hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
グルタミン酸伝達調節による難治性抑うつ状態の治療法開発に関する研究

平成26年度は、新規治療法の標的となるNMDA受容体、および本受容体のアゴニストのGluや、コアゴニストのD-セリンの調節機構を明らかにする目的で、D-セリンの合成(serine racemase: SR)または取り込み・放出(Dsm-1)に関与するする遺伝子を操作したマウスの内側前頭葉皮質で、細胞外と組織中のGlu、D-セリン、ならびに関連するD・L型アミノ酸濃度の変化を調べた。SRを胎生期から欠損するマウスでは、組織中のD-セリンの著明な低下とL-セリンの軽度の上昇が見られ、in vivoダイアリシスで測定した細胞外のD-セリン濃度も著しく低下することが分かった。また、D-セリン前駆体のL-セリンやD-セリン分解産物のβ-hydroxypyruvateの負荷時にwild typeのマウスに見られる、組織中グルタミン酸濃度の上昇が、低下に変化することが示唆された。dsm-1遺伝子を前脳部選択的に欠損させたマウス(CaMKIIα発現細胞で欠失)では、細胞外液中Glu濃度の低下が観察された。以上の結果より、D-セリンとGluの代謝が密接に関係していることが示唆され、抑うつ状態におけるNMDA受容体機能亢進の病態を検討する有用な手がかりになると推察された。標準的な薬物療法に抵抗する難治性の抑うつ状態は、気分障害、脳器質性障害その他の精神疾患でしばしば認められ、患者の日常活動を著しく障害するだけでなく、自殺行動に結びつくことも多いことから、新しい治療法の開発が医学的・社会的急務となっている。本研究では、NMDA型グルタミン酸受容体遮断薬が、難治性抑うつ状態に対して即効的で持続する効果を発揮することや、抑うつ状態の動物モデルを改善することが報告されている点に注目し、NMDA受容体機能を、本受容体の様々な調節部位やそれ以外の分子細胞システムを介して抑制することによって、難治性抑うつ状態を改善する、新規治療法を開発するための基礎的・臨床的研究を行う。基礎的研究では、NMDA受容体に結合部位をもち抑制性に制御する亜鉛の細胞外各アミノ酸濃度に対する影響を検討した。塩化亜鉛(1001000μM)をダイアリシスプローブ中に持続的に灌流すると、D-セリン濃度が塩化亜鉛濃度依存的に減少した。これに対して、L-セリン濃度には有意な変化は見られず、グリシン、L-グルタミン酸およびタウリンの濃度は増加した。以上の結果から、亜鉛イオンが細胞外D-セリン濃度の調節に関与することが示唆され、NMDA受容体機能抑制と関係する可能性が推測されるが、そのメカニズムを引き続き検討中である。臨床的研究では、難治性うつ病患者に対するifenprodilの投与試験を行ったが、入院症例の2名に留まりさらに継続することとした。このうち1名は無効であり、他の1名は改善傾向が認められたものの肝機能障害が生じたため中止した。NMDA型グルタミン酸受容体遮断薬のケタミンが、難治性抑鬱状態を速効的に改善することに着目し、新規抗うつ薬の手がかりを得るため、NMDA受容体の内在性コアゴニストであるD-セリンのシグナル調節の分子細胞機構を解析した。D-セリン合成酵素のセリンラセマーゼ、細胞内外のD-セリン濃度に影響するDsm-1、亜鉛イオン等が、本受容体に直接作用する細胞外D-セリン又はグルタミン酸の濃度調節に関与することがわかり、NMDA受容体機能抑制性抗うつ薬の開発標的の可能性が示唆された。また、本受容体GRIN2Bサブユニットの遮断薬で既認可薬のイフェンプロディールの難治性抑鬱状態に対する、臨床投与試験を開始した。NMDA受容体コアゴニストD-セリンの脳内濃度制御とNMDA受容体機能の関係や、D-セリン代謝産物とD-
バイオマス由来物質の選択的転換反応に向けた機能性固体触媒の開発に係る研究

LDH(Layered double hydroxide)は,固体塩基触媒として種々の有機反応に活性を示す他,バイオマス由来糖類からの各種基礎化合物合成への応用が期待されている。一方で、積層構造を持つLDHの塩基活性点は、表面層のエッジやコーナーに位置するアニオン種限定される欠点を持つ。従って、LDHが本来有する塩基特性を最大限に引き出すためには、層構造の剥離と平面方向の微結晶化が必須となる。そこで私は、球状SiO2共存下で調製した新規固体塩基触媒SiO2@LDHを調製し、SiO2@LDHが従来のLDHに比べ小さいLDH結晶子と高い塩基触媒機能を発現することを見出してきた。平成28年度にはまず、結晶構造の異なる種々のLDHを調製し、結晶子サイズと触媒活性との関連について検討を行った。その結果、触媒重量当たりの触媒活性はLDHの結晶子サイズが小さくなるほど向上することを見出した。特に活性の高かったSiO2(40nm)@LDHについて、SiO2導入量が結晶子サイズと活性に与える影響を検討した。XRDから見積もったLDH結晶子サイズは、SiO2導入量の増加に伴い減少した。また、滴定実験から求めた触媒重量当たりの塩基量は、SiO2導入量に伴い増加する傾向を見せた。これらの結果は、微結晶化されたLDHほど高い塩基量を有することを支持している。一方で、触媒重量当たりの塩基量はSi/(Mg+Al)比0.17で最大となり、それ以上のSi/(Mg+Al)比では減少する傾向を見せた。以上の結果から、単純なLDH結晶子サイズの比較だけでなく、SiO2とLDHの量的関係が重要なファクターとなることを見出した。28年度が最終年度であるため、記入しない。Layered double hydroxide (LDH)は,固体塩基触媒としてエポキシ化,エステル交換反応,アルドール縮合,マイケル付加反応など種々の有機反応に活性を示す他,バイオマス由来糖類からの各種基礎化合物合成への応用が期待されている。一方,層状構造を有するLDHの活性点は表面層やエッジ部分に限定されるため,層中の活性サイトを反応に利用できない欠点がある。そこで,研究代表者はSiO2表面へのLDH微結晶の構築による活性サイト数の向上を狙い,新規高機能LDH触媒(SiO2@LDH)の調製・活性評価,及びバイオマス由来物質の転換反応への応用方法についての提案を行ってきた。直径約40 nm,比表面積>1000 m2 g-1の球状SiO2共存下で共沈法にてMg-Al, Ni-Al, Mg-Ga型LDH (SiO2-40nm@LDH)を調製し,ベンズアルデヒドとシアノ酢酸エチルのクネーフェナーゲル縮合をモデル反応とした塩基触媒活性評価を行ったところ,SiO2-40nm@LDHは従来のLDHに比べ1.52.4倍速い反応速度を示した。各種キャラクタリゼーションの結果,SiO2-40nm@LDHは(i)小さい結晶子を有すること,(ii)塩基量が増加すること,(iii)LDHを構成する金属量当たりの見かけのTOFが24倍程度増加することが認められた。また,29Si CP-MAS NMR測定から,SiO2-40nm@Mg-Al LDHでは約70%のSiがMg又はAlとの化学結合を形成していることがわかった。以上の結果から,球状SiO2共存下での共沈法によるLDH合成では,結晶成長の初期段階で金属イオンがSiO2上に化学結合することで結晶成長の起点が高分散化され,結晶子の小さい,従来よりも高い塩基量を有するLDHが生成すると考えられる。平成27年度は,主にSiO2@LDH触媒の調製法の確立及び形状・結晶構造解析,塩基濃度測定等のキャラクタリゼーションと,塩基触媒活性との関連付けを予定していた。【研究実績の概要】項で述べたように,これまでに従来よりも高活性なSiO2@LDH触媒の調製に成功し,結晶子サイズやSiO2-LDH間の化学的相互作用を考慮することで活性向上の要因を突き止めてきた。以上の理由から,"SiO2@LDH触媒の調製法の確立と各種キャラクタリゼーション"に関しては当初の計画通り実験が進行していると判断した。また,併せて予定していた"SiO2@LDHと固体酸触媒を組み合わせた糖類転換反応への応用"については,次年度に"SiO2@LDH触媒を基にした機能性ハイブリッド固体表面の開発"と並行して行う予定である。これは、逐次的に種々のSiO2@LDHを糖類転換反応に応用するよりも,SiO2@LDHを基にした新規触媒系の展開をある程度進めておき,各種触媒の酸・塩基触媒機能等を熟慮した上で糖類転換反応に適用する方が効率的に研究を進展できると判断したためである。以上の理由から,現在までの進歩状況はおおむね順調に進展していると自己評価した。

そこで私は、球状SiO2共存下で調製した新規固体塩基触媒SiO2@LDHを調製し、SiO2@LDHが従来のLDHに比べ小さいLDH結晶子と高い塩基触媒機能を発現することを見出してきた。平成28年度にはまず、結晶構造の異なる種々のLDHを調製し、結晶子サイズと触媒活性との関連について検討を行った。その結果、触媒重量当たりの触媒活性はLDHの結晶子サイズが小さくなるほど向上することを見出した。特に活性の高かったSiO2(40nm)@LDHについて、SiO2導入量が結晶子サイズと活性に与える影響を検討した。XRDから見積もったLDH結晶子サイズは、SiO2導入量の増加に伴い減少した。また、滴定実験から求めた触媒重量当たりの塩基量は、SiO2導入量に伴い増加する傾向を見せた。これらの結果は、微結晶化されたLDHほど高い塩基量を有することを支持している。一方で、触媒重量当たりの塩基量はSi/(Mg+Al)比0.17で最大となり、それ以上のSi/(Mg+Al)比では減少する傾向を見せた。以上の結果から、単純なLDH結晶子サイズの比較だけでなく、SiO2とLDHの量的関係が重要なファクターとなることを見出した。本研究の遂行に当たって最も基本となるSiO2@LDHの調製法を確立できたため,今後はSiO2@LDH上への第二活性点の付与を予定している。具体的には,金属ナノ粒子やLewis酸機能を持つ金属酸化物の担持,コアとなるSiO2への官能基の導入を想定している。調製した新規ハイブリッドSiO2@LDH系触媒について,酸・塩基性評価や形状・結晶構造解析と各種キャラクタリゼーションを行う。同時に,それらの触媒を糖類転換反応に応用し,従来よりも少ない触媒量で機能する効率的バイオマス由来物質転換反応の実現に着手する予定である。28年度が最終年度であるため、記入しない。
「過労死」の要因解明と予防に関する研究

本研究は、「過労死」をもたらす基礎的病態として耐糖能異常および高血圧に着目し、これらの疾患を有する労働者に職業上の様々な労働負担が及ぼす健康影響を行動生理学的手法を用いて明らかにしようとした。まず、第1に耐糖能異常に着目し、中高年男子90名を75g経口糖負荷試験成績と肥満度から4群に区分し、健康診断成績を中心として比較検討し、耐糖能異常の有病率と勤務条件との関連を検討した。その結果、耐糖能異常の有病率は、現業系交替勤務者に多く認められた。耐糖能異常に多く認められる高血圧傾向も交替制勤務者に多い傾向が認められた。第2に中高年男子164名を対象に一般健康診断成績、体力測定値および運動習慣の相互関連性を明らかにするために主成分分析を行い総合特性値の抽出をめざした。その結果、健康診断成績と体力指標の包括的評価と保健指導に役立てる必要性が示唆された。第3に交代制勤務に従事する服薬中の高血圧症者2名と正常血圧者2名を対象として、ポンプ駆圧式携帯型自動血圧記録計を用いた24時間の血圧および心拍数測定、ポケットフリッカー検査、疲労自覚症状調べなどを実施し行動生理学的検討を試みた。そして、血圧、心拍数の生理学的指標に対して、最大エントロピー法を用いた時系列解析(パワースペクトル解析)を行い、人工合成曲線を用いて個々の時間変動の特徴を見極め、生体時系列変動に内在する基本変動(リズム)をできるかぎり原データに即して抽出することを試みた。その結果、高血圧症者は正常血圧症者に比し、夜間勤務中は自覚症状に差認められないが、収縮期血圧の持続的上昇傾向とともに時間変動におけるばらつきの多い特徴が認められた。したがって、交替制勤務に従事する高血圧症者には休養や服薬管理が重要であり、慢性的な疲労は高血圧の病態を悪化させる危険因子である可能性が示唆された。過労死を起こす疾病としては、脳血管疾患、虚血性心疾患等があげられる。平成5年度は脳血管疾患、虚血性心疾患の発生と密接な関係がある耐糖能障害に注目し、労働態様や労働時間の違いが、耐糖能異常を中心とした身体の健康水準にどのような影響を及ぼしているのかを90名の製鋼所従業員を対象に検討した。対象者は、75gGTT成績と肥満度よりA:GTT1時間値160未満・肥満度10%未満、B:160未満・10%以上、C:160以上・10%未満、D:160以上・10%未満の4群に分けた。また、勤務条件別に事務系、現業系に分け、さらに現業系を日勤と交替、交替はさらに2交替、3交替の2群に分け、計4群とした。事務系と現業系の日勤者の比較では、A群で、GTT2時間値は、事務系で高く、有意差が認められた。B群で、肥満度は、事務系で高く、総コレステロール値は、現業系で高く、それぞれ有意差が認められた。現業系日勤者と交替者の比較では、A群で、GTT2時間値は、交替者で高く、有意差が認められた。B群で、GTT2時間値は、交替者で高く、有意差が認められた。C群で、肥満度、GTT1時間値、HDLコレステロール値は、交替者で高く、有意差が認められた。現業系2交替者と3交替者の比較では、B群で収縮期および拡張期血圧は、3交替者で高く、有意差が認められた。D群で、GTT2時間値とGOTは3交替者で高く、HDLコレステロール値は、2交替者で高く、有意差が認められた。

職場環境の違いにより耐糖能異常を中心とした健康水準に違いが認められ、過労死の原因となる脳血管疾患、虚血性心疾患の予防を進めていく上で、勤務条件、作業環境を考慮した保健指導が重要と考えられたが、今後、より詳細な検討が必要である。本研究は、「過労死」をもたらす基礎的病態として耐糖能異常および高血圧症に着目し、これらの疾患を有する労働者に職業上の様々な労働負担が及ぼす健康影響を行動生理学的手法を用いて明らかにしようとした。まず、中高年労働者164名について、ブローカ指数、収縮期および拡張期血圧、聴力損失、γ-GTP、総コレステロール値、ヘモグロビン濃度、敏捷性、平衡性、心肺持久力、筋力、筋持久力、柔軟性、運動習慣の14項目を用いて主成分分析を行った。その結果、第1主成分(心肺機能関連要因)、第2主成分(体幹筋関連要因)、第3主成分(筋力関連要因)、第4主成分(聴覚および平衡機能関連要因)、第5主成分(体格関連要因)が抽出された。第2主成分から第5主成分は運動習慣と有意に関連し、健康診断成績と体力指標の包括的評価と保健指導に役立てる必要性が示唆された。次に、製鋼業に従事する中高年男子90名を75g経口糖負荷試験成績と肥満度から4群に区分し、一般健康診断成績を中心として比較検討した。その結果、耐糖能異常の有病率は、現業系日勤者、事務系日勤者、現業系交替制勤務者の順に多い傾向が認められたが、耐糖能異常の水準には大きな差異が認められなかった。耐糖能異常に多く認められる高血圧傾向も交替制勤務者に多いことが明らかとなった。そこで、夜間勤務に従事する服薬中の高血圧症患者と正常血圧者各2名を対象として、携帯型自動血圧計による24時間血圧および心拍数測定、ポケットフリッカー(CFF)検査、疲労自覚症状調べなどを実施し行動生理学的検討を行った。その結果、高血圧症患者は正常血圧者に比し、夜間勤務中は自覚症状に差異は認められないが、収縮期血圧の持続的な上昇傾向とともに時間変動におけるバラツキの多い特徴が認められた。したがって、夜間勤務の高血圧症患者には休養や服薬管理が重要であり、夜間勤務に伴う慢性的な蓄積疲労は高血圧の病態を悪化させるリスクファクターである可能性が示唆された。
極短パルスレーザー加工による多層屈折率光ファイバープローブの創製

先端光科学,光マイクロ加工技術およびCFDの異分野融合による新たな体系の流体計測技術の基盤を創成,確立した.石英や超純水とフェムト秒レーザーパルス(FLP)との非線形相互作用を時間分解計測した知見に基づいて石英光ファイバーをFLPにより精密に微細加工する技術を開発し,光ファイバーの特性を最大限に引き出した多機能光ファイバープローブを創生した.加えて,これらの成果をGTLによる液体燃料製造プロセスや除染時に発生するフォーム計測などに応用した.先端光科学,光マイクロ加工技術およびCFDの異分野融合による新たな体系の流体計測技術の基盤を創成,確立した.石英や超純水とフェムト秒レーザーパルス(FLP)との非線形相互作用を時間分解計測した知見に基づいて石英光ファイバーをFLPにより精密に微細加工する技術を開発し,光ファイバーの特性を最大限に引き出した多機能光ファイバープローブを創生した.加えて,これらの成果をGTLによる液体燃料製造プロセスや除染時に発生するフォーム計測などに応用した.(1)フェムト秒パルスレーザーを購入し、時間分解計測の時間分解能を向上させる手法を開発した。左記により石英分解の過程を捉えた。フェムト秒パルスレーザーの照射強度と石英ファイバー加工との関係を明らかにし、石英ファイバークラッドのナノオーダー加工に必要の要素技術を開発した。(3)光ファイバープローブの信号処理方法を開発し、その論文がInternational Journal of Multiphase Flowに掲載された。また、プレシグナルによる気泡計測位置の判定方法を開発し、かつプレシグナルの発生メカニズムを解明した。これらを論文化し、レーザー学会誌に掲載、またMeasurementScience & Technologyに掲載が決定した。このほか、関連論文のFlow Measurement and Instrumentationへの掲載が決定した。(4)大変形・相変化・高速移動を伴う気泡の挙動を光ファイバーで計測する技術の開発と検証のため、気液界面の運動と光線追跡を結合させた解析手法の確立を目的とした研究を推進した。大阪大学は前者の界面運動の解析を分担し、VOF(Volume of Fluid)法の界面再構成法、局所的なPhase Field法、界面追跡法の導入により、界面形状の幾何学的表現精度を高めるとともに、界面物理、相変化、熱および物質移動のモデルの適用基盤を整備した。(5)光線追跡解析と気泡界面運動流体解析とをカップリングする方法を考案し、一部の成果を上記(2)において、論文投稿した。1微小気泡・液滴の径、速度、数密度を高精度に計測する「多層屈折率単一光ファイバープローブ(以下Fs-TOP)を開発し、径50μm、速度100m/sの気泡や液滴を計測することに成功した。2フェムト秒レーザーを用いた石英ファイバーのサブマイクロ加工法(多層屈折率部の加工)を開発した。加工精度は約300nmである。33次元光線追跡シミュレーションと流体数値シミュレーションをカップリングすることにより、Fs-TOPの気泡や液滴の検出信号を解析し、気泡/液滴表面のFs-TOP通過位置を検出する手法を開発した。この新たな通過位置検出方法により、気泡や液滴の径と速度の精度を25%以上向上させることに成功した。42色レーザー光の偏光特性、反射特性を検出することで、気泡/液滴の運動方向を検出する手法を開発した。速度の方向分解能は約15度であった。さらに5上記加工法の副産物として、圧力感応ナノチューブを加工部に保持することにより、レーザーと光ファイバーにより圧力変動を計測する新たな圧力測定用光ファイバープローブを考案、製作に着手した。以上、当初の目標を100%達成した。なお、平成26年3月には、径50μm、速度200m/sの液滴の計測に成功した。数値解析に関しては、1固定格子により移動・変形する気液界面の高精度捕獲と物質移動の保存性を改善することに成功した。2保存性を維持しつつ,固体表面上での動的濡れをマクロスケールでシミュレートする方法を構築した。3動的濡れ状態にある固気液接触線近傍の応力バランスを分子動力学的手法により明らかにした。4相変化をともなう気液界面の捕獲法に,分子気体論から導出された境界条件を新たに組み込んだ。上記成果は国際誌に論文掲載された。また、化学工学会技術賞等、計3件の学会賞を受賞した。企業との共同研究によりFs-TOPの産業応用を開始した。1.これまでに開発してきた時間分解吸収分光計測の時間分解能をさらに高めて(10ピコ秒),石英ファイバーの屈折率変化[FPL(フェムト秒レーザーパルス)照射後50ピコ秒800ピコ秒に発生すると予測]と石英分解(800ピコ秒10ナノ秒に発生すると予測)に際に起こる物質変化の過程を捉えた(国際会議で発表).2.屈折率変化が起こる最小強度付近でFPLを打ち込み,フェムト秒オーダーの時間間隔(多光子吸収の発生時間のオーダー)で連続照射することにより,屈折率変化を達成する.透明物質(水など)をより少ないエネルギーで工業的に分解(触媒不要,極短パルス光による水素と酸素の製造)する基礎データを取得した.(論文を作成中).3.上記(1)と(2)の結果を基に,石英ファイバーを望みの精度で光マイクロ加工する装置(時間分解能800fs,加工精度500nm)を自作・完成させた(論文化,掲載済み)

.4.光線追跡シミュレーションと数値流体解析の結果を基に,高速微小液滴[径50μm(髪の毛の1/3),速度200m/s(時速720km=のぞみの2倍の速度)]を計測できる多層屈折率光ファイバープローブ(OFP)を設計・試作し,その性能を確認した.5.液滴/気泡の3次元運動方向をプレシグナルにより検知する精度を飛躍的に向上させるために,マルチビーム(多色レーザー)をOFPの信号光源とする.この効果を数値解析と実験により検証した.(論文化,掲載済み)6.高速液滴の気流内での界面振動のモード,OFPとの接触時の界面振動の変化,液滴の3次元変形を内部エネルギーの保存性を確保して数値解析した.(論文化,掲載済み)7.実験により得たプレシグナルデータとカップリング数値解析により得たデータとを比較検討し,発生機構を詳細に把握した.(論文化,印刷中)混相流,光応用流体計測1)フェムト秒パルスレーザーを入札により格安に購入し、研究の初年度から石英光ファイバーの加工実験を行うことができた。ナノオーダーで加工する方法を考案できたことにより、平成24年度に計画していた研究の一部を23年度に実施できた。2)雑音の多い多層屈折率光ファイバープローブの出力信号の処理に有効な信号解析アルゴリズムを考案でき、平成24年度後半以降の研究を前倒しで行うことができた。3)飛躍的に計算時間を短縮しかつ光線のエネルギー伝達までを数値解析できる3D光線追跡タルゴリズムを考案し、論文化(Review of Scientific Instrumentに投稿。査読中)まで進めることができた。4)気泡や液滴の界面を高精度に数値解析するアルゴリズムを考案し、かつその基礎コードまでを開発できた。25年度が最終年度であるため、記入しない。1.前年度に購入したフェムト秒パルスレーザーの出力を上げる改造を行い,石英光ファイバーの加工ならびに透明物質(超純水)を用いた実験を行うことができた.2.雑音の多い多層屈折率光ファイバープローブの出力信号の処理に有効な信号解析アルゴリズムをさらに精緻化,コード化し,データ処理を行うことができた.3.昨年度に開発した3D光線追跡シミュレーションコードを,さらに高度化し種々の条件に適応できるよう会ぞすることにより,光信号の解析とプローブ設計の精緻化を図った.4.気泡や液滴の界面を高精度に数値解析するコードを開発できた。Dフェムト秒レーザーによる空間加工精度と時間分解の精度を高めるために、時間遅延光学系の機械振動を抑制することが必要である。このため、除振台を独自に改造する。2)フェムト秒レーザーの集光半径を精密に計測する必要がある。CMOSカメラとアクロマットレンズにより集光径を波長程度の分解能で計測する手法を考案したので、これを実験により検証する。当面は静岡大学では光線追跡法、大阪大学では界面捕獲法の研究を分担するが、3年目以降で計画している両者の統合の準備として、2年目は計算コードを連携させる手法を共同で検討する。Fs-TOPを蒸気タービン内の流動計測に応用するための細部のチューニングを行う.また,屈折率グラデーション型光ファイバープローブFs-OFPを創製する.
骨髄幹細胞とマクロファージの相互作用を用いた次世代型肝修復療法の開発

肝硬変マウスに対する骨髄幹細胞移植において、肝内に誘導されたマクロファージの多くはレシピエント由来であり、その過程にはstromal derived factor 1/ CXCR4シグナリングが密接に関与していることが示唆された。さらに、これらのマクロファージがmatrix metalloproteinase 9を発現することによって線維溶解が生じることが証明された。本研究より、骨髄幹細胞とマクロファージの相互作用によってMMP9を介した線維化改善がもたらされる可能性が示され、次世代型新規肝修復療法になり得る。我々が開発した「骨髄細胞から肝細胞への分化・増殖評価モデル(green fluorescent protein/carbon tetrachloride (GFP/CC14)モデル)」において、骨髄由来細胞が肝線維化の改善に寄与していることはすでに報告してきた(Sakaida I., etal.Hepatology 2004)が、その過程におけるマクロファージをはじめとした炎症細胞浸潤の関与については未だ明らかにされていない。今回我々は炎症細胞浸潤と肝線維化の関連性を明確にし、その過程に関わるサイトカインを解明する。GFP/CC14モデルの肝組織サンプルを用いてpan-macrophage markerであるF4/80に対する免疫染色・ウェスタンブロットを行った結果、骨髄細胞投与群において肝内マクロファージが有意に増加し、またそれらが門脈周囲から中心静脈方向へ移動することが明らかになった。次に肝内に浸潤したマクロファージ(F4/80陽性細胞)の起源を明確にするためにGFPとF4/80の蛍光二重染色を行った結果、その大部分はレシピエント由来であることが示された。続いて、monocyteやT cellの科学刺激物質であるSDF1さらにはそのレセプターであるCXCR4に対する免疫染色・ウェスタンブロット解析を行った結果、骨髄細胞投与によりそれらの発現が増強することが証明された。最後に抗SDFI抗体投与によりSDF1/CXCR4シグナリングをブロックした結果、肝内への炎症細胞浸潤(特にマクロファージ)が有意に抑制されることが明らかとなった。これらの結果を受けて、GFP/CC14モデルの肝組織および全骨髄細胞からF4/80陽性分画を分離・抽出し、それらの培養・移植により線維化改善効果を証明する予定である。1、ドナーの骨髄由来マクロファージの効果を解析すべく、(1)全骨髄細胞、(2)F4/80陽性骨髄細胞、(3)F4/80陰性骨髄細胞をそれぞれ慢性肝障害マウスに尾静脈から移植し、それらの肝組織を用いて肝線維化に関する詳細な検討を行った(シリウスレッド染色・免疫染色、in situ zymography、gelatin zymography、ウェスタンブロットなど)結果、(1)と(2)ではほとんど差がなく、(3)に比して有意に肝線維化が抑制された。2、レシピエントの骨髄由来マクロファージの効果を解析すべく、レシピエント(慢性肝障害マウス)に対してGM-CSF(granulocyte macrophage colony-stimulating factor)を投与することでマクロファージを誘導し、それらの肝組織を用いて肝線維化に関する詳細な検討を行った(シリウスレッド染色、免疫染色、in situ zymography、gelatin zymography、ウェスタンブロットなど)。GM-CSF投与群と非投与群では前者の方が明らかに線維化が改善した。
駿河湾の地震（２００９年８月）による東名牧之原地区における盛土崩壊事故の事後解析

降雨後の駿河湾地震(2009年8月)で崩壊した東名高速道路牧の原盛土の盛土材料を実験に供したうえで現場データと比較照合したところ、現場で崩壊せずに残った盛土がおおむね1200kPa程度の定体積せん断強度を持っていたと判断された。崩壊した盛土の強度が120kPa程度であったことが分かっているから、崩壊した盛土は水がしみ込んで泥濘上になり強度が120kPa程度にまで低下していたと推定できる。永年の浸水による盛土の劣化・強度喪失のメカニズムを一連の実験によって推定したところ、崩壊前後の現場状況と定量的に整合し力学的に妥当と思われる結果がえられ、水による盛土の経年劣化機構が明らかになった。2009年8月11日5時7分発生の駿河湾の地震(M6.5)により、東名高速牧の原地区の盛土法面が崩壊した。地震前日までの降雨等により盛土内水位が高まったところに、地震荷重が加わって崩壊したものである。崩壊後の目視によれば、未崩壊の盛土部分は極めてしっかり締固めてあったが、落下・流動した崩壊部分の盛土材料がドロドロの高含水比であった。なぜこれほど対照的になるのかを実験的に調べるべく、研究代表者らは崩壊直後の現場から採取した盛土材料を用いて、圧密・定体積せん断試験を実施し、盛土材の基礎的な力学特性を求めようとした。平成23年度に実施した実験結果を確認すべく、改めて同じ実験を繰り返したところ23年度の実験結果と異なる結果が得られた。そこでさらに試料の準備段階での操作を厳密かつ精緻に実施して実験を繰り返したところ、従来からの定説とされている傾向と一致する結果が得られた。実験の精度を高めるために、一面せん断試験機に替えて新たに制作された単純試験装置を用いるなどの工夫を凝らした成果が出たものと考えている。実験の精度が確認できたことにより、研究当初からのネライに向かって自信をもって研究を進めることができるようになった。それと同時に、締固め試験に供する試料の準備に関する現行方法の問題点が浮かび上がってきたのが、本研究の副次的な成果である。今後現行の試験方法の基準改正に向かって、重要な参考となりうる有益な副産物的研究成果が得られたので、予期しなかった研究成果であると喜んでいる。次年度には当初の研究目的を達成すべく研究を進めてゆき、高速道路盛土の長期保全に関する有益な研究成果を追究してゆきたい。2009年8月に発生した駿河湾の地震により、東名高速道路の静岡県牧が原地区における盛土が崩壊した事例を研究対象とした。崩壊土砂は長靴でも歩けないほどの泥土状態であったが、崩壊せずに残った盛土部分はしっかりと締固まっており、両者の差が際立っていた。実際に崩壊した時点での盛土の強度がいくらであったのか、この問題を探求すべく実験を続けてきた。水平加速度と鉛直加速度が最大で770galと570gal程度であった地震力で、盛土の崩壊が下部のり面(側道下のり面)の崩壊と、それによって誘発された上部のり面の崩壊の2段階で発生した。それぞれの推定すべり面に対して安定解析をした結果、盛土崩壊時に盛土が保持していたせん断抵抗suが、粘着力換算で120kPa程度であったと概算された。降雨後の地震で崩壊した東名高速道路牧の原盛土の盛土材料を実験に供したうえで現場データと比較照合したところ、現場で崩壊せずに残った盛土がおおむね1200kPa程度の定体積せん断強度を持っていたと判断された。崩壊しなかった盛土の強度が、必要せん断抵抗の約10倍であったといえる。崩壊した盛土は水がしみ込んで泥濘上になっていたから、ほぼ飽和状態であったと考えられ、その強度が水の浸透によって120kPa程度にまで低下していたと推定できる。2009年8月11日5時7分発生の駿河湾の地震(M6.5)により、東名高速牧之原地区の盛土法面が崩壊した。未崩壊の盛土部分は極めてしっかり締め固めてあったが、落下・流動した崩壊部分の盛土材料がどろどろの高含水比であった。

なぜこれほど対照的になるのかを実験的に調べるべく、研究代表者らは崩壊直後の現場から採取した盛土材料をもちいて、圧密・定体積せん断試験を実施し、盛土材の基礎的な力学特性を求めようとした。盛土材のなかに人頭大の泥岩が含まれており、一部スレーキングによって泥濘化しつつあると見られた。盛土内部に侵入した水による乾湿繰り返しが原因で、スレーキングを起こしたのであろうかと想像されるが、牧之原地区における盛土材料に泥岩がまったく含まれていなかったとすれば、盛土は崩壊しなかったのかどうか?この疑問に解答の糸口を見つけたいというのが、実験の最終目標である。313.82kPaの圧密圧力で圧密したのち、試料を定体積せん断に供した。せん断初期に垂直応力の減少方向に向かっていた有効応力経路が、変相角を通過後に増加に向かい始めて最終的に破壊に至った。強度増加率su /σ'v0が乾いた土ほど高くなったが、多くの前例では含水比にかかわらず一定値になることが多く、含水比・締固めの程度・定体積強度の関係がきわめて複雑な盛土材である可能性が高いことが判明した。建設から経過した何十年もの間、特に不安定な挙動を示さなかった盛土が突然崩壊する事例が、能登縦貫道路でも10か所以上発生している。共通点があるかどうか、現時点では不明であるが、今後研究を更に進めてゆきたい。平成23年度に実施した実験結果を確認すべく、改めて同じ実験を繰り返したところ23年度の実験結果と異なる結果が得られた。そこでさらに試料の準備段階での操作を厳密かつ精緻に実施して実験を繰り返したところ、従来からの定説とされている傾向と一致する結果が得られた。実験の精度を高めるために、一面せん断試験機に替えて新たに制作された単純試験装置を用いるなどの工夫を凝らした成果が出たものと考えている。実験の精度が確認できたことにより、研究当初からのネライに向かって自信をもって研究を進めることができるようになった。ほぼ計画通りに進んでいる。予定通りに実験を進め、当初の研究目的の達成に努める。主として実験ならびに実験結果の整理に使用する予定である。主として実験に使用する予定である。
歯科用金属によるアレルギー発現の予知と診断に関する調査研究

金属装飾品や歯科用金属によるアレルギー性接触皮膚炎の症例が多く報告され、歯科用金属によるアレルギー発現の簡易な予知と診断法が求められている。そこで今回、水銀やクロム、ニッケル、コバルトなど歯科用金属10種についてヒトにおける皮膚貼布試験(パッチテスト)を行い、金属の感作性を調べるとともに、モルモットを用いて各金属の皮膚粘膜に対する刺激性および感作性を検討し、以下の結論を得た。(1)健康な成人428名を対象としてパッチテストを行った結果では、一般的な天然アレルゲンであるウルシオールの陽性率が8.5%であるのに対して、金属での陽性率は水銀で13.1%、コバルトで10.3%と高率であった。ヒトにおける金属の感作性は、水銀>コバルト>スズ>ニッケル>クロム>銅≧パラジウムの順であった。(2)ヒトにおける金属のパッチテスト陽性率を性別で比較すると、すべての金属について女性で陽性率が高く、特にニッケルとパラジウムでは女性に有意に高率で、装飾品などから日常的に感作を受ける機会が多いことを示した。(3)ヒトにおける金属のパッチテスト陽性率とアレルギー経験との関係を調べたところ、食物や薬物などのアレルギーを経験している者ほどパッチテストでの陽性率が高く、アレルギー経験者では金属でも感作性が強く、金属アレルギーが発現しやすいことが推察された。(4)モルモットに対する金属溶液の皮内投与により一次刺激性を調べたところ、水銀やクロム、銅で皮膚刺激性が強く, 0.4%の皮内投与で潰瘍がみられた。ニッケルや銀は皮膚刺激性が比較的弱いことがわかった。(5)金属で感作誘導されたモルモットに金属を再投与することで感作性を調べた結果、金や白金、水銀で感作性が強いことが示された。今後、実験動物で金や白金、さらにはチタンなど歯科用の新しい金属についてアレルギー性、感作性を調べるとともに、簡易で鋭敏なアレルギースクリーニング法を検討していく予定である。
活性化プロテインCによる骨髄由来線維芽細胞起因性炎症性肺疾患の抑制効果の解析

肺高血圧症、間質性肺炎、肺線維症などの慢性炎症性肺疾患の予後は極めて悪く、有効な治療法も確立されていない。炎症性疾患の病態には、線維芽細胞によるコラーゲン、フィプロネクチンなどの細胞外マトリックス成分の産生・分泌の過剰が、病態形成に関わっていると報告されている。この線維芽細胞は、近年、骨髄幹細胞に由来することが明らかにされたが、線維芽細胞の分化、肺組織傷害部位への線維芽細胞のホーミング、その活性化に関わる因子等は明らかでない。本研究では、活性化プロテインC(APC)の抗炎症作用に基づく抗線維化作用に着目し、炎症性肺疾患の病態形成に関わる骨髄由来線維芽細胞の運動、細胞外マトリックス成分の産生、分泌に対するAPCの効果の分子細胞機構を検討した。その結果、in vitroの実験系ではAPCは線維細胞、上皮細胞、内皮細胞からのplatelet-derived growth factor、granulocyte-monocytecolony stimulating factor、macrophage inflammatory protein-1α、monocyte chemoattractant protein-1、stromal-derived factor-1などの成長因子とケモカインンの分泌を抑制することが明らかになった。また、in vivoの実験系では肺線維症、肺高血圧症などの慢性炎症性肺疾患のマウスモデルではAPCは線維芽細胞のホーミングと肺組織構成細胞からの炎症性サイトカインの産生・分泌を抑制した。以上の結果よりAPCが骨髄由来の線維細胞の活性化に対して抑制効果を示すことが明らかになった。平成17年度は、肺線維症および肺高血圧症モデルを作製し、骨髄中の線維芽細胞に対する活性化プロテインCの効果を検討した。(1)肺線維症モデルおよび肺高血圧症モデルの作製と解析:ブレオマイシンは浸透圧ポンプを用いて皮下に埋め込み、7日間持続皮下注にて肺線維症モデルを作製した。肺高血圧症モデルはモノクラタリン(600mg/kg)を4週間皮下投与することにより作製した。コントロールマウスに生理食塩を用いた。動物モデルを作製した後にマウスを屠殺し、肺胞洗浄液・血漿・肺組織を採取した。両動物モデルでは、コントロールマウスにくらべ、肺胞洗浄液中のTNF-α、IL-β、MCP-1、MIP-1α、PDGF、TGF-1βなどの炎症性メディエイターが有意に高値を示した。(2)抹消血中線維細胞に対する活性化プロテインCの効果:肺線維症モデルと肺高血圧症モデルマウスの抹消血から線維細胞をFicoll-Hypaqueによる分離と磁気ビーズで分離し、活性化プロテインCとともに培養し、炎症性サイトカインと成長因子の産生に対する活性化プロテインCの効果を検討した。その結果、活性化プロテインCは線維細胞からのPDGF、MIP-1α,MCP-1の分泌を抑制することが明らかになった。また、線維芽細胞上の活性化プロテインCレセプター(EPCR)の発現に及ぼす活性化プロテインCの影響も検討した。その結果、活性化プロテインCがEPCRの発現を亢進することが明らかになった。以上の結果より活性化プロテインCが骨髄由来の線維細胞の活性化に対して抑制効果を示すことが明らかになった。本研究では、活性化プロテインC(APC)の抗線維化作用に着目し、肺線維症と肺高血圧症の病態形成に関わる骨髄由来の線維芽細胞の種々の生物反応に対するAPCの薬理効果を検討するものである。平成18年度は、前年度の検討を続けるとともに、幹細胞のシグナル伝達と慢性炎症性肺疾患に対するAPCの効果を検討した。1)肺線維症モデルと肺高血圧症モデルマウスにおけるAPCの効果:肺線維症モデルと肺高血圧症モデルマウスを作製し、APCの腹内投与でマウスを処理した。気管支肺胞洗浄液中と血中のstromal cell-derived factor-1(SDF-1)、granulocyte-macrophage colony-stimulating factor(GM-CSF)などのケモカインや線維芽細胞を定量した。その結果、APCを投与したマウスでは気管支肺胞洗浄液中のSDF-1とGM-CSFの濃度は非投与群に比べ有意に低下した。

また、APC投与群のマウスでは血中の線維芽細胞の数が非投与群に比べ有意に低下した。また、肺高血圧症の病態形成にトロンビンの役割を明らかにするためにプロテインCインヒビタートランスジェニックマウスと野生型マウスの間に肺高血圧症の発症を比較検討した。その結果、プロテインCインヒビタートランスジェニックマウスでは野生型マウスに比べ肺高血圧症が有意に抑制された。
声帯マス病変の程度と音声機能との関係に関する研究

声帯ポリ-プ10例、結節10例、ラインケ浮腫10例、嚢胞7例の手術症例を用いて、手術前に音声検査(発声持続時間、呼気流率、声の強さとその域、声の高さとその域)、音響分析(ピッチの周期ごとの揺らぎ、振幅の周期ごとの揺らぎ、雑音成分の相対強度、スペクトルの傾斜)を測定し、術中のビデオ録画と写真撮影を行い各病変の大きさ、付着部位を計測した。各疾患別に病変の大きさと音響検査結果ならびに音響分析結果の関係、病変の付着部位と音声検査結果ならびに音響分析結果の関係を予備的に検討した。その結果、結節およびラインケ浮腫については、病変の大きさと病変の付着部位のいずれも患者による(inter-subject)違いがほとんど見られず、音声検査結果や音響分析結果との関係を検討するに至らなかった。声帯ポリ-プについては真田らがすでに報告しているので、今後は嚢胞を中心にデータを蓄積し(30人程度)、検討を重ねていく方針である。
現代アメリカ社会科憲法学習の論理にもとづく社会科授業開発

本研究では(1)近年のアメリカ合衆国における社会科憲法学習の論理を教育プロジェクト(教科書・教師用指導書・学習資料などで構成される具体的な授業計画)を分析することによって明らかにし、(2)その論理を応用しわが国の社会科における憲法学習の新しい授業モデルの開発を行った。その結果、(1)社会認識アプローチ、(2)憲法学的アプローチ、(3)道徳的アプローチの3つのアプローチによる授業モデル開発を試みた。平成19年度は、1.アメリカ社会科憲法学習に関する"資料収集"および、2.アメリカ社会科憲法学習の論理にもとづく具体的な"授業開発"に取り組んだ。1.資料収集に関しては、アメリカ合衆国における憲法学習の中心的な役割を担っている全米憲法センタ-(National Constitution Center)、憲法学習の代表的な教育プロジェクトを開発しているクローズ・アップ財団(Close Up Foundation)等を訪問し、憲法学習に関する資料を収集するとともに、関係者からインタビュー調査を行った。その結果、わが国では分析・報告されていない資料(主に憲法学習に関するプロジェクト)を20編以上収集した。また、インタビュー調査ではアメリカの公民教育が「寛容な社会の実現」を理念に掲げ、個人の尊重を基本価値としながら学習活動を展開していることが分かった。2.授業開発に関しては、小単元(1)「日本国憲法を生んだ9日間-基本的人権の尊重の起源-」、小単元(2)「どうする!新しい人権の爆発」、小単元(3)「信教の自由-寛大な社会への扉-」、の3つの授業プランを教授書形式で開発した。小単元(1)・(2)については、拙稿「開かれた憲法学習の理論と方法-ハートの法認識論にもとづく社会科授業開発-」『社会系教科教育学研究』第19号2007年(pp.9-18)に授業プランを公表した。また、小単元(3)については、拙稿「社会科において、"立憲主義"の伝統文化をどう扱うか-立憲主義にもとづく開かれた憲法学習-」『日本社会科教育学会全国大会発表論文集』第3号2007年(pp.254-255)に単元開発の論理を公表するとともに、具体的な授業プランについて同学会で口頭発表した。次年度以降もアメリカ社会科憲法学習の優れた授業理論を応用する方法で、精力的に授業を開発していきたい。平成20年度は、1アメリカの社会科憲法学習の論理にもとづく"具体的な授業開発"及び、2低学年から憲法的な価値を教えるための"理論研究"に取り組んだ。1の具体的な授業開発に関しては、アメリカの社会科憲法学習の多くが「個人の幸福追求(少数者の権利)」と「公共の福祉(多数決原理)」のジレンマを学習内容としていることを踏まえ、日本向けの教材開発に取り組んだ。その結果、日本国憲法において「個人の幸福追求」と「公共の福祉」の関係を規定する第13条(個人の尊重・幸福追求・公共の福祉)を頂点とする基本的人権学習の新しい授業論を構築し、成果の一部を共同で論文化した。2の理論研究については、アメリカにおけるキャラクター・エデュケーションの一部に、憲法的な価値(例えば「公正」、「寛容」、「市民的資質」、「個人の尊重」といった価値概念)を低学年から教授しようとするプログラムが存在することを明らかにし、その内容編成の論理について口頭発表を行った。平成21年度は、現代アメリカ社会科憲法学習の論理にもとづく社会科授業開発研究のまとめとして(1)研究成果の学校教育現場への還元及び(2)新たな研究視点の獲得をめざした。(1)研究成果の還元については、憲法学習の理論と実践の両面から研究成果の公開を行った。理論面については、日本公民教育学会が編纂した『公民教育事典』において「憲法教育」の項目を執筆し、本研究で明らかになった憲法学習の論理をコンパクトにまとめた。また実践面については、橋本康弘編『教室が白熱する"身近な問題の法学習"15選』において、憲法24条に関する授業プランを発表した。これらの成果発表は学校教育現場の先生にも入手しやすい一般的な著書であり、本研究の成果を日々の授業づくりに反映できる可能性が高く、意義深いと考えられる。(2)新たな研究視点の獲得に関しては、本研究の過程において、アメリカにおいて急速にキャラクターエデュケーションと呼ばれる公民教育と道徳教育を統合した教材の開発が進行中であることを掴んだ。そして、その一部を入手し憲法学習改革の視点から分析を進め「子どもの『公正概念』発達論にもとづく公民単元構成」というテーマで学会発表を行った。今後は、本研究を発展させて、キャラクターエデュケーションにおける公民と道徳の統合教育の論理を明らかにしていきたい。
近赤外分光分析による青果物汚染食中毒菌の迅速検出

青果物はビタミン類、繊維質等健康維持のために必要な成分を摂取するための重要な食材である一方、国内外では食中毒菌の媒介に関与する商品として認識されつつある。このことから、食中毒を未然に防ぐための方策として、簡便かつ迅速に食中毒菌の種類と菌数を判定できる技術を開発することが有効と考えられる。そこで本研究では、食品の非破壊検査法として広まりつつある近赤外分光分析による微生物検査法に関する研究を行うことを目的とした。本年度は、昨年度に引き続き近赤外ハイパースペクトルイメージングと統計解析を併用した方法による生鮮野菜汚染菌の非破壊・迅速検出を試みた。ハイパースペクトルイメージング装置(JFEテクノリサーチ製)は接写から森林レベルまで、広範囲のスペクトル画像を得られることから、さらなる研究成果の応用範囲の拡大を目指すこととした。独立行政法人製品評価技術基盤機構から購入した大腸菌Escherichia coli(Migula 1895)K-12株(NBRC 3301)を供試菌株とし、様々な添加量にてホウレンソウに接種した。5°Cで48h培養した後、3Mペトリフィルム培地(生菌数測定用)とハイパースペクトルイメージング(範囲:3801000nm,波長解像度:5nm)で試料を分析した。その結果、近赤外分光分析と主成分分析および判別分析を併用することで、大腸菌に汚染された野菜を判別することに成功した。さらに、ニューラルネットワークを併用することで、菌数の予測まで可能となった。この新たな方法は非破壊検査であるため、従来法としての平板寒天菌数測定法に比べて著しく迅速であり、食の安全確保に有効な手段になるものと考えられた。本年度は純粋な培養系を用いた研究を行った。大腸菌Escherichia coli(Migula 1895)K-12株を独立行政法人製品評価技術基盤機構から購入し、供試菌株(NBRC 3301)とした。1白金耳の供試菌株をLysogeny Broth(LB)培地に接種した後、35°C、18時間バイオシェーカーにて振とう培養し、実験試料とした。実験試料は分光吸光スペクトル測定と菌数検査に供し、分光吸光スペクトルは島津UV3600紫外/可視/近赤外分光光度計を用いて、菌数検査は、3Mペトリフィルム培地(生菌数測定用)を用いて行った。可視および近赤外領域の吸光度は、液体培地単位容量当たりの細菌数の増加とともに上昇したことから、この波長範囲の分光分析は、細菌数の定量に有効であると考えられた。しかし、1400nm以上の波長範囲では、分光吸光スペクトルが不安定となったことから、細菌数の定量に適する近赤外光の範囲が限られることが明らかになった。これは、培地の溶媒として用いた水が長い波長の光を吸収しやすいため、急激に吸光度が増加し、スペクトルが不安定になったためと考えられた。本年度は、昨年度に用いた島津UV3600紫外/可視/近赤外分光光度計に代えて、近赤外ハイパースペクトルイメージングと統計解析を併用した方法による生鮮野菜汚染菌の非破壊・迅速検出を試みた。分光光度計が9mm×20mmという狭い範囲に限られた分光反射スペクトルの取得法である一方、ハイパースペクトルイメージング装置(JFEテクノリサーチ製)は接写から森林レベルまで、広範囲のスペクトル画像を得られることから、さらなる研究成果の応用範囲の拡大を目指すこととした。その結果、ハイパースペクトルイメージングを用いた場合であっても、菌の添加量を非破壊で迅速に評価できることが確認され、昨年度までに有効性が確認された分光分析の応用範囲をさらに拡大可能であることが実証された。

このことから、食中毒を未然に防ぐための方策として、簡便かつ迅速に食中毒菌の種類と菌数を判定できる技術を開発することが有効と考えられる。そこで本研究では、食品の非破壊検査法として広まりつつある近赤外分光分析による微生物検査法に関する研究を行うことを目的とした。本年度は、昨年度に引き続き近赤外ハイパースペクトルイメージングと統計解析を併用した方法による生鮮野菜汚染菌の非破壊・迅速検出を試みた。ハイパースペクトルイメージング装置(JFEテクノリサーチ製)は接写から森林レベルまで、広範囲のスペクトル画像を得られることから、さらなる研究成果の応用範囲の拡大を目指すこととした。独立行政法人製品評価技術基盤機構から購入した大腸菌Escherichia coli(Migula 1895)K-12株(NBRC 3301)を供試菌株とし、様々な添加量にてホウレンソウに接種した。5°Cで48h培養した後、3Mペトリフィルム培地(生菌数測定用)とハイパースペクトルイメージング(範囲:3801000nm,波長解像度:5nm)で試料を分析した。その結果、近赤外分光分析と主成分分析および判別分析を併用することで、大腸菌に汚染された野菜を判別することに成功した。さらに、ニューラルネットワークを併用することで、菌数の予測まで可能となった。この新たな方法は非破壊検査であるため、従来法としての平板寒天菌数測定法に比べて著しく迅速であり、食の安全確保に有効な手段になるものと考えられた。
多糖の構造特性を活かした蛍光キラリティーセンサーの創製

グルコース環の6位に1-ピレン酪酸エステルを導入した新規セルロース誘導体が、ピレニル基の二量体形成に由来するエキシマー蛍光性を示すことを明らかにした。さらに、1,1'-bi-2-naphtholをゲスト分子として添加することで、そのエキシマー蛍光は消光していき、加えるゲスト分子のキラリティーによって消光度に違いが生じることを見出した。生体は光学活性物質の集合体であるので、光学異性体に対して異なる生理活性を示すことが多い。特に、キラルな医薬品の場合、光学異性体間で薬効が大きく異なるものがある。したがって、光学活性体の簡便かつ正確な「キラリティーの検出」、「絶対配置の帰属」、「光学純度の決定」などを可能にする方法の開発が強く望まれている。本研究では、キラル化合物の高感度キラリティー識別を目指して、精密に制御されたらせん構造を有する多糖をテンプレートに利用して、蛍光性のピレニル基をらせん状に配列した新規セルロース誘導体を合成し、その不斉識別材料への応用について検討を行った。1-ピレンカルボン酸クロリドをセルロースと反応させることで、蛍光性のピレニル基を側鎖に有するセルロース誘導体の合成を行った。得られたセルロース誘導体の蛍光スペクトルを測定したところ、ピレニル基の導入率の高い誘導体では二量体形成に由来するエキシマー蛍光を示し、導入率の低い誘導体ではピレニル基単独のモノマー蛍光を示した。得られた誘導体をキラル固定相としてシリカゲル上に担持し、カラムに充填後、溶離液にヘキサン/2-プロパノール(90:10)を用いた高速液体クロマトグラフィーにより不斉識別能の評価を行った。ピレニル基の導入率が高くなるにつれ、光学分割能は低下するが、いくつかのラセミ体に対して不斉識別能を有していることが分かった。以上の結果は、ピレニル基を有するセルロース誘導体を用いて、蛍光測定による高感度キラリティーセンシングが可能であることを示唆している。1-ピレン酪酸、2-ピレンカルボン酸からそれぞれ酸塩化物を合成し、セルロースと反応させることでピレニル基を導入したセルロース誘導体の合成を行った。得られたセルロース誘導体の蛍光スペクトルを測定したところ、1-ピレン酪酸エステルとして導入した誘導体(poly-1)は、ピレニル基の二量体形成に由来するエキシマー蛍光性を示し、2-ピレンカルボン酸エステルとして導入した誘導体(poly-2)ではピレニル基単独のモノマー蛍光性を示すことが明らかになった。得られた誘導体をキラル固定相としてシリカゲル上に担持し、カラムに充填後、溶離液にヘキサン/2-プロパノール(90:10)を用いた高速液体クロマトグラフィーにより光学分割能の評価を行った。その結果、poly-1及びpoly-2はともにキラルなアントラセン化合物や1,1'-bi-2-naphtholなどの多環芳香族化合物に対して良好な光学分割能を有することを見出した。さらにpoly-1のエキシマー蛍光は、1,1'-bi-2-naphtholなどのゲスト化合物を添加することで効率的に消光することが分かった。以上の結果は、poly-1を用いて蛍光測定によるキラリティーセンシシグが可能であることを示唆している。現在、(S)-1,1'-bi-2-naphthol及び(R)-1,1'-bi-2-naphtholを光学活性ゲストに用いてpoly-1の消光度に違いが生じるか検討を続けている。