hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
真核細胞における蛋白質の細胞内輸送に関する研究

もっともよくBFA耐性を与える約6kbのDNA断片につき全塩基配列を決定した。その結果この断片には約4.6kbにわたってORFが見いだされた。これをbfrl遺伝子と命名した。この遺伝子産物は1530アミノ酸によりなりホモロジー検索よりショウジョウバエのホワイトプロテインやブラウンプロテインと弱い相同性が認められた。これらはヘムの取込に関与する蛋白質とされている。また推定機能領域の配置関係は動物細胞の多剤耐性遺伝子mdrとも似ていたが、膜貫通領域とATP結合領域の相対配置は逆になっていた。これらのことからbfrl遺伝子産物はBFAの排出に関与するポンプではないかと考えられる。従ってBFAの作用点を明らかにするためには更に他のDNA断片の解析を進めねばならない。我々は従来パン酵母を材料として、37°Cで小胞体からゴルジ体への蛋白質細胞内輸送が停止する温度感受性変異株usolを取得しその解析を進めてきた。Usol蛋白質はその想定アミノ酸の配列から1790アミノ酸(約200kd)よりなりN末側にカルシュウム結合配列をもち、C末約1100アミノ酸はコイルドコイル状を呈していると推測されていた。Usol蛋白質に対するウサギの抗血清を得てしらべると、実際に酵母菌の細胞質画分中に約200kdの蛋白質として存在することが判明した。またUsol蛋白質の精製を行なう過程で、その密度勾配遠心やゲル濾過の挙動から、上記推定どおり繊維状をしていることが判明した。そしてusol変異株に於いては約100kdの蛋白質になっていることが明らかとなった。塩基配列の解析の結果、usol変異株では途中でナンセンス変異が入りC末側が欠失しコイルドコイル部分が約250アミノ酸しかなく、このため温度感受性が生じていることが判明した。面白いことにusol変異は37°Cでもカルシュウムを1mM程度与えれば変異が抑制されることが分かったが、放射性カルシュウムを用いて調べたかぎりでは、Usol蛋白質のカルシュウム結合能は見いだせなかった。一方、分裂酵母を材料として、多コピーでブレフェルディンA耐性を与えるDNA断片を各種クローン化しその各断片の塩基配列の決定を行なった。そのうち1つから読取り枠が見いだされ、新規遺伝子と考えられたので、これをbfr2^+と命名した。この遺伝子はショウジョウバエのmov34という遺伝子との部分相同性が認められたが、この遺伝子の機能は分かっていない。また最近分裂酵母からクローン化されたpadl^+と同一であると思われる。BHK細胞-NDVウイルスの系を用いて蛋白質細胞内輸送阻害剤の探索を行い、フォリマイシン(コンカナマイシンA)を得た。小胞体からゴルジ体への輸送の段階を阻害すること、しかしその作用点は液胞型H^+-ATPaseであることを明らかにした。我々は従来、パン酵母を材料として37°Cで小胞体からゴルジ体への蛋白質細胞内輸送が停止する温度感受性分泌変異株usolを取得してその解析を進めてきた。Usol蛋白質はその想定アミノ酸配列から1790アミノ酸(約200kDa)よりなりC末側1100アミノ酸はコイルドコイル状を呈していると推測されていた。そこでUsol蛋白質を精製しその形状を電子顕微鏡で観察した(東大理学系研究科、若林健之教授との共同研究)。
表情の因果的理解の発達

人間は、他者の表情から、その相手に対する評価やふるまい方を決めたりする。このような能力の発達的な起源を探るため、4か月から14か月までの乳児を対象とした実験的研究をおこなった。結果として、14か月児は既に、異なる人が表出する同じ表情(e.g.,笑顔)を同じ表情として同定・カテゴライズできること、2生後6か月までには、その人が以前どのような表情を示していたかを手がかりとして、その人物への好悪を決めるようになること、310か月までには、怒り顔の人は他者を助けないであろう、といった、表情表出者が将来とるであろう行動の内容についても予測するようになっていること、などが明らかになった。大人は、他者の表情から、その人の現在の快、不快ばかりでなく、その人がその表情を向けた対象にどのような感情を抱いているか、その対象に対して以後どのようにふるまうか、ということまでも読み取る。ところが、このような表情利用能力の始まりをとらえようとする研究は、これまでのところ、子どもはいつから異なる表情を視覚的なパタンとして識別できるのか、カテゴリー知覚できるのか、といった問題への答えを探るところで足踏みしてきた。そこで本研究課題では、乳児を対象に実験を行うことにより、1乳児が(ただ単に同一人物の中で表情が変化したことに気づくというのではなく)異なる人物の示す同種の表情を同じと見なし、ほかの表情とは区別することができるようになるのはいつからか、2それぞれの表情の意味(情動価)に応じた反応を示すようになるのはいつごろからか、をおさえた上で、3表情をその表出者に対する人物評価(好き嫌い)の手がかりとできるようになるのはいつか、4表情をその表出者の行動を予測する手がかりとして使えるようになるのはいつからか、といった問題について明らかにすることを目的としている。本年度は、12についてこれまで得られた知見(子どもは生後4か月の時点で既に怒り顔と幸福顔をカテゴライズできている)を論文にまとめ、学術雑誌に投稿した。また、3については、生後4か月、6か月の乳児を対象にした実験をおこない、生後6か月までに子どもは、その人が過去にどのような表情をしていたかを材料に、自分がやりとりする相手を選ぶようになる、との知見を得た。4については実験方法の開発に取り組んだ。大人は、他者の表情から、その人の現在の快、不快ばかりでなく、その人がその表情を向けた対象にどのような感情を抱いているか、その対象に対して以後どのようにふるまうか、ということまでを読み取る。そこで本研究課題では、乳児を対象に実験を行うことにより、まず、1乳児が(ただ単に同一人物の中で表情が変化したことに気づくというのではなく)異なる人物の示す同種の表情を同じと見なし、ほかの表情とは区別することができるようになるのはいつからか、2それぞれの表情に応じた反応を示すようになるのはいつごろからか、を押さえた上で、3表情を表情表出者に対する初歩的な人物評価(好き嫌い)の手がかりとできるようになるのはいつか、4表情をその表情表出者の行動を予測する際の手がかりとして使えるようになるのはいつからか、5表情表出者にそのような表情(感情)を引き起こす事態に対する理解(すなわち表情=感情の原因についての理解)を子どもが示すようになるのはいつごろか、といった問題について検討していく。このうち本年度は、1と2の問題の解明に取り組み、生後4か月の時点で子どもは既に、笑顔(happy face)と怒り顔(angry face)をカテゴリーとして区別している(異なる表出者の同じ表情を同じと見なす)こと、ただし、4か月時点では子どもはこれら異なる表情に対してそれぞれに応じた異なる反応を示すことはあまりないが、6か月ころになると、まず怒り顔に対してネガティブな反応を多く表出するようになる、といったかたちで、表情の示す感情的意味についての理解を示すようになること、を見いだした。大人は、他者の表情から、その人の現在の快、不快ばかりでなく、その人がどのような人かということまでも読み取る。本研究では、子どもがいつからこのようなことができるかについて検討を進めてきた。具体的には、次の3つの問いを立て、それを明らかにするために、乳児を対象とした実験を実施した。(1)子どもはいつから、笑顔は異なる人が表出しても同じ笑顔だとわかる、というように、表情カテゴリーを同定できるのか。(2)子どもは、他者が表出していた表情を、その表出者に対する好悪を決定する手がかりとするのか、するとすれば、いつからか。(3)実際に乳児はその表情表出者のとりそうな行動について具体的な予測をしているのか、しているとすれば、いつから、どのような予測か。

これまでの研究で、(1)については、少なくとも生後4か月の子どもは幸福顔(笑顔)と怒り顔を、表出者が異なっても同定・カテゴライズできることが明らかになった。この知見をまとめた論文は、査読つきジャーナルに掲載された。また、(2)については、少なくとも6か月児は、以前に怒り顔をしていた人物より、幸福顔をしていた人物を選好する(ただし、4か月児については明確な傾向は見られず)という知見がえられ、その成果は国際学会で発表した。さらに(3)に関しては、10か月、14か月児を対象とした実験的研究により、子どもは、怒り顔の人物が他者を助けることはないと考えている一方で、どのような表情の人が他者の邪魔をするかということに関して、表情に関連づけた明確な行動予測はおこなっていないらしいこと、などが明らかになった。コミュニケーション能力の発達本研究課題では、乳児を対象とした実験を行うことにより、3年計画で、乳児における表情知覚(上記12)、表情を手がかりとした人物評価の始まり(上記3)、表情と行動の因果的理解(上記4)の始まりを明らかにしていく予定であった。本年度までの2年間で、最初の2項(上記13)については、一定の知見が得られ、第3項の検討に入るために準備も整いつつある。なお、本年度だけ見れば、これらの知見を学術雑誌や学会で発表するには至っておらず、表面的にはあまり成果があがっていないように見えるかもしれないが、実際には、知見の一部は既に論文にまとめて学術誌に投稿中であり、また、別の部分については平成26年度に開催される国際学会での発表が内定している。本年度の課題は、乳児における表情の因果的理解について検討していくための大前提となる、「そもそも子どもはいつごろから表情の違いを知覚的に区別し、またその意味の違いに応じた反応を示すようになるのか」について、一定の知見を得ることであった。その目標はほぼ達成された。これまでの研究で得られた知見(乳児による表情カテゴリーの知覚、表情を手がかりとした人物評価の始まり)については、論文を学術雑誌に投稿し、公表していく。また、4表情をその表出者の行動を予測する手がかりとして使えるようになるのはいつからか、といった問題を明らかにするため、乳児を対象とした新たな実験を実施し、知見を得ていく。平成24年度には、1乳児が異なる人物の示す同種の表情を同じと見なし、ほかの表情とは区別する、といったことができるようになるのはいつからか、2それぞれの表情に応じて異なる反応を示すようになるのはいつごろからか、という問題について一定の知見を得ることができた。そこで今後はこれを論文にまとめ、公表していく。さらに、その知見を足掛かりに、3表情を表情表出者に対する初歩的な人物評価(好き嫌い)の手がかりとできるようになるのはいつか、4表情をその表情表出者の行動を予測する際の手がかりとして使えるようになるのはいつからか、5表情表出者にそのような表情(感情)を引き起こしうる事態に対する理解(すなわち表情=感情の原因についての理解)を子どもが示すようになるのはいつごろかといった問題を明らかにするための、実験方法の開発に取り組み、本実験を実施、知見をえていく。研究成果の発表を、H26年7月にベルリンで開催される予定の、International Congress of Infant Studiesで行うことにしたため。
読み書き障害児に対する効果的な書字学習法の検討-認知神経科学的アプローチ-

昨年度に引き続き1)読み書き障害を持つ児童に対する追跡調査、および2)文字読みに関与する神経ネットワークを検討する機能画像研究をおこなった。1)読み書き障害児を対象に心理検査をおこなった結果、児童の語彙年齢は依然として生活年齢から低下しているものの、昨年度よりは発達していることが明らかとなった。また単語の音読速度も同学年の児童の平均からは2標準偏差以上遅いままであるが、単語・非単語ともに前年度より速くなっていた。欧米の発達性ディスレクシア児の追跡調査でも、児童の読み書き能力は一定して定型発達の曲線からは下回るが経年変化はみられる、と報告されており、同様の傾向が本児童でも見られることが確認された.2)文字の読み間違いに関する機能画像研究をおこなった。被験者は機能的MRI撮像中に、ひらがなの文字列を呈示され、その文字列が日本語として存在する単語か否かについて語彙判断をするように求められた。刺激はいずれも平仮名4文字でa)単語、b)文字を入れ替えても単語にならない非単語、c)実在する単語の中央2文字を入れ替えて作成した非単語、の3種類であった。行動学的データの結果、反応時間はa<b<cの順に延長し、正答率はb>a>cの順に低下した。画像解析では、正しく単語だと判断できた単語(a)と、誤って単語だと判断した非単語(c)のみを比較検討した。その結果、誤って単語だと判断した非単語では、正しく単語だと判断できた単語に比べて、左下頭頂小葉と両側島葉および前頭弁蓋部、補足運動野に有意な活動が認められた。(c)の非単語はその語形が単語に類似していることから、刺激に対するトップダウン処理が関与していると推察できる。したがって本研究の結果は、過剰なトップダウン処理の過程に対して前頭弁蓋部および島葉の活動が関連する可能性を示唆している。発達性ディスレクシア(読み書き障害児)の選定基準に関して検討をおこない,その臨床的特徴について報告した(研究発表1).その結果,単語速読検査などで音読速度が遅かった発達障害児は,読み書き検査で成績低下を示し,さらに就学時より文字言語の獲得に問題をもつなど類似した発達歴を有していた.また,開発した単語速読検査(参考文献1)の信頼性を報告した(研究発表2).これら発達性ディスレクシアの選定基準に関する研究結果より,発達性ディスレクシア児の書字障害と運動に問題を持つ児童(発達性協調運動障害児)とで1)両群とも漢字の書字障害があること(研究発表1),2)書字障害には学習時の入力方法が影響していること(参考文献2),さらに3)発達性協調運動障害児では書字学習と視運動性能力との関係が深いことを明らかにし,今年度に計画していた「障害特性と学習法」についてはほぼ完了した.以上の結果から,書字障害にはさまざまな発達障害が関与していることが明らかとなり,単に読みの障害による影響だけではなく,より広い視点に立った学習(記憶)とその障害に視野を広げ,研究を進めて行くことが必要と考えられた.次年度は,大学生を対象に同一の対象を異なる方法で呈示したり,異なる視点から評価を行わせたりすることを通じて,対象の学習法とその成績,そして脳活動の評価をし,学習方略の違いと記憶との関連を解明する.この知見をもとに課題を子どもに適応可能な形へと改変し,実施していく予定である.昨年度の結果から発達性ディスレクシア研究には単に読み書きの障害だけでなく、学習(記憶)とその障害を検討する必要性が示唆された。そこで今年度は1)読み書き障害の心理学的研究、2)機能的磁気共鳴画像法(fMRI)を用いた記憶研究を行った。1)読み書き障害を主訴とする児童の心理検査の結果、発達歴および検査プロフィールは従来の発達性ディスレクシア児と類似するものの、語い獲得が特に遅れている症例が存在した。これまで読み書き障害の背景として音韻操作能力や視覚認知機能の障害が推定されてきたが、それら要素的な認知機能障害に還元できない障害に対する介入の必要性が示唆された。2)成人を対象に一連の刺激を学習させ、その後fMRI撮影中に学習した刺激と同一の刺激(Same)、学習した刺激と類似した刺激(Similar)、学習していない刺激(New)の三種類を呈示した。被験者は異なる判断基準基準(知覚判断基準:呈示された刺激が学習した刺激と見た目が同じかどうかと、意味判断基準:意味が同じかどうか)に基づき刺激の再認課題を行なった。解析では記憶に関連する海馬の活動を条件間で比較した。結果、New刺激においてSame刺激に比べ左海馬の活動が高かった。さらに同部位でのSimilar刺激に対する活動を検討した結果、被験者が知覚判断に基づいて刺激を評価した場合と、意味判断に基づいて刺激を評価した場合とで海馬の活動が異なった。このことは被験者に刺激をどのように評価したかによって海馬の活動が変化し、その後の学習(記憶)成績に影響する可能性が示唆された。以上の結果をもとに、次年度もどのような教授法が海馬の活動を変化させ、刺激の学習を促進させるのかを検討する。

欧米の発達性ディスレクシア児の追跡調査でも、児童の読み書き能力は一定して定型発達の曲線からは下回るが経年変化はみられる、と報告されており、同様の傾向が本児童でも見られることが確認された.2)文字の読み間違いに関する機能画像研究をおこなった。被験者は機能的MRI撮像中に、ひらがなの文字列を呈示され、その文字列が日本語として存在する単語か否かについて語彙判断をするように求められた。刺激はいずれも平仮名4文字でa)単語、b)文字を入れ替えても単語にならない非単語、c)実在する単語の中央2文字を入れ替えて作成した非単語、の3種類であった。行動学的データの結果、反応時間はa<b<cの順に延長し、正答率はb>a>cの順に低下した。画像解析では、正しく単語だと判断できた単語(a)と、誤って単語だと判断した非単語(c)のみを比較検討した。その結果、誤って単語だと判断した非単語では、正しく単語だと判断できた単語に比べて、左下頭頂小葉と両側島葉および前頭弁蓋部、補足運動野に有意な活動が認められた。(c)の非単語はその語形が単語に類似していることから、刺激に対するトップダウン処理が関与していると推察できる。したがって本研究の結果は、過剰なトップダウン処理の過程に対して前頭弁蓋部および島葉の活動が関連する可能性を示唆している。
環境教育と知識活用を目指したマングローブの教材開発

1研究の目的:地域にあるマングローブの教材化を図った。マングローブとその自生地,関連産業を教材とした授業実践を通し,生徒の授業への肯定感とマングローブの知識の活用の育成をねらいとした。2研究の方法(1)マングローブとその自生地調査:マングローブ自生地の底生生物の調査(コドラート法),土壌の有機物分解(実験),沖縄県北部地域の自生地の土壌と那覇市自生地との土壌の比較(目視)(2)試行授業:1時間(沖縄の植物相の学習,マングローブに棲む生物と土壌についての学習,マングローブの種子カニや貝のサンプルの観察,マングローブの環境や経済への効果とその活用案について生徒同士で話し合う,話し合った結果を発表する)(3)授業ワークシートと生徒アンケートより考察:ワークシートでは知識の活用案の妥当性を検討,アンケートでは「マングローブの理解」と「授業への肯定感」を4段階で生徒に評価してもらった。3研究の成果(1)マングローブとその自生地について・自生地の土壌は有機物を分解し環境浄化に役立っており,また,マングローブ種子に生えるカビを抑制する。・自生地には,ヒルギの落ち葉を食べるカニ,そのカニを食べる鳥類が存在し,自生地特有の食物連鎖がある。・自然豊かな地域の自生地では,土壌の色も白くゴミも少ない。また,そこに生息している底性生物の種数も多い。・マングローブはりCO_2の固定そ行い,さらに,カヌー体験などのエコツアー観光にも役立っている。(2)生徒の変容○「マングローブについて理解できた」は平均3.8ポイント,「授業が役に立つ」の平均は3.0となった。マングローブを日常で見ている生徒だがメディア以外での学習機会は少なく,生徒は授業を肯定的に評価していると考える。○マングローブの知識を活用した提案では,テーマパークの設置案など80.5%の生徒が知識を活用できた。この割合が高いかどうかは比較する研究(知識の活用)がまだなされていない。
コンタクトライン動力学による遡上浸水予測モデルの開発

今年度は,液体単相流に対する高次水面境界条件モデルを気液二相流に拡張し,気液境界近傍流れを力学的矛盾無く捉える新たなSharp Interface Modelの開発を進めた.割り当てられた特別研究員奨励費は,主に上記の研究を遂行するための文献・書籍の購入に充てられた.上研究と関連する研究によって得られた知見は,『土木学会論文集B2(海岸工学)』Vol.72に掲載される.この論文においては,遡上波先端の水面境界条件となるムービングコンタクトライン接触角経験モデルをLevel-set法ベースの自由水面流れ計算に導入する数値モデルを提案し,遡上波流れの接触依存性をダムブレークテストで検証した.また,2011年東北津波の釜石市街への浸水過程を模擬する都市浸水モデル地形における津波の防潮堤からの越流,街路への貯留に起因する段波の生成と伝播,不透過街区への衝突,さらに交差点での遡上波の合流,衝突過程の特徴を抽出し,典型的な津波の都市型浸水シナリオを提示した.28年度が最終年度であるため、記入しない。28年度が最終年度であるため、記入しない。
高分子電解質ブラシ上束縛水の挙動解明とイオン伝導性材料の開発

本研究では、高分子電解質および高分子電解質ブラシの周囲の水に関する知見を得ることを目的とした。また、細孔空間における水の状態を解析し、高分子電解質周囲の水の状態との比較を行い、水に関する基礎的な知見を得た。また、細孔空間内に高分子電解質ブラシを修飾するための方法について検討を行い、ソリューションプラズマによる分子量の制御技術および表面修飾技術を開発し、イオン伝導性に関する評価を進めた。親水性を示す官能基は反応性が高く、長時間親水性を維持するのが困難であるため、熱力学的にも安定な親水性官能基表面を作製するために、高分子電解質ブラシ表面の作製方法の確立を行った。高分子電解質ブラシは、陽イオンあるいは陰イオンが基板表面上に固定されており、カウンターイオンが一定の自由度を持っている。表面近傍において、電気的中性が大きく崩れることは熱力学的に不安定であるため、陽イオンの運動は表面近傍に束縛されることになる。結果として、表面近傍に束縛された束縛水層を運動する、あるいは、逆説的には、運動する領域が束縛水層となる。本研究では、従来合成してきた高分子電解質ブラシ(-SO_3H,-SO_3Na)に加えて、(-COOH,-(SO_3)_2Ca,-SO_3K,-COONa,-(COO))_2Ca,-NH_4CL,-(NH_4)Br,等の新規な高分子電解質ブラシの作製を試みた。アニオン重合によって得られた高分子をシランカップリング剤で末端終端した。それらの分子量をGPCによって測定した。また各種官能基を付与するための反応プロセスについて検討を行い合成プロセスの確立を進めた。また官能基を付与したポリマーブラシの同定をPy-GC/MS等を用いて同定した。また、高分子ブラシ表面の水の状態について赤外吸収分光分析によって測定を行った。赤外吸収分光分析によって得られたデータから、高分子ブラシ表面に束縛された束縛水は自由水とは異なるスペクトル位置にスペクトルが現れることが分かった。これらのスペクトルをメソポーラスシリカ等、水と強く吸着する物質と比較し評価した。イオン伝導性材料を開発するために、これまでに高分子電解質ポリマーの束縛水の状態と、それらを担持する材料の候補として、メソポーラスシリカに関する研究を進めてきた。メソポーラスシリカは微細な孔構造を有しており、大きな表面積を有すること、細孔内の特異な水の挙動等から注目されている。また、これらのメソポーラスシリカの細孔内の空間特性を明かにするために、メソポーラスシリカ細孔内の水の特性評価を進めてきた。本年度は、メソポーラスシリカ内への表面修飾を目的として、メソポーラスシリカ内の表面改質を試みた。ソリューションプラズマと呼ばれる低温のプラズマによって発生する活性種により、メソポーラスシリカ内へのOH基の付与を行った。ゼータ電位が負に帯電し、表面改質が進んでいることを確認した。このことから、ソリューションプラズマによって、メソポーラスシリカの表面改質が可能であることが明かとなった。また、細孔内部の表面修飾効果を確認するために、DSCによる測定を行った。DSCにより細孔内部に吸着した水の挙動を測定し、細孔内の表面状態の推定を行った。また、表面処理したメソポーラスシリカを用いて、高分子電解質ブラシの修飾を試みた。高分子電解質の排除体積とメソポーラスシリカの細孔径を制御して、表面修飾を試みた。合成した材料を赤外分光スペクトルにより測定し、修飾の有無を確認した。また、合成した材料を用いて、イオン伝導性材料の作製を行い、特性の評価を進めた。細孔内の空間特性を明かにするために、メソポーラスシリカ細孔内の空間特性の評価を行った。メソポーラスシリカ内の表面修飾技術、クラスター担持技術を確立することによって、細孔内の状態を調べた。メソポーラスシリカはアスペクト比が高く、細孔内の深部の表面状態やクラスターの担持が難しく、細孔の入口付近のみが主に利用されてきた。そこで、我々は独自のソリューションプラズマ技術を用いて、細孔内の修飾技術を開発した。ソリューションプラズマは、プラズマ中から活性種として、HラジカルやOHラジカル等が発生する。これらは、ラジカルの中でも極めて小さな化学種であるため、細孔内部にまで移動し、表面修飾やクラスターの合成に奇与することが期待される。本年度は、ソリューションプラズマを用いた表面修飾を行った。メソポーラスシリカに、水中でソリューションプラズマを発生させると、ソリューションプラズマによって表面が負に帯電することをゼータ電位測定の結果から明かにした。これは、ソリューションプラズマによって発生する活性種によって、表面の汚れの除去とOH基等の官能基の付与が起こったためと考えられた。また、ソリューションプラズマによって生成したラジカルにより、金属イオンの還元を行うことができる。メソポーラスシリカの表面に銀イオンを吸着させて、ソリューションプラズマ処理を行うことで、クラスター細孔内に銀クラスターを合成することができた。

固体高分子形燃料電池等への応用を目指したイオン伝導性材料を開発することを目的として、高分子電解質ポリマーやメソポーラスシリカ内の特異な水環境に関する研究を進めてきた。高分子電解質やメソポーラスシリカでは、高分子中のイオンやメソポーラス内壁からのポテンシャルによってメソポーラスシリカ内の水は特異な振る舞いを行うことが知られている。これまでに、各種高分子電解質の重合を行い、高分子電解質に束縛された水のふるまいや、メソポーラスシリカ内の水の挙動について赤外分光分析を用いて行ってきた。また、これらの水の状態を制御するために、プラズマを用いた官能基の修飾等について検討を行ってきた。しかし、メソポーラスシリカ内への官能基修飾を行うにあたって、メソポーラスシリカ内の水のふるまいが官能基の修飾に影響する可能性がある。そこで、本年度は、メソポーラスシリカの水の挙動について、さらに詳細に解析すると共に、メソポーラスシリカ内への表面修飾手法について検討を行った。その結果、水は細孔壁近傍に吸着水層を成し、続いてシリンダ状細孔に対する毛管凝縮が生じ、細孔中心部でも水吸着を生じることが明らかとなった。また、シリカ壁の成す2 nmを下回る極狭空間が、水のネットワーク形成を阻害することを示し、メソポーラスシリカ内の水の挙動が明らかとなった。したがって、本研究によって、壁面や官能基の極近傍の水の挙動の理解が深まるとともに、水を制御するための指針を得た。イオン伝導は水の状態にも強く影響を受けると考えられており、本研究によりイオン伝導性材料を開発する上で意義のある結果を得た。26年度が最終年度であるため、記入しない。材料工学26年度が最終年度であるため、記入しない。ポリマーブラシに各種官能基を付与し、ポリマー電解質ブラシとするための反応スキームの構築を順調に進めている。また、赤外分光方法の装置開発を進めており、偏光変調機構を有する赤外分光装置を開発した。高分子電解質ブラシへの付与技術の確立を進めており、イオン伝導体としての応用プロセスの確立を行う。細孔内の修飾技術の確立が進み、細孔内部の制御が可能になってきた。今後、これまで進めてきたポリマーブラシの合成技術と組み合わせて、さらなる研究の進展が見込まれる。各種官能基を付与したポリマーブラシの合成をさらに進め、これらで修飾した基板表面の親疎水性の評価を進める。また各種ポリマーブラシの水の状態を偏光変調赤外吸収分光によって測定し、表面最近傍の吸収スペクトルを得ることで、ポリマーブラシ近傍の束縛水の状態の評価を進める。本年度は、以下の3点に注力して研究を進める。(1)メソポーラスシリカ内の表面修飾およびポリマー電解質ブラシの修飾(2)細孔内およびポリマー電解質ブラシを付与した場合の水の状態計測(3)イオン伝導体としての特性評価本研究グループが開発を進めているソリューションプラズマ反応場を利用した、1細孔内ラジカル開始グラフト重合表面処理および2細孔内金属ナノクラスター生成で得られたメソポーラスシリカの機能性の評価を行う。1によって、細孔内の水の制御を行い、細孔内の水が分子フィルターや触媒特性などについて、どのような影響を及ぼすのかを明かにする。
根尖性歯周炎の破壊進行に関与する炎症性サイトカインの分子生物学的研究

根尖性歯周炎病巣内の炎症性サイトカインの産生状況を把握することを目的として、病巣内にみられる浸潤細胞を免疫組織学的に検索し、次いで、サイトカインの遺伝子発現をreverse transcriptase polymerase chain reaction法を用いてmessenger RNAレベルで検討し、下記の結論を得た。また、根管治療の過程で随時得られることの多い根管滲出液についても同様に研究し、臨床を考慮した病態診断のマーカーになるかについて検討を加えた。1.歯根肉芽腫と診断された根尖病巣12例を免疫組織学的に検索した結果、その浸潤細胞の大部分はCD3陽性Tリンパ球であり、さらにTリンパ球のCD4とCD8の陽性細胞数を比較すると大半がCD4陽性細胞であった。RT-PCR法による根管滲出液細胞成分のサイトカイン遺伝子の発現を調べたところ、IL-1α、βおよびTNFの遺伝子はそれぞれ種々の程度でその発現を認めた。なお、これらの成績と臨床パラメーターとの有意差検定を行った結果、IL-1β遺伝子の発現が慢性型の症例に比べて急性型の症例で有意に強い発現を示し、急性型の症例でβはαに比較して強い発現を示した。平成6年度においてRT-PCR法を用いたサイトカイン、特にIL-1α,IL-1β,TNF-αおよびIL-6の検出法をすでに確立した。そこで本法を用い、実際に根管滲出液中の細胞成分からRNAを抽出し、サイトカイン遺伝子の検出を試み、あわせて臨床パラメーターとの比較を行った。その結果、根管滲出液中細胞成分よりIL-1α,IL-1βおよびTNF-αが種々の程度でその発現をRT-PCR法で認めたが、IL-6については全例とも認められなかった。またそれらの成績と臨床パラメーターを比較し有意差検定を行った結果、IL-1βについては、慢性症状を呈した症例より急性症状を呈した症例で有意に強い発現を認めた。なお、X線所見および根管滲出液中の性状による分類を行った症例では有意な差は認められなかった。根管滲出液細胞成分として多形核白血球が大半を占めることはすでに明らかにされており、本症例でも約97%の高率であった。従来より多形核白血球には殺菌能、貪食能などの働きが知られているが、今回の成績よりIL-1やTNF-αなどのサイトカイン産生能を持つことが示唆された。またIL-6遺伝子は検出できなかったが、根管滲出液中細胞成分にはマクロファージやリンパ球などのIL-6産生細胞が少数(<3%)含まれていたが、RT-PCR法の検出限界以下であることが考えられた。また、臨床パラメーターとの相関関係よりIL-1βの強い発現が急性炎症で見られたが、産生細胞より認められるIL-1はβがαと比較して多量に検出されることを反映したと思われた。IL-1βは、破骨細胞活性化因子のひとつとされているが、さまざまな組織障害性を示すことから炎症の活動状態を知る手掛かりになることが推察された。根尖部歯周組織の骨吸収に免疫応答が深く関与していることが明らかとなり、病変部における骨吸収の作用分子(effector molecules)として炎症性サイトカインが注目されるようになった。根尖性歯周炎に関してはこれらサイトカインのネットワークが成立に不可欠であるとの報告のみで、詳しい産生状態については不明な点が多い。そこで本年は、根尖切除によって得られた病巣組織を免疫組織学的に検索し、さらに同組織から抽出したRNA、および根管滲出液細胞成分から抽出したRNAを用いてRT-PCR法を行い、サイトカイン遺伝子発現を分子生物学的に検索した。その結果、病巣内ではIL-1βとTNFのサイトカイン遺伝子の発現が亢進していることが確認された。IL-1βやTNFが高い骨吸収活性を有することは、in vivoやin vitroで明らかにされており、根尖病巣の骨破壊の調節に重要な役割を担っていることは容易に推察された。IL-1βやTNFの産生細胞としては、炎症刺激を受けて活性化したマクロファージが主体であるとする考えが一般的であるが、病変内に多数存在したTリンパ球の直接的あるいは間接的な関与も十分考えられ今後の検討課題である。

多形核白血球が産生するサイトカインを把握することが重要と考えRT-PCR法による遺伝子発現の検討を試みた。その結果、IL-1α、βおよびTNF産生能を有していることが示された。さらに、同細胞からのサイトカイン遺伝子発現と臨床パラメーターとの相関関係を検索したところ、IL-1β遺伝子の発現が慢性型の症例に比べて急性型の症例で有意に強い発現を示し、また急性型の症例でβはαに比較して強い発現を示した。破骨細胞活性化因子の一つとされているIL-1βは、歯槽骨骨吸収にとどまらず、さまざまな組織障害を示すことから、炎症の活動部位か否かはこの活性の強弱によって知ることが可能であると思われる。一方、根尖性歯周炎の病態の全てを単一因子の動態によって捉えることは限界があり、さらに詳細な病態解析を行うには、より多面的な解析が必要であると思われる。
集中力向上のためのSPLバイオフィードバック技法の実際的適用に関する研究

競技パフォーマンスを決定する重要な要因である集中力について, o文献的研究, o実験的検証の2つの側面から検討を行なった. 1.文献的研究;集中力に関する類似概念を実験上どのように操作的定義を行なっているかについて国内・外の商用データベースをもとに収集整理した結果,競技場面との関連では従来の選択的注意仮設よりも,「ある次元についての刺激制御が獲得されると,別の次元についての刺激制御が促進される」という一般的注意仮設(general attentiveness)の立場をとる研究の多いことが示される.2.実験的検証;実験では,注意・期待を生体の反応への準備状態の高低を表す概念である覚醒水準が,一連の選択反応運動課題でどのように変化し,パフォーマンスにどのような影響を及ぼすかについて検討を行なった.健康成人14名を被験者とし,予告刺激を伴う選択反応条件,単純反応条件,コントロール(無反応)条件の課題を用い,脳波, SPL(skin potential level;皮膚電位水準),眼球運動,筋電図の記録を行なった.脳波はF_2, F_3, F_4, C_2, C_3, C_4, P_2, P_3, P_4, T_3, T_4の多素子導出とし,それぞれの条件における時間的・空間的変動の分析を試みた.その結果次のことが見いだされた.(1)覚醒水準,即ち集中力の変化を反映する神経生理的指標としては脳波や眼球振動よりもSPLが鋭敏であり,緩徐は眼球, α波,瘤波等の脳波よりも応答が速った.(2)集中力の低下と運動パフォーマンスとの関連を選択条件での正・誤反応時の生体情報の特徴の違いとしてとらえると脳波に顕著な相違が観察され,誤反応時の随伴製陰性変動に前頭部早期陰性電位の欠損(5%レベルで有意),誤反応直前2.56秒間の脳波について拘束フーリエ変換,パワースペクトルを求めると,低減α波(7.5Hz)に第1ピークが見られた.現在, (1)の結果に基づきコンピュータ制御によるSPLバイオフィードバック訓練を行なっている.競技パフォーマンスを決定する重要な要因である集中力について, o文献的研究, o実験的検証の2つの側面から検討を行なった. 1.文献的研究;集中力に関する類似概念を実験上どのように操作的定義を行なっているかについて国内・外の商用データベースをもとに収集整理した結果,競技場面との関連では従来の選択的注意仮設よりも,「ある次元についての刺激制御が獲得されると,別の次元についての刺激制御が促進される」という一般的注意仮設(general attentiveness)の立場をとる研究の多いことが示される.2.実験的検証;実験では,注意・期待を生体の反応への準備状態の高低を表す概念である覚醒水準が,一連の選択反応運動課題でどのように変化し,パフォーマンスにどのような影響を及ぼすかについて検討を行なった.健康成人14名を被験者とし,予告刺激を伴う選択反応条件,単純反応条件,コントロール(無反応)条件の課題を用い,脳波, SPL(skin potential level;皮膚電位水準),眼球運動,筋電図の記録を行なった.脳波はF_2, F_3, F_4, C_2, C_3, C_4, P_2, P_3, P_4, T_3, T_4の多素子導出とし,それぞれの条件における時間的・空間的変動の分析を試みた.その結果次のことが見いだされた.(1)覚醒水準,即ち集中力の変化を反映する神経生理的指標としては脳波や眼球振動よりもSPLが鋭敏であり,緩徐は眼球, α波,瘤波等の脳波よりも応答が速った.(2)集中力の低下と運動パフォーマンスとの関連を選択条件での正・誤反応時の生体情報の特徴の違いとしてとらえると脳波に顕著な相違が観察され,誤反応時の随伴製陰性変動に前頭部早期陰性電位の欠損(5%レベルで有意),誤反応直前2.56秒間の脳波について拘束フーリエ変換,パワースペクトルを求めると,低減α波(7.5Hz)に第1ピークが見られた.現在, (1)の結果に基づきコンピュータ制御によるSPLバイオフィードバック訓練を行なっている.
歯科材料によるエストロゲン様の作用発現の検証

本研究は、市販の歯科用レジンの原材料からモノマーが溶出するのかあるいは検出できるか。さらに、歯科用レジンの原材料であるモノマーがエストロゲン様の作用を細胞(ヒト乳ガン由来細胞[MCF-7]やヒト歯根膜由来の細胞[HPLF])に対して発現させるのかなどを検討した。1残留する未重合モノマーの分析残留モノマーとしてはBis-GMAやTEGDMAなどを確認できたが、BPAを検出することができなかった。2各種モノマーのMCF-7の増殖に対する影響についてビスフェノールA(BPA)の場合、エストロゲン様作用によるMCF-7の増殖が促進する傾向を示した。また、BPAに類似した分子構造をもつ1,4-Bis(α-hydroxyhexafluoroilopropyl)benzeneや2,2-Bis(4-hydroxy-3-methylphenyl)propaneで、DESと同様のエストロゲン様活性による細胞増殖が認められた。Bis-GMAやTEGDMAの場合、BPAのような細胞の増殖促進は認められなかった。3浸漬液中に含まれるビスフェノールAの量の分析とMCF-7の増殖の傾向義歯床用強化PC樹脂(PC樹脂)の場合、エタノールへのBPAの溶出量が最も高い値を示した。しかし、PBS(-)及び蒸留水へのBPAの溶出量は低い値であった。PC樹脂の抽出物を添加して培養した場合、合成ホルモン剤やBPAのような細胞の増殖促進は認められなかった。4プロゲステロン受容体mRNAの発現について5各種モノマーのHPLFの増殖に対する影響についてHPLFに対して、各モノマーによるエストロゲン様作用の細胞増殖への影響はなかった。市販の歯科用レジン(シーラントなど)の原材料である各種モノマーにおけるヒト乳ガン由来細胞(MCF-7)の増殖に対する影響と市販の歯科用レジンに残留する未重合モノマーの分析を行った。1.MCF-7の増殖に対する影響今回、モノマーとして、ビスフェノールA、Bis-GMA、TEGDMAなどを用いた。その結果、ビスフェノールAの場合、17β-エストラジオールの約1万倍の濃度において、エストロゲン様作用によるMCF-7の増殖が促進する傾向を示した。Bis-GMAやTEGDMAの場合には、ビスフェノールAのような細胞の増殖促進は認められなかった。2.残留する未重合モノマーの分析ODSカラムを使用した高速液体クロマトグラフィーによって、市販のシーラントに残留する未重合モノマーの分析を行った。市販のシーラン卜しては、4種類の国産品と2種類の国外品を用いた。その結果、残留モノマーとしてはBis-GMAやTEGDMAなどを確認できたが、ビスフェノールAを検出することができなかった。市販の歯科用レジン(とくに、義歯床用強化ポリカーボネート樹脂[PC樹脂])を蒸留水やエタノールなどに浸漬させ、その浸漬液から得られた抽出物に含まれるビスフェノールA(BPA)の量を分析した。次に、各抽出物を培地に添加して、ヒト乳ガン由来細胞(MCF-7)の培養を行い、MCF-7の増殖(DNA量)を調べた。また、さらに合成ホルモン剤に対するMCF-7の増殖の傾向を調べ、エストロゲン様の作用発現に対するBPAの作用を比較検討した。1.侵漬液中に含まれるビスフェノールAの量の分析今回、市販の歯科用レジンとして、義歯床用強化PC樹脂を用いた。まず、PC掛脂0.1gを5mlの浸漬液(エタノール、PBS(-)および蒸留水)に加え、37°Cの恒温槽中で7日間放置した。7日後に浸漬液をろ過し、さらに物理化学的操作により抽出物を得た。HPLCを使用して、抽出物中のBPAの量を分析した。その結果、エタノールへのBPAの溶出量が最も高い値を示した(90100ng/ml)。

しかし、PBS(-)および蒸留水へのBPAの溶出量は低い値であった(10ng/ml以下)。いずれにしても、義歯床用強化PC樹脂中に、BPAが残留していることが認められた。2.MCF-7の増殖の傾向培地は、5%のDextran-coated Charcolで処理したウシ胎児血清と1%のDimethylsulfoxideを添加したPhenol Red-freeのD-MEMを用いた。培養条件としては、2x10^4 cells/cm^2の細胞密度で96multi-well plateにMCF-7を播種した。播種24時間後から、各浸漬液から得られたPC樹脂の抽出物、BPA、合成ホルモン剤(17β-エストラジオール[E_2]、ジエチルスチルベストール[DES]、17α-エチニールエストラジオール[EE_2])等を添加した培地に交換した。そして、2日ごとに培地を交換して7日間培養した。その後、Diaminobenzoic Acidを用いて、DNA量を測定することにより、細胞の増殖状態を検討した。その結果、0.1ppt100ppbのE_2、DES、EE_2および10ppbと100ppbのBPAを添加した場合、エストロゲン様作用によるMCF-7の増殖が促進する傾向を示した。しかし、PC掛脂の抽出物を添加した場合、濃度が100ppbでも合成ホルモン剤やBPAのような細胞の増殖促進は認められなかった。歯科材料用モノマー[Bisphenol-A(BPA)など]や各種モノマー(単環式芳香族,シクロヘキサン環を含む化合物)におけるヒト乳ガン由来細胞(MCF-7)およびヒト歯根膜由来の細胞(HPLF)の増殖に対する影響を調べた。さらに、エストロゲンはプロゲステロン受容体(PR)を誘導することから、RT-PCR法を用いてPRmRNAの発現を検討した。1各種モノマーのMCF-7の増殖に対する影響について培養条件としては、5%のDextran-coated Charcolで処理したウシ胎児血清と1%のDimethylsulfoxideを添加したPhenol Red-freeのD-MEM培地を用いて、2×10^4 cell/cm^2の細胞密度で96multi-well plateにMCF-7を播種した。播種24時間後から、BPA、各種モノマー、ジエチルスチルベストール(DES)等を添加した培地に交換した。2プロゲステロン受容体mRNAの発現について3各種モノマーのHPLFの増殖に対する影響についてHPLFに対して、各モノマーによるエストロゲン様作用の細胞増殖への影響はなかった。
概日時計を介した適応戦略の解析：ＵＶ耐性とエネルギー代謝のトレードオフ仮説

単細胞性シアノバクテリアSynechococcus elongatus PCC 7942は概日時計を持つ最も単純なモデル生物として知られている。私たちは概日紫外線(UV)耐性リズムの存在を原核生物としては初めて実験的に実証し、幅広い生物種で保存された共通の適応戦略の存在を明らかとした。さらにグリコーゲン代謝酵素の概日UV耐性リズムへの関与を示し、UV耐性とグリコーゲン代謝がトレードオフの関係にある可能性を示した。本年度の研究では(1)概日時計の出力ネットワークとUV耐性との関係の調査、(2)CPD-ELISAを用いたDNA損傷修復活性の評価、を行った。(1)では分子遺伝学的解析によりUV耐性とグリコーゲン代謝と概日時計とを結びつける具体的な経路を絞り込んでいった。これらの解析を通じて既知の時計出力因子SasAとCikAがUV耐性に対して互いに逆の作用を示すことが分かった。次年度以降さらにこれら出力ネットワークからUV耐性とエネルギー獲得の間のバランスが、どのように制御され生理学的意義を持つのか明らかとする。(2)ではDNA修復活性について検討するために、生体内の主要なDNA損傷の一つであるCPDに着目して実験を進めた。CPD特異的な抗体を使用したELISA法を用いて時刻依存的なDNA損傷修復活性を検出するための系を立ち上げた。DNA損傷修復の活性を見積もったところ、当初の想定のようにはDNA損傷修復活性の概日リズムを観察することはできなかった。しかし、いくつかの損傷修復経路に関する変異体で概日UV耐性リズムが消失する様子が観察され、これらの変異体の解析を進めている。本年度は私たちが新たに見出したシアノバクテリアにおける概日UV耐性リズムの性質が観察される条件など、基盤的なデータを多数取得することができた。その成果について生物リズムに関する国際学会であるSociety for Research on Biological Rhythmsにて研究発表を行った。また論文における主張を補強するための予備データの収集のために十分に時間を割くことができた。早急にこれまでの研究内容をまとめ、査読付き英文誌へと投稿する予定である。前年度に実施することかできなかった代謝メタボローム解析から概日UV耐性リズムと関連している代謝経路を具体的に探索する。これにより広範なターゲットからUV耐性に関与し得る代謝経路を絞り込む。UV耐性の低い時刻や条件に特徴的な代謝産物動態をメタボローム解析より抽出する。前年度までに行った遺伝学的解析と合わせてメタボローム解析を用いてシアノバクテリアの昼夜における適応戦略に関する議論を補強することを目指す。
抗酒癖剤ジスルフィラム含有ナノ粒子による炎症性心不全治療の研究

抗酒癖剤であるジスルフィラム(以下DSF)内包ポリ乳酸-グリコール酸共重合体ナノ粒子(DSF-PLGA)が抗炎症作用を発揮することから、本研究では心筋特異的にTNF-αを過剰発現させた炎症性心筋症による心不全マウスを用いてDSF-PLGAが心筋炎症を抑制して心機能を回復させるかを研究する。本実験で使用する心筋特異的にTNF-αを過剰発現させた炎症性心筋症による心不全マウスは慢性心筋炎モデルであり、より実臨床に近い心不全モデルマウスであることから有用性が高い。使用する薬剤やナノ粒子も実臨床で使用されているものであるため、これまでの基礎研究と違いより臨床応用可能性が高い研究と位置づけられる。
有限長ユニットの重合による一義構造単層カーボンナノチューブのボトムアップ化学合成

本申請課題は,申請者らがこれまでに合成を達成している有限長ナノチューブ分子を構築単位として線形に集積することにより,長鎖カーボンナノチューブの初めてのボトムアップ化学合成を目指すものである.化学合成を用いることにより,構造が一義的に定まったカーボンナノチューブが構築可能であると考えられる.また,これに加え,合成手法を検討することにより,より複雑な構造を持つカーボンナノチューブの合成を目指す.さらに,得られたナノチューブの物性を評価し,合成した新たな物質群の機能性を探索し,材料科学への展開の基盤を作る.研究2年目の本年は,構築単位としての官能基を有する有限長カーボンナノチューブ分子の大量合成法の検討と,構築単位を用いたチューブ方向への伸長反応を試みた.種々検討を行ったものの,構築単位の合成法の十分な効率化に至らず,伸長反応による生成物の分析や反応効率の議論が可能なデータの収集に至っていない.反応検討や分析のためには構築単位の合成効率向上が必要である.また,本課題に関連する研究成果として,欠損構造をもつ,より複雑なナノカーボン類の構築単位となりうるチューブ状分子の合成を達成した.既存のトップダウン的は合成手法では,欠損構造をコントロールしたカーボンナノチューブを作り出すことは不可能である.この分子の合成は理論研究から材料としての有望性が予測されているものの,実際の合成は困難とされている周期的欠損構造を有するカーボンナノチューブの合成につながる成果であると考えられる.本申請課題は,申請者らがこれまでに合成を達成している有限長ナノチューブ分子を構築単位として線形に集積することにより,長鎖カーボンナノチューブの初めてのボトムアップ化学合成を目指すものである.化学合成を用いることにより,構造が一義的に定まったカーボンナノチューブが構築可能であると考えられる.また,これに加え,合成手法を検討することにより,より複雑な構造を持つカーボンナノチューブの合成を目指す.さらに,得られたナノチューブの物性を評価し,合成した新たな物質群の機能性を探索し,材料科学への展開の基盤を作る.研究初年度の本年は構築単位となる官能基を有するカーボンナノチューブ分子の合成に取り組んだ.伸長の足がかりとなるハロゲンを導入した環状分子の合成を達成したものの,さらなる誘導化を行うにはその収率の低さが問題となっている.今後合成経路の最適化を図り,構築単位となる分子の大量合成の手法を模索する.また,本課題に関連する研究として,有限長カーボンナノチューブとフラーレンからなる包摂錯体の電子移動過程の詳細な解析を行った.この中で様々な種類の外部カーボンナノチューブや内部フラーレンの検討を行い,その組み合わせにより電子移動過程を調整する事が可能である事を見出した.また,これらの系統的な検討により,有限長カーボンナノチューブとフラーレンの電子移動過程における動的パラメータを得る事に成功した.この値から,この系において外部ナノチューブと内部フラーレン間に超分子としては極めて大きな電子相関が存在する事を明らかにした.これは,本課題において長鎖一義構造カーボンナノチューブの機能性探索を行う上での一つの指針を与える成果である.構築単位の合成に関しては発表できるほどの成果を得られていないが,最終的な物性評価の指針を与えるフラーレンとの包摂錯体の電子移動に関する重要な知見を得た.総じて概ね計画に即した進捗状況といえる.本申請課題は,申請者らがこれまでに合成を達成している有限長ナノチューブ分子を構築単位として線形に集積することにより,長鎖カーボンナノチューブの初めてのボトムアップ化学合成を目指すものである.化学合成を用いることにより,構造が一義的に定まったカーボンナノチューブが構築可能であると考えられる.また,これに加え,合成手法を検討することにより,より複雑な構造を持つカーボンナノチューブの合成を目指す.さらに,得られたナノチューブの物性を評価し,合成した新たな物質群の機能性を探索し,材料科学への展開の基盤を作る.研究2年目の本年は,構築単位としての官能基を有する有限長カーボンナノチューブ分子の大量合成法の検討と,構築単位を用いたチューブ方向への伸長反応を試みた.種々検討を行ったものの,構築単位の合成法の十分な効率化に至らず,伸長反応による生成物の分析や反応効率の議論が可能なデータの収集に至っていない.反応検討や分析のためには構築単位の合成効率向上が必要である.また,本課題に関連する研究成果として,欠損構造をもつ,より複雑なナノカーボン類の構築単位となりうるチューブ状分子の合成を達成した.既存のトップダウン的は合成手法では,欠損構造をコントロールしたカーボンナノチューブを作り出すことは不可能である.この分子の合成は理論研究から材料としての有望性が予測されているものの,実際の合成は困難とされている周期的欠損構造を有するカーボンナノチューブの合成につながる成果であると考えられる.今後は構築単位の大量合成を可能とする手法の開発を,分子の設計も視野に入れて行っていく.また,今後の物性評価の指針となる基礎的な知見に関しては既存の有限長カーボンナノチューブ分子を用いた各種物性解析を通して検討していく予定である.
二枚貝による麻酔性貝毒の蓄積・代謝過程の細胞、分子レベルにおける機構解明

麻痺性貝毒による二枚貝の毒化は食品衛生および産業上重大な問題であるが、二枚貝による毒の蓄積・代謝の機構に関する知見は乏しい。本研究は、in vivo,in vitro両面で実験を行い、蓄積・代謝機構を細胞および分子レベルで追求した。麻痺性貝毒の蓄積能の高いホタテガイの消化盲嚢の細胞を分離して毒量をHPLCで調査した結果、細胞内には組織重量当たりの毒力をはるかに超える毒が検出され、特に毒力の高い試料で顕著であったことから、細胞内への毒の取り込みが毒化機構では重要な役割を果たしていることが明らかとなった。さらに、取り込み機構を解明するために同細胞の初代培養系の開発を試み、培養液への毒の添加による細胞内への毒の取り込みを調べたが確認できなかった。培養細胞の状態の向上が必要と考えられる。あまり毒化しない二枚貝の代表としてアサリの飼育実験による解毒機構の解明を行った。培養した有毒渦鞭毛藻Alexandrium tamarenseを給餌して毒化させた後、毎日換水しながら飼育し、飼育海水を含む系内の全試料の毒量をHPLCを使って測定した。飼育中の糞に渦鞭毛藻と同じ組成示す毒が著量に検出され、消化高率が低いことが明らかとなった。また、減毒期にアサリからの減少総毒量の85%に相当する毒が海水から検出され、アサリと同組成であったことから、解毒機構では分解よりも体外への排出が重要な役割を果たすことが明らかとなった。二枚貝9種の消化消化盲嚢から粗酵素液を調製し、精製毒とともにインキュベートして麻痺性貝毒変換・解酵素の検索を実施した結果、サラガイが基質特異性のない分解酵素を有することを明らかにした。1)ホタテガイ細胞内への麻痺性貝毒取り込み過程の追跡:大船渡湾において有毒ホタテガイを採取し、コラゲナーゼを使って分散、分画して得た中腸腺の細胞内毒量をHPLCで調査した。細胞内には組織重量当たりの毒力をはるかに超える毒が検出され特に毒力の高い試料で顕著であったことから、細胞内への毒の取り込みが毒化機構では重要な役割を果たしていることが明らかとなった。2)ホタテガイ中腸腺細胞初代培養系の開発と毒の取り込み実験:高生存率の細胞を得るために、コラゲナーゼの種類等諸条件、長期生存のために培養温度等諸条件を検討した。しかし、3日間の培養で40%まで生存率が低下し、初代培養系の確立には至らなかった。細胞は呼吸酵素の活性は1/4,leucineの取り込み活性は1/2程度の活性を有していたので、培養液への毒の添加を試みたが、検出された毒は添加毒量の1/1000未満であり、最低毒量の天然試料の1%程度であった。吸着によると思われる量から18時間後も上昇がみられず、毒は細胞内に取り込まれていないと判断した。3)飼育給餌試験による蓄積・代謝過程の追跡:アサリに培養した有毒渦鞭毛藻Alexandriumtamarenseを7日間毎日給餌し、その後8日毎日換水しながら飼育し、飼育海水を含む系内の全試料の毒量をHPLCを使って測定した。飼育中の糞に著量の毒が検出され、渦鞭毛藻と同じ組成を示したことから消化高率が低いことが明らかとなった。また減毒期に海水から毒が検出され、アさりと同組成であったことから、アサリの毒がそのまま排出されていることが示唆された。アサリからの減少総毒量の85%が海水および糞から回収され、解毒機構では分解よりも体外への排出が重要な役割を果たすと推定した。