分かった。そこで光徐放システムが機能するかを調べることを第一目的すること、と変更した。そのため、SyPixEをコードする遺伝子1143bpを全て発現させることとした。そこでまず、本光徐放システムを簡易系で確認し、その後、ドメインの検討実験を行っていくこととした。簡易系のターゲットとして、チオレドキシン(Trx)を用いることとした。Trxは正常な細胞であれば細胞質等に存在するが、酸化ストレスを受けることにより、核内に移行し、転写因子Ref-1と結合して酸化的DNA障害を修復することが知られている。そこで、PixDとPixEが結合した状態ではタンパク質としてのサイズが大きく核移行できない、しかし、光により遊離した場合には、PixE-Trxが移行し修復する、この様子を観察できないか、と考えた。本実験の第一に、このTrxがSyPixEと融合した状態で発現させた場合、Trxは機能を持つのか、SyPixE-Trx発現株を作製し調べる予定である。更に、Trxは通常Ask1と複合体を形成し、Ask1の活性化を抑制しており、酸化ストレスと共にTrxが解離することによってAsk1が活性化し、Ask1依存的な細胞死を誘導するシグナル伝達系が報告されている。眼内、特に視細胞においては光が酸化ストレスの誘導を起こす。そこで、光依存的にTrxが遊離されれば、生来のTrxとAsk1複合体が解離する必要がなく、Ask1依存的な細胞死は起きないと推測される。シアノバクテリアの光受容体SyPixDと光刺激により解離するSyPixEドメインを利用したベクターの構築を検討した。オプトジェネティクスを用いた徐放に関する報告がない、また、SyPixEに関して未知の部分が多い。当初、SyPixEのSyPixDへの結合ドメインを決定し利用する計画であったが、ドメインの決定よりも、光刺激による徐放が可能かを調べることを第一とするため、SyPixEをコードする遺伝子1143bpを全て発現させることとした。また、機能の確認を第一とするため、簡略化した実験系を用いることとした。当初、カルパインインヒビターの徐放効果を検討する予定であったが、チオレドキシン(Trx)の徐放効果を検討することとした。Trxは正常な細胞であれば細胞質等に存在するが、酸化ストレスを受けることにより、核内に移行し、転写因子Ref-1と結合して、酸化的DNA障害を修復することが知られている。今後は、光刺激により、SyPixE-TrxがSyPixDと解離し、保護作用を示すか、検討を行う。本年は、タンパク質立体構造からのドメインの検索などを検討してきた。検討に時間を要するため、検討の継続と共に、実験を先に進めることとした。この検討は、光徐放システムが機能することが認められた後に、効率的にタンパク質を細胞小器官を透過させるために必要となると考えられる。検討の中で、候補が多いことから、ドメインの検証を後の実験とすることとした。以上のように、タンパク質のドメイン検索から、新たな可能性が見出され、一部、計画の変更があったものの、おおむね順調に進展している。

光受容体SyPixDはシアノバクテリアのタンパク質であり、SyPixEと結合している。これが光により解離する性質を持つ。このシステムを利用し、光を用いてタンパク質、あるいはペプチドを誘導するシステムの構築を目指す。前年までの検討で、SyPixEのSyPixDに対する結合ドメインの検索を行ったが、SyPixEの情報が極めて少ないため、候補の絞り込みが難しく候補が多数となることが分かった。そこで光徐放システムが機能するかを調べることを第一目的すること、と変更した。そのため、SyPixEをコードする遺伝子1143bpを全て発現させようとしたが、ペプチドを徐放するには、PiexEのタンパク質と切り離す必要が出てきた。そのため、ドメインの検討が重要であると考えられた。そこで、まずドメインの検討手法が適切であるか、我々が開発した光感受性遺伝子である改良型ボルボックス由来チャネルロドプシン1(mVChR1)を用いた実験系で調べる事とした。まず、タンパク質としての構造は、既存の報告よりクラミドモナスチャネルロドプシン2 (ChR2)を参考に、立体構造予測を行った。その結果、チャネルロドプシンのタンパク質の発現及び機能に重要である膜貫通領域において、通常の膜タンパク質の構造である7回膜貫通型ではなく、8回膜貫通型と予測された。そこでmVChR1タンパク質を免疫沈降により得て、タンパク質の末端解析を行った。その結果は、構造予測とは違い、我々が当初想定していたシグナルペプチドの切断が確認され、N末の切断が行われた7回膜タンパク質として機能していることが分かった。まず、タンパク質としての構造は、既存のChR2における構造解析(Hideaki E. Kato, et al., Nature. 2012)を参考に、Swiss modelingを用いて3次元構造を作製した。膜貫通領域はTMHMM法により、アミノ酸の結合・フォールディング予測はRobetta beta modelにより求めた。この結果、mVChR1は8回膜貫通タンパク質と予測された。我々は開発当初からmVChR1は7回膜タンパク質であり、N末は膜移行後に切断され、タンパク質として機能すると考えていた。通常膜タンパク質は7回膜貫通型であるため、今回の予測が正しいか、実証実験を行うこととした。mVChR1-Venusを発現させた細胞からタンパク質を抽出し、Venusタグを指標に免疫沈降を行った。その後、電気泳動で分離し、N末アミノ酸解析を行った。
気液平衡状態近傍での蒸気の質量・運動量・エネルギー輸送に関する分子気体力学解析

Boltzmann方程式の気液界面における境界条件には蒸発係数および凝縮係数と呼ばれる0以上1以下の無次元パラメータが含まれている.工学上重要である気液界面を通過する質量・運動量・エネルギーの正確な値を知るためには,これらのパラメータの正確な実験値が必要となる.蒸発係数および凝縮係数の定義からそれらは気液平衡状態において等しくなるため,気液平衡状態からのずれが小さい問題を扱うことにより,2つのパラメータをひとつに仮定できる.そこで,本研究では蒸発係数測定の方法論の構築を目的とし,気液界面で弱い蒸発・凝縮をともなう共鳴音波を取り扱う.本年度は,(1)音源と気液界面で挟まれた空間の多原子分子気体中に励起される共鳴音波に対して,多原子分子気体に適用可能なGaussian-BGK Boltzmann方程式に基づいた漸近解析を行い,流体力学的方程式系および蒸発係数の値が1に比べて十分小さい場合の流体力学的方程式系に対する境界条件を導出した.(2)気液界面近傍の非平衡領域を詳細に調べることにより,流体力学的方程式系に対する境界条件に含まれるすべりの係数の値を水,メタノールについて求めた.(3)蒸発係数のオーダーが1に比べて十分小さい場合,共鳴音波の振る舞いは蒸発係数をパラメータとして含む非線形微分積分方程式によって支配されることを明らかにした.(4)共鳴音波の振幅が蒸発係数の値に依存することを利用して,蒸発係数測定の方法論の提案を行った.気体論境界条件に含まれる蒸発係数と呼ばれる未知パラメータの実験値を決定するための理論構築を目的とし,気液界面において蒸発・凝縮をともなう平面音波の共鳴を分子気体力学にもとづき詳細に調べた.本解析結果と本研究に対応する音波共鳴管を用いた実験結果を融合する蒸発係数の決定方法を提案し,気液平衡状態近傍における気体論境界条件の確立を目標とする.問題設定として,調和振動する振動平板と剛体壁面上に形成された薄い液膜に挟まれた一次元空間を考え,その空間内には液体と同一種の多原子分子気体で満たされているとする.気体の支配方程式として多原子分子気体に拡張されたGaussian-BGK Boltzmann方程式を用い,音源における境界条件として拡散反射を仮定し,気液界面における境界条件として蒸発係数を含む混合型の境界条件を用いた.解析方法には,Gaussian-BGK Boltzmann方程式のKndsen数が0の極限における漸近理論(弱非線形理論)を用いた.解析の結果,以下のことを明らかにした.1.空間は音波に支配される領域,境界近傍に形成される温度境界層および非平衡領域であるKnudsen層に分けられる.2.蒸発係数のオーダーが1における共鳴解を導出し,共鳴において衝撃波は形成されず,気体の運動は境界近傍を除いておおよそ線形波動方程式に従う.3.気体の圧力振幅は蒸発係数の値に依存する.4.蒸発係数の値が小さい場合は,高次近次解析が必要となる.Boltzmann方程式の気液界面における境界条件には蒸発係数および凝縮係数と呼ばれる0以上1以下の無次元パラメータが含まれている.工学上重要である気液界面を通過する質量・運動量・エネルギーの正確な値を知るためには,これらのパラメータの正確な実験値が必要となる.蒸発係数および凝縮係数の定義からそれらは気液平衡状態において等しくなるため,気液平衡状態からのずれが小さい問題を扱うことにより,2つのパラメータをひとつに仮定できる.そこで,本研究では蒸発係数測定の方法論の構築を目的とし,気液界面で弱い蒸発・凝縮をともなう共鳴音波を取り扱う.本年度は,(1)音源と気液界面で挟まれた空間の多原子分子気体中に励起される共鳴音波に対して,多原子分子気体に適用可能なGaussian-BGK Boltzmann方程式に基づいた漸近解析を行い,流体力学的方程式系および蒸発係数の値が1に比べて十分小さい場合の流体力学的方程式系に対する境界条件を導出した.(2)気液界面近傍の非平衡領域を詳細に調べることにより,流体力学的方程式系に対する境界条件に含まれるすべりの係数の値を水,メタノールについて求めた.(3)蒸発係数のオーダーが1に比べて十分小さい場合,共鳴音波の振る舞いは蒸発係数をパラメータとして含む非線形微分積分方程式によって支配されることを明らかにした.(4)共鳴音波の振幅が蒸発係数の値に依存することを利用して,蒸発係数測定の方法論の提案を行った.
脳死肝移植における肝微小循環障害の解明とその障害抑制法の開発

脳死下ではどのような肝微小循環障害が起きているのか。また肝細胞のviabilityやoxidative stressはどのように変化しているのか。炎症性サイトカインや接着分子の関与はあるのか。蛋白分解酵素阻害薬の脳死肝徴小循環に対する効果はあるのか。ラット硬膜外腔に挿入したバルーンカテーテルを膨張させ脳死とした脳死群、脳死直前より蛋白分解酵素阻害薬であるウリナスタチン(UTI)を投与したUTI群、膨張させないシャム群にわけた。脳死後6時間まで平均動脈圧は脳死郡、UTI群はシャム群に比べ有意に減少した。肝組織血流量は脳死群、UTI群は脳死後有意に減少したがUTI群で徐々に増加し6時間後にほぼ前値に復した。6時間後のGOT値は脳死群でUTI群、シャム群より有意に増加した。血清TNF, CINCは脳死群はシャム群に比べ有意に増加しUTI群で有意に抑制された。肝組織内好中球数を計測したところ脳死群はシャム群より有意に増加しUTI群で有意に減少した。免疫組織学的に脳死群でICAM-1は類洞内皮に強く陽性で、CINCは陽性細胞が類洞に多数みられた。UTI群はいずれも軽減させた。その結果、脳死6時間後の肝では微小循環障害により肝障害をきたしたものと推察され、これには肝類洞内に集積した好中球と肝微小血管内皮における接着分子(ICAM-1)や類洞壁細胞におけるケモカイン(CINC)の発現との相互作用が関与していることが示唆された。またUTIは脳死肝血流を維持させた。これにはUTIの肝類洞内集積好中球と接着分子(ICAM-1)やケモカイン(CINC)発現の減少やTNF, CINCの産生抑制作用の関与が示唆された。さらに脳死による血圧の低下が肝障害に寄与する可能性を解明するために薬物誘導による非脳死低血圧モデルを作成し低血圧がラット肝に及ぼす影響を検討した。その結果、脳死により惹起された肝微小血管反応は血圧低下でなく脳死によるものと示唆された。またUTI投与は肝障害や肝微小血管反応を軽減させ脳死ドナー肝のpreconditioningとしての有用性が示唆された。平成12年度研究業績1)ラット実験的脳死モデルの作成我々はこれまで家兎を用いてバルーンカテーテルを硬膜外に挿入しバルーンを膨張させて頭蓋内圧を上昇させることによって脳死を作成するという方法で検討を行ってきた。今回これをラットに応用し再現性のあるラット脳死モデルを作成することができた。また脳死判定は脳波の完全消失、角膜反射の喪失、瞳孔散大、自発呼吸停止などの所見によった。2)ラット脳死モデルにおける肝微小循環障害と接着因子およびケモカインの関与ラットを脳死群とシャム手術群とにわけて比較検討した。脳死群では脳死成立と同時に全身血圧が著明に上昇し引き続き低下するというCushing現象が誘発され脳死成立後6時間にわたりこの低血圧は何らの処置を加えることなく維持された。これに伴い肝組織血流量も有意に低下した。

時間胆汁分泌量は時間経過とともに減少傾向にあったがシャム手術群と比較して有意差は認めなかった。脳死6時間後の血清GOT値は脳死群で有意に高値を示したが血清GPT値には差はなかった。脳死後6時間の肝臓を摘出して病理組織学的に検討すると、肝内に集積した多核白血球数は脳死群で増加した。免疫組織学的にみると脳死群において、ICAM-1の発現が類洞壁および中心静脈内にシャム群に比べ増強され、P-セレクチンの発現はシャム群でみられなかったのに対して脳死群で門脈、中心静脈に発現した。またCINC陽性細胞が脳死群でみられた。さらに電子顕微鏡による観察において、脳死群のクッパー細胞が著明に腫大し活性化を示唆した。これらの結果から脳死肝においては肝微小血管と白血球とが相互作用して微小循環障害が惹起されているものと考えられ、これには接着因子およびケモカインが関与しているものと推察された。平成13年度研究業績我々はこれまでラット脳死モデルを用い脳死はドナー肝に対し微小循環障害を惹起し、接着因子およびケモカインが関与している可能性を報告してきた。トリプシンインヒビターであるウリナスタチン(UT1)は好中球の集積や微小血管での接着分子の発現を軽減させると知られている。そこでUTIの脳死肝微小循環障害に対する効果について検討した。ラット硬膜外腔にバルーンカテーテルを挿入、それを膨張させ脳死とした脳死群と、脳死直前よりUTIを投与したUTI群、膨張させないシャム群の3群にわけた。平均動脈圧は脳死群、UTI群はシャム群に比べ脳死後有意に減少しその後6時間同様に推移した。肝組織血流量は脳死群、UTI群は脳死後有意に減少したがUTI群ではその後徐々に増加、脳死後6時間でほぼ前値に復し2群間に有意差を認めた。シャム群に変化はなかった。心拍数、胆汁量は3群間に差はなかった。6時間後の血清GOT値は脳死群でUTI群、シャム群に比べ有意に増加、GPT値はUTI群に比べ脳死群で有意に増加した。TNF, CINCは脳死群はシャム群に比べ1.8倍、4.2倍と有意に増加し、UTI群でこの増加は有意に抑制された。IL-1は3群間に差はなかった。脳死後6時間の肝臓を摘出し肝組織内好中球数を計測したところ脳死群はシャム群より有意に増加しUTI群で有意に減少した。免疫組織学的検討ではICAM-1の染色性はシャム群で類洞内皮に陽性だったが脳死群でより強く陽性化した。CINCはシャム群で陰性だったが脳死群で陽性細胞が類洞に多数みられた。UTIはいずれの変化をも軽減させた。P-セレクチンは3群で陰性だった。ラット脳死モデルにてUTIは脳死肝血流を維持させた。これにはUTIの肝類洞内集積好中球と肝微小血管内皮での接着分子や類洞壁細胞でのケモカインの発現の減少やTNF, CINCの産生抑制作用の関与が示唆された。平成14年度研究業績我々はラット脳死モデルを用い脳死はドナー肝に対して肝障害及び微小循環障害を惹起させ、ウリナスタチン(以下UTI)を脳死と同時投与すると肝障害を軽減させることを報告した。今年度はUTIを脳死成立後に投与し同様の効果が得られるか検討した。さらに脳死による全身血圧の低下が肝障害に寄与する可能性を解明するために薬物誘導による非脳死低血圧モデルを作成し、低血圧がラット肝に及ぼす影響を検討した。
皮膚悪性腫瘍におけるNF1、NF2遺伝子変異の解析

癌抑制遺伝子の1つNF1遺伝子は、悪性黒色腫および胃癌でその変異が認められており、我々もPolymerase Chain Reaction-Single Strand Conformation Polymorpyism解析法(PCR-SSCP法)を用いて悪性神経鞘腫でNF1遺伝子の変異を検出している。一方、NF2遺伝子は1993年に単離され、その遺伝子産物(Mer1in)は細胞骨格関連蛋白であるmoesin-ezrin-radixinと相同性がみられているが、どのような機序により腫瘍が発生するかは明らかにされていない。しかし、NF2遺伝子はKnudsonにより提唱された網膜芽細胞腫遺伝子のtwo-hit説があてはまり、癌抑制遺伝子の特徴を持っている。近年神経系腫瘍以外に悪性黒色腫や乳癌においてもNF2遺伝子の変異が報告され、癌抑制遺伝子として特に注目されてきている。さらにNF1蛋白は、特に表皮内で発現されることが注目されており、皮膚悪性腫瘍発生においてNF1、NF2遺伝子変異が何らかの関連を示しているものと思われる。今回我々は、皮膚悪性腫瘍とNF1、NF2遺伝子変異との関連を明らかするため悪性黒色腫患者5例のDNAを解析中である。その中で1例のNF2遺伝子のエクソン10領域に変異を認めたので、sepuenceを施行する予定である。今後症例数を集め、さらに他のエクソンを解析するとともに、悪性黒色腫以外の皮膚癌でも検討したい。
経鼻マルチ下痢症ウイルスワクチンの開発研究

インフルエンザウイルスの経鼻ワクチン研究が進んでいる。ここでは下痢症ウイルス(ロタウイルス、アデノウイルス、アストロウイルス、カリシウイルス)のマルチ経鼻ワクチンの開発を目途とした。まず各ウイルスの代表株で培養可能なロタウイルス、アデノウイルスは細胞培養で増やした。アストロウイルスは培養とともに合成ペプチドを作製した。カリシウイルスは培養できないために組換え技術で中空ウイルスを作製した。各ウイルス蛋白をマウスあるいは家兎を用い、皮下・経口・経鼻の接種を試みた。家兎の皮下接種では、アデノウイルスでは抗体の上昇がそれ程ではなかったが、他のウイルスでは抗体の上昇が見られた。経口接種では比較的良く抗体の上昇を見た。経鼻接種は現在続行中である。マウスを用いたロタウイルスでは不活化ウイルスをチャレンジした後に生ウイルスを経口接種すると下痢を減少できた。また母乳を用いた受身免疫はウイルスの経口接種で下痢を防御した。しかし、ヒトアストロウイルス、ヒトカリシウイルスは下痢をしめす動物モデルが存在しないため行えなかった。ただ抗体の上昇を認めることができた。また糞便中のウイルスゲノムを遺伝子増幅法でも見出すことができた。現在、動物のウイルスを用いての接種を検討中である。アジュバントの種類については今後検討する必要があった。我々の臨床経験では、アストロウイルス、カリシウイルスの同時感染においても、単独の場合と抗体の上昇、下痢の排泄期間にほとんど変わりはなかった。萌芽的研究の基盤研究は可能となり、今後とも研究を続けて行く必要が感じられた。インフルエンザが診断法、予防法、治療法が確立されてきている昨今、下痢症ウイルスのこれらの研究の必要性が考えられる。現在、下痢症ウイルスは先進国では、死亡することは少ないながらも多くの乳幼児が2歳までに感染する。開発途上国では乳幼児の死因の1/3を占める。このような理由から下痢症ウイルス特に、重症化しやすいロタウイルスに関するワクチンの開発が進められた。米国に於いて経口生ワクチンが開発され、臨床に試みられたが、腸重積の副反応が見られたことからワクチン接種は中断された。我々は不活化ワクチンしかも、ロタウイルスのみならずアデノウイルス、アストロウイルス、カリシウイルスに対して経鼻ワクチンの開発を目的とした。今年度は、まず各ウイルスの抗原を作成することから始めた。ロタウイルス、アデノウイルスに対してはSA11株、アデノウイルス40株を大量培養し、超遠心後ウイルスを精製した。その後ホルマリン不活化した。アストロウイルスに関しては1-8型のカプシド領域の遺伝子を解析した後、共通エピトープ部分の合成ペプチドを作成した。この合成ペプチドは抗体と良く反応することが確かめられた。カリシウイルスは培養ができす精製ウイルスを作ることができないので、今流行している2属の分離ウイルスからRT-PCRを用いてカプシド領域のcDNAを作成し、バキュロウイルス系を用いて、蛾の細胞で発現させた。その後、蛋白を精製している。現在これらの不活化、合成あるいは遺伝子組換え体をマウスの筋肉に注射を試みている。ロタウイルスに関しては抗体の上昇を確認できた。アジュバントの選択に関しては次年度にかけこれから行うところである。
ユニバーサル高等教育における導入教育と学習支援に関する研究

1.初年次教育(FYE)の日米事例研究から日本型モデル構築へユニバーサル高等教育の先進国アメリカは、学習支援に関しては1970年代以来の蓄積がある。アメリカからFYE研究者を招いてのワークショップを通じて、学習技術(Study Skills)の習得や学習共同体(Learning Community)の形成といった個別のプログラムを意味付ける包括的な概念-初年次教育(FYE : First Year Experience)の重要性が強調され、FYEの概念や背景、実践例など多角的な検討がなされた。日本の実践事例研究ともあわせて、多様な学習ニーズに対応した学習支援の日本型モデルの可能性を検討した。2.大学生活への移行・適応過程に関する質問紙調査の実施・分析大都市近郊の3つの私立中下位大学文系学部1年生を対象に3時点(4・6・10月)にわたる質問紙調査を実施した。(1)入学当初は"大学生活の仕組み"と"学習スタイル"に対する戸惑い、および"新しい人間関係づくり"への不安が大きい。後者は友人ができて悩みと自覚されないまでも、実は最も自信のない側面である。前者は全般的には、入学後半年で適応への改善傾向がみられた。(2)しかし、入学後2ヶ月から学習面で適応-不適応への分化傾向もみられた。また高校までの学習技術・学習特性が大学での学習適応に大きな影響を及ぼし、学習面での適応者は対人関係面でも自信をもっている。(3)さらに、大学第一世代(First-Generation)にも焦点を当て、出身高校の進学程度や高校時代の成績程度といった他の説明変数よりも両親学歴において大きな差異が現れる項目から、第一世代の文化的条件に関して探索的な分析を行った。アメリカの高等教育機関においては、ユニバーサル化の進行とともに1年次教育(First Year ExperienceあるいはFirst Year Education)と呼ばれる大学教育適応と円滑なる移行の為の教育プログラムが普及してきている。先行研究の検討とアメリカ高等教育機関現地調査の結果から、多くの大学が、学生の多様化に伴う学業継続率(Retention Rate)の維持・向上の為に、教員のみならず事務スタッフも含めたチームティーチングによって、1)学習への動機づけや目的意識の涵養、2)専門学問分野についての紹介、3)図書館等の大学施設・設備の利用方法、4)学習技術、5)スケジュール管理の方法などの内容を、当該教育機関の性格に基づいて組み合わせ実施していることを把握した。背景として、これまで同国で普及していたリメデイアル教育がコストと教育効果の両面から疑問視され、1年次教育に取って代わられる状況があり、学習支援センターも含め1年次教育と統合・再編する動きも出てきている。他方、こうした1年次教育はユニバーサル化の進行と共に他の国々にも広がりつつあり、カナダ、オーストラリア、ニュージーランド、南アフリカ、イギリス、スウェーデンなど16カ国が1年次教育に関する国際会議に出席し、相互に教育実践報告や方法論の開発に力を注いでいることが確認できた。国内大学における聞き取り調査からは、各大学が新入生の学力低下や学習意欲の低下と、学習技術や基礎ゼミ教育を重視し始め、方法論開発に着手し始めていることが確認された。アメリカはユニバーサル高等教育段階の先進国であり、学習支援に関しては1970年代以来の蓄積がある。この領域の専門家であるRandy Swing博士を招聘してワークショップを開催した。そこでは学習技術(Study Skills)の習得や学習共同体(Learning Community)の形成といった個別のプログラムを意味付ける包括的な概念-初年次教育(FYE : First Year Experience)の重要性が強調され、FYEの概念や背景、実践例など多角的な検討がなされた。2.日本の大学での先進的な取組みに関する事例研究

亜細亜大学経営学部(横沢利昌氏)の「自己分析・ライフプラン教育」や静岡産業大学国際情報学部(後藤俊夫氏)の「キャリア開発概論」など、学生の意欲を引出して動機付けを明確にする先進的な教育プログラムの実践例について、開発・指導に当たっている当事者からの報告をもとに検討した。アメリカや日本国内での実践例の研究をもとに、関西国際大学でもポートフォリオによる教育プログラムを試行的に導入した。3.大学1年生調査の企画・設計(次年度実施予定)これまでの学習支援の取組みは、経験的な勘と試行錯誤によって行われている。より効果的なプログラム設計のためには、学生が大学生活に適応/不適応する条件やきっかけ、そのプロセスを実証的に把握する必要がある。こうした目的で大学1年次の3時点(4・6・10月)にわたる質問紙調査を企画・設計した。次年度に実施する予定である。大学1年生調査の実施・分析これまでの学習支援の取組みは、経験的な勘と試行錯誤によって行われてきた。こうした目的で大都市近郊の3つの私立中下位文系大学の1年生を対象に3時点(4・6・10月)にわたる質問紙調査を実施した。主要な知見は以下のとおり:(1)全般的な適応・・・入学当初は"大学生活の仕組み"と"学習スタイル"に対する戸惑い、および"新しい人間関係づくり"への不安が大きい。後者は友人ができて悩みと自覚されないまでも、実は最も自信のない側面である(なかなか改善されない)。前者は全般的には、入学後半年で適応への改善傾向がみられた。(2)学習面での適応・・・しかし、入学後2ヶ月から学習面で適応-不適応への分化傾向もみられた。属性によっても、女子に適応者が多く、第一世代に不適応者が多い。また高校までの学習技術・学習特性が大学での学習適応に大きな影響を及ぼし、学習面での適応者は対人関係面でも自信をもっている。(3)第一世代の適応・・・さらに、大学での適応を左右する重要な規定要因として日本でも注目されつつある大学第一世代(両親とも大学を卒業していない"First-Generation")にも焦点を当てた。出身高校の進学程度や高校時代の成績程度といった他の説明変数よりも両親学歴において大きな差異が現れる項目から、第一世代の文化的条件に関して探索的な分析を行った。
蛋白キナーゼの標的としての受容体とシグナルのクロストーク

受容体の過度の刺激により多くの受容体情報伝達は抑制される.この抑制は受容体発現細胞の保護機構だと考えられている.ヒスタミンH_1受容体においてもヒスタミン刺激,或いは,蛋白キナーゼC(PKC)の活性化により受容体情報伝達の抑制が引き起こされる.その抑制機構には受容体リン酸化が関与すると考えられる.ヒトのヒスタミンンH_1受容体の細胞内領域には多くのPKCによるリン酸化可能部位が同定された.ヒト・ヒスタミンH_1受容体細胞内領域にに相当する合成ペプチドのPKCによるリン酸化を調べたところ,第3細胞内領域のセリン(396)残基,セリン(398)残基,C末端領域のスレオニン(478)残基がリン酸化された.そこで,ヒト・ヒスタミンH_1受容体cDNAの遺伝子改変を行い,上記のセリン,スレオニン残基をアラニン残基に置換した部位特異的変異ヒスタミンH_1受容体(S396A H_1 R,S398A H_1 R,S396A/S398A H_1 R,T478A H_1 R)をチャイニーズハムスター卵巣細胞(CHO細胞)に発現させ,PKCの活性化によるヒスタミンH_1受容体脱感作を調べた.PKCの活性化によりS396A H_1 RおよびT478A H_1 Rは脱感作が引き起こされたが,S398A H_1 RおよびS396A/S398A H_1 Rには脱感作が僅かしか起こらなかった.正常およびS396A H_1 Rは脱感作されるとヒスタミンによるイノシトールリン酸蓄積におけるEC_<50>値が一桁増加し,PKC阻害薬によりその増加が抑制された.S398AH_1 RおよびS396A/S398A H_1 Rにはそのような変化はなかった.正常および変異ヒスタミンH_1受容体共にPKCを活性化してもヒスタミンに対する親和性に変化はなかった.以上の結果より,PKCによるヒスタミンH_1受容体脱感作機構は受容体第3細胞内領域のセリン(398)のリン酸化であることが明らかとなった.受容体の過度の刺激により多くの受容体情報伝達は抑制される.この抑制は受容体発現細胞の保護機構だと考えられている.ヒスタミンH_1受容体においてもヒスタミン刺激,或いは,蛋白キナーゼC(PKC)の活性化により受容体情報伝達の抑制が引き起こされる.その抑制機構には受容体リン酸化が関与すると考えられる.ヒトのヒスタミンンH_1受容体の細胞内領域には多くのPKCによるリン酸化可能部位が同定された.ヒト・ヒスタミンH_1受容体細胞内領域にに相当する合成ペプチドのPKCによるリン酸化を調べたところ,第3細胞内領域のセリン(396)残基,セリン(398)残基,C末端領域のスレオニン(478)残基がリン酸化された.そこで,ヒト・ヒスタミンH_1受容体cDNAの遺伝子改変を行い,上記のセリン,スレオニン残基をアラニン残基に置換した部位特異的変異ヒスタミンH_1受容体(S396A H_1 R,S398A H_1 R,S396A/S398A H_1 R,T478A H_1 R)をチャイニーズハムスター卵巣細胞(CHO細胞)に発現させ,PKCの活性化によるヒスタミンH_1受容体脱感作を調べた.PKCの活性化によりS396A H_1 RおよびT478A H_1 Rは脱感作が引き起こされたが,S398A H_1 RおよびS396A/S398A H_1 Rには脱感作が僅かしか起こらなかった.正常およびS396A H_1 Rは脱感作されるとヒスタミンによるイノシトールリン酸蓄積におけるEC_<50>値が一桁増加し,PKC阻害薬によりその増加が抑制された.S398AH_1 RおよびS396A/S398A H_1 Rにはそのような変化はなかった.正常および変異ヒスタミンH_1受容体共にPKCを活性化してもヒスタミンに対する親和性に変化はなかった.以上の結果より,PKCによるヒスタミンH_1受容体脱感作機構は受容体第3細胞内領域のセリン(398)のリン酸化であることが明らかとなった.
畜産廃棄物農地投与による環境保全推進-難分解性有機物と女性ホルモンの動態を中心に

代表者らは家畜排泄物のメタン発酵消化液(以下,液肥)を農地投与することで,農業生産の推進と廃水処理費削減の両立を図るプロジェクトの一環として、特に1つに家畜糞尿由来のステロイドホルモンであるエストロゲンが水田および周辺環境において影響を及ぼさないかを解明するとともに、影響があるとすれば液肥の投与法によりそれを回避する方策を検討してきた.未処理の家畜糞尿中エストロゲンの農地投与に伴う分解性についての研究は過去にも行われてきたが,その見解は様々であり定説がない。また,乾燥した農地ではなく,水田土壌に投与した液肥中エストロゲンの分解性に関する報告はまだなく,本研究では特に液肥中エストロゲンの水田環境における分解性を検討した。液肥中ではエストロゲンの分解率が判ったが,その理由を明らかにするために行った分子量分画試験では液肥中エストロゲンの溶存有機物との結合の可能性を小さく、有機物にエストロゲンが結合もしくは分配して難分解性になる可能性は低いことがわかった。そこで,植種方法を変えた液肥中エストロゲンの生分解性確認試験を行った。その結果,液肥中の自生微生物やBODseed中の微生物は液肥中エストロゲンをほとんど分解しないが,液肥投与田由来の微生物は液肥中エストロゲンの高い分解能を有していることが明らかになった。これらのことから,液肥の水田投与に伴い,水田土壌中へ投与されたエストロゲンは微生物により大部分が迅速に分解され,環境へ流出し汚染をもたらす可能性は低いと考えられた。また、並行して液肥中のエストロゲンが作物生育に影響を及ぼす可能性についても調査を行った。家畜排泄物の処理法として処理とエネルギー生産を両立させるメタン発酵-バイオガス発電が注目されている。この方式の問題点はメタン発酵消化液はそのまま水域に放流できず費用の高い後処理が必要なことである。この解決策として排せつ物の消化液を水田等に肥料として投与する試みが進められている。ところで、家畜排せつ物には水圏で内分泌かく乱性が注目されるエストロゲンが高濃度で含まれている。消化液中のエストロゲン濃度および我が国の消化液投与農地の周辺水域でのエストロゲンの影響に関する報告はまだなく,本研究ではこれらについて調査を行った。今回測定した消化液中のエストロン(E1)および17βエストラジオール(E2)濃度として4.9および0.19μg/Lが検出されたが、エストリオール(E3)および17αエストラジオール(αE2)は検出されなかった。消化液投与水田の田面水中ではE1が0.1μg/L検出されたが他のエストロゲンが検出限界以下、同田で収穫した玄米中のE1およびE2濃度はそれぞれ0.95および0.74μg/kgの検出下限値以下であった。コメの一人一日摂取量は180g/(人・日)とされ、仮に玄米中と白米中でエストロゲン濃度が同じとすればE1にして0.17μg/(人・日)以下、E2にして0.13μg/(人・日)以下の摂取があることになる。ただしエストロゲンのlogKow値から白米中のエストロゲン濃度は玄米中のエストロゲン濃度よりも小さいと推察されるので、上記の推定値は過大値を与える。なお著者らはこれまでGC-MS測定においては内部標準としてchrysene-d12での感度補正を行っていたが,chrysene-d12はエストロゲンとマトリクス効果の受け方が異なり、感度補正の際にchrysene-d12を用いると大きな誤差をあたえる場合があるとが研究を進める中で明らかになった。そこで様々な検討の結果、αE2の含まれない試料については、今後、αE2を新たに内部標準として用いて感度補正を行うことが適切と考えた。

代表者らは家畜排泄物のメタン発酵消化液(以下,液肥)を農地投与することで,農業生産の推進と廃水処理費削減の両立を図るプロジェクトの一環として、特に1つに家畜糞尿由来のステロイドホルモンであるエストロゲンが水田および周辺環境において影響を及ぼさないかを解明するとともに、影響があるとすれば液肥の投与法によりそれを回避する方策を検討してきた.未処理の家畜糞尿中エストロゲンの農地投与に伴う分解性についての研究は過去にも行われてきたが,その見解は様々であり定説がない。また,乾燥した農地ではなく,水田土壌に投与した液肥中エストロゲンの分解性に関する報告はまだなく,本研究では特に液肥中エストロゲンの水田環境における分解性を検討した。液肥中ではエストロゲンの分解率が判ったが,その理由を明らかにするために行った分子量分画試験では液肥中エストロゲンの溶存有機物との結合の可能性を小さく、有機物にエストロゲンが結合もしくは分配して難分解性になる可能性は低いことがわかった。そこで,植種方法を変えた液肥中エストロゲンの生分解性確認試験を行った。その結果,液肥中の自生微生物やBODseed中の微生物は液肥中エストロゲンをほとんど分解しないが,液肥投与田由来の微生物は液肥中エストロゲンの高い分解能を有していることが明らかになった。これらのことから,液肥の水田投与に伴い,水田土壌中へ投与されたエストロゲンは微生物により大部分が迅速に分解され,環境へ流出し汚染をもたらす可能性は低いと考えられた。また、並行して液肥中のエストロゲンが作物生育に影響を及ぼす可能性についても調査を行った。
核酸分子を用いた水銀イオントラップデバイスの開発

本研究課題では近年問題とされている大型魚類中での水銀含量の低減を目的として、自然環境中の水銀を補足・除去するためのデバイス開発を行った。本研究の着想は研究代表者の行ってきた核酸-金属相互作用解析、特に、水銀イオンとDNAチミン塩基の塩基対形成に端を発している。本研究代表者はDNA二重らせん分子中にチミン-チミン(T-T)ミスマッチが存在した場合、このミスマッチが水銀イオンの特異的結合ポケットとなることを報告している(J. Am. Chem.Soc., 2006,l28,2172-2173.)。従ってDNA分子の本性質を利用することで、環境中の水銀イオンを特異的に補足・除去できるデバイスを開発できると考えた。具体的には水に不溶性の固相ポリマー樹脂上にT-Tミスマッチを含むDNAオリゴマーを結合担持した水銀イオントラップデバィス)を化学的に合成した。ICP発光分光法を用いて本デバイスの水銀イオン除去能力を評価したところ、本デバイスは水溶液中から水銀イオンを補足・除去する能力があることが証明された。さらに興味深いことに本デバイスは水銀イオンに対する特異性が既存のデバイスより高いことが示された。本性質は自然環境中のような多くのミネラル成分が共存している環境下でも本デバイスが機能することを示しているデータと考えられる。さらに本研究では、DNA二重らせん中における水銀イオンの結合様式についても15N NMR分光法を用いて解析を行い、その化学構造および立体構造を明らかとした(J. Am. Chem. Soc., 2007,l29,244-245.)。このように基礎研究に根差したデバイス開発の結果、高機能かつ高精度の水銀イオン除去デバイスの開発に成功した。近年、金属キレーターを核酸に導入して、金属イオンを介した"非天然"塩基対形成をおこなう化合物の開発が盛んに行われている。一方我々の研究室においては、"天然"の核酸塩基であるチミンが水銀イオンを介して塩基対形成(T-Hg^<II>-T)をする可能性を指摘してきた。本年度はこの天然核酸塩基チミンによる、特異な塩基対形成が実際に起きているかどうか、及び、起きているならばその塩基対様式はどのような構造であるかに焦点を絞って研究を行った。まずは金属イオンの結合部位と予想されるチミンの3位窒素原子を^<15>N標識したDNAオリゴマーを化学的に調製した(dCGCGTTGTCC・dGGACTTCGCG:下線部は^<15>N標識チミン残基)。その結果、T-Hg^<II>-T塩基対を組むと期待される残基間に^<15>N-Hg^<II>-^<15>N共有結合に由来するJ-couplingが観測された(Tanaka et al., J.Am.Chem.Soc.,2007,129,244-245)。この実験結果は二重らせん構造中の向かい合うチミン残基が水銀核によってクロスリンク(共有結合)されたことを示す直接証拠である。即ち、T-Hg^<II>-T塩基対の存在を世界で初めて証明した。また、その塩基対様式はこれまでの高分子天然型核酸塩基では見られたことのない、水銀核を介した共有結合による塩基対であることが判った。翻ってこのような様式で核酸塩基同士を水溶液中でクロスリンクしうる金属イオンは論文上では未だ報告例がなく、水銀イオン特異的認識を可能にしている要因であると結論できる。このように本研究により、チミン塩基が水銀イオントラップのための機能素子として優れた性質を有していることが証明された。