hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
からみあい高分子ブレンドにおける高分子ダイナミクス新規高速計算手法の検討

種々の材料の高性能化・高機能化にとって,異種材料とのブレンドは広く用いられる必須の技術となってきている.しかしブレンド界面でのダイナミクスは,材料が発現する機能と密接な関係にあるにもかかわらずよく解っていない.特に分子量の大きな高分子の場合には,からみあいという特有の問題があるために,従来の理論的・実験的枠組みでは解析しきれない問題が多数存在する.本研究は,からみあいのある高分子系をきわめて高速に計算できるまったく新しい手法,Primitive chain Network(PCN)モデルのブレンド系への拡張に関する基礎理論の検討およびシミュレーターの基となる計算スキームの研究を行った.支配方程式については,ブレンド系の自由エネルギーから導出される化学ポテンシャル揚を考慮した拡張を行った.その結果定性的には実験を再現する結果を得ることができることを確認した.モデルパラメーターについては,からみあい点間分子量が,広く用いられているFloryの表式にたいして,1/2の係数をかけたものになっていることがわかった.これはGothらの,結合点にゆらぎがあるゴムに対する理論と同じ結果になっているが,本研究で対象としている,ゆらぎがあるからみあい点に対する値はこれまでわかっておらず,重要な発見といえる.その他,1)平衡状態における相図の検証,2)ブレンド物のレオロジーの検証,3)からみあい点間分子量の検討,4)自由エネルギー項がダイナミクスと平衡状態に及ぼす影響を詳細に検討,5)ブロック共重合体への拡張理論の検討,6)巨大分子への自己多段計算法の開発,7)ミクロスケール計算へのマッピングの検討,を行った.種々の材料の高性能化・高機能化にとって,異種材料とのブレンドは広く用いられる必須の技術となってきている.しかしブレンド界面でのダイナミクスは,材料が発現する機能と密接な関係にあるにもかかわらずよく解っていない.特に分子量の大きな高分子の場合には,からみあいという特有の問題があるために,従来の理論的・実験的枠組みでは解析しきれない問題が多数存在する.本研究は,からみあいのある高分子系をきわめて高速に計算できるまったく新しい手法,Primitive chain Network(PCN)モデルのブレンド系への拡張に関する基礎理論の検討およびシミュレーターの基となる計算スキームの研究を行った.支配方程式については,ブレンド系の自由エネルギーから導出される化学ポテンシャル揚を考慮した拡張を行った.その結果定性的には実験を再現する結果を得ることができることを確認した.モデルパラメーターについては,からみあい点間分子量が,広く用いられているFloryの表式にたいして,1/2の係数をかけたものになっていることがわかった.これはGothらの,結合点にゆらぎがあるゴムに対する理論と同じ結果になっているが,本研究で対象としている,ゆらぎがあるからみあい点に対する値はこれまでわかっておらず,重要な発見といえる.その他,1)平衡状態における相図の検証,2)ブレンド物のレオロジーの検証,3)からみあい点間分子量の検討,4)自由エネルギー項がダイナミクスと平衡状態に及ぼす影響を詳細に検討,5)ブロック共重合体への拡張理論の検討,6)巨大分子への自己多段計算法の開発,7)ミクロスケール計算へのマッピングの検討,を行った.研究者がナポリ大学のMarrucci教授等と共同で開発している,からみあった高分子系の分子モデルであるプリミティブ・チェーン・ネットワークモデルを,高分子のブレンド系へと拡張することが本研究の目的である.今年度は,ブレンド系への拡張にともなう支配方程式の変更を検討するとともに,ブレンドでない均一系について,モデルパラメーターの検討を行った.支配方程式については,ブレンド系の自由エネルギーから導出される化学ポテンシャル場を考慮した拡張を行った.その結果定性的には実験を再現する結果を得ることができることを確認した.結果は日本レオロジー学会討論会,高分子討論会等で発表し,国際誌へ論文を投稿中である.モデルパラメーターについては,からみあい点間分子量が,広く用いられているFloryの表式にたいして,1/2の係数をかけたものになっていることがわかった.これはGothらの,結合点にゆらぎがあるゴムに対する理論と同じ結果になっているが,本研究で対象としている,ゆらぎがあるからみあい点に対する値はこれまでわかっておらず,重要な発見といえる.理論的に得られたからみあい点間分子量を用いてモデル計算を行い,実験結果の再現を試みたところ定量的に良好な一致を得た.結果はJCP誌に掲載された.種子の材料の高性能化・高機能化にとって、異種材料とのブレンドは広く用いられる必須の技術となってきている、しかしブレンド界面でのダイナミクスは,材料が発現する機能と密接な関係にあるにもかかわらずよく解っていない、特に分子量の大きな高分子の場合には,からみあいという特有の問題があるために,従来の理論的・実験的枠組では解析しきれない問題が多数存在する.本研究は,からみあいのある高分子系をきわめて高速に計算できるまったく新しい手法,Primitive Chain Network (PCN)モデルのブレンド系への拡張に関する基礎理論の検討およびシミュレーターの基となる計算スキームの研究を行った.昨年度すでに平衡状態における相図の検証,およびブレンド物のレオロジーの検証をおこなっている.本年度は1)自由エネルギー項がダイナミクスと平衡状態に及ぼす影響を詳細に検討,2)ブロック共重合体への拡張理論の検討,3)巨大分子への自己多段計算法の開発,4)ミクロスケール計算へのマッピングの検討,を行った.

まず1)はこの理論モデルの根幹であるが,ブレンドだけでなく均一系においても自由エネルギー項が影響をもつことが分かった.自由エネルギーに含まれる現象論的パラメーターのもでるにおける適用範囲を調べた.次に2)は,異種セグメントが混在するからみあいユニットの張力を理論検討し,ブロック共重合体への拡張を試み,試験的なプログラム作成までおこなった.3)は,1分子あたりのからみあいが大きな系への拡張のための計算スキーム開発をおこなったもので,均一系について論文化できた.今後ブレンド系への拡張を考えていく.4)はバネービーズ模型へのファイングレイン考えたものであるが,からみあいの定義の互換性をとることが難しく,成功していない.
プロスタグランジンE2合成酵素欠損マウスを用いた接触過敏反応の発症機序の解析

<目的>化学物質により誘導される皮膚炎には様々な因子が関与していると考えられている.本研究では皮膚免疫を制御する重要な因子の一つであるプロスタグランジンE2(PGE_2)に注目し,プロスタグランジンE合成酵素欠損マウス(mPGES-1 KOマウス)を用い,化学物質による遅延型過敏反応あるいは化学物質を長期間塗布することによって生じるアレルギー性炎症の発症の解明と疾患発症におけるPGE_2の役割について解析した.<実験方法および結果>化学物質としてDNFB(ジニトロフルオロベンゼン)を用いた。1、DNFB塗布により誘発される遅延型過敏反応を検討したところ、mPGES-1 KOマウスではDNFB塗布による皮膚の腫脹(遅延型過敏反応)が若干低下していた。2、DNFBの反復塗布によるアレルギー性炎症モデルを作成したところ、mPGES-1 KOマウスでは、IgE抗体および抗原特異的IgG抗体の産生低下、所属リンパ節中に集積するリンパ球数の低下、皮膚の腫脹の有意な低下が認められ、mPGES-1 KOマウスは、DNFBの反復塗布により引き起こされるアレルギー性炎症に抵抗性であることが示唆された。また、mPGES-1 KOマウスでは抗アレルギー性サイトカインであるIL-12の産生増強が認められた。3、遺伝的にPGE_2産生が高いBALB/cマウスではPGE_2産生能が低いC57BL/6マウスに比してDNFB反復塗布により高い抗原特異的IgG抗体産生が認められた。<結論>以上の結果よりDNFBなどの化学物質により誘導される接触過敏反応にはmPGES-1の活性化によって誘導されるPGE_2が重要な役割を演じていると考えられ、PGE_2の産生制御が化学物質過敏症の治療の新たなターゲットになりうるものと考えられた.さらに遺伝的素因によるPGE_2産生能の差異が接触過敏反応の感受性に関与することが示唆された.<目的>化学物質により誘導される皮膚炎には様々な因子が関与していると考えられている.本研究では皮膚免疫を制御する重要な因子の一つであるプロスタグランジンE2(PGE_2)に注目し,プロスタグランジンE合成酵素欠損マウス(mPGES-1 KOマウス)を用い,化学物質による遅延型過敏反応あるいは化学物質を長期間塗布することによって生じるアレルギー性炎症の発症の解明と疾患発症におけるPGE_2の役割について解析した.<実験方法および結果>化学物質としてDNFB(ジニトロフルオロベンゼン)を用いた。<結論>以上の結果よりDNFBなどの化学物質により誘導される接触過敏反応にはmPGES-1の活性化によって誘導されるPGE_2が重要な役割を演じていると考えられ、PGE_2の産生制御が化学物質過敏症の治療の新たなターゲットになりうるものと考えられた.さらに遺伝的素因によるPGE_2産生能の差異が接触過敏反応の感受性に関与することが示唆された.
ラ-ベス相Mn化合物の磁気構造に及ぼす圧力効果

ラ-ベス相化合物RMn_2(R:希土類元素)ではRとMnがともに磁気モ-メントをもつ場合、RーR間に強磁性的、RーMn間に(反)強磁性的、MnーMn間に反強磁性的な相互作用が働きそれらが競成するため複雑な磁性を示す。DyMn_2より大きな格子定数をもつ化合物ではMnがモ-メントをもち、小さい化合物ではモ-メントをもたないことが見出されているが、TbMn_2は僅かに大きな格子定数をもち、TbとMnの両方が大きなモ-メントを有すめため複雑なヘリカル構造磁性体となっている。本研究では圧力をかけ格子定数を縮めたときの磁気的構造の変化を明らかにする。TbとMnをア-ク溶解して焼鈍したものを液体媒体の圧力クランプ容器をセットした。10kbまでの圧力、4.2150kの温度範囲,13.5kOeの外部磁場下で引抜法により磁化を測定した。常圧で50に付近に見られたヘリカルオ-ダ-に伴う、磁化・温度曲線の鋭いピ-クは加圧によって低温側ヘシフトし、5.3kbでは完全に消失した。加圧による格子定数の縮みによりMnのモ-メントが消失し系全体がTbのモ-メントによって強磁性になったと考えられる。以前、分担者の志加らが圧力を印加する代りに、Tb原子半径の小さい非磁性のScで置換して格子定数を縮める“化学的圧力"を用いて見出した結果と定性的には一致する。しかし、圧力による縮みとSc置換による縮みを比較するとSc置換の場合は圧力の1/2.5の縮みのところでMnのモ-メントが消失したことになる。次に、TbMn_2より格子定数の大きなGdMnについて同様の実験を行なった。常圧では110KのMn副格子のネ-ル点は10kbまで圧力とともに低温側にシフトし、Sc置換と定量的に一致した。ただし、Mnモ-メントの消失に伴う強磁性への転移には到らず、15kb程度の圧力が必要であることがわかった。
結核および非定型抗酸菌症の発症に関わる宿主側要因の解明

本年度は、非定型抗酸菌感染症の発症に関わる宿主側要因を明らかにする目的で、Th1免疫に関わるサイトカインレセプター、シグナル伝達分子、自然免疫に関わる遺伝子、殺菌に関わる遺伝子を候補遺伝子として、マイクロサテライトマーカーを用いた候補遺伝子スクリーニング、関連解析を展開した。初めに、IFN-γレセプター1,2、IL-12レセプターβ鎖1,2、IL-18レセプター1、STAT1、STAT4、toll-likeレセプター2,4、サーファクタント蛋白SP-A,SP-D、およびNRAMP-1遺伝子の計12種類の遺伝子座の内部ないし100kb以内に存在するshort tandem repeatをゲノムコンピュータ解析により抽出し、それらの繰り返し配列がマイクロサテライトマーカーとしての多型性を有するか否か、実際にゲルに流して検討した。その結果、平均対立遺伝子数は7.4、ヘテロ接合度は0.32から0.82のマーカーが、各遺伝子座あたり平均1から2個利用可能であった。症例のエントリー基準としては、米国胸部疾患学会の1997年の診断基準を用いて、HIV症例、血液疾患症例(白血病、悪性リンパ腫など)、免疫抑制剤(ステロイドを含む)使用例は除外し、肺Avium,Intracellulare症に限り、主要2施設より症例を集積した。双方の倫理委員会にて研究計画が承認され次第、インフォームドコンセント、連結可能匿名化、個人情報管理のもとで、症例を集積し、現在91例を収集した。同時に臨床データシートを作成し、年齢、性別、発症時期、過去の呼吸器疾患の有無、主病変の局在などの情報を考慮しつつ、対照96例とともに現在関連解析を行っている。またβデフェンシン、グラニュリシンなど、内因性殺菌ペプチドをコードする遺伝子の非同義置換についても疾患との関連を検討している。
ファロー四徴症ラットモデルを用いた大動脈壁血管変性メカニズムの解明

ファロー四徴症は根治手術後も進行性の上行大動脈拡大に伴う大動脈弁閉鎖不全や大動脈瘤/解離を起こしうる。病因として大動脈壁の中膜嚢胞性壊死による血管弾性低下と血管硬度上昇が考えられる。この組織学的変化は新生児期においても認められるが、発症機序や病態進行の詳細は不明である。Hey2ノックアウトマウスがファロー四徴症となることが報告されており、CRISPR/Cas9を使った遺伝子変異によるモデル作成と同様にHey2ノックアウトラットを作出する。本モデルにおいて胎生期/新生仔期からの大動脈組織学的変性の確認、大動脈血管特性評価を行い、TGF-βシグナル系を含めた大動脈拡大発症機序を解明する。
心停止傷病者の救急不搬送基準に関する研究

2010年発行の米国心臓協会による心肺蘇生ガイドラインによると、心肺蘇生に反応しない心停止者は、救急隊は現場で蘇生中止ができるとされている。しかし、本邦では救急隊による蘇生中止は法律で禁止されている。高齢化社会における医療資源の有効活用に寄与する目的で本研究が行われた。2005年から2011年の間に消防庁が全国集計した心停止者搬送データ(797,422例)を用い解析を行った。その結果、救急隊が判断する院外心停止傷病者不搬送基準として、「心拍再開なし」、「初期心電図が非除細動適応」、「目撃のない心停止」の3病院前因子すべてを満たし、さらに救急隊の現場活動時間の新たな設定が必要であると考えられた。北米から報告された院外心停止者の不搬送基準の本邦における適合性について、昨年度検証を行い、北米基準の単なる本邦の適応では100%の陽性適中率を得られないことが判明した。それゆえ、より信頼性の高い不搬送基準を開発する必要があると考え、本年度は我が国独自の不搬送基準の開発と検証を行った。過去5年間に消防庁が集計している全国規模のウツタイン様式の院外心停止者搬送記録(18歳以上の心肺停止傷病者495,607名)を用いた観察研究(後ろ向きコーホート研究)を行った。主要評価項目は、心肺停止後1カ月の神経学的予後不良群予測に対する陽性適中率と特異度である。開発群(390,577名)における多重ロジステック解析では、自己心拍再開なし、初期心電図が除細動不要、目撃のない心停止が独立した因子であった。これら3基準をすべて満たした場合を不搬送適応とすると、1カ月後の神経学的不良群予測に対する陽性適中率は99.83%、特異度は0.939、受診者動作特性曲線下面積(AUC)は0.922であった。検証群(105,030名)に本基準を用いた場合の神経学的不良群予測に対する陽性適中率、特異度、AUCはそれぞれ99.88%、0.966、0.942であった。本基準は3項目からなる簡便なもので利便性に優れており、かつ北米基準の陽性適中率を凌駕しており、その有効性が外部検証で示された。しかし、100%の陽性適中率および特異度を持つことは困難であった。すなわち、本新基準を臨床応用する場合は、倫理的問題が重要な課題であると考えられた。国民のコンセンサス・MC体制の強化等諸問題があるものの、わが国独自の院外心停止に対する不搬送基準は、蘇生現場で自己心拍再開なし、初期心電図が除細動不要、目撃のない心停止の3基準をすべて満たした場合とすることが妥当と考えられた。近年,救急隊のための院外心停止傷病者の不搬送基準が欧米で運用されている.しかし,我が国では明らかな死亡例を除き,救急隊による心停止傷病者の蘇生中止は法律で禁止されている.今後想定される高齢者の院外心停止例の増加と医療資源の有効活用に寄与する目的で本研究が行われた.消防庁の集計した心停止傷病者搬送記録データ(2005-2011年, 797,422例)を用いて、観察研究を行った.最終年度では、過去2年間の研究期間に行った(1)ー(4)の研究成果の論文作成と(5)の研究および論文作成を行った。(1)内因性院外心停止を対象とした,病院前の4因子(初期心電図、年齢、目撃の有無、救急隊目撃の有無)を用いた予後予測決定木モデルの作成.(2)院外エピネフリン投与と1カ月後生存との関係について.(3)院外心停止例の治療にあたる救急医が活用できる蘇生中止基準の作成.(4)院外心停止の予後予測で最も重要な因子である「病院前自己心拍再開」がない症例の予後を決定する因子の解明.(5)18歳未満の小児院外心停止例における,消防指令が行った口頭指導の傍観者蘇生処置実施割合に与える影響と、その口頭指導の内容の違い(胸骨圧迫単独の蘇生方法と従来式の胸骨圧迫と人工呼吸法の組み合わせによる蘇生方法の比較)が、神経学的予後に与える影響について.以上,院外心停止不搬送基準を作成する上で重要となる予後決定因子の分析を小児(18歳未満)と大人(18歳以上)に区別して行ったが,最終的に「自己心拍非再開」,「非除細動の初期心電図」,「目撃なし」の病院前3因子に「救急隊現場活動時間」を設定することが,救急隊が判断する「院外心停止傷病不搬送基準」として望ましいと考えられた.実際の臨床現場で具体的な現場活動時間の設定には前向き研究が必要であり,今後の課題としたい.2010年発行の米国心臓協会による心肺蘇生ガイドラインによると、心肺蘇生に反応しない心停止者は、救急隊は現場で蘇生中止ができるとされている。

その結果、救急隊が判断する院外心停止傷病者不搬送基準として、「心拍再開なし」、「初期心電図が非除細動適応」、「目撃のない心停止」の3病院前因子すべてを満たし、さらに救急隊の現場活動時間の新たな設定が必要であると考えられた。近年、北米から報告された救急隊員のための院外心停止傷病者不搬送基準であるBLS基準3項目(救急隊の目撃がない・自己心拍再開がない・除細動が施行されていない)とALS基準5項目(救急隊の目撃がない・自己心拍再開がない・除細動が施行されていない・目撃者がいない・目撃者による心肺蘇生が施行されてない)の本邦における適合性について、既存の資料を用いた観察研究(後ろ向きコーホート研究)を行った。石川県内の二つの3次医療機関に救急搬送された成人心原性心停止を対象(n=520)とした検討では、BLSおよびALS基準の退院時死亡に対する特異度はそれぞれ93.9%、100%、陽性適中率はそれぞれ99.2%、100%であった。本邦の成人心原性心停止を対象(n=289,769)とした検討では、BLSおよびALS基準を適応した場合の心停止後1カ月における神経学的不良好群予測に対する特異度はそれぞれ94.1%、98.1%、陽性適中率はそれぞれ99.8%、99.8%であった。両基準とも適合性は妥当であった。石川県内の救急搬送例および過去5年間にわたる全国規模の院外心停止搬送記録(ウツタイン記録、2005-2009、消防庁から提供)から、成人心原性心停止例に対する北米の不搬送基準の適合性を本邦で初めて評価した研究成果は、極めて意義のあるものと考えられた。本邦では、原則院外心停止例の不搬送は法律で禁じられている。北米の不搬送基準を現時点で適応することは、極めて困難である。しかしながら、今回の観察研究の成果により、限られた条件下ではあるが、院外心停止例における北米の不搬送基準を検証し得たことは、今後の本研究課題の端緒なる重要な成果と考えられ、今後の展開が期待される。全国規模のデータ解析が進行し、その成果を国内および国際学会の場で発表し得たことから、おおむね順調に進展していると判断した。社会心理学的側面の検証が遅れているが、次年度に予定していた全国規模のデータ解析が進行し、その成果を国内および国際学会の場で発表し得たことから、おおむね順調に進展していると判断した。わが国独自の心停止傷病者不搬送基準を作成するためには、消防庁から提供されるウツタイン様式の全国集計調査成績を多面的に解析する必要があると考えられることから、データ数を追加して基準作成を再度試みたい。また、次年度は研究の最終年度であり、研究総括を行いたいと考えている。わが国独自の心停止傷病者不搬送基準を作成するためには、消防庁から提供されるウツタイン様式の全国集計調査成績を多面的に解析する必要があると考えられることから、データ数を追加して基準作成を試みたい。その後、作成された判断基準に対する社会心理学的側面を検証したいと考えている。当該研究費の効率的使用により、端数が生じたため残額となった。データ収集およびコンピューター入力に対する研究補助員への謝金、論文作成および学会発表に要する経費(英文添削代金・旅費・通信費等)および報告書作成費に使用する予定である。当該研究費の効率的使用により、端数が生じたために残額となった。データ収集およびコンピューター入力に対する研究補助員への謝金、論文作成および学会発表に要する経費(英文添削代金・旅費・通信費等)に使用する予定である。
異常粘性をもつプラズマの回転流に伴う不安定性に関する研究

本研究の目的は,異常粘性をもつプラズマの回転流に伴う不安定性について磁化プラズマ中の渦の一種であるプラズマホール構造を用いて実験的に研究することにある.プラズマホール構造は高密度ECRプラズマ発生装置であるHYPER-I装置中に自発的に形成される.前年度に引き続き,径方向の力の釣り合いを考えることで流れ構造の詳細な解析を行った.周辺部と比べて著しくプラズマ密度が減少しているホール領域では,純電子プラズマの高速回転モードと同様にローレンツ力と遠心力の釣り合いが流れ場を決定している.Krieselらによって古典粘性の10の8乗倍に達する純電子プラズマの異常粘性が報告されているが(Phys.Rev.lett.87(2001)135003),異常粘性の起源は未だに解決されていない.プラズマホールの異常粘性の起源として電場の不完全な遮蔽が考えられるが,解明には長距離相互作用を考慮した衝突輸送理論等の更なる研究が不可欠である.プラズマホールの密度遷移領域において20kHz以下の低周波領域にブロードなスペクトルとして観測される揺動について計測を行った.密度揺動と電位揺動はほぼ逆位相になっており,コヒーレントな不安定振動ではなく間欠的なスパイク状の信号として観測された.この信号はドリフト波のような静電不安定というよりも,磁場閉じ込め核融合プラズマ実験装置の周辺部で観測されるプラズマの固まり(Blob)の吐き出しのような輸送現象との関連が考えられる.大きな密度勾配が存在する領域でのプラズマ輸送という観点から,今後研究を進めていく必要がある.本研究の目的は,異常粘性をもつプラズマの回転流に伴う不安定性について磁化プラズマ中の渦の一種であるプラズマホール構造を用いて実験的に研究することにある.流れのシアーや急峻な密度勾配・電場は様々な不安定性の励起をもたらすが,今年度は流れのシアーの正確な評価のために詳細な流速場の測定および解析を行った.実験は直線型高密度プラズマ発生装置HYPER-Iを用いて行った.方向性ラングミュアプローブを用いた流れ計測によって,超音速の回転流が形成されていることがわかった.この回転流の形成メカニズムを明らかにするために,非線形項を含めた流体方程式の解析を行った。通常,実験室プラズマの回転は磁場に垂直な径方向電場によるE×Bドリフトと考えられる.ここで,非線形項からくる遠心力と動圧の効果を考えると,周方向流速を与える式は二次方程式となり,純電子プラズマの場合と同様に二つの解が現れる.ひとつはE×Bドリフトに補正がかかったものだが,もうひとつの解は遠心力とローレンツ力のつり合いをあらわす.プラズマホールの場合,中心部では遠心力とローレンツ力が,周辺部では電場とローレンツ力がつり合うことによって流れ場が形成されていることがわかった.言い換えれば,中心部では遠心力が,周辺部では電場が本質的な役割を担っている.プラズマと大気の運動を比べると,ちょうど圧力とポテンシャル,コリオリ力とローレンツ力が対応する関係になっている.プラズマホールの流れ構造は中心部で遠心力が優勢となっているという点で台風のものと類似性があり,これは回転流体が示す普遍的な特徴のひとつということができるだろう.本研究の目的は,異常粘性をもつプラズマの回転流に伴う不安定性について磁化プラズマ中の渦の一種であるプラズマホール構造を用いて実験的に研究することにある.プラズマホール構造は高密度ECRプラズマ発生装置であるHYPER-I装置中に自発的に形成される.前年度に引き続き,径方向の力の釣り合いを考えることで流れ構造の詳細な解析を行った.周辺部と比べて著しくプラズマ密度が減少しているホール領域では,純電子プラズマの高速回転モードと同様にローレンツ力と遠心力の釣り合いが流れ場を決定している.Krieselらによって古典粘性の10の8乗倍に達する純電子プラズマの異常粘性が報告されているが(Phys.Rev.lett.87(2001)135003),異常粘性の起源は未だに解決されていない.プラズマホールの異常粘性の起源として電場の不完全な遮蔽が考えられるが,解明には長距離相互作用を考慮した衝突輸送理論等の更なる研究が不可欠である.プラズマホールの密度遷移領域において20kHz以下の低周波領域にブロードなスペクトルとして観測される揺動について計測を行った.密度揺動と電位揺動はほぼ逆位相になっており,コヒーレントな不安定振動ではなく間欠的なスパイク状の信号として観測された.この信号はドリフト波のような静電不安定というよりも,磁場閉じ込め核融合プラズマ実験装置の周辺部で観測されるプラズマの固まり(Blob)の吐き出しのような輸送現象との関連が考えられる.大きな密度勾配が存在する領域でのプラズマ輸送という観点から,今後研究を進めていく必要がある.
昇温下における微粉および薄膜金属酸化物の特性と反応挙動に関する熱分析的研究

1.熱音響放出測定法(AE)AE測定の装置を試作し,数種の無機塩固体について,熱分解反応,脱水反応,結晶転移過程を検討した。その結果,AEピークから昇温下における無機塩固体の反応挙動を調べる上で,有用な情報が得られることが明らかになった。2.鉄鋼の腐食反応生成物としての酸化鉄の熱分析沈殿法で酸化鉄を調製する際に,Cu^<2+>,Co^<2+>,Na^<2+>,Cr^<3+>などの異種金属イオンを添加すると,沈殿の熟成処理によるα-FeOOHへの結晶化,および加熱によるα-Fe_2O_3への結晶化が抑制されることが熱分析(DTA,TG,DSC)測定の結果明らかになった。La(III)とCr(VI)の化合物からLa(CH_3COO)(CrO_4)・nH_2Oと推定される前駆体を調製し,これを熱分解すると従来の合成法よりも低温でLaCrO_3が生成することがわかった。熱分解挙動をTG-DTA,XRD,IR,化学分析などの手法を用いて検討し,前駆体の分解による中間体LaCrO_4の生成と,これから酸素が脱離してLaCrO_3に結晶転移する二つの過程からなることを明らかにした。クロム酸とLaおよび置換金属(M=Ca,Sr)の硝酸塩の混合溶液中で,カソード分極すると,電極金属表面が(LaOH)_<1-x>MxCrO_4・nH_2Oと推定される前駆体皮膜で被覆できることを明らかにした。この前駆体は窒素または空気中で6501000°Cで加熱すると,ペロブスカイト構造を有する酸化物,La_<1-x>MxCrO_3になり,種々の条件下での酸化反応に対して,下地の金属の耐酸化性を著しく向上させることがわかった。LaCrO_3およびその置換型はペロブスカイト構造を持ち、高温度でも化学的安定性があり、また電子電導性を有するので高温電極材料や触媒としての応用が期待される材料である。本研究では従来の方法とは異なりクロム酸(CrO_3)溶液とこれに溶解するLaー塩の混合液を予め加熱蒸発乾固して前駆体粉末とし600800°Cの低温度で熱分解することにより、この酸化物が調製できることを明らかにした。また、分解時における酸素分圧が低いと、分解反応は一段で進行するが、0.2atm以上にすると中間体としてLa^<5+>を含むLaCrO_4が生成することがわかった。2.電着法によるLaCrO_3型酸化物薄膜の作製スチンレス鋼に希土類元素を添加すると高温耐酸化性が著しく向上するが、これはLaCrO_3のような酸化物皮膜が生成するためである。本研究では希土類元素を含むクロム酸溶液を用いて、Cr^<6+>を電解還元するとpHが上昇し電極上に希土類イオンとCr^<3+>の混合無定形水酸化物皮膜が均一に生成し、これを800°C程度で熱処理するとステンレス鋼上にLaCrO_3薄膜を付けることができた。また、この薄膜付きステンレス鋼を1000°Cの湿り空気中で10hr酸化しても酸化反応はおこらないが、薄膜がないと直ちに酸化増量がおこることがわかった。3.MnO_2の酸塩基表面特性およびイオン交換特性MnO_2表面は水溶液中で水酸基化し、溶液中の金属イオンと交換吸着反応をする。吸着反応性は4種の2価イオンについてCu^<2+>>Co^<2+>>Zn

^<2+>>Ni^<2+>の順序となり、金属イオンは1:1と1:2表面錯体を形成することが推察された。クロム酸(CrO_3)溶液にLa-塩を溶解した混合液から前駆体を作ってこれを熱分解すると従来法よりも低温でLaCrO_4を経てLaCrO_3が合成されることがわかったので、Crの一部をMn(II)で置換したLaMxCr_<1-x>O_3粉体の合成を試みた。置換割合xが0から1の範囲の値になるように酢酸ランタン、三酸化クロム、酢酸(または硝酸)マンガンの混合溶液を減圧乾操後400°Cで1h加熱して前駆体を調製した。前駆体の空気中、窒素中での熱分解挙動はxの値により異なった。また、酢酸クロムを用いた場合は0<x<1で分解温度が1000°C以下では単一相は得られなかったが、硝酸マンガンでは単一相が得られた。xの値によっては得られたペロブスカイトの格子定数の変化は無いが、比表面積は増加する傾向があった。次にLaCrO_3の薄膜を合成する方法として、上記と同様のLa-Cr混合溶液を超音波振動子でミストとし予め加熱してある石英基板上に付着させることにより前駆体の合成を試みた。この前駆体を800°Cで加熱するとLaCrO_3薄膜になったが、基板加熱温度により粉子の焼結状態が変り、膜の緻密性が変ることがわかった。2.電着法によるLa_<1-x>M_xCrO_3型複合酸化物薄膜の作成。前年度はステンレス鋼上にLaCrO_3薄膜をカソード分極法で作成できることを確認した。本年度は同様な方法でLaの一部をアルカリ土類のCa、Sr、Baで置換したLa_<1-x>M_xCrO_3薄膜の合成を行った。種々の濃度のLa(NO_3)_3とM(NO_3)_2を含むクロム酸溶液(pH:1.8-2.8)中でニッケル板をカソード分極(-1.3-1.9μ,sce)すると、La(OH)_<1-x>M_xCrO_4・_nH_2Oの組成を持つ前駆体が得られ、これを1000°C以下で10-15h加熱すると、ニッケル基板上に耐酸化能を有する薄膜ができた。現在、被膜の密着性の改良を検討している。(1)ミスト熱分解法前年度に引続き、ランタン、クロム、カルシウムの硝酸塩混合溶液を超音波振動子を用いて噴霧化して基板に付着させた後加熱して前駆体薄膜とし、さらに800°Cで熱分解してLaM_XCr_<1-X>O_3薄膜を調製した。TG-DTAの結果、前駆体の組成はLa(CrO_4)(NO_3)・nH_2Oであることがわかった。石英基板では前駆体を800°Cで熱分解して得られる薄膜中の酸化物一次粒子の焼結は進まず20-40%の空隙ができるが、ステンレス鋼基板では緻密な酸化物薄膜となり、ステンレス鋼の高温酸化反応に対する保護皮膜として機能することを明らかにした。(2)電解析出法前年度に引続き、ランタン塩を含むクロム酸溶液中でステンレス鋼を電極としてカソード分極して、LaOHCrO_4・nH_2O前駆体薄膜を調製した。これを350-800°Cで加熱してから500WのCO_2レーザーを照射して合金層にLaCrO_3を融着した。これを1100°Cで1時間の酸化反応を繰り返す方法で評価すると、未照射試料に比べ大幅の耐酸化性の向上があった。同様に、Al(III)-Y(III)水酸化物薄膜を電析したステンレス鋼も耐酸化性が向上した。
クラウンエーテル型バナデート配位子を有するランタニド錯体の化学

ポリリン酸のようにバナジウムの{VO4}四面体が環状構造を形成した無機大環状配位子をランタニドイオンに配位させた無機錯体の化学を開拓した。異なる環員数を持つ配位子や環状無機配位子のねじれ角の調整によってランタニドイオンの幅広いイオン半径に対応し68配位構造の錯体を得た。また,単結晶構造解析を行った粉末サンプルおよび溶液サンプルに対しランタニド原子を吸収端とするEXAFS構造解析を行った。FEFFによる多重反射を含めた解析を行い,溶液内での構造保持を確認するとともに詳細な結合距離を明らかにした。ポリリン酸のようにバナジウムの{VO4}四面体が頂点共有で環状構造を形成しクラウンエーテル型環状バナジウムポリオキソアニオンが存在する。このクラウンエーテル型バナジウム環状アニオンを配位子として用いたランタニド錯体の化学を創成し、錯体構造および性質を明らかにした。バナジウム環状配位子はオキソ基を介して金属イオンに配位する。比較的大きなイオン半径を持つLn(III)イオン(Ln = Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy)では、{VO4}が9個つながったバナジウムの9員環を配位子とする8配位のランタニド錯体が形成された。9個の{VO4}のうち1個はLnイオンに直接配位していなかった。一方、Er, Tm, Ybでは10個の{VO4}が環状構造を取り、そのうち4個のユニットが直接配位せず、ランタニドの配位環境は6配位であった。イオン半径の減少によりランタニドイオン周辺の{VO4}四面体ユニット間の立体障害が大きくなり、これを解消するために配位数が減少したと考えられる。8配位から6配位構造への変化の中間に位置するHoでは7配位構造となり、配位水を伴う構造をとる。また、イオン半径の一番小さなLuでは、さらに小さなイオン半径に適応する9員環構造も観察された。これらの新錯体の構造は単結晶構造解析により決定した。ランタニドイオンのイオン半径の変化に対して、クラウンエーテル型環状バナデート配位子は、環状無機配位子のねじれ角の調整によって、異なるサイズのイオンに対して配位子として働くことができた。また、ナノ酸化物の応用に際して、反応後や溶液内での構造変化をEXAFSで同定するための基礎データとなるEXAFSデータを収集した。単結晶構造解析を行った粉末サンプルに対し、ランタニドを吸収原子とするEXAFS構造解析を、一連のランタニド錯体全てについて行った。ポリリン酸のようにバナジウムの{VO4}四面体が頂点共有で環状構造を形成したクラウンエーテル型環状バナジウムポリオキソアニオンが存在する。この無機酸化物配位子を用いたランタニド錯体の化学を創成し、錯体構造および性質を明らかにした。これらの構造は単結晶構造解析により同定した。ランタニドイオンのイオン半径の変化に対して、クラウンエーテル型環状バナデート配位子は、環状無機配位子のねじれ角の調整によって、異なるサイズのイオンに有効な配位子であった。ナノ酸化物としての応用にむけて、反応後や溶液内での構造変化を知るための基礎データとしてEXAFSを収集した。単結晶構造解析を行った粉末サンプルに対し、ランタニドの吸収端を用いてEXAFS構造解析を行い、アセトニトリル溶液のEXAFSデータと比較した。その結果、溶液内での構造保持を確認し、溶液中においても精度の高い結合距離を導くことに成功した。また、NMR測定により酸化物配位子のマクロサイクル環の運動を見いだした。メタバナデートは有機溶媒中でポリリン酸のように四面体型VO4ユニットを基本とする環状構造を形成し、その環員数を増大させると第一系列の遷移金属イオンに対して配位子として働くことができる。その結果生成するクラウンエーテル型のディスク状錯体は、イオン半径の大きなランタニドイオンも錯形成できる可能性がある。

そこで、環状バナジウム酸化物配位子をランタニドイオンと反応させることで無機化合物を配位子とする無機錯体の化学の開拓を開始した。合成は単純に混合するだけでは不溶性の沈殿物を形成してしまい溶媒中に含まれる酸素や水およびアルコールによる錯形成の妨害が観察された。そこで、溶媒,濃度,モル比などの合成条件を検討し無水無酸素条件での合成により無機配位子を有するランタニド錯体の単離に成功した。また、単離された環状バナデートを配位子とする完全無機錯体を結晶化し、Ce, Pr, Pm, Eu, Gd, Tbを除く一連のランタニド元素に関して結晶化に成功した。溶媒を多数含む結晶が生成するため,サンプリングおよび低温測定により最適な結晶を選ぶことに留意して、得られた単結晶をX線構造解析により[Ln(VO3)x]n-型の環状無機配位子を持つクラウンエーテル型錯体であることを確定した。このような酸化物配位子を持つ無機錯体は、まったくの新規化合物であるため、溶液中での構造は固体構造と同じであるとは限らない。そこで、XAFSにより溶液中での構造の解析を試みる。XAFSの予備測定を立命館大学のSRセンターで行い,測定の最適条件の検討を行った。その結果、溶液中での構造の確定のためには溶解度の増大が必要であり、対イオンの検討や実験条件のさらなる検討が必要であることが判明した。そのため、本測定は来年度以降に延長したが、EXAFS振動パターンが一致するため基本的に溶液構造と固体構造は同一であることを確認した。単結晶構造解析の構造データを利用しFEFFを用いてLn-O-V-Ln経路の多重散乱を考慮した。得られたk3重み付きEXAFS関数と動径構造関数をカーブフィットしEXAFSによるLn-OおよびLn-V距離を見積もり、その結果は単結晶X線データをよく再現できた。特にLn-O距離はLnイオンの種類による半径の変化の傾向を良く反映し、単結晶構造による結果ときわめて良く一致した。さらに、Ln元素の種類による酸化物環状構造の変化とHo前後で距離の傾向の差が明瞭に観察されることは、本研究例のような明確な参照化合物がある場合のEXAFSデータの信頼性を示せたことで注目される。また、6配位構造ではLnに配位していない回転可能な{VO4}四面体ユニットの数が多くLn-V距離の揺らぎが増大するので、その距離の誤差も大きくなる傾向が見られた。また、良質な単結晶が得られないためX線回折から構造が明らかにできないEu, Gd錯体についてもEXAFSから距離を精密に見積もることができLn-O結合距離は241.8 pm, 240.1 pm, Ln-V結合距離がそれぞれ376.4 pm, 372.0 pmであることがわかった。単結晶の格子定数からの予想構造と一致する結果が得られた。このようにナノ酸化物分子のEXAFS解析は単結晶X線構造の結果を良く再現した。特に第一配位圏のイオン半径を精度良く評価できることから環員数の違いによるディスク構造の差による傾向を見ることができ、構造変化に関する有力な情報を得るための基礎が確立された。主要結果はACSのInorg. Chem.に掲載され、8th International Vanadium Symposium (Washington DC, USA)の招待講演にて発表した。
20世紀初頭の米国社会における先住民女性の政治力

20世紀初頭の米国先住民の権利向上運動に関する研究は,主に先住民男性の活動に注目してきた.しかしながら,先住民女性もそうした運動に参加しており,その多くが母親である女性の立場が強い母系制に基づく氏族制度をとる部族出身だった.本研究は,その中の3人の女性の手紙やエッセイ,スピーチの分析を通して, 20世紀初頭に先住民女性が駆使した政治力を浮き彫りにする.その中で,白人の女性参政権運動家との協働関係を示唆する.本研究は,先住民女性の政治力の再編が20世紀半ば以降に行われたとする従来の研究に新しい歴史解釈を加えるものである.20世紀初頭の米国先住民の権利向上運動に関する研究は,主に先住民男性の活動に注目してきた.しかしながら,先住民女性もそうした運動に参加しており,その多くが母親である女性の立場が強い母系制に基づく氏族制度をとる部族出身だった.本研究は,その中の3人の女性の手紙やエッセイ,スピーチの分析を通して, 20世紀初頭に先住民女性が駆使した政治力を浮き彫りにする.その中で,白人の女性参政権運動家との協働関係を示唆する.本研究は,先住民女性の政治力の再編が20世紀半ば以降に行われたとする従来の研究に新しい歴史解釈を加えるものである.
触媒制御型連続反応による環状炭素骨格構築法の開発と応用

独自に開発したNHC配位子を鍵として連続反応による有用分子構築反応の開発に取り組むと共に、金属錯体に高い触媒性能を付与しうる新規配位子の開発に成功した。まず、これまでに開発したCーS型配位子の活用によりワンポット型ケトン合成法を確立した。本反応は高難度基質の適用が可能であり、優れた効率による複素環含有ケトン類の合成を実現した。次に、自在反応制御を目標として、さらなる触媒系の高性能化をはかるために、新規CーO型配位子の設計・開発を行った。本新規配位子とパラジウムからなる錯体触媒は極めて優れた活性と耐性を示し、合成難度の高い複素環含有ビアリール類を高効率的に合成することを可能とした。1.新規配位子前駆体の開発:連続型反応を促進すると共に優れた基質耐性を与える触媒系を確立するために、新規含窒素複素環カルベン配位子前駆体の開発を行った。CーN二座型配位子前駆体およびCーπ二座型配位子前駆体の設計および合成に着手したところ、かさ高い構造をもつ配位子前駆体に対しては既存の手法では低収率を与えた。そのため、合成反応の最適化を種々試みたところ、高度にかさ高い構造の場合でも十分な収率の向上をはかることが可能となった。本改良合成法は、ワンポット型イミダゾール合成とイミダゾールのアルキル化による2工程の合成反応から構成されており、様々な置換基をもつ一連のCーN二座型配位子前駆体およびCーπ二座型配位子前駆体を合成することに成功した。2.配位子前駆体の触媒反応における評価:新たに開発したCーN二座型配位子前駆体およびCーπ二座型配位子前駆体の効果を種々の反応において検証した。まず最初に、パラジウム触媒によるカップリング系の反応に適用したところ、CーN二座型配位子前駆体が有効性を持つことが明らかとなった。その一方で、アルコール類の触媒的酸化においては芳しい結果を与えなかった。Cーπ二座型配位子前駆体は、カップリング系反応において基質耐性に関して劣ることが示された。しかしながら、触媒的酸化および還元においては触媒性能を高める有効性が確認された。以上の結果より、副配位部に配置される元素や相互作用の種類を選択することにより、異なる特徴や機能を触媒系に対して効果的に付与可能であることが明らかとなった。1.付加ー酸化型連続反応による合成手法の確立:多様な連続反応に適用可能な汎用性に優れた触媒系の確立を行うべく、異なった機構を持つ付加および酸化によるワンポット型ジアリールケトン合成法の検討を行った。独自に開発したCーS二座型配位子とパラジウムからなる錯体触媒を用いることで、異なる複数反応の制御が可能となることを見いだした。本触媒系は優れた基質耐性を示し、複素環を含む多様な構造を持つ化合物の合成に対して適用可能であった。2.付加ー環化型連続反応による合成手法の開発:CーS二座型配位子が複数反応の制御を可能とするという知見を踏まえ、付加ー環化型連続反応への応用を試みた。付加に引き続いてハロゲン部位が反応することで、中程度の収率ながら環化体が得られることが明らかとなった。これによって複素環構造の一挙構築に関する足掛かりが得られると共に、複雑な構造を合成するために触媒系の反応性や基質耐性について改良を行う必要性があることが明らかとなった。3.反応の高効率化を指向した新規触媒系の開発:上記の結果より、新たなCーX二座型配位子の開発に着手した。合理的構造設計により配位子の簡便合成を可能として多様な配位子構造を検討したところ、CーO二座型配位子がカップリング系反応に対して優れた触媒活性を引き出すことが明らかとなった。これらの知見を有効に組み合わせて行くことで、当初の目的であった連続型環状骨格構築反応の確立が達成可能になるものと期待される。新規に開発された配位子前駆体のなかでも特に優れた触媒活性が期待できる初期知見を与えたCーO型配位子を用いて詳細な検討を行った。1.触媒的カップリング:パラジウム触媒によるカップリング反応において反応条件を最適化した後に基質の検討を行った。遷移金属を触媒として用いたときに適用に難が生じ易いとされる複素環式基質に対しても優れた触媒活性を示すと共に、既存のNーヘテロ環状カルベンとの比較においても触媒効率や基質耐性に関して優位性が示された。2.触媒的酸化:遷移金属触媒を用いた酸化反応において詳細な検討を行った。反応条件を最適化する際に酸化剤の立体的要素が極めて重要であることを見いだした。

また、基質一般性の検討を行った際に、本触媒系が極めて優れた基質耐性と化学選択性を示し、既存の酸化手法が不得手とした内容を補完しうることが明らかとなった。3.触媒的炭素ー炭素結合開裂:パラジウムが触媒する炭素ー炭素結合開裂反応に対して適用を試みた。種々反応条件の探索を行ったところ、ある程度の反応進行が認められるようになった。しかしながら、効率性や反応性に改善の余地があり、さらなる条件検討により改善されるものと期待される。薬学・化学系薬学個別の反応に対する検討を行うなかで触媒系の見直しをはかることが必要と考えるに至り、配位子構造等の基本的な事項の検討に対して時間を取られたことによって基礎的な知見の集積と引き替えに研究進度に影響が生じた。準安定型配位子の開発に関しては一定以上の成果があり、その錯体触媒に関する知見の集積が進んでいる。しかしながら、素反応の確立に予想以上の時間が掛かっており、ジアステレオ選択的不斉反応への着手が遅れている。触媒系に関する基礎的事項の検討により個別の反応に対する知見の集積が進んでおり、これを基盤として連続型へと展開した際の最適化を効率良く進めることで目的とする反応系の確立をはかる。素反応の確立に時間が掛かり予定の遅れが生じているため、増員により進度を高める予定である。また、当初の予定通りに素反応開発が進行しない場合には類似反応へと変更することで目的遂行をはかる。触媒系に関する基礎的事項の検討に時間を取られたことによって連続反応への展開に遅れが生じているため。基礎的事項の検討に時間を取られたことが原因となり研究費に繰り越しが生じている状況であるが、今後は応用的展開へと集約化していくことによって研究推進の強化をはかり、研究予算の執行を当初の予定に戻して行く予定である。素反応の確立に時間が掛かり、予定がやや遅れているために研究費の繰り越しが生じた。今後は増員や研究方針を柔軟に変更することで研究進度を高め、研究費の使用状況を当初の計画に近づけて行く予定である。
植物ウイルスゲノム内における宿主選択圧力とその病理学的意義

Potyvirus属のウイルスは世界中の農作物に最も被害をおよぼしているが、中でもカブモザイクウイルス(TuMV)は一部の限られた地域のみで発生しているのではなく、世界中の温帯、亜熱帯、熱帯地域で発生し、アブラムシ伝搬性で宿主域が広く、進化的に古い歴史を持つウイルスである。野菜の重要病害ウイルスとしてキュウリモザイクウイルスについで2番目にランクされている。このようなウイルスを研究材料として用いることは、1本鎖RNAウイルスやPotyvirusの病原性の獲得方法さらに将来の防除法に関わる宿主植物とウイルスゲノムの相互作用に共通する多くの知見が得られると予想される。平成18年度においては、1)主に我が国を含めた多数の東アジア産分離株(中国-日本の集団)を用いてそれらのゲノムの一部構造を解析し、組換え部位、選択圧、突然変異、中立平衡テストなどのバイオインフォマティクスを用いて集団遺伝構造を解明し、投稿論文としてまとめ受理された。また2)ユーラシア大陸から採集した多くの分離株の全ゲノム構造を多数解析し、TuMVゲノム内の組換えの集積部位を解明し、宿主との選択圧との関係を考察し、投稿論文としてまとめ受理された。さらに3)本邦国内の集団(九州と本州中央部)を用いてそれらのゲノムの一部構造を多数解析し、組換え部位、選択圧、突然変異、中立平衡テストなどのバイオインフォマティクスを用いて集団遺伝構造を解明し、投稿論文としてまとめ受理された。最後に、以上の研究結果を総合的に考察し、病理学的な側面からTuMVゲノムの選択圧について考察した。世界各国、即ちヨーロッパ、東アジアそして日本を含めたアジア地方からカブモザイクウイルス(TuMV)を数百分離株採集し、それらの中から地理的分布を考慮して、分離株を選抜し、それらの分離株の病原性や宿主域についての検討、さらに一部ゲノム領域および全ゲノム構造について決定した。それらの塩基配列より分子進化的コンピュータプログラムを用いて組換え、突然変異、選択圧等を解析してきた。その結果、Brassica-Raphanus(BR)の病原性を有する東アジア産TuMVには明瞭な組換え体がみられるのに対して、ヨーロッパを含んだ旧世界の分離株には明瞭な組換え体が少なく主に限られた遺伝子に集中していた。また、分子系統学的に見られた遺伝型について宿主からの選択圧を解析すると、最近進化してきた分子系統樹の遺伝型において選択圧が高いことが分かり、これらの現象は、Raphanus植物にウイルスが適応してきたからと思われた。本邦の分離株について東アジアとの関連性について集団遺伝学的な立場から調査すると、一部の遺伝型は日本において最近拡散してきたウイルスであることが判明した。また地域ごとに宿主からの選択圧を解析した結果、日本と中国では大きな差が見られなかったが、台湾においては他の地域と比べて選択圧が2-4倍高いことが明らかとなり、以上の結果から地域によって宿主からの選択圧が異なることが明らかとなった(投稿中)。このようなウイルスを研究材料として用いることは、1本鎖RNAウイルスやPo卿7鋸の病原性の獲得方法さらに将来の防除法に関わる宿主植物とウイルスゲノムの相互作用に共通する多くの知見が得られると予想される。

さらに3)本邦国内の集団(九州と本州中央部)を用いてそれらのゲノムの一部構造を多数解析し、組換え部位、選択圧、突然変異、中立平衡テストなどのバイオインフォマティクスを用いて集団遺伝構造を解明し、投稿論文としてまとめ受理された。最後に、以上の研究結果を総合的に考察し、病理学的な側面からTuMVゲノムの選択圧について考察した。
アルキル化ピロール-イミダゾールポリアミドによる細胞内在性遺伝子の特異的発現抑制

アルキル化ピロール(Py)-イミダゾール(Im)ポリアミドによる、特定遺伝子発現制御を細胞内在性遺伝子レベルで実現するため、反応部位の安定性をリンカーとアルキル化部位をそれぞれインドールリンカー、CBIへ改良することで獲得し、配列認識部位の大量供給に関しては固相合成法によって確立され、前年度の段階で9塩基対を認識できるアルキル化Py-Imポリアミドの合成に成功している。今年度は、このインドール-CBI型アルキル化Py-Imポリアミドを用いて、テロメアの2本鎖領域を標的とした。現在のテロメア標的薬剤の大部分は、テロメアの1本鎖領域(150塩墓程度)が標的であり、狙える部分が狭い。このため、2本鎖部分を標的とするアルキル化Py-Imボリアミドはユニークな特徴を持ち、テロメア領域の複製を効果的に阻害することで、正常細胞よりも増殖が非常に活発な癌細胞のテロメア長を一気に短縮させることを期待して合成をおこない、評価をおこなった。ヒトテロメア配列(TTAGGG)を4つ繰り返した配列をもつ2本鎖DNAを試験管内で反応させた場合、その領域を特異的にアルキル化していることが確認できた。また、細胞毒性試験では、同じ臓器由来の正常細胞よりも癌細胞に対して、高い毒性を示すいくつかの結果も得られた。また、従来のヘアピン型とは異なる形で、より長い配列をアルキル化するための分子設計として、直鎖型のアルキル化Py-Imポリアミドと、それをサポートするスペーサPy-Imポリアミドの両方を用いて、ヘテロ2量体形成によるDNAアルキル化により、10塩基対の長さを特異的にアルキル化することができた。アルキル化ピロール(Py)-イミダゾール(Im)ポリアミドによる、特定遺伝子発現制御を細胞内在性遺伝子レベルで実現するためには、化合物の安定性や大量供給法の確立が不可決となる。従来型のアルキル化Py-Imポリアミドは、酸やアルカリに対して不安定なビニルリンカーと、大量供給が困難である天然物由来のアルキル化部位であったため、アルキル化Py-Imポリアミドのリンカーとアルキル化部位をそれぞれインドールリンカー、CBIへ改良することで、化合物の安定性が向上し、大量供給が容易になった。今年度は、インドール-CBI型アルキル化Py-Imポリアミドの生物活性を評価した。GFP発現用vectorをヒト細胞へ導入した後、様々な配列を認識するアルキル化Py-Imポリアミドで細胞を処理した結果、GFP遺伝子をコードする領域の鋳型鎖部分をアルキル化できるポリアミドのみが、GFPの発現を特異的に抑制した。この時の細胞は、GFPのmRNAの発現が抑えられていることも、リアルタイムPCRによって明らかとなり、アルキル化Py-Imポリアミドによるジーンサイレンシング効果には、タンパク質をコードする遺伝子領域の鋳型鎖部分を特異的にアルキル化することが重要である事が示唆された。また、10種類のヒトおよびマウス培養細胞を用いて、アルキル化Py-Imポリアミドとインドール-CBI部分のみの抗癌活性と比較したところ、アルキル化Py-Imポリアミドはインドール-CBI部分のみの場合とは著しく異なる抗癌性を示した。これは、アルキル化Py-Imポリアミドの持つジーンサイレンシング効果の影響も考えられ、現在詳細を検討している。さらに、インドール-CBI型の開発によって、10塩基対を超える配列を認識できるアルキル化Py-Imポリアミドの合成にも現在成功しており、今後は細胞内在性遺伝子の特異的発現制御を目指す。