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相空間解析における定量的な方法論の構築

この研究は、偏微分方程式論における解の定量的な情報を相空間解析により導き出すための包括的で新しい方法論を構築することを目指したものであり、まずは基本課題としてそのための理論整備を行い、さらには応用課題として偏微分方程式の様々な諸問題にも取り組んだ。これにより、特に「モジュレーション空間の基礎理論とその応用」「フーリエ積分作用素の有界性」「分散型方程式に対する平滑化評価式」に関して顕著な成果をあげることができた。またこれらの研究の遂行にともない、国内外の偏微分方程式論および調和解析学の研究交流を目的とした様々な国際研究集会を組織し、国際的な人的交流においてもかなりの成果をあげることができた。偏微分方程式論の研究において、相空間上で議論を展開することにより解の性質に関する情報を引き出す方法論(相空間解析)は、解析力学の登場以来古くから用いられている手法のひとつである。この研究は、特に解の定量的な情報(Lp-型評価など)を相空間解析により導き出すための、包括的で新しい方法論を構築することを目指すものである。さらに、この方法論を非線形問題などの偏微分方程式の諸問題に応用し、「比較原理」「フロー法」などの評価式導出の際の新しいアイデアも取り込みながら、変数係数の場合など方程式の一般化へのブレークスルーの可能性をも探るものである。本年度は、主に「分散型方程式に対する平滑化評価式の最良定数」に関する研究に取り組んだ。これにより、シュレディンガー方程式に対する様々なタイプの平滑化評価式の最良定数および最良を実現する関数の存在・非存在を決定するとともに、さらにそれらの臨界型の場合にまでこの研究を推し進めた.これらの結果は、比較原理を用いることにより直ちにより一般の分散型方程式の場合の結果を導く。また、副産物として思わぬ恒等式を発見するなど,今後の新たな展開も期待される.これらの研究成果は、“Fourier Analysis and Pseudo-Differential Operators"(於フィンランド・Aalto大)、“Phase space methods for pseudo-differential operators"(於オーストリア・ESI)などの国際研究集会に招待された際に、口頭発表の形で公表した。さらに、この方法論を非線形問題などの偏微分方程式の諸問題に応用し、変数係数の場合など方程式の一般化へのブレークスルーの可能性をも探るものである。今年度は、「1.フーリエ積分作用素の大域的なLp-有界性の理論の構築」「2.スペクトル論的比較原理の確立とその応用」「3.分散型方程式に対する臨界型平滑化評価式における最良定数の決定」「4.Wieneramalgam空間とソボレフ空間との間における包含関係の決定」「5.Modulation空間の理論を用いた非線型方程式の研究」に関して進展があった.1に関しては、双曲型方程式の初期値問題において、これまで解の大域的なLp-評価式は定係数の方程式の場合にのみ知られていたが、今回の研究成果により、一般の変数係数の場合も考察できるようになった。2に関しては、以前Ruzhansky氏との共同研究により、定係数分散型方程式の平滑化評価式に対する比較原理を見い出していたが、これを変数係数やポテンシャル項を持った場合、さらには一般領域の場合にまで拡張した。3に関しては、昨年度はシュレディンガー方程式に対する様々なタイプの平滑化評価式の最良定数を決定してきたが、依然として未知のままとなっているケースも残されており、今年度はそのいくつかに対して解答を与えることができた。また副産物として、ある種の制限定理における最良定数を実現する関数も決定した。4に関しては今年度新しい着想があり、完全解決へと大きく近づくことができた。5は、hyperbolic-hyperbolic型のDevey-Stewartson方程式の初期値問題をmodulation空間において考察したものである。この研究は、偏微分方程式論に於いて特に解の定量的な情報(Lp型評価式など)を相空間解析により導き出すための、包括的で新しい方法論を構築することを目指すものである。さらには、こうして得られた方法論を非線形問題などに応用し、変数係数の場合など方程式の一般化へのブレークスルーの可能性をも探るものであった。今年度の成果としては、まずは非斉次方程式に対する平滑化評価式の正準変換による導出に関する次の論文を公表した:刊行元の事情により発行年度は2012年となっているが、実質的には本年度の公表である。この問題に関しては、これまで斉次方程式の場合には比較原理を合わせ用いることによりある程度の結果が得られていたが、非斉次方程式の場合には比較原理が確立されておらず、ここでは正準変換の方法だけで何処まで結果が得られるのかについて論じている。

また、フーリエ積分作用素のL2有界性などを論じる際に相関数の導関数が与える写像の逆写像を考察する必要が生じるが、最も標準的であるはずの斉次な相関数の場合においては、原点での特異性のために逆写像が大域的に存在するかは必ずしも自明ではない。この問題に関して一つの解決策を提示する論文を作成し、Bull. Math. Sci.誌において公表した。偏微分方程式論本研究は、まずはモジュレーション空間に関する基本課題の解決に取り組み、さらにはその成果を用いて定量的な相空間解析を行うことにより、分散型方程式に関する応用課題の遂行をめざすものである。昨年度は、このうちモジュレーション空間に関する基本課題において「モジュレーション空間とソボレフ空間との間における包含関係の決定」「モジュレーション空間上で非線形作用が閉じるための十分条件の導出」「モジュレーション空間上で正準変換が閉じるための十分条件の導出」などの所定の成果を収め、定量的な相空間解析のための基礎付けが確立した。本年度は主に応用課題を推進し、シュレディンガー方程式の時空間評価式(特に平滑化評価式)の最良定数決定問題においてめざましい進展が見られた。本研究の具体的なプランの中核として、まずはモジュレーション空間に関する基本課題の解決に取り組み、さらにはその成果を用いて定量的な相空間解析を行うことにより、分散型方程式に関する応用課題の遂行をめざすという方法が当初予定されていた。基本課題に関してこれまで解決されたことは、モジュレーション空間とソボレフ空間との間における包含関係の決定であり、応用課題としてはDevey-Stewartson方程式の特異初期値に対する時間大域的存在の証明などがあげられる。それなりに順調に研究が進行してものと考えている。本研究は、まずはモジュレーション空間に関する基本課題の解決に取り組み、さらにはその成果を用いて定量的な相空間解析を行うことにより、分散型方程式に関する応用課題の遂行をめざすものであるが、本年度はこのうちモジュレーション空間に関する基本課題において所定の成果を収めることができた。まだ未解決な部分も残されているが、少なくともこれにより次年度以降に取り組む予定である定量的な相空間解析のための基礎付けができたと考えている。また応用課題として、シュレディンガー方程式の時空間評価式(特に平滑化評価式)に関する研究にも着手したが、その最良定数決定問題においてかなりの研究の進展が見られた。モジュレーション空間に関しては、(錐上の斉次な)正準変換がモジュレーション空間上で閉じているか?モジュレーション空間上で非線形作用が閉じているか?といった基本的な問題が未だに未解決である。これらは、定量的な相空間解析あるいは非線型問題への応用上それぞれ重要な課題であり、引き続き取り組んで行きたい。また、シュレディンガー方程式の時空間評価式のもう一つの重要な例としてストリッカーツ評価式が知られているが、これに対する最良定数決定問題は依然として未解決な部分が多い。今後はこの方面の進展も目指したい。モジュレーション空間に関する基本課題としては、(錐上の斉次な)
上咽頭のマイクロバイオーム解析

38例に対して上咽頭からの無菌的に細菌採取を行い細菌培養と原疾患、鼻汁好酸球、血中IgEの関係について調べた。20%で培養陰性であった。疾患と培養された細菌との間に関連性は見いだせなかった。鼻汁好酸球と培養された細菌との間に一定の傾向はなかった。血中IgE値と培養された細菌との間に一定の傾向はなかった。同時に上咽頭から採取されたサンプルでは培養により菌が同定されたものの、PCRで増幅できず、NGSでは解析不能であった。これらの研究結果から、成人における上咽頭は細菌数が少ない環境であり、成人における上咽頭細菌叢の全身に与える影響は鼻腔、口腔咽頭と比較すると大きくない可能性が示唆された。「粘膜免疫のあり方を腸内細菌叢が決定し、自己免疫疾患やアレルギー疾患の頻度に影響を及ぼす作用はリンパ組織が豊富な鼻腔咽頭でも起こり得るものではないだろうか?」このような仮説のもとに、花粉症やアレルギー性鼻炎の背景を明らかにするうえで、腸内細菌叢同様、上咽頭の細菌叢も検討すべきであると考え本研究を計画し、福島県立医科大学・会津医療センター・耳鼻咽喉科学講座と微生物学講座が共同研究として、i)正常人の上咽頭常在菌叢のデータベース作り、ii)様々なアレルギー疾患や繰り返す感染症などと常在菌叢の関係を一部、腸内菌叢とも比較しながら総合的に解析する計画をたてた。研究初年度はできるだけ鼻腔の菌の混入のない検体を採取する方法(あらかじめ鼻腔内に無菌的なチューブを挿入し、チューブ内を経由して上咽頭の粘膜に到達する方法)で、研究参加に同意の得られた、全身麻酔下で耳鼻咽喉科領域の手術を行った患者における上咽頭からスメアの採取を行った。本年は20名の患者を得ることができ、スメア採取を行うことができた。これらの検体は会津医療センター内で冷凍保存し、福島医大微生物学講座に移送しマイクロバイオーム解析を行う予定である。この移送の際に使用する保冷バックおよび保冷材の整備も完了した。微生物学講座ではマイクロバイオーム解析を行う準備が整い、これらの検体を解析できる体制が完備された。また、検体採取時のチューブ挿入前に鼻腔内の鼻汁好酸球の検索を行い、好酸球の存在の有無についての検索を行った。常在細菌叢(normal bacterial flora)の構成に関する解析は、1度の解析で1000万本ものDNA鎖をシークエンスできる次世代シークエンサーの登場により画期的な進歩をとげた。これは、検体から直接DNAを調整し、全ての菌の16S ribosomal RNA(16S rRNA)遺伝子を増幅できるプライマーでPCRを行い、このDNA断片を1本1本網羅的にシークエンスし、相同性解析によってそれぞれの断片がどの菌種由来かを同定するものである。福島県立医科大学・会津医療センター・耳鼻咽喉科学講座と微生物学講座が共同研究として、i)正常人の上咽頭常在菌叢のデータベース作り、ii)様々なアレルギー疾患や繰り返す感染症などと常在菌叢の関係を一部、腸内菌叢とも比較しながら総合的に解析する計画をたて実験を行ってきた。これまで鼻腔の菌の混入のない検体でマイクロバイオーム解析を行った研究は報告されておらず、アレルギーや感染症等ないヒトの上咽頭正常菌叢の基礎データを集積するために、昨年までにおよそ30検体の採取を行った。本年度はさらに検体数を増やし、性別、年齢、喫煙の有無、既往歴など、菌叢に影響を与える要因を解析する検体採取に当っては全身麻酔下の手術の際に患者の同意のもとに行っているが、同意を得られた患者数が予定数よりも少なく十分に解析できる検体数が得られていない。当初は二年間で十分な検体数が得られると予想していたが、まだ検体採取が必要であり解析するまでに至っていない。38例に対して上咽頭からの細菌採取を行い細菌培養と原疾患の関係、細菌培養と鼻汁好酸球との関係、細菌培養結果と血中IgEの関係について調べた。38例の年齢は38歳から80歳におよび、平均年齢は56.5歳(標準偏差12.6)である。全例全身麻酔による手術症例であり手術に先立って、鼻腔内にシリコンチューブを挿入し、チューブを介して上咽頭から検体を擦過して採取した。手術対象となった疾患は真珠腫性中耳炎12例、慢性中耳炎6例、鼓室硬化症2例、外傷性耳小骨離断1例、顔面神経鞘腫1例、高度感音難聴1例、慢性扁桃炎5例、声帯ポリープ2例、喉頭蓋嚢胞1例、含歯性嚢胞1例、後鼻孔ポリープ1例、慢性副鼻腔炎3例、アレルギー性鼻炎1例、中咽頭腫瘍1例である。結果:培養同定された細菌は複数の場合があったが、20%で培養陰性であった。同時に上咽頭から採取されたサンプルでは培養により菌が同定されたものの、PCRで増幅できず、次世代シーケンサーでは解析不能であった。検体処理の問題か、極めて少量の検体量であったのか、今回のPCRの条件ではDNAを増幅することはできなかった。

これらの研究結果から、成人における上咽頭は細菌数が少ない環境であることがわかった。このことから、成人における上咽頭細菌叢の全身に与える影響は鼻腔、口腔咽頭と比較すると大きくない可能性が示唆された。38例に対して上咽頭からの無菌的に細菌採取を行い細菌培養と原疾患、鼻汁好酸球、血中IgEの関係について調べた。20%で培養陰性であった。疾患と培養された細菌との間に関連性は見いだせなかった。鼻汁好酸球と培養された細菌との間に一定の傾向はなかった。血中IgE値と培養された細菌との間に一定の傾向はなかった。同時に上咽頭から採取されたサンプルでは培養により菌が同定されたものの、PCRで増幅できず、NGSでは解析不能であった。これらの研究結果から、成人における上咽頭は細菌数が少ない環境であり、成人における上咽頭細菌叢の全身に与える影響は鼻腔、口腔咽頭と比較すると大きくない可能性が示唆された。マイクロバイオーム解析をする体制を整え、検体も採取したが、まだマイクロバイオーム解析を施行できておらず、やや遅れていると評価した。患者のプロフィール情報(性別、年齢、職業、BMI、喫煙歴、飲酒歴、現病歴、既往歴)は収集済みでありデータベース構築中である。本年7月までに検体採取を終了させ、そこから検体の解析を行う。9月中には解析結果をまとめさらに検体採取が必要な場合には追加の検体採取を進め、12月までには最終的な解析を行いたい。耳鼻咽喉科学現在冷凍保存してある26年度に採取した検体のバイオーム解析を早急に行い、患者個々のプロフィールに照らし合わせ、上咽頭細菌叢の傾向を把握し、検体を積み重ねることでより具体的な細菌叢の分布傾向を明らかにする。平成27年度も引き続き新たな検体の採取を継続し、少なくとも計画をしていた検体数を確保する。検体数が不十分であったため本研究の最も経費を必要とするマイクロバイオーム解析が十分にできなかったこと。結果が出なかったため予定していた研究会での発表がきなかったこと。情報収集のための研究会参加の予定都合がうまくいかなかったこと。マイクロバイオーム解析を行わなかったため、本年度に使用を予定していたもっとも費用の掛かる試薬、消耗品購入を行わなかったため、次年度使用額が生じた。当初予定していた検体数は、解析のため必要な数であり、最終的に使用する試薬等消耗品は予定通りの量となるため、三年計画で予定していた検体解析のためにかかる費用は当初予想されていた金額を下回ることはない。主にマイクロバイオーム解析のための試薬、消耗品に使用する。最新の情報収集のため学会に参加するために使用する。本年度はマイクロバイオーム解析を実施する。さらに新たな検体の採取を継続する。
気象用Ku帯広帯域レーダネットワークの研究・開発

1.定常運用3次元観測レーダ1・2号機の研究開発設置が完了していた1・2号機に加え,3号機を枚方市に設置し,北大阪を覆う高分解能レーダネットワークのテストベッドが完成した.また昨年度に引き続き,他の地上観測機器との相互評価の観測データの蓄積を行った.しかし様々な降雨イベントに対して正確な評価を行う為にはややデータ量が不足しており,今後さらなる観測を行った上で評価結果としてまとめ,発表することを考えている.また二重偏波観測機能に関しては,基礎データサンプルの取得には成功したものの,連続観測において機器の不具合が発生しており,メーカと共に対策を行っている.2.複数レーダによるネットワーク観測(1)1・2号機によるネットワーク初期観測:初期観測結果についてサンプル数が少ないながらも定量評価を行い,下記に示す国内外での学会発表を行った.また詳細にまとめたものを論文として投稿が完了しており,現在査読を受けている.(2)レーダネットワークにおける空間分解能に関する考察:本レーダネットワークでは分解体積が交差することで分解能を改善させることができる,という利点を持つ.本有用性を,(1)と共に,国際学会及び論文としてまとめた.(3)レーダネットワークにおけるアルゴリズム開発:気象レーダが内包する潜在的な問題として,降水の量的評価の難しさが挙げられる.気象レーダネットワーク環境を用い,レーダ観測量から降水の物理量を出力する新しい規範のアルゴリズムをコロラド州立大学と共同で開発し,シミュレーションの結果,高い推定精度を得た.これらの結果については,次年度国際学会にて発表する予定であり,また論文も執筆中である.提案したレーダネットワークアルゴリズムの原理はマルチセンサ観測に適用可能であり,広く応用されることが期待されている.3.大気現象の3次元分布の観測前年度までに,これまで観測の難しかった日本海側に特徴的にみられる小規模の竜巻について,観測に成功していた.本年度は観測データの詳細な解析を行い.特に顕著な事例について,詳しい動態の知見を得るに至った.1.定常運用3次元観測レーダ1号機,2号機の研究・開発1号機の開発について,その設計及び初期観測における観測性能評価結果を論文としてまとめ,先日IEEE TGRSに採録が決定した.加えて,同内容に関連してのいくつかの学会発表を行った.偏波観測機能を付加した2号機は,ソフトウェアも含め設計製作が完了し,昨年10月に大阪大学吹田キャンパスに設置した.現在,初期観測・精度検証を行うと共に,信号処理装置の最終調整を行っている.2.複数レーダによるネットワーク観測気象レーダネットワークを用いた高精度の降水プロファイル観測の為に,レーダネットワーク環境を利用した降雨減衰補正手法の開発を行った.本研究ではカルマンフィルタを用いた確率的補正手法を提案しておりシミュレーションデータに適用した結果,降雨エコーを非常に精度良く推定されているだけでなく,更に降水粒子の粒径分布をも推定できていることを示唆する結果が得られた.ネットワーク環境を用いた観測実験は既に数度実施しており,今後は実データに適用して性能評価を行う.3.大気現象の3次元分布の観測観測計画は当初のものから大幅な変更を行った.観測場所を鹿児島県種子島から山形県庄内空港に変更し,12月の観測キャンペーンを実施した.その理由は,1)冬季の庄内平野は竜巻等の局所的大気現象が発生し易い事,2)雪の観測が可能で,庄内での観測にて本レーダの実績を広げられる事,3)観測データを空港気象の観点からも活用でき,航空機の安全運航・就航率向上等,運用面の利益に直結する事,が挙げられる.今年は暖冬またはエルニーニョとも言われており例年に比べて竜巻等の発生が少なかったが,いくつかの特徴的なデータを取得することに成功した.1.定常運用3次元観測レーダ1号機,2号機の研究・開発1号機については,前年度にて完成し,構成及び初期観測結果について,本年度,論文誌に掲載された.2号機では,1号機同様の単偏波観測が問題なく動作することを確認し,更に2重偏波観測の初期観測結果を解析した所,基本性能に問題がないことを確認した.年度初めに確認された偏波ソフトウェア上のバグは修正を完了し,来年度に初期観測及び精度検証を行い,論文として発表する予定である.2.複数レーダによるネットワーク観測本年度始めより,1,2号機を用いた周波数分割でのレーダネットワーク初期観測を実施した.両レーダのデータ解析結果より,重複観測領域において両レーダが相補的に観測することで,未観測域を無くし,高精度な降雨観測が実現することを確認した.この結果については現在論文として投稿中である.また,レーダネットワークプロダクトを用いた新たな高精度降雨減衰補正アルゴリズムについては,現在シミュレーションによる詳細な評価を実施すると共に,更なる精度向上の為に,拡張アルゴリズム(2重偏波の利用,ネットワーク環境における高効率処理)についての検討を進めている.3.大気現象の3次元分布の観測昨年度の庄内空港における観測から,極低気圧という特殊な事例発生時の観測データを取得したことが判明した.本レーダによる結果から,非常に強い突風及び急激な風向の変化を捉えており,これが極低気圧内部の詳細構造を示すものであると推測し,現在解析を進めている.今年度も引き続き,庄内空港での観測を実施している.加えて,これまでの観測結果から,これまで定常観測が難しかった高度300m以下の降雨の鉛直構造について議論し,その変化について初めて定量的に評価した結果についてまとめ,論文誌に掲載された.1.定常運用3次元観測レーダ1・2号機の研究開発設置が完了していた1・2号機に加え,3号機を枚方市に設置し,北大阪を覆う高分解能レーダネットワークのテストベッドが完成した.

また昨年度に引き続き,他の地上観測機器との相互評価の観測データの蓄積を行った.しかし様々な降雨イベントに対して正確な評価を行う為にはややデータ量が不足しており,今後さらなる観測を行った上で評価結果としてまとめ,発表することを考えている.また二重偏波観測機能に関しては,基礎データサンプルの取得には成功したものの,連続観測において機器の不具合が発生しており,メーカと共に対策を行っている.2.複数レーダによるネットワーク観測(1)1・2号機によるネットワーク初期観測:初期観測結果についてサンプル数が少ないながらも定量評価を行い,下記に示す国内外での学会発表を行った.また詳細にまとめたものを論文として投稿が完了しており,現在査読を受けている.(2)レーダネットワークにおける空間分解能に関する考察:本レーダネットワークでは分解体積が交差することで分解能を改善させることができる,という利点を持つ.本有用性を,(1)と共に,国際学会及び論文としてまとめた.(3)レーダネットワークにおけるアルゴリズム開発:気象レーダが内包する潜在的な問題として,降水の量的評価の難しさが挙げられる.気象レーダネットワーク環境を用い,レーダ観測量から降水の物理量を出力する新しい規範のアルゴリズムをコロラド州立大学と共同で開発し,シミュレーションの結果,高い推定精度を得た.これらの結果については,次年度国際学会にて発表する予定であり,また論文も執筆中である.提案したレーダネットワークアルゴリズムの原理はマルチセンサ観測に適用可能であり,広く応用されることが期待されている.3.大気現象の3次元分布の観測前年度までに,これまで観測の難しかった日本海側に特徴的にみられる小規模の竜巻について,観測に成功していた.本年度は観測データの詳細な解析を行い.特に顕著な事例について,詳しい動態の知見を得るに至った.
繊毛内物質輸送を制御する低分子量G蛋白質の同定と分子基盤の解明

繊毛は多くの脊椎動物の細胞に存在し、細胞の運動性や感覚受容において重要な役割を果たしている。繊毛の形成・維持は、微小管を介した繊毛内物質輸送システム(intraflagellar transport : IFT)によるが、その詳細な制御機構に関しては未解明な部分が多い。申請者らは、ある種の低分子量G蛋白質がIFTにおいて必須の役割を担う可能性を想定し、網羅的なプロモーター解析から線虫の繊毛で特異的に発現すると考えられる低分子量G蛋白質を数種同定した。平成21年度はこれらの分子の中で主に小胞輸送・膜融合に関与するArf/Arlファミリーに属する低分子量G蛋白質Arl13および繊毛性疾患Bardet-Biedl症候群(BBS)の原因遺伝子として同定されたArl6について解析し、以下の知見を得た。1.Arl6、Arl13は実際に線虫の繊毛に発現しており、線虫Arl13変異体では、繊毛の異常に起因すると考えられる行動の減少と蛍光色素の取込み異常を見出した。Arl13のヒトホモログであるArl13bは、N末端に存在するArf/Arl相同領域に加えて、約200アミノ酸からなるC末端領域(コイルドコイルモチーフやプロリンに富む領域を含む)を有するというユニークな一次構造を示す。このArl13bも哺乳動物細胞の繊毛に限局して局在するが、Arl13bのN末端のパルミトイル化とC末端に存在するRVxPモチーフがその繊毛局在性に重要であることを見出した。線虫での知見と合わせると、哺乳動物細胞においてもArl13bがIFTにおいて必須の役割を担う可能性が示唆された。2.生化学的な実験から、BBS患者で見出されたアミノ酸置換変異が、これまでに知られている様式とは全く異なった機構で、Arl6のグアニンヌクレオチド結合特性を変化させることを見出した。繊毛(cilia, flagella)は、多くの脊椎動物の細胞に存在し、細胞の運動性や感覚受容において重要な役割を果たしている。繊毛の形成・維持は、微小管を介した繊毛内物質輸送システムIFT(intraflagellar transport)により担われているが、その詳細な制御機構に関しては未解明な部分が多い。申請者はある種の低分子量G蛋白質が夏IFTにおいて必須の役割を担う可能性を想定し、網羅的なプロモーター解析から線虫の繊毛で特異的に発現すると考えられる低分子量G蛋白質を同定した。本年度はこれらの分子のうち主に小胞輸送・膜融合に関与するArf/Arlファミリーに属する低分子量G蛋白質Arl13および繊毛性疾患Bardet-Biedl症候群の原因遺伝子として同定されたArl6について解析し、以下に示す知見を得た。1.Arl6、Arl13は実際に線虫の繊毛に発現しており、線虫Arl13変異体では、繊毛の異常に起因すると考えられる行動範囲の減少と蛍光色素の取り込み異常を見出した。さらなる解析から、Arl13変異体では繊毛内物質輸送システムIFTによる輸送速度に異常をきたしていることを明らかにし、Arl13がIFTにおいて必須の役割をする因子であることが示唆された。2。Arl13のヒトホモログであるArl13bが哺乳動物細胞の繊毛に限局して局在し、繊毛の形成および維持に関与していることを明らかにした。3.生化学的な実験から、Bardet-Biedl症候群における原因変異によりArl6はGTPとの結合能が顕著に減少することを見出した。現在はArl13bおよびArl6の機能およびその分子基盤を明らかにする目的で、相互作用因子の探索を中心に解析を進めている。

2.生化学的な実験から、BBS患者で見出されたアミノ酸置換変異が、これまでに知られている様式とは全く異なった機構で、Arl6のグアニンヌクレオチド結合特性を変化させることを見出した。
大型自立円筒構造物群の地震時衝突および転倒に対する安全化技術の最適化研究

本研究では,大型の自立した2重円筒構造物群の地震時の衝突および転倒を確実に抑制することを目標として,簡便かつ実用的な制振化手法(高粘性流体利用およびジャイロスコープの設置)について,それらの効果を実験・解析両面から検証するとともに新たな免震構造についてもその効果を検証し,最適化を行い耐震安全化技術を構築することを目的として実施した.その結果,提案した2重円筒構造アニュラス部に高粘性流体を満たした制振装置は十分なすべり変位制振効果を有すること,および最適化が重要であることが判明した.また,ジャイロスコープによるロッキング制振効果は十分であることを,実験・解析両面から明らかにした.本研究では,大型の自立した2重円筒構造物群の地震時の衝突および転倒を確実に抑制することを目標として,簡便かつ実用的な制振化手法(高粘性流体利用およびジャイロスコープの設置)について,それらの効果を実験・解析両面から検証するとともに新たな免震構造についてもその効果を検証し,最適化を行い耐震安全化技術を構築することを目的として実施した.その結果,提案した2重円筒構造アニュラス部に高粘性流体を満たした制振装置は十分なすべり変位制振効果を有すること,および最適化が重要であることが判明した.また,ジャイロスコープによるロッキング制振効果は十分であることを,実験・解析両面から明らかにした.我が国では近年,再処理プラントの稼動遅れにより,原子力発電所から排出される使用済み核燃料の貯蔵容量が逼迫している.そのため,排出される使用済み核燃料は,使用済み核燃料貯蔵容器と称する直置きの自立した大型2重円筒構造物に収納され,それらは林立した状態で中間貯蔵施設に1時的に保管される.このような自立した大型円筒容器は大規模地震時にはすべりやロッキングと言った強非線形応答を示し,容器相互の衝突や転倒などの問題が懸念されている.しかしながら,このような大型の構造物に適用可能な制振手法はほとんど検討されていないのが現状である.一方,近年,新潟県中越沖地震などの大規模地震が頻発していることから,これら使用済み核燃料貯蔵容器の耐震安全性の確保がエネルギーサィクル確立のため非常に重要となっている.そこで,本研究では,使用済み核燃料貯蔵容器に代表される大型の自立した2重円筒構造物群の地震時の衝突および転倒を確実に抑制することを目標として,すでに解析的基礎検討により有効性を把握済みの簡便かつ実用的な制振化手法(流体封入およびジャイロスコープの設置)について,それらの効果を実験的にも検証するとともに新たな免震構造についてもその効果を検証し,最適化を行い耐震安全化技術を構築することを目的とするものである.平成22年度は,2重円筒構造の簡潔な試験体を製作し,小型振動台による加振試験を行い,液体によるすべり制振効果を検証した.その結果,内部円筒の固有振動数より高い振動数領域では,液体連成効果により,外部円筒のすべり変位を抑制しうることが確認でき,制振手法適用性の目処を得た.平成22年度の研究では,2重円筒構造の簡潔な試験体を製作し,小型振動台による加振試験を行い,液体によるすべり制振効果を検証した.平成23年度は,新たにダンパ部分の改良を行い,パラメータの設定が容易なダンパ要素を製作した.すべり免震試験体についても,上で製作したダンパ要素を組み込んだ新しい試験体を製作した.要素試験体を用いて,自由振動試験により,流体の粘度やすきま比と減衰比や固有振動数との関係を定量的に把握した.また,振動台試験により,すべり免震試験体のすべり変位と応答加速度に対する上記パラメータの影響を把握した.その結果,流体粘度を向上させるとすべり変位は大きく低減可能であることが確認できた.一方,応答加速度については,増加する傾向にあることが判明し,ロッキングの制振の観点では,流体粘度はある程度小さいほうがよいことが明らかになった.すなわち,流体粘度やすきま比については,最適な値があることが明確になった.さらに,解析モデルを構築し,流体粘度や隙間比が応答変位や応答加速度に与える影響について,体系的に検討した.ロッキング現象については,ジャイロを搭載した場合の解析モデルを構築しロッキング運動の抑制効果を解析的に検討した.具体的には,外部円筒構造の上部に小型ジャイロを取り付け,その際,影響度の高いジャイロの慣性モーメントや回転数をパラメータとし,それらの影響について把握した.また,次年度の研究を進めるための課題を抽出した.本研究では,近年頻発する大規模地震に対し,使用済み核燃料貯蔵容器に代表される大型の自立した2重円筒構造物群の地震時の衝突および転倒を確実に抑制することを目標として,すでに解析的基礎検討により有効性を把握済みの簡便かつ実用的な制振化手法(流体封入およびジャイロスコープの設置)について,それらの効果を実験的にも検証するとともに新たな免震構造についてもその効果を検証し,最適化を行い耐震安全化技術を構築することを目的として実施した.平成22年度の研究では,2重円筒構造の簡潔な試験体を製作し,小型振動台による加振試験を行い,高粘性流体によるすべり変位制振効果を検証した.その結果,提案した変位制振機構は十分な制振効果を有することを確認した.しかし,一方で応答加速度は増加傾向にあり,流体粘度等において最適化が重要であることを確認した.平成23年度は,平成22年度に引き続きすべり変位制振効果における2重円筒の偏心が及ぼす影響について,実験と解析両面から検討を行った.

その結果,制振効果において偏心は大きな影響を有することが確認できた.また,この偏心依存性を考慮した解析手法を構築した.平成24年度は,同じ試験体を一部改造したものを用いて,振動台試験によりジャイロスコープによるロッキング運動の抑制効果を検証するとともに,解析によっても制振効果を確認した.制振装置として,外部円筒構造の上部に小型ジャイロスコープを設置した.その際,影響度の高いジャイロの慣性モーメントや回転数をパラメータとした.平成25年度は,加振装置の故障により遅延した一部の実験を実施するとともに,研究の総括を行った.その結果,すべり変位とロッキングそれぞれの制振手法を連成させた統合的制振化技術の開発がさらに必要であることが判明した.すべり免震構造の応答変位の高粘性流体による抑制技術の開発については,計画より早く進み,非常に良い成果を得た.また,ジャイロによるロッキング制振技術の開発については,試験設備の故障などもあり,少し当初の予定より遅れた.25年度が最終年度であるため、記入しない。平成24年度は,すべり免震の応答変位の抑制については,偏心の影響の把握について検討を行う.また,ロッキングの制振については,ジャイロシステムの効果について,解析による検討を行うとともに,実験装置の設計,製作を行う.25年度が最終年度であるため、記入しない。
噴霧二相流によるマイクロ界面プラズマ反応を活用した汚染浄化

水質汚染問題の解決は世界的に急務の課題となっており、添加物等を用いないプラズマによる水処理技術に注目が集まっている。特に、反応性の高いOHラジカルなどのフリーラジカルを活用する高度水処理に難分解性有機物分解の期待が寄せられている。本研究はプラズマにより生成したフリーラジカルを効果的に活用するため溶液を蒸気として放電空間に導入する水処理方法に関して、同軸形状のDBDチューブを作成し、水処理実験を行った。本処理方法に関して、1.プラズマリアクターの基礎特性、2.液体物性変化、3.難分解性有機物分解の3点について実験を行った。1.プラズマリアクターの基礎特性作成したプラズマリアクターの基礎特性として消費電力やOHラジカルの生成に関して導入する液体流量変化に対して計測を行った。本リアクターの消費電力は概ね数ワット程度と非常に小電力であり導入液体流量の増加とともに上昇する。また、分光計測からOHラジカルの生成が確認され、アルゴンの発光強度に対する相対発光強度は、液体流量の増加とともに上昇する。2.液体物性変化純水を処理対象とすると、本処理方法によって最大900mg/l程度の非常に高濃度の過酸化水素が生成される。過酸化水素は主にフリーラジカルの再結合反応により生成することから、OH等のフリーラジカルが高効率に処理溶液と反応していると考えられる。3.水中有機物分解分解対象として、難分解性有機物である酢酸を用い分解実験を行った。分解率は最大で70%程度を示し、フリーラジカルによる難分解性有機物の分解可能性が示唆された。分解率は導入する液体流量の増加とともに減少するが、分解効率は液体流量とともに上昇する。本研究課題は平成26年度が最終年度のため、記入しない。水質汚染の問題は世界的に解決が急がれる問題の一つであり、プラズマによる水処理技術に注目が集まっている。本研究はマイクロ液滴と反応性プラズマを混相化した水処理方法に関して、噴霧流プラズマリアクターを作成し、主にメチレンブルー染料を用いた脱色実験を行い分解性能の評価を行なっている。本処理方法はプラズマ中に処理水を噴霧するため、プラズマにより生成された化学種が効率的に有機物分解に寄与する。本処理方法に関して、1.プラズマリアクターの基礎特性、2.液体物性変化、3.水中有機物分解の3点について実験を行った。1.プラズマリアクターの基礎特性作成したプラズマリアクターの基礎特性として消費電力やオゾン、OHラジカルの生成に関して計測を行った。本リアクターの消費電力は概ね数ワット程度と非常に小電力であり、オゾンの生成効率が最大で150g/kWhと非常に高効率であった。また、作動ガスとしてアルゴンを用いると、フリーラジカルの一種であるOHラジカルの生成が確認された。2.液体物性変化処理前後の溶液の液体物性の比較を行い、難溶性であるオゾン、OHラジカル等、活性種生成の指標である過酸化水素が液滴中に効率的に溶存することが明らかになった。また、これらの化学種の溶存量が溶液pHの影響を強く受け、そのpH依存性を解明した。3.水中有機物分解水中有機物として、メチレンブルーの分解実験を行い、1度の処理でほぼ100%の脱色が可能である。また、その分解効率は最大で2mg/kJと非常に高効率である。さらに、難分解性有機物である酢酸の分解実験を行い、分解の中間生成物であるギ酸の生成を確認した。近年、水質汚染問題の深刻化から、プラズマを用いた水質浄化技術に非常に高い関心が寄せられている。特にOHラジカル等反応性の高い活性種による難分解性有機物の分解を目的とした高度水処理に注目が集まっている。本研究では、処理水を微細化しミストとして放電空間中に導入する水処理方法を対象として、Surface Micro Discharge (SMD)、同軸円筒誘電体バリア放電(DBD)チューブの2種類を作成し、活性種の生成特性や難分解性有機物である酢酸の分解について、数値シミュレーション及び水処理実験による解析を行う。平成25年度は以下の数値シミュレーション及び実験を行った。・SMDチューブにおける、噴霧流中活性種生成に関する数値シミュレーション昨年度のSMDチューブによる水質浄化実験をベースとした、プラズマ、気相、液相の3相にわたる混相流中化学反応のモデリング及び数値シミュレーションを行った。本数値シミュレーションにより、化学種溶存量のpH依存性が実験と良い一致を示し、本モデルの妥当性が示された。また、管内ミストへの化学種溶存濃度より本処理方法における最適な管径が存在することが示唆された。・同軸円筒DBDチューブによる酢酸分解実験同軸円筒形状のDBDチューブを作成し、その基礎特性(消費電力、化学種の同定)及び有機物の分解特性について実験による解析を行った。本処理方法により、活性種生成の指標である過酸化水素濃度を測定し、650mg/lの高濃度で生成されることを確認した。また、通常オゾンのみでは分解されない酢酸を分解対象とした水処理実験を行い、数ミリ秒という極めて短いミスト滞在時間にもかかわらず、最大で80%の高い分解率を示した。

特に、反応性の高いOHラジカルなどのフリーラジカルを活用する高度水処理に難分解性有機物分解の期待が寄せられている。本研究はプラズマにより生成したフリーラジカルを効果的に活用するため溶液を蒸気として放電空間に導入する水処理方法に関して、同軸形状のDBDチューブを作成し、水処理実験を行った。本処理方法に関して、1.プラズマリアクターの基礎特性、2.液体物性変化、3.難分解性有機物分解の3点について実験を行った。1.プラズマリアクターの基礎特性作成したプラズマリアクターの基礎特性として消費電力やOHラジカルの生成に関して導入する液体流量変化に対して計測を行った。本リアクターの消費電力は概ね数ワット程度と非常に小電力であり導入液体流量の増加とともに上昇する。また、分光計測からOHラジカルの生成が確認され、アルゴンの発光強度に対する相対発光強度は、液体流量の増加とともに上昇する。2.液体物性変化純水を処理対象とすると、本処理方法によって最大900mg/l程度の非常に高濃度の過酸化水素が生成される。過酸化水素は主にフリーラジカルの再結合反応により生成することから、OH等のフリーラジカルが高効率に処理溶液と反応していると考えられる。3.水中有機物分解分解対象として、難分解性有機物である酢酸を用い分解実験を行った。分解率は最大で70%程度を示し、フリーラジカルによる難分解性有機物の分解可能性が示唆された。分解率は導入する液体流量の増加とともに減少するが、分解効率は液体流量とともに上昇する。本研究課題は平成26年度が最終年度のため、記入しない。メチレンブルー溶液に関して非常に高効率で処理することができ、また酢酸に関しても分解が可能であることが示唆されたことから概ね順調に進展しているといえる。噴霧流中の活性種生成課程の詳細について数値シミュレーションによる解析を行い、さらに、同軸型リアクターにより、非常に短い反応時間で難分解性有機物である酢酸を高分解率で分解可能であることから、概ね順調に進展していると言える。現状では溶液が直接プラズマに接しないため、酢酸の分解率は低い。そこで、プラズマリアクターを二重同軸円筒形状に改良し、酢酸分解率の向上を目指す。難分解性有機物の完全分解を目的とし、水蒸気中プラズマによる処理を行う。また、水素生成等、付加価値のある物質の生成について解析を行う。
ウシガエル卵由来レクチンの水素結合.異方性温度因子、および温度の相関

これまでに、ウシガエル卵由来レクチン(111アミノ酸残基)の290Kの温度で得られた1.14Å分解能のX線回折強度データおよび100Kで得られた1.06Å分解能のデータに対して結晶構造精密化を行い、全原子の異方性温度因子を決定した。さらに200K,180K,160K,および100Kでの原子分解能のデータの収集にも成功している。SPring-8のビームライン44B2(波長は0.7Åに設定した)に於いてリガクRAXIS-IVを用いて100Kで得られたX線回折強度データ(P3_221,a=b=41.653Å,c=118.126Å)は、1.06Å分解能にも達する極めて良質のものであった。収集された反射数は53,000以上(R_<merge>(I)=0.042,<I/σ>=7.9,multiplicity=3.9)で最外角シェルでも理論値の90%(R_<merge>(I)=0.250,<I/σ>=2.9,multiplicity=2.9)を超える数の反射を得ることができた。そのため、精密化において異方性温度因子を加味してもデータ/パラメータ比が4を超える。1.14Å分解能の構造を初期構造としてプログラムSHELXLで異方性温度因子も含めて精密化を行っているが、現在のところ、R-factorとfree R-factorがそれぞれ、0.1035、0.1401となっている(原子の結合距離の理想値からのずれ(rms)は0.008Å)。精密化に含めている原子の数は水素原子を含めて2,755個(非対称単位中に蛋白質1分子、緩衝液のクエン酸1分子、および水354分子を含む)であり、非対称単位のおよそ93%の体積を占める。差フーリエ図上の電子密度分布で0.432e/Å^3(温度因子78.96Å^2の酸素原子の中心の電子密度分布の理論値に相当)を超えるのは6箇所しかなく、これ以上はほとんど水分子を拾い集めることはできない段階まで精密化が進んでいる。
河川堤防および貯水池の決壊に伴う洪水・土砂の流下過程

本研究では、河川堤防及び貯水池の決壊に伴う洪水・土砂の流下過程について、土中侵食と浸透による河川堤防の破壊過程、ならびに貯水池決壊段波の流下過程に関する基礎実験と数値解析を行った。まず、河川堤防の破壊過程については、堤体底面に先端浸透型あるいは全面浸透型のパイプ状空洞が存在する場合を想定し、大小2種類の模型堤体(土質定数20通り)を対象として、空洞の先端位置を堤体底面の10等分点にそれぞれ設定して浸透流解析と堤体の安定解析を行った。その結果、空洞の位置が表法肩から河道側に移ると、パイプの様式に関係なく浸出流量が急増し、堤体が不安定になることが分った。また、堤体の安定に関して内部摩擦角より粘着係数の影響が極めて大きいことが示された。こうした解析結果の妥当性を基礎実験から明らかにするとともに、堤体の土中侵食の進行から破壊に至るプロセスを浸出流量や流出土砂量などの変化から詳細に考察した。つぎに、貯水池決壊段波の流下過程については、固定床水路(滑面・粗面)、移動床水路及び貯水池に流入する段波の伝播・変形過程を実験的に検討し、漸変非定常流と河床変動に関する数値解析の適合性について考察した。固定床の場合には、段波のフロントとピ-クの伝播特性に対する河床勾配、粗度係数及び貯水池初期水深の影響は、実験と計算の結果が定性的に対応するが、初期流下過程に適合する粗度係数の値は定常流のそれの約1/2であって、下流地点で通常の値に近ずく。移動床水路の段波は、立ち上がりが急激であって、流下過程で波高が増大したり、一定波高が継続するなど単調な逓減特性を示さない。一方、貯水池における段波の流下過程は、初期進行波では計算値と実験値がほぼ一致するが、波高の大きい遡上波については砕波するために、実験値は計算値に比べて波高が低く、伝播速度も小さくなる、などの特徴を指摘した。
細孔内を反応場とする脱カルボキシル化／カルボキシル化を伴う新反応開発

カルボン酸類は、化学的に安定で取り扱いやすく、また化石資源だけでなくバイオマスを始めとする多様な有機資源から得られるため、有機合成における重要なビルディングブロックとなっている。カルボキシル基は遷移金属触媒の金属中心に適度に配位するため、配向基として機能し、近傍の炭素ー水素結合を直接誘導体化することが可能となる。例えば我々は、ペンタメチルシクロペンタジエニルロジウム触媒および銀塩を酸化剤として用い、アクリル酸類をアルケンやアルキンとともに反応させると、カルボキシル基のロジウム中心への配位を鍵としてβ位の炭素ー水素結合が切断され、酸化的カップリング生成物を与えることを報告している。本研究の2年目にあたる平成29年度には、これら同じ組み合わせの基質を、ロジウム触媒を添加せずに銀塩のみを用いて反応させると、アルキンの三重結合へのカルボキシル基の付加が立体選択的に起こり、(Z)-エノールエステルが得られることを見出した。脂肪族カルボン酸の反応では、触媒量の銀塩存在下でもスムーズに進行した。またカルボキシル基を配向基として利用した炭素ー水素結合の直接誘導体化についても引き続き検討し、ロジウム触媒を用いる条件では、N-フェニルインドール-3-カルボン酸とアルケンおよびアルキンとの酸化的カップリングが効率よく進行し、拡張されたπ共役系を有するインドール誘導体を合成できることを明らかにした。さらにカルボン酸類と同様に入手容易なサリチルアルデヒドとアルキンとの新規酸化的カップリングを開発することにも成功した。29年度が最終年度であるため、記入しない。カルボン酸類は、入手容易で安定なため、有機合成における重要なビルディングブロックである。種々遷移金属触媒存在下で、カルボキシル基は脱炭酸カップリングにより様々な置換基へと変換され、有用分子を与える。一方、カルボキシル基は触媒の金属中心に適度に配位するため、配向基として機能し、近傍の炭素ー水素結合を直接誘導体化することが可能となる。例えば我々は、三価のペンタメチルシクロペンタジエニルロジウム錯体を触媒として用い、適当な酸化剤存在下、安息香酸をアルケンとともに反応させると、カルボキシル基のロジウム中心への配位を鍵としてオルト位の炭素ー水素結合が切断され(シクロメタル化)、続くアルケン挿入を経てo-アルケニル安息香酸を与えることを報告している。またカルボキシル基の配位が、ピリジル基等の配向基に比べ弱いため、シクロメタル化ののちに解離し、二つ目の炭素ー水素結合を切断することも可能となる。このような過程を経る反応として、我々は最近、2,2-ジフェニルプロピオン酸の脱水素環化を報告している。本研究の初年度にあたる平成28年度は、このようなカルボキシル基の特徴を利用したカルボン酸類の触媒的変換法開発について検討を行い、同様のロジウム触媒系を用いると、3-フェノキシ安息香酸でも二回のシクロメタル化を経る脱水素環化が進行することを見出した。このようなカルボン酸類のユニークな反応に加えて、同様に入手容易な基質の新規変換反応の開発にも成功した。カルボキシル基の配位を鍵とする、カルボン酸類の触媒的変換法の開発を順調に進めている。今後、これらの触媒系のさらなる改良を行い、より適した反応場での高効率分子変換法へと発展させる。このまま、様々なカルボン酸類の新規変換反応開発を進める予定である。触媒の配位環境等、反応場を整備することで、脱カルボキシル化を制御し、これまでと異なる生成物へと導くことにも挑戦する。さらにカルボン酸類以外の、簡便に入手容易な有機分子の触媒的変換法の開発にも取り組む。
細胞培養系を用いた尿酸動態機能検定系の構築と天然物・食品由来成分の作用解析

痛風の主要原因である高尿酸血症の予防・改善に効果的な天然物・食品由来成分を新たに見出すために、培養肝細胞における尿酸産生抑制能検定系を用いて、ポリフェノールを中心に尿酸産生を阻害する化合物の探索を行った。その中で複数の新規の有効な化合物を見出した。次にそれらの化合物をプリン体誘導性高尿酸血症モデルマウスに経口投与し、動物個体レベルでも有効であるかどうか検討を行った。その結果、タキシフォリン、イソラムネチンおよびウロリチンAが投与量依存的に血漿尿酸値の上昇を抑制することが認められた。その作用機序は、肝臓におけるキサンチンオキシダーゼの活性の抑制によるものであることが示唆された。本研究は、細胞培養系および動物実験系を用いて高尿酸血症の予防・改善に効果的な天然物・食品由来成分を新たに見いだし、その作用メカニズムについて明らかとすることで、ヒトへ応用するための基礎的知見を得ることを目的とした。高尿酸血症の原因のひとつとして、プリン体を多く含む食品の過剰摂取が挙げられる。プリン体は、肝臓においてキサンチンオキシダーゼなどの数種類の酵素により尿酸に代謝され、尿酸は血中に放出される。そこで培養肝細胞を用いて、尿酸の産生を抑制する天然物・食品由来成分の探索を行ったところ、尿酸産生を抑制する複数の化合物を見いだした。そのうちのひとつであるタキシフォリンは、シベリアカラマツなどの森林樹木やイチゴの花托に含まれるポリフェノールである。次に、プリン体誘導性高尿酸血症モデルマウスにおけるタキシフォリンの作用を検討した結果、投与量依存的に血漿尿酸値の上昇を抑制することが認められた。さらに肝臓中において尿酸レベルおよびキサンチンオキシダーゼ活性の低下が認められたことから、タキシフォリンの尿酸値低下作用のメカニズムは、肝臓におけるキサンチンオキシダーゼ活性の低下によるものであることが示唆された。今後は、培養肝細胞において尿酸産生抑制能を示した他の化合物についてもモデルマウスを用いてその有用性について検証し、その作用機序について検討する。また継続して高尿酸血症の予防・改善に効果的な天然物・食品由来成分の探索を行う。ポリフェノールを中心に天然物・食品由来成分を対象として、培養肝細胞において尿酸産生の抑制の評価を実施した。その中で複数の有効な化合物を見いだし、そのうちのタキシフォリンについては、動物レベルにおいても尿酸値低下作用を有することを検証することができた。さらにその作用機構の一端も明らかとすることができた。以上を総合的に鑑みると、現在のところ研究は順調に進展していると判断した。本研究の目的は、細胞培養系および動物実験系を用いて、痛風の主要原因と知られている高尿酸血症の予防・改善に効果的な天然物・食品由来成分を新たに見いだし、その作用機構を明らかとすることで、ヒトへ応用するための基礎的知見を得ることである。これまでに申請者らは、株化培養肝細胞AML12における尿酸産生抑制能検定系を構築している。当年度では、この検定系を用いてポリフェノールなどの天然物・食品由来成分を中心に尿酸産生を阻害する候補物質のスクリーニングを行った。その中で複数の新規の有効な化合物を見いだした。次にそれらの化合物を高尿酸血症モデルマウスに経口投与し、動物個体レベルでも有効であるかどうか検討を行ったところ、ウロリチンAおよびイソラムネチンが投与量依存的に血漿尿酸値の上昇を抑制することが認められた。ウロリチンAは、イチゴやザクロに多く含まれるエラグ酸の生体内代謝物のひとつである。細胞培養系において、ウロリチンAはエラグ酸およびその代謝物のひとつであるウロリチンBよりも強く尿酸の産生を抑制することを明らかとした。またイソラムネチンは、タマネギ、アーモンドやワインなどに含まれるO-メチル化ケルセチンのひとつであり、ケルセチンの生体内代謝物のひとつでもある。イソラムネチンはケルセチンと同様に肝細胞の尿酸産生強く抑制する一方で、イソラムネチンの構造異性体であるラムネチン、アザレアチンおよび3-O-メチルケルセチンの尿酸産生抑制能はイソラムネチンよりも劣るということも分かった。ウロリチンAおよびイソラムネチンの抗高尿酸血症の作用機序について検討した結果、モデルマウスの肝臓におけるキサンチンを尿酸に代謝する酵素であるキサンチンオキシダーゼの活性の抑制によるものであることがわかった。平成28年度に見いだした細胞レベルで尿酸産生を抑制する残りの化合物について、動物レベルにおいても尿酸値低下作用を有するか検証するとともに、平成29年度も引き続き細胞培養系および動物実験系を用いて、高尿酸血症の予防・改善に効果的な天然物・食品由来成分の探索を行う。

モリンなど一部のポリフェノールが、肝臓での尿酸産生を抑制する一方で、腎臓での尿酸排泄も促進することが報告されている。そこで平成29年度は、動物レベルで尿酸値低下作用を示した化合物が、腎臓での尿酸排泄作用も促進するかについても検討を行う。生活科学物品費が計画した価格よりも安かったため。細胞培養系において見いだした候補物質の数が予想よりも多かったため、H29年度に行う動物実験系での評価の回数が増える見込みである。これにより生じる物品費の一部として使用する。
鉱石鉱物中の微量成分と鉱物生成温度との関係

平衡状態にある二鉱物間の微量成分の分配係数は生成温度に依存する度合が大きく、これを利用した生成温度推定の可能性は理論的あるいは実験的には実証されてはいるが、鉱床を対象としては未だ十分に検証がされていない。本研究では鉱床型,構成鉱物種などの異なる釈迦内,下川,Broken Hill,神岡,秩父,豊羽,大江及びMamutの8鉱床の鉱石鉱物中の微量成分の分配挙動を調べ、次いで分配係数と生成温度との関係について鉱物合成実験結果との対比及び流体包有物による生成温度との比較検討を試みた。1.微量成分の鉱石鉱物間における相関性Mn,Cd,Ni,Co,Inほか13元素について8鉱床の鉱物間の元素毎の相関性を調べた。元素毎にあるいは鉱床毎に相関関係は極めて多様なパターンを示すが、相関関係の大きいものには豊羽の閃亜鉛鉱・黄鉄鉱中のInとCo閃亜鉛鉱・方鉛鉱中のNi,釈迦内の閃亜鉛鉱・黄鉄鉱中のMn,大江の閃亜鉛鉱・黄鉄鉱中のCd,などの組合せが挙げられる。2.微量成分による生成温度の推定閃亜鉛鉱と方鉛鉱間のMn及びCdの分配係数による2つの温度スケールを用いて釈迦内,神岡,豊羽及び大江の各鉱床における生成温度について計算した。算出された生成温度は上記のいずれの鉱床においても流体包有物あるいは硫黄同位体によって推定される温度よりも高く、またその最大値と最小値の差も大きく、これらの鉱石鉱物の生成温度を表わす値とは考へ難い。このように閃亜鉛鉱と方鉛鉱間のMn及びCdの分配係数と生成温度との間に相関性が認められない原因としてはいくつかの要因が考慮されるが、海底の熱水活動で生成されつつある鉱床から類推されるようにこれらの鉱石鉱物は合成実験におけるよりも比較的短い反応時間で生成され、未だ平衡に到達していないことが最大の原因と考えられる。