hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
天然薬物の抗炎症作用および抗ウイルス作用の分子機構に関する基礎医学的研究

1.薬効成分に対する特異受容体の同定とその生理機能に関する解析結果抗炎症剤グリチルリチン(GL)によるGL-affinityカラムを作製し,GLに感受性な細胞やウイルス感染細胞の抽出画分,アレルギー性疾患の血清およびリウマチ患者関節液より各種GL結合性Polypeptide(gbP)を精製した.精製されたgbPの部分アミノ酸配列の解析から,(1)細胞内のgbPとして炎症性14kDa PLA_2,核内ステロイドホルモン様受容体(nuclear receptor;転写調節因子),5′-lipoxygenase(5′-LOX)およびプロテインキナーゼであるcasein kinase II(CK-II)などga,(2)血清成分のgbPとして補体成分C3とserineproteaseが,そして(3)リウマチ患者関節液から14kDa sPLA_2,55kDa hyaluronidaseやserine proteaseなどがgbPと同定した.2.ウイルス増殖に対するCK-II阻害剤の作用機構に関する解析結果HIV-1感染細胞系では、GL結合性PKaseであるCK-IIが活性化されることを明らかにした.活性化されたCK-IIは,細胞核内の転写調節因子やシグナル伝達因子を特異的なリン酸化して転写を作動および促進する.GLおよびGL誘導体(oGA)は,このCK-IIによるリン酸化を介する情報伝達系を抑制することを明らかにした.3.生理活性発現と阻害剤の化学構造との関係に関する解析結果GLによって選択的に阻害されるCK-II,14kDa sPLA2および5′-LOX活性に対するGLの結合部位と活性阻害機構を解析した.その結果,これらのGL結合性の酵素はGLのグルクロン酸部位に結合し,トリテルペノド部位によって酵素活性が阻害されることを明らかにした.従って,誘導体の合成はトリテルペノド部位により選択性と特異性が発揮される化合物合成に成功させた.1.薬効成分に対する特異受容体の同定とその生理機能に関する解析結果抗炎症剤グリチルリチン(GL)によるGL-affinityカラムを作製し,GLに感受性な細胞やウイルス感染細胞の抽出画分,アレルギー性疾患の血清およびリウマチ患者関節液より各種GL結合性Polypeptide(gbP)を精製した.精製されたgbPの部分アミノ酸配列の解析から,(1)細胞内のgbPとして炎症性14kDa PLA_2,核内ステロイドホルモン様受容体(nuclear receptor;転写調節因子),5′-lipoxygenase(5′-LOX)およびプロテインキナーゼであるcasein kinase II(CK-II)などga,(2)血清成分のgbPとして補体成分C3とserineproteaseが,そして(3)リウマチ患者関節液から14kDa sPLA_2,55kDa hyaluronidaseやserine proteaseなどがgbPと同定した.2.ウイルス増殖に対するCK-II阻害剤の作用機構に関する解析結果HIV-1感染細胞系では、GL結合性PKaseであるCK-IIが活性化されることを明らかにした.活性化されたCK-IIは,細胞核内の転写調節因子やシグナル伝達因子を特異的なリン酸化して転写を作動および促進する.GLおよびGL誘導体(oGA)は,このCK-IIによるリン酸化を介する情報伝達系を抑制することを明らかにした.3.生理活性発現と阻害剤の化学構造との関係に関する解析結果GLによって選択的に阻害されるCK-II,14kDa sPLA2および5′-LOX活性に対するGLの結合部位と活性阻害機構を解析した.その結果,これらのGL結合性の酵素はGLのグルクロン酸部位に結合し,トリテルペノド部位によって酵素活性が阻害されることを明らかにした.従って,誘導体の合成はトリテルペノド部位により選択性と特異性が発揮される化合物合成に成功させた.1.天然抗炎症剤(グリチルリチン,GL)の細胞内結合性タンパク質の精製GLの細胞内特異結合性タンパク質(gb-protein)を明らかにする目的で,各種細胞抽出画分よりGL-affinityカラムとgb-proteinが吸着するイオン交換体カラムの組み合わせでgb-proteinを精製した.精製gb-proteinの一次構造解析から,gb-proteinを同定した.その結果,gb-proteinとして,プロテインキナーゼ(PKase)の1種であるカゼインキナーゼII(CK-II),lipoxygenase3(LOX-3)や転写調節因子の1種であるグロコオルチコイド様受容体(GR)などが同定された.gb-prteinであるCK-IIとLOX-3に対するGLの作用をin vitroで解析した.その結果,(1)GLは-II活性を濃度依存的に阻害するがLOX-3活性を余り阻害しないこと,(2)LOX-3はCK-IIによってリン酸化されること,および(3)LOX-3はCK-IIによってリン酸化されると活性化されることなどが明らかになった.これらの解析によって,GLはCK-IIによるリン酸化を介したLOX-3の活性化を阻害することを明らかにした.3.GLの抗炎症作用機構平成8年度の解析結果と現在までの解析から,GLの抗炎症作用は,(1)アラキドン酸カスケードの開始反応を触媒する酵素(phospholipase A2)の阻害,(2)LOX-3の活性化阻害による炎症性ケミカルメデエタ-産生の抑制,および(3)PKaseによる転写調節因子のリン酸化を介した転写の抑制などによって発現されることが明らかになった.さらに,GL結合性LOX活性のみがフラボノイド系化合物によって選択的に阻害されることを明らかにした.1.グリチルリチン(GL)の受容体とその生理活性に関する解析(大槻)GL-affinity

カラムを作製し,GLに感受性な細胞やウイルス感染細胞の抽出画分,アレルギー性疾患の血清およびリウマチ患者関節液より各種GL結合性polypeptide(gbP)を精製した。精製されたgbPの部分アミノ酸配列の解析から,gbPの遺伝子産物を同定した。その結果,(1)細胞内のgbPとして炎症性14kDa phospholipase A2(14kDa sPLA_2),核内ステロイドホルモン様receptor(転写調節因子),5'-lipoxygenase(5'-LOX)およびプロテインキナーゼであるcasein kinase II(CK-II)など,(2)血清成分のgbPとして補体成分C3,serine proteaseおよびtransaminaseなどが同定された。さらに,(3)リウマチ患者関節液からは,14kDa sPLA_2,55kDa hyaluronidaseやserine protease以外にもIgGとIgMのV部分の分解産物がgbPと同定された。特に,GLは14kDa sPLA_2と5'-LOXの活性を低濃度で選択的に阻害することから,GLの抗炎症作用はこれら2つの酵素活性の選択的阻害によると推察された。2.ウイルス増殖に対するGLの作用に関する解析(田中)HIV-1感染細胞系では、GL結合性PKaseであるCK-IIが活性化される。活性化されたCK-IIは,細胞核内の転写調節因子やシグナル伝達因子を特異的なリン酸化して転写を作動(促進)する。GLおよびGL誘導体は,このCK-IIによるリン酸化を介した情報伝達系を抑制することを明らかにした。3.GLの生理活性発現と化学構造に関する解析(川口)GLによって選択的に阻害される14kDasPLA_2および5'-LOXに対するGLの結合部位と活性阻害機構を解析した。その結果,双方酵素ともGLのグルクロン酸部位に結合し,トリテルペノド部位が活性阻害に関与することを明らかにした。従って,誘導体の合成はトリテルペノド部位により選択性が発揮される化合物を付加合成することが重要と判断された。
生体の解毒機能を利用した新規生理活性物質の創製とその臨床応用

新規ステロイド薬である各種hemisuccinyl methyl glycolateを、プレドニゾロンおよびデキサメサゾンより、アンテドラッグの概念を基に合成したそれぞれのmethylglycolatesより合成した。それぞれの化合物のCroton耳浮腫抑制作用およびPaper disk肉芽形成抑制作用について検討した。その結果、2つの(20S)-Succinyl dexamethasone誘導体に、それぞれの親ステロイドであるプレドニゾロンおよびデキサメサゾンより強力な局所抗炎症効果を確認できた。またこれらの誘導体は全身性の作用である胸腺萎縮、副腎退化および体重減少を示さなかった。さらにこれら2つの誘導体はラット体内で速やかに活性体に変換された後、短時間で消失した。これらの結果から、この2つの誘導体はステロイドの全身的副作用の極めて少ない優れたステロイド剤となり得ることが示唆された。一方、病原性大腸菌O157の産生するベロ毒素に対して中和活性を有するリコンビナントヒト型抗体の作製について検討した。血中にVT1中和抗体価の認められた健常人の末梢血リンパ球からRT-PCR法により、IgG1,κコンピナトリアルライブラリーを構築した。ライブラリーをVTに対してパニングし、リコンピナントFabクローンをスクリーニングした結果、VT1反応性のクローンを3個、VT2反応性のクローンを2個得ることに成功した。これらのクローンは、それぞれVT2あるいはVT1に対して交差反応性を示し、VT中和活性を示さなかったことから、認識するエピトープは、毒素の中和には関係せず、VT1およびVT2に共通して存在する領域であることが示唆された。生体の解毒機能、換言すれば生体防御機能を担う分子のひとつとして免疫系B細胞が産生する多様な抗体レパートリーがあげられる。今年度は、病原性大腸菌O157の産生するベロ毒素に対して中和活性を有するリコンビナントヒト型抗体の作製について検討した。ベロ毒素はVT1およびVT2からなるが、いずれのタイプに対する中和抗体が臨床上有用であるかを確認する目的で、VT1およびVT2の細胞表面受=容体グロボトリアオシルセラミド(Gb3)への結合様式の相違の有無について検討した。その結果、VT1及びVT2のGb3への結合様式が異なること、ならびにVT1はVT2と比較してより高い親和性でGb3に結合することを見いだした。この結果より、VT1中和抗体が臨床応用上有用であることが示唆された。血中VT1抗体価の高値であった健常人より、インフォームドコンセントに基づき、末梢血を採取した。末梢血リンパ球よりRT-PCR法により、抗体H鎖およびL鎖遺伝子を増幅し、ファージディスプレイベクターpComb3に挿入することにより、IgG_1,Kコンビナトリアルライブラリーを構築した。得られたライブラリーのサイズは、1.3×10^7cfuであった。次に、ファージディスプレイライブラリーをVT1に対して5ラウンドのパニングを行った結果、ファージタイターは2.2×10^7pfu/mlとなり、約26倍に上昇した。最終ラウンドのパニングで得られたライブラリーを可溶性Fab発現型に変換し、大腸菌に再導入後プレーティングした。プレートより50クローンを選択し、発現させたリコンビナントFabのVT1に対する反応性をELISA法により検討した結果、15個の陽性クローンを得ることに成功した。これらのクローンは、ヒト血清アルブミンやトランスフェリンなどの自己抗原とは反応せず、VT1特異的であることが明らかになった。現在、陽性クローンの反応特異性や反応親和性、さらにはVT1中和活性について詳細に検討中である。アンテドラッグの概念を基にプレドニゾロンおよびデキサメサゾンより合成したsteroid-17-yl methyl glycolatesより、C-20位にSuccinyl groupを導入することにより各種Succinyl誘導体を合成し、それぞれの化合物のCroton耳浮腫抑制作用およびPaper disk肉芽形成抑制作用について検討した。

その結果、2つの(20S)-Succinyl dexamethasone誘導体に、それぞれの親ステロイドであるプレドニゾロンおよびデキサメサゾンより強力な局所抗炎症効果を確認できた。またこれらの誘導体は全身性の作用である胸腺萎縮、副腎退化および体重減少を示さなかった。さらにこれら2つの誘導体はラット体内で速やかに活性体に変換された後、平均半減期0.786から0.866時間で消失した。この2つの誘導体は優れたステロイド剤の候補であり、C-20位にあるmethyl glycolateへのsuccynyl基の導入はステロイドの全身的副作用を軽減に有用であることが明かとなった。一方、昨年度単離したVT1反応性リコンビナントFabクローン、および今年度VT2に対してライブラリーをパニングして単離したVT2反応性リコンビナントFabクローンについてその反応特異性を詳細に検討し、最終的に3個のVT1反応性クローンおよび2個のVT2反応性クローンを得た。これらのクローンは、VTと容量依存的に反応した一方で、非関連抗原群とは反応性せず、VT特異的であることが明らかとなった。しかしながら、いずれのクローンもVT2あるいはVT1に対して交差反応性を示し、VT中和活性を示さなかった。以上の結果より、これらのクローンの認識するエピトープは、毒素の中和には関係せず、VT1およびVT2に共通して存在する領域であることが示唆された。
抗血栓性を有する生医学材料用ジメチルシロキサンブロックコポリマーの創製

テトラメチルシロキサン(TMDS)を主鎖に含むポリウレタン尿素(PEUU-Si)をエチレンジアミンを鎖延長剤とし、3-ビス(ヒドロキシプロピル)テトラメチルヂシロキサン存在下、テトラヒドロフランと4,4-ジフェニルメタンジイソシアネートの重付加から得た。TMDS成分はPEUU-Si表面に局在し、血漿アルブミンを吸着した。2-(メタクリロイルオキシ)エチルホスホリルコリン(MPC)成分で表面修飾したポリエチレンテレフタレート(PMPC-g-PET)をプラズマ照射-後重合法で得た。PMPC-g-PETはオリジナルPETより血漿タンパク質の吸着を抑制し、マウス繊維芽細胞L929や血小板の粘着を抑制した。セリンやプロリンで修飾したポリメタクリル酸メチル微粒子をO-メタクリロイルセリンあるいはO-メタクリロイルプロリンとメタクリル酸メチルの乳化重合から得た。アミノ酸基は粒子表面に配向しており、タンパク質の吸着を効果的に抑制した。PMPC、ポリ[2-(ヒドロキシエチル)メタクリレート]、ポリ(2,3-ジヒドロキシプロピルメタクリレート)、ポリ(1-メタクリロイルオキシズルシトール)を親水性セグメントとする一連のポリジメチルシロキサンブロックコポリマーをポリジメチルシロキサン型アゾ開始剤を用いて対応するモノマーのラジカル重合から得た。親水性セグメントは水中で表面付近に配向した。このような親水性の表面はタンパク質の吸着をポリジメチルシロキサンより抑制した。また、PMPCを含むブロックコポリマーはL929細胞と血小板の粘着を抑制した。2-(メタクリロイルオキシ)エチルホスホリルコリン(MPC)ヲポリジメチルシロキサン(PDMS)系マクロアゾ開始剤(VPS)で重合し、ブロックコポリマー(PMPC-b-PDMS)を合成した。このときジメチルシロキサン部に対する仕込みMPC量を95:550:50(モル比)と連続的に変化させ、仕込み比とほぼ同じ組成をもつ一連のPMPC-b-PDMSを得た。PMPC-b-PDMSはいずれも水不溶で溶媒展開法によってフィルム形成能を示した。PMPC-b-PDMSフィルムはRuO_4で染色後、透過型電子顕微鏡観察から、ドメインサイズ50200nmのミクロ相分離構造を認めた。さらに接触角およびX線光電子分光測定から、水中でPMPC-p-PDMS表面にヒドロゲル層が形成されることも確認された。PMPC-p-PDMS含量の増大とともに表面ヒドロゲル層が拡大し、血栓形成の引き金となる血漿タンパク質の吸着、またヒト血小板の粘着・凝集をPDMSより著しく抑制した。一方、高い生体親和性を示すホスホリルコリン残基の双性イオン構造に着目し、MPCと同様に分子内塩の形成が可能なO-メタクリロイル-L-セリン(SerMA)およびO-メタクリロイル-L-プロリン(ProMA)を合成し、SerMA、ProMAの抗血栓性材料への応用・展開を試みた。PDMSとのブロック共重合に先だってこれらの生体親和性を検討した結果、これらを一成分とするポリマーは水中で表面にヒドロゲル層を形成し、フィブリノーゲンの吸着を抑制した。また血小板凝集を活性化するアデノシン二リン酸ナトリウム塩による凝集を強く阻害したことから、高い抗凝血性が示唆され、MPCと同様に調整したポリ(SerMA)とPDMSのブロックコポリマーフィルムは血漿タンパク質の吸着および血小板の粘着・凝集を高度に抑制した。1)ポリジメチルシロキサン(PDMS)系アゾ開始剤VPSを用いてメタクリル酸2-ヒドロキシエチル(HEMA)、メタクリル酸2,2-ジメチル-1,3-ジオキソラン-4-イルメチル(DMM)あるいはメタクリル酸5-(5-ヒドロキシメチル-2,2-ジメチル-1,3-ジオキソラン-4-イル)-

2,2-ジメチル-1,3-ジオキソラン-4-イルメチル(MDID)のラジカル重合を行い、HEMA、DMMあるいはMDIDのポリマーをそれぞれ親水性セグメントとしPDMSを疎水性セグメントとする一連のブロックコポリマーPHEMA-b-PDMS、PDMM-b-PDMSとPMDID-b-PDMSを合成した.さらに、PDMM-b-PDMSとPMDID-b-PDMSのフィルムは希塩酸で処理して、それぞれPDMMとのPMDIDセグメントをポリ(メタクリル酸2,3-ジヒドロキシプロピル)(PDHPMA)とポリ(メタクリル酸2,3,4,5,6-ペンタヒドロキシヘキシル)に変換し、対応するPDHPM-b-PDMSとPMDul-b-PDMSとした.ポリマーフィルムのXPS測定から、水中では親水性セグメントが表面付近に配向しており、水の接触角は親水性セグメントの増加とともに低下した。これらブロックコポリマーはポリジメチルシロキサンよりもアルブミンとグロブリンの吸着を抑制し、かつ血小板の粘着と活性化を抑制した.2)材料表面へのMPCの固定化よって改善される生体適合性に関する知見を得るため、ポリエチレンテレフタレート(PET)表面をArプラズマ処理してMPCを後重合してMPCグラフト化PET(PMPC-g-PET)を調製した。PMPC-g-PETは未処理のPETよりもタンパク質の吸着を抑制し、血小板のモデル細胞として用いてマウス繊維芽細胞の吸着を高度に抑制した。また活性部分トロンボプラスチンによるヒト血漿の凝固をPMPC-g-PETが抑制し、凝固刺激系でポリ(MPC)鎖が凝固を抑制することを明らかにした。
Investigation of co-doped GaAs:NSb/AlGaAs IBSC with ideal transition energies for high efficiency Solar Cells

高効率の可能性が期待されている中間バンド型太陽電池(IBSC)を対象に、窒素ドープGaAs量子井戸について材料およびデバイスの観点から研究を進めた。光学計測から窒素組成と局在準位との相関を明らかにするとともに、キャパシタンス分光によってこの窒素由来のエネルギー準位の評価を行った。結晶成長では窒素組成を制御し理論モデルに近いエネルギー配置のGaNAs/AlGaAs量子井戸の作製を行うとともに、窒素とアンチモンの同時ドーピング法による光学特性の改善を実現した。窒素量を増やすと実効バンドギャップは縮小するが素子の開放電圧は増大する興味深い知見を得た。この結果はIBSCの研究を進める大きな成果である。物質科学
わが国のIGBP研究推進と国際対応

国際学術連合(ICSU)で計画された地球圏ー生物圏国際協同研究(IGBP)は検討を重ね1990年秋5つの課題について研究がまず始められた。日本も積極的にこの研究計画に参加協力するため,昨年学術会議,改租されたIGBP国内委員会と密接に連絡をとりつつ、本研究課題の研究を進めた。1.関連国内外の関係諸機関と連繋し,関係資料の収集整理を行なった。資料は大島,吉野で保管している。2.すでに実施している5つの課題については,各課題ごとに小委員会をつくり,日本の実施計画の検討と各国際SSCの連絡にあたっており,一部は研究が開始された。(旅費は主として各小委員会の開催に使用)3.日本の実施計画案の英文レポ-ト(JAPANーIGBP REPORTNo1)をつくり,国際機関,国内機関,各国関係者に配布した。4.国内に広く情報を衆知させるため,IGBPニュ-スNo1,No2を作成し,関係各所に配布した。5.日本学術会議主催のIGBPシンポジウムの報告を英文で作成,近く出版の予定である。6.本研究班が中心になり,アジアーモンス-ン地域を中心としたIGBP国際シンボジウムを早稲田大学国際会議場で1992年3月27日29日開催する。全体会議は組織委員会を兼ねて行はれた。プロン-デングは本年秋出版の予定である。
グルタミン酸トランスポーターを標的とした新規抗ストレス薬・抗うつ薬の創薬研究

本研究は,グルタミン酸トランスポーターを標的とした新規抗ストレス薬・抗うつ薬の創薬研究であり,ストレス負荷によるEAAT2発現変化及びグルタミン酸シグナル伝達系の変化を詳細に検討することを目的としている。本年度は,社会性敗北ストレスがEAAT2蛋白質の発現に影響するかをWestern blot法により検討した。急性ストレス負荷は,扁桃体でのEAAT2発現を上昇させた。一方,慢性ストレス負荷は,EAAT2発現を減少させた。これらは,急性ストレスがグルタミン酸シグナルを抑制し,慢性ストレスがグルタミン酸シグナルを促進すると考えられる。今後は,ストレスが実際にグルタミン酸シグナルに影響しているかを検討する。うつ病モデル動物の作製及び不安行動の測定・うつ症状の評価方法を確立した。また,ストレスマウスモデルのEAAT2発現を検討した。ストレスモデルマウスのグルタミン酸シグナルの変化を検討する。本年度は,拘束ストレスを負荷した急性ストレスモデルマウスと社会性敗北ストレスを負荷した慢性ストレスモデルマウスを作製した。急性ストレスを負荷したマウスは,ストレス負荷をしていないマウスと比較して,オープンフィールド試験で不安行動が上昇し,扁桃体のEAAT2発現の上昇が認められた。次いで,慢性ストレスを負荷したマウスについて,ショ糖嗜好性試験によりうつ症状の主症状である興味の消失を測定した。同程度のストレス負荷を行ったが,約4割のマウスはストレス抵抗性を示し,6割のマウスは脆弱性を示した。慢性ストレス負荷したマウスは,ストレス負荷をしていないマウスと比較して,ストレス抵抗性・脆弱性両群共に副腎の重量増加が認められた。抵抗性群でも同様にストレス反応が起こっていたことが示唆される。次年度はこれらのサンプルを用いてEAAT2発現の測定を行う。ストレスモデルマウスのEAAT2定量及びグルタミン酸受容体のリン酸化を定量する。残高が少額だったため次年度に繰り越した。
新規延髄呼吸性ニューロングループ(傍顔面呼吸グループ)の実体と起源の解明

本研究の目的は,新規の延髄呼吸性ニューロングループ(傍顔面呼吸グループ,pFRG ; Onimaru & Homma,2003)の細胞レベルでの実体(分布・形態,生理学的・薬理学的性質など)及びその役割を明らかにすることにあった.本研究期間内に明らかになったことは以下のとおりである.1)pFRGは主にPre-Iニューロンにより構成される.2)pFRG-Pre-Iニューロンは顔面神経レベルの延髄吻側部では脳軟膜直下に細胞体が存在する.3)pFRG-Pre-Iニューロンの活動はμ-opiate agonistであるDAMGOによって,抑制されない.4)pFRG-Pre-Iニューロンの活動は,顔面神経活動に反映される.5)pFRGとpre-Botzinger complex (PBC)の間で,延髄を切断すると,適当な実験条件下ではそれぞれのブロックは自発リズム活動を形成しうる.6)これらの自発リズム活動はそれぞれ,pFRG-Pre-Iニューロン及びPBC-吸息性ニューロン活動をあらわしている.7)pFRG-Pre-Iニューロンのリズムは,高カリウム濃度,持続型Na^+チャネルブロッカーriluzole,低CO2などにより抑制されるのに対し,PBC-吸息性ニューロン活動はおおむねこれと反対の性質を示した.8)正中線で延髄を半切したときに,pFRG-Pre-Iニューロンの活動は左右別々のリズムで持続するが,PBC-吸息性ニューロンの活動は停止した.以上のように,本研究は,pFRG-Pre-IとPBC-吸息性ニューロンのリズム形成の機構が本質的に異なることを明らかにし,pFRG-Pre-Iニューロンの活動は,通常あるいはそれ以下の外液カリウム濃度の条件において呼吸の基本リズムを決定している事を示唆した.本研究の目的は,新規の延髄呼吸性ニューロングループ(傍顔面呼吸グループ,pFRG ; Onimaru & Homma,2003)の細胞レベルでの実体(分布・形態,生理学的・薬理学的性質など)及びその役割を明らかにすることにあった.本研究期間内に明らかになったことは以下のとおりである.1)pFRGは主にPre-Iニューロンにより構成される.2)pFRG-Pre-Iニューロンは顔面神経レベルの延髄吻側部では脳軟膜直下に細胞体が存在する.3)pFRG-Pre-Iニューロンの活動はμ-opiate agonistであるDAMGOによって,抑制されない.4)pFRG-Pre-Iニューロンの活動は,顔面神経活動に反映される.5)pFRGとpre-Botzinger complex (PBC)の間で,延髄を切断すると,適当な実験条件下ではそれぞれのブロックは自発リズム活動を形成しうる.6)これらの自発リズム活動はそれぞれ,pFRG-Pre-Iニューロン及びPBC-吸息性ニューロン活動をあらわしている.7)pFRG-Pre-Iニューロンのリズムは,高カリウム濃度,持続型Na^+チャネルブロッカーriluzole,低CO2などにより抑制されるのに対し,PBC-吸息性ニューロン活動はおおむねこれと反対の性質を示した.8)正中線で延髄を半切したときに,pFRG-Pre-Iニューロンの活動は左右別々のリズムで持続するが,PBC-吸息性ニューロンの活動は停止した.以上のように,本研究は,pFRG-Pre-IとPBC-吸息性ニューロンのリズム形成の機構が本質的に異なることを明らかにし,pFRG-Pre-Iニューロンの活動は,通常あるいはそれ以下の外液カリウム濃度の条件において呼吸の基本リズムを決定している事を示唆した.本研究の目的は,新規の延髄呼吸性ニューロングループ(傍顔面呼吸グループ,pFRG ; Onimaru & Homma,2003)の細胞レベルでの実体(分布・形態,、生理学的・薬理学的性質など)及びその役割を明らかにすることにある.このため,ホールセル記録法による電気生理学的解析,及び膜電位感受性色素を用いた光学的測定法による活動パターンの解析を行った.電気生理学的解析により,以下のことが明らかとなった.1.顔面神経核レベルの延髄腹側表面近傍(脳軟膜直下)に吸息先行型(Pre-I)ニューロンが存在することが明らかとなった.2.ルシファーイエローで標識されたニューロンの観察により,細胞体は紡錘形あるいは小型球形で,樹状突起は腹側表面にそって,内側・外側方向に伸びていることがわかった.3.比較的少数のニューロンが,軸索をより尾側の同側腹外側延髄に投射すると考えられた.4.これらのニューロンはコントロール条件及びTTX存在下で高CO2あるいはSubstance Pに対して脱分極性の応答を示した.5.これらの表層ニューロンのバースト活動は,光学的測定において腹側表面から観察される蛍光強度変化の主なシグナル源になりうると結論された.6.また,その特異な存在様式が,これらのニューロンの電気生理学的記録を困難にしている理由であると考えられた.さらに低酸素負荷時の腹側延髄全体の呼吸性ニューロンの活動パターンを光学的測定法により解析したところ,pFRGの吸息に先行する神経活動は,低酸素によって強く抑制されることが,明らかとなった.以上,pFRG-Pre-Iニューロンは一次呼吸リズム形成および中枢化学受容に重要な役割を果たす可能性があることが示唆された.

本研究の目的は,新規の延髄呼吸性ニューロングループ(傍顔面呼吸グループ,pFRG; Onimaru & Homma,2003)の細胞レベルでの実体(分布・形態,生理学的・薬理学的性質など)及びその役割を明らかにすることにある.昨年度の研究により,pFRGは主にPre-Iニューロンにより構成され,一次呼吸リズム形成および中枢化学受容に重要な役割を果たす可能性があることが示唆された.今年度は,主にpFRG-Pre-Iニューロンによるリズム形成の特徴を明らかにすることを目的として研究を行った.まず,pFRG-Pre-Iニューロンの膜電位と顔面神経活動を同時記録し,μ-opiate agonistであるDAMGOを潅流投与した.これによって吸息性活動が抑制されたが,pFRG-Pre-Iニューロンの活動とそれに同期した顔面神経活動は抑制されることなく記録された.さらに,pFRGとpre-Botzinger complexの間で,延髄を切断すると,顔面神経活動及びC4吸息性活動ともに抑制されたが,しばらくするとC4吸息性活動は回復した.続いてDAMGOを潅流すると,C4吸息性活動は抑制され,顔面神経活動が出現した.この顔面神経活動は高カリウムによって抑制され,CO_2に強い感受性を示し,持続型Na^+チャネルブロッカーriluzoleで容易に抑制された.さらに切断後の,吻側延髄ブロック標本において,顔面神経活動に同期したバースト形成ニューロシが記録された.このバースト活動はDAMGOによって抑制されず,高カリウム投与により抑制されたことから,pFRG-Pre-Iニューロンそのものであると結論された.今回の結果は,pFRGを含む延髄吻側ブロック標本はリズミック活動を発生し,その活動は顔面神経から記録できること,その活動の起源はPre-Iニューロンであることを示している.pFRG-Pre-Iニューロンのバースト形成に,持続型Na+チャネルが重要であり,CO_2の中枢化学受容にも重要な役割を果たすことが確認された.本研究の目的は,新規の延髄呼吸性ニューロングループ(傍顔面呼吸グループ,pFRG ; Onimaru&Homma,2003)の細胞レベルでの実体(分布・形態,生理学的・薬理学的性質など)及びその役割を明らかにすることにあった.本研究期間内に明らかになったことは以下のとおりである.1)pFRGは主にPre-1ニューロンにより構成される.2)pFRG-Pre・1ニューロンは顔面神経レベルの延髄吻側部では脳軟膜直下に細胞体が存在する.3)pFRG-Pre-1ニューロンの活動はμ-opiate agonistであるDAMGOによって,抑制されない.4)pFRG-Pre-1ニューロンの活動は,顔面神経活動に反映される.5)pFRGとpre-B6tzingercomplex(PBC)の間で,延髄を切断すると,適当な実験条件下ではそれぞれのブロックは自発リズム活動を形成しうる.6)これらの自発リズム活動はそれぞれ,pFRG-Pre-1ニューロン及びPBC-吸息性ニューロン活動をあらわしている.7)pFRG-Pre-1ニューロンのリズムは,高カリウム濃度,持続型Na+チャネルブロッカーriluzole,低CO2などにより抑制されるのに対し,PBC-吸息性ニューロン活動はおおむねこれと反対の性質を示した.
無機イオンを伝導層に含む二次元有機伝導体の熱電特性評価

高い熱電効率を持つ物質を開発する指針を得ることおよび,多様な電子物性を持つ低次元強相関有機伝導体を熱電材料として利用する可能性を探るために,平成20年度より開始したτ型と呼ばれる結晶構造を持つ一連の擬二次元有機伝導体の無次元熱電性能指数ZTの評価を引き続き行った.平成21年度の研究では,τ-(D)_2(X)_<1+y>,(D=EDT-S,S-DMEDT-TTF,P-S,S-DMEDT-TTF;X=AuBr_2,AuCl_2,AuI_2)について,電気抵抗率,熱電能,熱伝導度の温度依存性を常圧,78K-300Kにおいて測定し,無次元熱電性能指数ZTを決定した.有機ドナー分子EDT-S,S-DMEDT-TTFの塩はAuI_2塩のみ測定したが,これまで有望だと考えていた酸素置換類似体EDO-S,S-DMEDT-TTFのAuI_2塩より高いZTを示すことがわかった.このことは,EDT-S,S-DMEDT-TTF塩のAuBr_2塩やAuCl_2塩がZT=0.1以上の、有機物として最高の値を示すことを示唆している.測定方法の改良点として,熱伝導度の測定結果に対する参照試料の直径の影響を調べた.直径50,100および200μmのマンガニンについて定常比較法による測定を行った結果,50μmでは文献の熱伝導度の2倍の値が得られたが,100μmと200μmでは文献値をよく再現することがわかった.これまでの測定では試料へのストレスを軽減するために50μmのマンガニン線をつないでいたが,今後100μmのマンガニンで同様の測定をすることで,ZTの値が2-3倍高く再評価される可能性があることがわかった.高い熱電効率を持つ物質を開発する指針を得ることおよび,多様な電子物性を持つ低次元強相関有機伝導体を熱電材料として利用する可能性を探るために, τ型と呼ばれる結晶構造を持つ一連の擬二次元有機伝導体の熱電性能指数の評価を開始した.平成20年度の研究では, τ-(D)_2(X)_<1+y>(D=EDO-S,S-DMEDT-TTF, P-S, S-DMEDT-TTF ; X=AuBr_2, AuCl_2, AuI_2)について,電気抵抗率,熱電能,熱伝導度の温度依存性を常圧, 78K-300Kにおいて測定し,無次元熱電性能指数ZTを決定した。有機ドナー分子EDO-S, S-DMEDT-TTFの塩は,約150KにおいてZTの最大値を持ち, AuBr2塩では有機結晶中で最大の0.042という値を示すことを見いだした.また,このドナーの塩の熱電能は,陰イオンが小さくなるほど絶対値が大きくなることがわかった.一方, P-S, S-DMEDT-TTFの塩では,熱電能は前者と同程度であるにもかかわらず.のZTは最高で2.3×10^<-4>と前者に比べて2桁も小さいことがわかった.平成20年度に得られた結果から, ZTはドナーによる変化が大きく,同じドナーの塩の中では小さい陰イオンのものほど熱電能が大きくなる,という傾向があることがわかった.測定方法の改良点として,熱伝導度の測定結果に対する真空度の影響が予想よりも大きく,より正確にZT7を決定するために真空度に応じた補正を行う必要が明らかになった.一方,定常比較法における試料とサーマルアンカーの接続に用いる金線の直径の影響は比較的小さく,断面積が0.05m×0.02mm程度の有機伝導体試料に対しては,直径0.05mmの金線で十分であることがわかった.高い熱電効率を持つ物質を開発する指針を得ることおよび,多様な電子物性を持つ低次元強相関有機伝導体を熱電材料として利用する可能性を探るために,平成20年度より開始したτ型と呼ばれる結晶構造を持つ一連の擬二次元有機伝導体の無次元熱電性能指数ZTの評価を引き続き行った.平成21年度の研究では,τ-(D)_2(X)_<1+y>,(D=EDT-S,S-DMEDT-TTF,P-S,S-DMEDT-TTF;X=AuBr_2,AuCl_2,AuI_2)について,電気抵抗率,熱電能,熱伝導度の温度依存性を常圧,78K-300Kにおいて測定し,無次元熱電性能指数ZTを決定した.有機ドナー分子EDT-S,S-DMEDT-TTFの塩はAuI_2塩のみ測定したが,これまで有望だと考えていた酸素置換類似体EDO-S,S-DMEDT-TTFのAuI_2塩より高いZTを示すことがわかった.このことは,EDT-S,S-DMEDT-TTF塩のAuBr_2塩やAuCl_2塩がZT=0.1以上の、有機物として最高の値を示すことを示唆している.測定方法の改良点として,熱伝導度の測定結果に対する参照

試料の直径の影響を調べた.直径50,100および200μmのマンガニンについて定常比較法による測定を行った結果,50μmでは文献の熱伝導度の2倍の値が得られたが,100μmと200μmでは文献値をよく再現することがわかった.これまでの測定では試料へのストレスを軽減するために50μmのマンガニン線をつないでいたが,今後100μmのマンガニンで同様の測定をすることで,ZTの値が2-3倍高く再評価される可能性があることがわかった.
麻痺回復を拒む“６か月の壁”の打破を目指して

脳卒中モデルの作成では、1体性運動皮質、2線条体、3内包に対して、1電気メスで焼却、2自家血の脳内投与、3エンドセリンの脳内投与(脳梗塞)、4コラゲナーゼの脳内投与(脳出血)を試した。運動皮質の処置では、損傷領域の広狭に関わらず思う様な重度な麻痺が現れず、あるいは運動麻痺が見られても短期間で回復してしまい、6ヵ月を超える長期的な麻痺を観察出来ず、結局、内包へのコラゲナーゼ投与、あるいは皮質破壊との組合わせで長期に残る重度な運動麻痺を再現性高く惹起出来ることが分かった。ラットの麻痺評価には、よく使用される神経脱落スコア(NDS)を使用したが、これは麻痺の評価法として優れているが定性的な評価であり、治療効果としてラットの運動機能の微妙な変化を評価するには適していないと考え、ラットの行動を定量的に解析する為に、動画解析システム(deeplabcut)の立ち上げを行った。これは動物にマーカーを装着せずとも、撮影した動画で追跡したい体部位をマークしてそれを深層学習する事で任意の部位のモーションキャプチャ・データを得ることができ、歩行姿勢の経時的な評価など、動作中の数千フレームに渡る膨大な画像データを簡便に定量評価出来る点で優れている。その後、角形オープンフィールドを作成して、脳出血の作成前後数ヵ月に渡りラットの行動を経時的に撮影して上記方法で解析した結果、脳出血で変化し、経時的に回復する複数のパラメーターを発見した。これらはラットの脳出血の重症度や治療効果の評価に使用できると考えられる。現在、半年以上飼育した脳卒中モデルラットに対してtDCSおよびSSRIを使用した治療を試みており、上記方法で効果を判定する。その後、覚醒下で運動皮質の神経細胞活動記録と同時に行動を観察する事で麻痺回復に伴う皮質の変化のメカニズムに迫りたいと考えている。データを収集後、積極的に発信していきたい。脳卒中後6ヶ月を過ぎて残る完全麻痺や連合反応はリハビリによる改善が難しい事が知られている。本研究課題は、この状況を打破するべく動物実験を通して治療法を検討する物だが、初年度はラットに課題を行わせて行動を評価する為の実験セットを作成した。この実験セットではラットにレバーを引かせる事で選択課題を行わせるが、ラットを脳定位固定装置に固定した状態で行う為に、ラットが課題を遂行する間の脳神経細胞活動を記録する事が出来る。この実験セットはコンピュータープログラムによって全てがコントロールされている。このコンピュータープログラムはラットに対する課題としてモニターに視覚刺激を提示すると同時に、ラットによるレバー牽引の有無を検知して課題の成否を確認する。また、その際の脳神経活動を記録する為に、神経活動記録装置に対して記録開始信号を発信して記録を行わせたり、給水電磁弁や電気刺激装置に信号を送る事で給水や電気刺激を行う事が出来る。この様なコンピュータープログラムをプログラミング言語matlabを用いて作成した。このコンピュータープログラムと各種外部機器との間でやり取りする信号の変換にはUSBパラレル変換モジュールを使用し、これにレバー、神経細胞活動の記録装置、給水電磁弁、電気刺激装置をつなげる為に、基板の電子工作を行った。また、これらに付随する各種周辺部品など全てを手作りで作成した。この実験セットでは、コンピュータープログラムを書き換える事により給水や電気刺激を任意のタイミングに自在にセットし直す事が出来、麻痺に対する様々なアプローチが可能となる。実験セットの作成は本研究課題を遂行する際に必要不可欠であり鍵となる作業であった。予定よりも遅れている理由として実験セットで使用するプログラミング言語を変更した事が挙げられる。開始当初はpythonを使用してコンピュータープログラムを作成していたが、予定を変更してプログラミング言語をmatlabに変更してコンピュータープログラムを作成し直した。脳卒中モデルラットの作成を行った。作成に際しては、脳梗塞・脳出血どちらにするかを含めてモデル作成方法の選定を行い、方法の簡易性を考慮して、脳定位固定装置を用いて自己血を大脳基底核に注入する事で脳出血モデルラットを作成する方法を採用した。作成したラットでは病変と反対側に片麻痺が見られた。脳出血モデルラットの麻痺の評価方法として、Neurological deficit scoreを採用し、今回作成した脳出血モデルラットに対して処置前と処置後の運動機能評価を行った。電子工作によりラットの自動給餌・給水システムを作成した。これはRaspberry Pi上でpythonのプログラムを実行させ、それをUSBシリアル変換モジュールを介して出力し外部機械を動作させる。この機械は1日おきに規定の時間となるとラットのケージに自動で水と餌を供給する。このシステムの利点としては、水の投与量の調整を行うことができるため、行動実験の際の水制限も可能であること、また本研究課題では長期間ラットの飼育を行う為に飼育にかかる人の労力が大きく、今回の自動給餌・給水システムを使用する事により実験者の労力を軽減する事が出来るという点でも大変意義がある。脳卒中モデルラットの作成も今回が始めてであり、脳梗塞、脳出血どちらを選択するのかをはじめとして、モデル作成方法の検索と選定に時間を要した。同様な理由で、脳卒中モデルラットの麻痺の評価方法の検索に時間を要した。一次運動野を含む大脳皮質領域下に、尾より採取した自己血を注入する、あるいは該当領域を電気メスで焼却することにより片麻痺モデルラットを作成し、現在、継続飼育中である。これらの脳損傷モデルラットを6ヶ月間飼育して上下肢麻痺が固定化した後、本研究課題の治療を行う。また、昨年度自作したラットの自動給餌機を改良することで1台で8匹まで同時に自動で給餌することが可能となり、脳損傷モデルラットをより簡便に長期的に飼育できる様に環境を整えた。

1,2年度での進捗の遅れの影響や、他匹数の脳損傷モデル動物を飼育する環境を整備するために、前年度自作したラットの自動飼育機の改良を行うなどに時間を要した。脳卒中モデルの作成では、1体性運動皮質、2線条体、3内包に対して、1電気メスで焼却、2自家血の脳内投与、3エンドセリンの脳内投与(脳梗塞)、4コラゲナーゼの脳内投与(脳出血)を試した。運動皮質の処置では、損傷領域の広狭に関わらず思う様な重度な麻痺が現れず、あるいは運動麻痺が見られても短期間で回復してしまい、6ヵ月を超える長期的な麻痺を観察出来ず、結局、内包へのコラゲナーゼ投与、あるいは皮質破壊との組合わせで長期に残る重度な運動麻痺を再現性高く惹起出来ることが分かった。ラットの麻痺評価には、よく使用される神経脱落スコア(NDS)を使用したが、これは麻痺の評価法として優れているが定性的な評価であり、治療効果としてラットの運動機能の微妙な変化を評価するには適していないと考え、ラットの行動を定量的に解析する為に、動画解析システム(deeplabcut)の立ち上げを行った。これは動物にマーカーを装着せずとも、撮影した動画で追跡したい体部位をマークしてそれを深層学習する事で任意の部位のモーションキャプチャ・データを得ることができ、歩行姿勢の経時的な評価など、動作中の数千フレームに渡る膨大な画像データを簡便に定量評価出来る点で優れている。その後、角形オープンフィールドを作成して、脳出血の作成前後数ヵ月に渡りラットの行動を経時的に撮影して上記方法で解析した結果、脳出血で変化し、経時的に回復する複数のパラメーターを発見した。これらはラットの脳出血の重症度や治療効果の評価に使用できると考えられる。現在、半年以上飼育した脳卒中モデルラットに対してtDCSおよびSSRIを使用した治療を試みており、上記方法で効果を判定する。その後、覚醒下で運動皮質の神経細胞活動記録と同時に行動を観察する事で麻痺回復に伴う皮質の変化のメカニズムに迫りたいと考えている。データを収集後、積極的に発信していきたい。初年度に作成した実験セットを使用して、ラットに二肢強制選択課題の学習をさせ、その後、片側前肢麻痺モデル動物を作成する予定である。頭部を固定した状態で行う学習は当研究室では初めて行う作業である為、ラットに学習を行わせる際に困難が予想される。上手く進まない場合には、これまで学習が上手く行われていた自由行動下での学習をさせた後に行わせてみるなど試みる。また、学習に時間がかかる場合には、実験セットをもう一セット作成し、複数人で手分けする事により効率化を図る事も検討する。片麻痺を示した脳出血モデルラットを長期に飼育する事で慢性期の脳出血後片麻痺モデルラットを作成し、それに対して本課題で検討予定の治療を行い、その効果を検討する。問題点としては、脳出血モデルラットの作成後にラットが死亡する場合が考えられる。
精密合成プロセスによる層状Zintl相半導体の微細組織制御と熱電特性の解明

近年、地球環境問題やエネルギー問題が深刻化しており、廃熱を電力に変換できる熱電発電の実用化に期待が集まっている。本研究では、層状構造を有するジントル(Zintl)相Mg-Sb-Bi系熱電半導体に着目し、高性能化のための精密合成プロセスや薄膜化などの材料加工技術を開発し、組成および添加元素の最適化、微細組織制御、格子欠陥制御を行う。本年度は、液体封止剤を用いたMg-Sb-Bi材料の精密合成、放電プラズマ焼結法で合成を行ったYおよびTeドープMg3Sb2の微細組織と熱電特性について検討を行い、以下の成果が得られた。1.液体封止剤として酸化ホウ素粉末を用いて酸化を防ぐことで、タンマン管中でMg3Sb2およびBi置換したMg3Sb2の合成に成功した。2.黒鉛ダイス中にMg、Sb粉末の他に添加物としてY2O3微粉末を充填し、放電プラズマ焼結法により一段階プロセスで加圧焼結することで、YドープMg3Sb2の合成に初めて成功した。3.得られた焼結体の結晶方位解析の結果、YおよびTeドープMg3Sb2の結晶平均粒子径は、それぞれ40μm、94μmとなり、未ドープの試料の247μmよりも粒成長が抑制されることが明らかとなった。4.遊星型ボールミルによるメカニカルアロイング法で原料合成を行った焼結体の平均粒子径(10μm以下)よりも大幅に粒成長していることから、粒界によるキャリア散乱を抑制し、高い電子移動度を持つため、YおよびTeドープMg3Sb2ともに高い熱電特性(熱電無次元性能指数ZT=1.0)を示すことを明らかにした。本研究では、3年間で3つのサブテーマを設定し、層状構造を有するZintl相Mg-Sb-Bi系熱電半導体の高性能化のための精密合成プロセスや薄膜化などの材料加工技術を開発し、組成および添加元素の最適化、微細組織制御、格子欠陥制御を行うことを目標にしている。同材料系は、合成時にMgが揮発するなどの問題があるため、長時間のメカニカルアロイング等の手法で主に合成の検討がされてきた。本年度、タンマン管を用いた液体封止法を用いてMg-Sb-Bi単相の合成に成功し、大気中でも同材料の合成が可能となった。また、放電プラズマ焼結法でYドープMg3Sb2の合成に初めて成功するなど、学術的にも一定の成果が得られたことから、当初の研究目標を達成することができた。平成31年度に計画を予定している、酸化物還元法を用いたMg-Sb-Biナノ複合材料の創製に着手する。酸化物還元法は、Mg系材料と酸化物の還元反応により、微細組織制御とドーピングの同時実現が可能な手法である。従来のプロセスではドーピングが難しいアルカリ金属、希土類元素などの酸化物、炭酸塩を添加剤として用い、Mg-Sb-Bi系材料のキャリア濃度、移動度などの半導体制御に取り組み、熱電特性の向上を目指す。

また、放電プラズマ焼結法でYドープMg3Sb2の合成に初めて成功するなど、学術的にも一定の成果が得られたことから、当初の研究目標を達成することができた。平成31年度に計画を予定している、酸化物還元法を用いたMg-Sb-Biナノ複合材料の創製に着手する。酸化物還元法は、Mg系材料と酸化物の還元反応により、微細組織制御とドーピングの同時実現が可能な手法である。従来のプロセスではドーピングが難しいアルカリ金属、希土類元素などの酸化物、炭酸塩を添加剤として用い、Mg-Sb-Bi系材料のキャリア濃度、移動度などの半導体制御に取り組み、熱電特性の向上を目指す。(理由)熱電特性評価装置や焼結装置が老朽化しており、装置性能維持のために次年度に消耗品を購入する必要が生じた。(使用計画)繰越金は、熱電特性評価装置の消耗品や放電プラズマ焼結装置の消耗品購入に充てる予定である。
別子型鉱床の硫黄同位体地球化学

本研究においては,チャートが卓越した累層中に胚胎され,わが国の別子型鉱床としては特異な存在である丹波帯の滋賀県土倉鉱山の鉱石中の黄鉄鉱と黄銅鉱と母岩について硫黄同位体比の測定を行って,以下のことが明らかになった。1.およそ40個の測定試料の同位体比の分布範囲は-0.8+5.4パーミルであったが,大部分のものは,+1+3パーミルの範囲にあり,三宅・佐々木(1980)の結果とよい一致を示した。この分布範囲は,また,三波川帯の主要な別子型鉱床の分布範囲とよく似ている。2.黄鉄鉱には自形で粗粒なものや,コロフォルム組織を示すものなどがあるが,硫黄同位体比と硫化鉱物の産状との関係も明らかではなかった。3.共存する黄鉄鉱と黄銅鉱について,11対のうち,6対において,黄銅鉱の方が黄鉄鉱より重い結果が得られた。これは,両鉱物間には,同位体交換平衡が成立していないことを示す。ほとんどの他の別子型鉱床においては,同位体平衡を示唆する結果(黄鉄鉱が黄銅鉱より重い)が得られており,本鉱床の結果は,鉱床が形成後,再編成されたものであることを示唆する。4.母岩のシルト岩,砂岩および玄武岩質岩の硫黄同位体比の測定を行って,-49.3-2.6パーミルの値を得た。変動幅が大きく,また,非常に軽いこれらの値は,硫酸還元バクテリアが関与したことを示唆するが,玄武岩質岩の同位体比も,同様に非常に軽い値をもつことは,海嶺玄武岩の硫黄同位体比が,+1パーミル前後であることを考えると,特異である。今後,四万十帯の徳島県浅川鉱山および奈良県五條鉱山,秩父帯の高知県名野川鉱山,御荷鉾緑色岩類中の愛媛県大久喜鉱山の鉱石について,さらに硫黄同位体比の測定を行い,土倉鉱山の結果と併せて,三波川帯の主要な別子型鉱床と比較して,考察を進めたい。別子型鉱床は我が国では黒鉱鉱床とならんで重要な鉱床タイプであるにもかかわらず,その硫黄同位体比の研究は黒鉱鉱床に比較して非常に少ない.最近の海底(海嶺)硫化物鉱床の研究の進展に伴って,それが陸上に付加された鉱床の可能性がある別子型鉱床の研究の重要性は増大している.三波川帯には低変成度から高変成度の別子型鉱床が数多く存在する.その中には,母岩が火山岩よりはむしろ泥質岩が優位である鉱床も存在する.これらの変成度及び母岩の異なる鉱床の硫黄同位体比の分布を比較することにより,初生硫黄同位体比と母岩との関係,また,初生硫黄同位体比の変成作用による修正について考察する.

さらにまた,三波川帯の別子型鉱床と,母岩に砕屑性堆積物が卓越し火山噴出物質が乏しい四万十帯の鉱床との比較,また,バイモーダルな火山活動に成因的関連を有すると考えられる茨城県日立鉱床,岡山県柵原鉱床などのキ-スラーガー,現代の海底硫化物鉱床と比較して,別子型鉱床の成因,特に硫黄の起源について考察する.本年度は,すでに採取してある四国地方の三波川帯の別子型鉱床(佐々連鉱床,大久喜鉱山,高越鉱山等)の鉱石試料の顕微鏡観察と鉱物分離を行い,また,これまで使用してきた硫黄同位体比測定のための二酸化硫黄調整ラインの大幅な改造を行った.これで,二酸化硫黄調整の準備が完了したので,来年度のはじめには,上記の鉱床の鉱石試料について硫黄同位体比の測定結果が得られる予定である.また,チャートが卓越した累層中に胚胎され,我が国の別子型鉱床としては特異な存在である丹波帯の滋賀県土倉鉱山の鉱石の前処理を行う予定にしている.本年度は,チャートが卓越した累層中に胚胎され,わが国の別子型鉱床としては特異な存在である丹波帯の滋賀県土倉鉱山の鉱石中の黄鉄鉱と黄銅鉱について硫黄同位体比の測定を行って,以下のことが明らかになった.1.およそ40個の測定試料の同位体比の分布範囲は-0.8+5.4パ-ミルであったが,大部分のものは,+1+3パ-ミルの範囲内にあり,三宅・佐々木(1980)の結果とよい一致を示した.2.東部鉱床帯と西部鉱床帯との間に,硫黄同位体比の分布において顕著な差は認められなかった.3.また,自形とコロフォーム黄鉄鉱の間にも差は認められなかった.4.共存する黄鉄鉱と黄銅鉱について,10対のうち6対において,黄銅鉱の方が黄鉄鉱より同位体比が重いなどの結果から,両鉱物間には同位体交換平衡は成立していなかったと考えられる.今後,鉱石中の他の硫化鉱物(閃亜鉛鉱,斑銅鉱など),また,鉱床の母岩のチャート,緑色岩,泥質岩,砂質岩に鉱染状に存在する硫化鉱物の硫黄同位体比を測定して,鉱石の同位体比と合わせて,土倉鉱山の鉱床の硫黄同位体比の分布の全体像を把握するつもりである.また,母岩に粉屑性堆積物が卓越し火山噴出物が乏しい四万十帯の別子型鉱床についてさらに硫黄同位体比の測定を行い,また,筆者及び他の研究者によって,すでにかなりデータが得られている三婆川帯の別子型鉱床との比較を行い,各帯の別子型鉱床の成因,特に硫黄の起源について考察する計画である.本研究においては,チャートが卓越した累層中に胚胎され,わが国の別子型鉱床としては特異な存在である丹波帯の滋賀県土倉鉱山の鉱石中の黄鉄鉱と黄銅鉱と母岩について硫黄同位体比の測定を行って,以下のことが明らかになった。1.およそ40個の測定試料の同位体比の分布範囲は-0.8+5.4パーミルであったが,大部分のものは,+1+3パーミルの範囲にあり,三宅・佐々木(1980)の結果とよい一致を示した。この分布範囲は,また,三波川帯の主要な別子型鉱床の分布範囲とよく似ている。2.東部鉱床,中部鉱床,西部鉱床を比較すると,東部鉱床の分布範囲がやや広いが,測定試料の数も東部鉱床がもっとも多く,分布範囲の差が,各鉱床間の生成条件の差を反映しているかどうかは明らかではない。3.黄鉄鉱には自形で粗粒なものや,コロフォルム組織を示すものなどがあるが,硫黄同位体比と硫化鉱物の産状との関係も明らかではなかった。4.共存する黄鉄鉱と黄銅鉱について, 11対のうち,6対において,黄銅鉱の方が黄鉄鉱より重い結果が得られた。これは,両鉱物間には,同位体交換平衡が成立していないことを示す。ほとんどの他の別子型鉱床においては,同位体平衡を示唆する結果(黄鉄鉱が黄銅鉱より重い)が得られており,本鉱床の結果は,鉱床が形成後,再編成されたものであることを示唆する。5.母岩のシルト岩,砂岩および玄武岩質岩の硫黄同位体比の測定を行って,-49.3-2.6パーミルの値を得た。変動幅が大きく,また,非常に軽いこれらの値は,硫酸還元バクテリアが関与したことを示唆するが,玄武岩質岩の同位体比も,同様に非常に軽い値をもつことは,海嶺玄武岩の硫黄同位体比が,+1パーミル前後であることを考えると,特異である。