hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
高圧利用による食品素材の機能および物性変換に関する研究

食品材料に数千気圧の静水圧をかけると、タンパク質は変性し、凝固・ゲル化する。また、酵素は失活し、微生物は死ぬ。この現象を食品の加工・保蔵・殺菌に利用しようとして、次の成果を得た。1.10003000気圧のもとでプロテアーゼ消化を行ない、牛乳ホエー中のアレルゲン、βラクトグロブリンを選択的に除去する方法を確立した。最適条件で得たホエータンパク質の電気泳動、抗原抗体法分析の結果、αラクトアルブミンは無傷のまま、βラクトグロブミンのみが分解除去されていた。この研究から、大豆タンパク質などの改良にも高圧利用の有効性が判明した。2.卵、畜肉、魚肉、大豆などのタンパク質に30006000気圧をかけ調整したゲルの物性および官能的特性を解析した。その結果、これらのゲルは生に比べ栄養成分の損失や異常物質の生成もなく、消化性が向上し、良質な蒲鉾状あるいはハム状のものであった。3.各種のデンプン懸濁液を数千気圧で加圧すると、デンプン粒子が膨潤し、見掛けは糊状態になり、アミラーゼ消化性が高まることを明らかにした。この条件に与える塩、アルコール等の影響を精査した。この結果は、非加熱デンプン処理の道を拓くものである。4.卵、生酒、生ジュースなどの風味を保存した殺菌処理に加圧処理が有効であることを明らかにした。5.高圧利用の提案を広く訴えるとともに、大型高圧装置や連続処理装置の開発について見通しをたてた。高い圧力を食品に利用するための以上の研究から、加圧は非共有結合のみの変化をおこす非加熱処理として、広く食品の加工・保蔵・殺菌・殺虫に利用できる新技術となることが明らかになった。最大の特徴は生の風味を保ったままの処理ができる点にあり、現代の高品質指向の日本の食糧問題に大きく貢献する。今後、わが国独自の技術として確立するため、基礎研究とともに実用化を目指す試験が急務である。食品材料に数千気圧の静水圧をかけると,タンパク質は変性し,凝固・ゲル化する.また,酵素は失活し,微生物が死ぬ.この現象を食品の加工・保蔵・殺菌に利用しようとして,次の成果を得た.1.10003000気圧のもとでプロテアーゼ消化を行い,牛乳ホエー中のアレルゲンであるβラクトグロブリンを選択的に除去する方法を確立した.最適条件で得られたホエータンパク質を電気泳動法,抗原抗体法などで分析したところ, αラクトアルブミンは無傷であるが, βラクトグロブリンのみが分解除去されていた.この研究から,大豆タンパク質などの改良に高圧利用の方途が示唆された.2.乳,卵,肉,大豆などのタンパク質は30006000気圧をかけるとゲル化することを明らかにし,ゲルの物性をレオメーターなどを用いて解析した.さらに,ゲル化に際して,消化性の向上が得られるが,栄養成分の損失はなく,異常物質の生成も見られないことを明らかにした.3.各種のデンプン懸濁液を数千気圧で加圧すると,デンプン粒子が膨潤し,アミラーゼ消化性が高まることを明らかにした.これは,熱によらないデンプン利用に道を拓くものである.4.卵,生酒,生野菜,ジュースなどの殺菌保存に加圧処理が有効であることを明らかにした.5.高圧利用について広く討論し,また,大型高圧装置や連続処理装置の開発について調査した.

加圧のこのような効果は,非共有結合のみの変化によるもので,加熱処理と違い,栄養素が破壊したり異常物質が生成することはない.したがって,加圧処理法は生の風味を保ったまま,食品の殺菌・加工・保蔵のために利用できる新しい技術となることが明らかになった.現在,食糧問題が国際的に緊張するなかで,この技術はわが国独自の技術として,科学サイドからこの問題に貢献しうるので,試験的研究などの実用化のための努力が急務となっていると確信するに至った.食品材料に数千気圧の静水圧をかけると、タンパク質は変性し、凝固・ゲル化する。また、酵素は失活し、微生物は死ぬ。この現象を食品の加工・保蔵・殺菌に利用しようとして、昨年に続く研究により次の成果を得た。1.卵、蓄肉、魚肉、大豆などのタンバク質に30006000気圧をかけ調整したゲルの物性および官能的特性を解析した。その結果、これらのゲルは、生に比べ栄養成分の損失や異常物質の生成もなく、消化性が向上し、良質な蒲鉾状あるいはハム状のものであった。2.各種のデンプン懸濁液を数千気圧で加圧すると、デンプン粒子が膨潤し、見掛けは糊状態になり、アミラーゼ消化性が高まることを明らかにした。この条件に与える塩、アルコール等の影響を精査した。この結果は、非加熱デンプン処理の道を拓くものである。3.卵、生酒、生ジュースなどの風味を保持した殺菌処理に加圧処理が有効であることを明らかにした。しかし、酵素の失活に対しては、酵母や細菌の殺菌に比べ高い圧力が必要であった。4.高圧利用の提案を広く訴えるとともに、大型高圧装置や連続処理装置の開発について見通しをたてた。高い圧力を食品に利用するための以上の研究から、加圧は非共有結合のみの変化をおこす非加熱処理として、広く食品の加工・保蔵・殺菌・殺虫に利用できる新技術となることが明らかになった。最大の特徴は、生の風味を保ったままの処理ができる点にあり、半調理食品などに広い用途があるため、現代の高品質指向の日本の食糧問題に大きく貢献する。今後、わが国独自の技術として確立するため、実用化を目指す試験的研究が急務となっている。また、基礎研究として、タンパク質と脂質、デンプン等の混合物に関するモデル実験とともに、高圧生物科学ともいうべき、圧力の生物及び生物材料に与える影響に関して系統的な研究が必要になってきている。
Auger計画による最高エネルギー宇宙線スペクトラム解析

本研究費によりPierre Auger計画に参加し、最高エネルギー宇宙線の観測を行った。特に観測データを解析しエネルギースペクトルを求めた。この解析により7年分の観測データを使い宇宙線のエネルギーを求めた。この結果宇宙線のスペクトルは10の18.5乗eV付近と19.5乗eV付近に折れ曲がりがあることが確認された。この結果により、40年以上にわたり様々な宇宙線実験の間で論争になっていた宇宙線スペクトルの最大エネルギーに一応の決着がついた。このスペクトルの構造は宇宙線が銀河間空間を伝搬中に宇宙背景放射と相互作用をした結果であるとも、宇宙線が発生した領域のスペクトルを反映しているとも解釈できる。本計画では国際共同研究Pierre Auger計画に参加し最高エネルギー宇宙線のエネルギースペクトラムを測定した。Pierre Auger計画は17カ国300人以上の科学者からなる国際共同実験で、世界最大の宇宙線観測所を建設し10の20乗電子ボルト以上のエネルギーを待った最高エネルギー宇宙線の起源を特定する計画である。アルゼンチンの草原3000平方kmの領域に1600個の検出器を並べ高エネルギー宇宙線が大気中で生成する2次粒子を検出する。さらに宇宙線が大気中で発する光を望遠鏡を使い測定している。これらのデータから宇宙線の到来方向分布やエネルギースペクトラムを求め、その起源と伝搬過程を研究する。本計画ではこのAuger計画に参加し、特に観測データを解析しエネルギースペクトラムを求めた。データを格納するハードでィスクとCPUを購入、整備し暫定的な解析システムを構築した。19年度はちょうどメキシコで行われた宇宙線国際会議で測定結果を発表することになっており、エネルギー決定とその不定性評価の解析を集中的に行った。その結果10の19.5乗電子ボルト付近のスペクトラムに折れ曲がりがあることが確認された。この折れ曲がりは宇宙線が銀河系外の光子場を伝搬中にエネルギーを失いできた可能性と、宇宙線生成場所での加速限界による可能性がある。この結果は本計画代表によって7月に行われた宇宙線国際会議で発表された。現在Physical Review Letter Dにこの結果を投稿中である。本計画ではPierre Auger計画に参加し、最高エネルギー宇宙線のエネルギースペクトルを測定した。Pierre Auger計画は17ヶ国300人以上の科学者からなる国際共同実験で、世界最大の宇宙線観測所を建設し、10の19乗電子ボルト以上のエネルギーを持つ最高エネルギー宇宙線の起源を特定する計画である。アルゼンチンの草原3000平方kmの領域に1600個の検出器を並べ、高エネルギー宇宙線が大気中で生成する2次粒子を検出する。さらに宇宙線が大気中で発する光を望遠鏡により測定している。これらのデータから宇宙線の到来方向分布やエネルギースペクトルを求め、その起源と伝搬過程を研究する。本計画ではこのAuger計画に参加し、特に観測データを解析しエネルギースペクトルを求めた。データを格納するハードディスクとCPUを購入、整備し解析システムを構築した。データの転送から初期解析まで1日に一回自動的に行っている。初期解析の結果は一日の観測結果としてe-mailを通じグループ内に配信している。この初期解析を元に7年分の観測データを使い宇宙線のエネルギーを求めた。
自己硬化型アパタイトG-5にGTR法を併用した歯周組織再生に関する実験的研究

α-TCP系の自己硬化型アパタイトであるG-5は生体親和性に非常に優れ、骨補填材、逆根管充填剤として応用した際に有力な結果を得てきた。さらに、G-5を歯頚部根面象牙質充填剤として応用したところ、その表面にセメント質の形成とともに一部歯周組織の再生が認められた。平成9年度は、G-5を歯頚部根面充填材として応用する際にGTR法を併用した場合の歯頚部歯周組織の再生状態を検索した。GTR法に、組織再生吸収性膜を使用した結果は、吸収性膜による生体反応性炎症が強く、G-5単体で使用した実験群と比較して歯周組織の回復状態は良好ではなかった。また、非吸収性テフロン膜を併用した実験群では、実験結果にばらつきがあり、すべてに明らかな歯周組織の再生を認めるには及ばなかった。そこで、平成10年度は間葉系組織の誘導能があるといわれるFGF(fibroblast growth factors)を併用しての実験を行い、より高度な歯周組織の再生を期待し実験を行った。FGFを併用した群は、G-5単独群と比較してよりよい結果が得られた。すなわち、G-5およびFGFを充填した面を完全に密着するように新生セメント質が覆い、理想的な治癒かえられたものと思われる。今後の実験においては、さらに適正なFGFの濃度を検索するとともに、他の領域においても検索を行う予定である。我々は、自己硬化型アパタイトG-5の生体親和性および骨補填剤、逆根管充填材、歯頚部根面象牙質充填材として応用し、有力な結果を得ている。特に、歯頚部根面充填剤としてG-5を単体で応用したところ、その表面にセメント質の形成とともに一部歯周組織の再生が認められた。今回、G-5を歯頚部根面充填材として応用する際にGTR法の併用した場合の歯頚部歯周組織の再生状態を検索した。GTR法には、GC社製の組織再生吸収性膜を使用した。結果は,吸収性膜による生体反応性炎症が強く、G-5単体で使用した実験群と比較して歯周組織の回復状態は良好ではなかった。現在、他の非吸収性膜を利用しての実験を継続中であるが、このほかに今後、自己硬化型アパタイトG-5と間葉系組織の誘導能があるといわれるFGF(flbroblast growth factors)を併用しての実験を構想中で、より高度な歯周組織の再生を望んでいる。しかしながら、G-5を歯頚部根面充填材として応用する際にGTR法を併用した場合の歯頚部歯周組織の再生状態を検索した結果は、吸収性膜による生体反応性炎症が強く、G-5単体で使用した実験群と比較して歯周組織の回復状態は良好ではなかった。実験は、G-5単独とFGFを併用した群の2群を比較検討した。実験方法は、ビーグル犬、体重約10kgのメスを用いて、全身麻酔の後、前臼歯部の歯頚部粘膜骨膜弁を剥離し、同部の歯頚部直下にトレフィンバーで直径4mmで歯槽骨、セメント質を経て象牙質にいたる深さlmmの窩洞を形成後、G-5とFGFを併用して充填した。観察期間は、4, l2wとして光学顕微鏡的に観察した。すなわち、G-5およびFGFを充填した面を完全に密着するように新生セメント質が覆い、理想的な治癒がえられたものと思われる。
窒素配列ナノ構造の局所光応答とコヒーレントデバイス応用

本研究ではエピタキシャル結晶成長技術で制御した不純物原子オーダリングを利用してGaAs中に窒素ペアの配列ナノ構造を創り上げ、配列構造で制御可能な単一光子生成やコヒーレンスにかかわる新しい量子情報通信機能を実証を目指している。窒素ペアの配列ナノ空間構造の作製と励起子状態の磁場制御窒素ペアを配列させて作製するためにわれわれはGaAs(001)表面のオーダリングを利用した。特に(2x4)再構成構造のGaダイマに優先的に吸着する窒素は(001)面上に均一な窒素ペア構造を造ることを見出した。これらペア構造の形状異方性によって励起子は微細構造分裂することを昨年までに見出している。光子源としてこの励起子準位を利用するには微細構造分裂状態を制御することが必要になる。本年度は磁場によって、この励起子微細構造の精密な制御について実証した。その結果、窒素ペアはC_<2v>の対称性を有し、反磁性シフトにゼーマン分裂が重畳した特性を示すことを明らかにした。ゼーマン分離のg値は約5%増加することが本研究より明らかになった。単一光子デバイスの試作本年度はデバイス構造を具体的に試作するに当たって、発光波長約0.85μmに対して単一モードの光閉じ込めになるように光ガイド層の最適設計を行った。光閉じ込めにはAlGaAsクラッド層で窒素ペアを内包するGaAs活性層をサンドイッチし、発光強度増大を実証した。本研究ではエピタキシャル結晶成長技術で制御した不純物原子オーダリングを利用してGaAs中に窒素ペアの配列ナノ構造を創り上げる。そこに局在した励起子の再結合発光の基礎物性を明らかにした上で、配列構造で制御可能な単一光子生成やコヒーレンスにかかわる新しい量子情報通信機能を実証を目指している。窒素ペアの配列ナノ空間構造の作製GaAs(001)表面の(2×4)再構成構造を作り、その上に原子層で窒素を添加した。窒素添加には現有のRFプラズマセルを用いた。窒素添加した表面は(3×3)構造を示す。特に基板温度により窒素の取り込み条件は著しく変化し、その変化の起源がGaAs(001)の(2×4)α2表面再構成構造のGaダイマであることを突き止めた。本研究ではこのプロセスを制御して、単一の窒素ペア発光を素子化していくための超希薄な窒化条件を詳細に調べた。励起子微細構造の解明と発光中心の制御50μeV以下の分解能を有する分光システムを用いて窒素ペアに束縛された励起子状態を明らかにした。特に、磁気ルミネッセンスの偏光特性を解析し、窒素ペア励起子状態が窒素ペア結晶対称性、歪場に強く影響されていることを明らかにした。また磁場による励起子微細構造制御により、励起子準位が交差する特異な条件を見出すことに成功した。
新規膜結合性プロテアソームの構造特性と生理機能の解明

我々は、ラット肝ミクロソームから新規な小胞体膜結合性のプロテアソーム(ERbプロテアソームと命名)の精製に成功した。さらに、その分子構造の特徴について、20Sプロテアソームがα5およびβ2サブユニットを、それぞれ2つずつ有するのに対し、ERbプロテアソームはα5とα5'サブユニットおよびβ2とβ2'サブユニットを、それぞれ1つずつ有し、サブユニットが1つずつ置き換わっていることを明らかにした。また、α5'サブユニットは、α5の前駆体のN末端のMet-Phe-Leuがプロセシングを受けないまま、Metがアセチル化されたものであることも明らかにした。このERbプロテアソームは小胞体膜結合性という点から、小胞体関連分解(ERAD)において重要な役割を果たしていると予測して、本年度は、1.ERbプロテアソームとERbプロテアソームを特徴づけるα5'サブユニットの膜結合能とその特性を解析した。さらに、2.α5'サブユニットおよびそのN末端アミノ酸置換変異体を作成し、ERADの基質となるα1-antitrypsin (α1-AT)の変異体null Hong Kong (NHK)あるいはantithrombin (AT)の変異体AT ΔGluと共にHEK293細胞に共発現させ、チェイス実験を行った。その結果、1.ERbプロテアソームやα5'サブユニットは、phosphatidylinositol polyphosphates (PIPs)に特異的に結合することが明らかになった。さらに、2.α5'サブユニットやα5'の3位のLeuをIleに、4位のThrをProに、それぞれ置換したα5'(3Ile4Pro)を過剰に発現する細胞では、20Sプロテアソーム型のMetα5(α5のN末端にMetを付加した組換え体)を発現する細胞に比べ、α1-AT NHKおよびAT ΔGluの分解促進、つまりERADの促進が観察された。本研究のこれまでの結論として、ERbプロテアソームに独自に存在するα5'はα5のN末端に3残基長い疎水性のプロペプチド配列(Ac-Met-Phe-Leu)を有しており、この部分を介して小胞体膜上のPIPsに結合することでERADをより効率よく行っていることが示唆された。プロテアソームは主として真核生物の細胞質に存在する高分子プロテアーゼ複合体で、種々のタンパク質分解はじめ、細胞周期・免疫・炎症・受精・アポトーシスおよびストレス応答など、きわめて多方面に機能する多機能性プロテアーゼである。本研究は、我々が精製に成功した新規膜結合性プロテアソーム(ERbプロテアソームと命名、以下ERbと略)と従来より知られている細胞質20Sプロテアソーム(以下20Sと略)との比較において、ERbの構造的特性と生理機能の解明を目的とする。1)酵母などに対して生育阻害活性を示すSKLPのプロテアソーム阻害能を調べたところ、SKLPは両プロテアソームのSuc-LLVY-MCA水解活性を一時的に阻害したが、活性は経時的に回復した。SDS-PAGEによる解析で、この現象はSKLPがペプチド基質よりも優先的に両プロテアソームによって分解されるためであることが明らかになった。

現在、in vitroでのプロテアソームの適当なタンパク質基質はほとんど知られておらず、格好のタンパク質基質としての有用性を見出した。3)SKLPの分解産物の詳細な解析の結果、20S, ERb共に、これまで否定されていた段階的分解(すなわち、最初に比較的大きな断片に分解され、その分解断片がさらにより小さな断片に分解される)が起こっていることが示唆された。4)20SとERbの比較では、いずれの活性の場合もERbの方が高い活性を示したが、その差がどのような構造上の違いによるものかを明らかにすることは、次年度の課題である。プロテアソームは主として真核生物の細胞質に存在する巨大分子プロテアーゼ複合体で、品質管理機構をはじめとする種々の細胞内タンパク質分解、細胞周期・免疫・炎症・受精・アポトーシスおよびストレス応答など、きわめて多方面に機能する多機能性プロテアーゼである。本研究は、我々が初めて精製に成功した新規膜結合性プロテアソーム(ERbプロテアソームと命名、以下ERbと略記)と、従来より知られている細胞質20Sプロテアソーム(以下20Sと略記)との比較において、ERbの構造的特性と生理機能の解明を目的とする。今年度はERbに特異的なサブユニットを同定し、そのサブユニットがERbの機能における役割を解析した。1.ERbに特異的サブユニットの同定とその構造解析(小出・佐伯が担当)ERbと20Sプロテアソームのサブユニットを逆相HPLCによって分別し、そのピークパターンを比較したところ、ERbにおいては、α5に相当するサブユニットが2種類(一時的に、K,Lと命名)存在することを見出した。さらに、それぞれをリジルエンドペプチダーゼで消化し、HPLCおよびMALDI-TOF/MSで詳細に解析した結果、ERbに固有のサブユニットLの構造的特徴を明らかに出来た。すなわち、20Sでは、同じものが2個ずつ存在するが、ERbのα5は2種類あり、膜結合能はERbに特異的に存在するサブユニットLにあることが推察された。2.ERbの機能解析(小出・若林・佐伯が担当)1)ERbに特異的なサブユニットLおよびその部位特異的置換体を発現し、これまで細胞内分解を解析してきたアンチトロンビンΔE313の分解の分解を解析したところ、いずれの場合にも、サブユニットK発現細胞よりも促進されたことから、サブユニットLがERbの異常タンパク質の細胞内分解に重要な役割を担っていることが強く示唆された。(小出・佐伯が担当)2)プロテアソームのタンパク性インヒビターが知られていないので、種々の既知インヒビターについて解析したところ、2種類のプロテアーゼインヒビターがプロテアソームの3種類の合成基質特異性水解活性の一部またはすべてを阻害することを見出した。現在、阻害のstoichiometryと阻害機構を解析中である。(小出・若林が担当)プロテアソームは新生タンパク質の品質管理機構をはじめ、多方面に機能する多機能性プロテアーゼである。本研究は、我々が世界に先駆けて精製に成功した新規膜結合性プロテアソーム(ERbプロテアソームと命名、以下ERbと略記)の構造的特性と生理機能の解明を目的とする。今年度はERbがその特異的α5'サブユニット(昨年度までのサブユニットLを改称)を介してストレス応答下の小胞体膜に結合すること、さらに、その膜結合によって構造異常タンパク質の小胞体関連分解が促進されるというERbの生理機能を明らかにした。1.ERbに特異的α5'
ベローズ型ダイレクトメタノール燃料電池の研究

量産化に適したマイクロ燃料電池として、MEA(膜電極接合体)を蛇腹状に重ねて構成するベローズ型DMFCを考案し、実際に製作してその安定な動作を確認した。ベローズ型DMFCでは、セル面内での出力の均一化を図るため空気拡散膜を挿入する構造とした。また、集電法として縫込み集電法を新たに開発した。さらに、ベローズ型DMFCと同様の構成によるフレキシブル型DMFCを提案し、その安定な動作も確認した。ノートパソコンやロホットなどのモバイル機器用電力源として、量産化に適し高出力化が期待できる、ベローズ型ダイレクトメタノール燃料電池(ベローズ型DMFC)を提案した。ベローズ型DMFCは、中央に円形の小孔をあけた6角形または4角形に形成したMEAを複数蛇腹状に繋ぎ合せ、全体をメタノール容器に浸漬して構成するセミアクティブ型のマイクロ燃料電池である。平成19年度は、ベローズ型DMFCの実現に向けて、空気供給メカニズムの解析とその最適構造化、新たな集電法の提案、および燃料供給メカニズムの解析を中心に研究を進めた。空気供給法については、セル内部に空気流路板を挟む構成にすることによって、セル面内の空気供給の均一化を図った。シミュレーションにより空気流路板の形状・大きさの最適化を図ると共に、実験によりその有効性を確認した。空気流路板を挟むことにより1.62倍の出力電力向上が図れた。集電法については、カーボンクロス電極に導線を縫い込み、縫い込み間隔を5mm以下にすることで低抗分極の極めて小さい集電を達成した。導線には錫メッキ銅線を用いたが、今後より腐食耐性の強い材料の適用が必要である。また燃料供給については、ベローズ型DMFCではセルをメタノール容器に浸漬する構成であるが、均一な燃料供給のためにはセル間に4mm以上のロ紙を挟むことが必要であることを明らかにした。これらの結果からベローズ型DMFC単セルの各構造パラメータと電気的特性との関係をほぼ明らかとした。ノートパソコンやロボットなどのモバイル機器用電力源として、量産化に適し高出力化が期待できる、ベローズ型ダイレクトメタノール燃料電池(ベローズ型DMFC)を提案した。平成20年度は、前年度に続けてベローズ型DMFCの実現に向けて、シミュレーションによる空気供給メカニズムの解析と新たなセル構成法の提案、および多セル化を中心に研究を進めた。空気供給法については、3セル構成のモジュールにおいてナビエ・ストークスの方程式に基づくシミュレーションにより、セル入口空気流量および各種空気流路板形状とセル面上の空気流量および酸素質量分率との関係を求め、その最適化を図った。また併せて、電極の外周が6cm×6cmの4角形のMEAを6枚繋ぎ合せた3セル構成のモジュールを製作し、実験により上記シミュレーションの有効性を実証した。空気流路板には8角形の薄膜を用いた。空気流量を1l/分とすることで各MEAの出力特性にはほとんど差異が生じない。これらの結果から、ベローズ型DMFCでは適正な構成とすることでセルを直列に接続した多セル構造においてもばらつきのない十分な出力特性が得られることが明らかとなった。平成21年度は、ベローズ型DMFCの課題である空気供給法の改善に向けて、シミュレーションおよび実験を進めた。1.シミュレーションでは、半電池の評価モデルを新たに構築し、空気の供給条件に依存した発電特性の評価を行った。空気供給量を反応に必要な酸素分子量の2倍程度とすることで5セル直列のモジュールにおいても1セルと同等の出力密度が得られることが示された。また、この反応に伴いセル温度が25°C程度上昇することが明らかとなった。2.実験においては、電極の外周が6cm×6cmの4角形のMEAを繋ぎ合せたベローズ型DMFCモジュールを製作し、空気流量に依存した発電特性を測定した。新規考案の空気流路板には8角形の薄膜を用いた。空気流路板を用いることにより、空気流量0.3l/分においても出力密度が5倍に向上し、平面型セルと同等の出力密度が得られた。以上により、前々年度解決した集電法と共に、空気供給における課題の解決が図られ、ベローズ型組電池実現の目処が得られた。
土壌集積培養による鉱物油分解菌の迅速培養・単離法の開発とその応用

1.鉱物油により汚染された土壌をバイオオーグメンテーション(bioaugmentation ; BA)によって浄化するためには、鉱物油分解活性の高い細菌を単離し、これを汚染現場に投入することが必要である。タンカー事故や石油タンクの破損が原因で石油の漏洩が起きた場合、BAによる対処も迅速であることが必要であることから、本研究は石油汚染土壌からの石油分解菌をより迅速に行うことを目的としていた。前年度からの継続実験にとして土壌を培養基材とした培養と寒天平板培養の組合せにより鉱物油分解性土壌内在性菌の単離が可能となった。2.他方、1によって単離した鉱物油分解菌は液体培地を用いた純粋培養系では高い鉱物油(軽油)の分解能を示すが、軽油で汚染させた土壌を用いた場合には、効果的な分解活性を示さなかった。この事実は土壌が、細菌が増殖する(鉱物油を分解ししつ細胞分裂する)環境としては、人工的な液体培地と比べて異なり、その性状も土壌ごとに大きく異なることが原因であると予想された。3.単離された鉱物油分解菌は土壌中では有効にはたらかないことから、これを解消する手段として、石油汚染現場から取得した石油分解菌を同じ汚染土壌に投入することにより、分解効率が上がることが予想された。実際に、石油汚染履歴のない土壌を人工的に軽油で汚染させ、栄養塩だけを投入した土壌(biostimulation)から単離した細菌を同じ汚染土壌に投入することによって軽油の分解が確認でした。この方法を原地性バイオオーグメンテーション(Autochthonous bioaugmentation ; ABA)と名づけた。汚染土壌に外来ではない、土着性の土壌細菌を投入するので、社会的な同意も得られやすいと考えられる。北海道内の二箇所の油田跡より、原油により重度に汚染された土壌サンプルを取得し、1)原油分解にかかわる微生物の集積培養、2)環境中に残存性が高く、微生物分解が困難とされている潤滑油(イソアルカンとナフテンが主成分)分解性に焦点を当てた石油分解菌の集積培養を行った。当該原油汚染土壌は4-10%(重量比)の重油を含んでいるが、既存、既知の石油分解菌のあるものはこの土壌中で死滅することから、土壌環境としては非常に毒性が高いことが予想された。1原油分解菌の集積は、汚染土壌にLB培地(富栄養)と最少塩培地(MSM)を用いて行った。原油分解の程度は1、2月間でそれぞれ40%、60%であり、培地の違いによる差はほとんどなかった。PCR-DGGE法により調べたこの間の土壌微生物叢め構造は培地により大きく異なり、両者に共通するバンド(16SrRNA遺伝子のPCR増幅断片)は全くなかった。それぞれのバンド(バンド数各々約20)に対応する原油分解菌の単離操作は進行中である。なお、原油汚染土壌からDNAを抽出する際に、その効率を上げるために土壌DNA抽出法を新たに開発した。2機械潤滑油の分解を指標とするイソアルカンとナフテン分解菌の集積も、上記の二種の土壌サンプルを材料として行った。5日間で85%の潤滑油分解率を示す菌群が得られた。3 2の集積培養液から個々の菌種の単離を試み、約10株を単離した。単離株の機械潤滑油分解活性は集積培養された菌の混合物の10%以下と非常に低く、分解菌相互の連携が高い機械潤滑油分解活性をもたらしていることが示唆された。上記の成果1に記載されている新たな土壌DNA抽出方法は、核酸調製方法および核酸調整キットとして北海道大学より特許出願した。2の成果に関しても特許出願を予定している。

1)鉱物油により汚染された土壌をバイオオーグメンテーション(bioaugmentation ; BA)によって浄化するためには、鉱物油分解活性の高い細菌を単離し、これを汚染現場に投入することが必要である。タンカー事故や石油タンクの破損が原因で石油の漏洩が起きた場合、BAによる対処も迅速であることが必要であることから、本研究は石油汚染土壌からの石油分解菌をより迅速に行うことを目的としていた。前年度からの継続実験にとして土壌を培養基材とした培養と寒天平板培養の組合せにより鉱物油分解性土壌内在性菌の単離が可能となった。2)他方、1)によって単離した鉱物油分解菌は液体培地を用いた純粋培養系では高い鉱物油(軽油)の分解能を示すが、軽油で汚染させた土壌を用いた場合には、効果的な分解活性を示さなかった。この事実は土壌が、細菌が増殖する(鉱物油を分解ししつ細胞分裂する)環境としては、人工的な液体培地と比べて異なり、その性状も土壌ごとに大きく異なることが原因であると予想された。3)単離された鉱物油分解菌は土壌中では有効にはたらかないことから、これを解消する手段として、石油汚染現場から取得した石油分解菌を同じ汚染土壌に投入することにより、分解効率が上がることが予想された。実際に、石油汚染履歴のない土壌を人工的に軽油で汚染させ、栄養塩だけを投入した土壌(biostimulation)から単離した細菌を同じ汚染土壌に投入することによって軽油の分解が確認でした。この方法を原地性バイオオーグメンテーション(Autochthonous bioaugmentation ; ABA)と名づけた。汚染土壌に外来ではない、土着性の土壌細菌を投入するので、社会的な同意も得られやすいと考えられる。
分子情報素子をめざした多段階状態変化型多核錯体の構築と分子配列制御

分子エレクトロニクスの分野において、磁気的・光学的・電気的な多段階状態変化を示す金属多核錯体は分子性情報素子として有望であると考えられ、設計性の高さを活かすことで本格的な分子回路システムの作成が可能だと考えられる。本研究では、分子情報素子として機能しうる多段階の物理量変化を示す多核錯体の合理的構築と詳細な物性研究を行った。これまでに、堅固なポリピリジン系多座配位子をもちいて、[3×3]のグリッド状金属イオン配列を有するコバルト9核錯体を合成し、単分子磁石挙動に関して検討した。この化合物は世界で初めてのグリッド状骨格を持つ単分子磁石である。合成条件の検討によって、一連のリング状錯体・らせん状錯体の合成にも成功し、これらの化合物群の磁気的性質および酸化還元能についての知見を得、金属イオンが規則配列した多核クラスターによる多段階の状態変化が分子情報素子として応用できる可能性を見出した。また、キラルな2座配位子をもちいて強磁性的相互作用をしめすシアノ架橋Ni_6Fe_4錯体がこれまでに得られていたが、類似の合成手法をもちいることで、溶媒に依存した電荷移動誘起スピン転移現象(Charge Transfer Induced Spin Transition=CTIST)を示すCo_6Fe_4錯体の合成に成功した。この化合物のX線結晶構造解析や温度可変赤外吸収スペクトルおよびメスバウアースペクトル等から金属イオンの価数に関して調べ、CTISTによる価数変化の過程を詳細に検討を行った。温度によってスピン状態と化合物の色調の変化が観測され、分子素子としての応用が期待される。究極的に小さな分子を情報素子の単位として利用可能であれば、情報処理技術の飛躍的向上が期待できる。情報素子として有用な分子を合理的構築するためには自由自在なイオン・分子配列制御が必要不可欠と考えられる。本研究では従来にない金属イオン配列を有する金属多核錯体の合理的構築を目指して、新規架橋性配位子によって金属イオン配列を制御した様々な多核錯体・低次元性化合物の合成・物性測定を行うことを目的とした。さらに配位子に核酸塩基を導入し、相補的な塩基配列を利用して高次の金属イオン配列を自由自在に制御し、情報素子としての展開を試みる。本研究では、分子配列の制御因子として多点水素結合に着目し、核酸塩基部位としてアデニン部位を導入した架橋性配位子6-amino-9-β-carboxyethylpurine(HL)をもちい、Salen型マンガン2核錯体[Mn_2(naphtmen)_2(H_2O)_2](ClO_4)_2(naphtmen^<2->=N,N'-(1,1,2,2-tetramethylethylene)bis(naphthylidene-iminato)dianion)を連結することで、一次元錯体[Mn_2(naphtmen)_2(L)](ClO_4)・2Et_2O・2MeOH・H_2Oおよび[Mn_2(naphtmen)_2(HL)](ClO_4)_2・MeOHを得た。どちらの錯体も隣接アデニン部位間に水素結合がみられ、磁気的に孤立した一次元ネットワークが形成されていた。磁気測定の結果、両錯体ともスピンキャンティングによって残ったスピンが強磁性的に相互作用することで、単一次元鎖磁石としての性質を示すことが明らかとなった。
半導体量子ドット構造の不均一性解明とその制御

半導体量子ドットの構造不均一性の発生メカニズムを実験的に考察し、その不均一性制御のための新技術として、(1)アンチモン分子照射法、(2)サンドイッチ・サブナノ・セパレータ法を開発・提案した。構造不均一性が制御された量子ドット構造を光ゲイン材料とする量子ドットレーザダイオードを作製した。その結果、波長1.0、1.3ミクロン帯の近赤外域で超広波長帯域光出力を示すレーザ光源の開発に成功した。量子ドット(Quantum dot:QD)を光源デバイスへ応用するために、その構造不均一性制御が重要となる。構造不均一性は(1)発光波長帯域幅に影響するドットサイズの10%程度の揺らぎ、(2)複数ドット凝集による構造不均一が考えられる。(1)の制御は広帯域光源の性能向上に起因するが、(2)の制御はQDデバイスの品質改善のために必要不可欠な技術である。巨大ドット構造制御のために、アンチモン照射技術とサンドイッチ・サブナノセパレータ(Sandwiched Sub-Nano Separator:SSNS)構造をそれぞれ提案・検討した。GaAs半導体基板上にInAs-QDを作製した。QD形成前後にアンチモン分子を照射することで、GaAs結晶中にアンチモンでコートされたQD構造が形成される。この技術により巨大ドット構造の発生が極端に抑制され、さらにアンチモンコートされたQDの発光強度が数倍増強することが明らかとなった。この巨大ドット形成抑制とQD近傍の欠陥抑制はアンチモン分子のサーファクタント効果に起因すると考えられる。SSNS構造はナノ構造間に数分子の構造分離層を設けることでナノ構造間の悪い相互作用を抑制する技術である。InGaAs量子井戸中にInAs-QD構造を作成することで、長波長発光(0バンド)が期待される。しかし量子井戸上にQDを形成するときに、巨大な不均一構造形成が発生する。そこで量子井戸とQD間にGaAs数分子層を挟むことを提案した。これは量子井戸の表面状態制御として非常にシンプルである。この方法により、巨大ドット構造が劇的に抑制され、QD密度の大幅な向上(約8x10^10/cm^2)が達成された。本研究ではQD光デバイス性能劣化に影響する巨大構造不均一に注目し、その抑制新技術を提案した。結果、巨大構造不均一の抑制とそれにともなうQDの発光特性改善が達成された。構造不均一性制御された半導体量子ドット(Quantum dot : QD)を用いた広波長帯域光源の開発を実施した。目的とするデバイスは目然放出を用いた発光ダイオードと異なり、誘導放出を用いた光増幅を主体とする広波長帯域QDレーザデバイスの開発である。QDデバイスの品質改善のために必要不可欠な構造不均一性制御技術として、アンチモン照射技術とサンドイッチ・サブナノ分離技(Sandwiched Sub-Nano Separator : SSNS)を新たに提案し、デバイス欠陥の原因となる凝集・巨大ドット構造抑制を達成した。量子井戸中にInAS QD構造を作成することで、医療光学に適した長波長(Thousand-band ; 1000-1260nmと0-band ; 1000-1360nm)発光か期待される。しかし量子井戸上にQDを形成するときに、巨大な不均一構造か多く形成され、デバイス劣化が問題となっていた。そこで量子井戸とQD間に数分子層のGaAsを挟むこと、つまりSSNS技術を提案した。その結果、巨大ドット構造が劇的に抑制され、世界最高級密度に近い大幅なQD密度向上(約8×10^<10>/cm^2)が達成された。SSNS構造はナノ構造間に数分子の構造分離層を設けることで表面改質およびナノ構造間の負の相互作用を抑制する技術であり、他材料系への汎用的利用に優れた技術である。SSNS構造による不均一性制御を用い、さらに埋め込み膜厚調整による広波長帯域動作・積層QD構造を作製した。この積層QD構造を活性層とする半導体レーザダイオードを試作し、室温・電流注入によるT-およびO-バンド帯での>75nmに渡る超広波長帯域レーザ発振動作に成功した。ここで開発した不均一性制御QD構造による広波長帯域光源デバイスは、今後、光コンポーネント・モジュールとすることで医療光学機器の高精度化への貢献が期待される。
産業保健師のキャリア形成に関する研究-現任教育に着目して-

産業保健師にインタビューを行い、内容分析を行った。日程調整の事情などで予定していた人数を実施することが出来なかったが、一定の知見を得ることができた。所属職場内での教育体制が整っている職場が少なく、健保連や学会などの外部組織による研修が補填していたという実態と産業医によるサポートの有無に影響があったことなどが伺えた。インタビュー調査はデータ飽和前に中断となったため、十分な調査結果が得られず、最終まとめができなかった。平成26年度は、研究初年度であるため、研究課題に関する文献や資料等の情報収集と、“ベテラン産業保健師を対象にしたインタビュー調査"の実施を中心に研究を進めた。ベテラン産業保健師としての対象者の選定基準は、「産業保健師としての経験年数が20年以上の者」として位置付けた。対象者の選択方法はスノーボール式とし、紹介いただいた方の同意を取り、日程を調整してインタビューを実施した。インタビューでは「1.保健師として就職して(新任期)から現在に至るまで(ベテラン期)に、どのようにキャリアを形成していったのか」「2.保健指導技術を身につけるために、自分自身で学習したこと、OJTで学んだこと」等を中心に、半構造的に聞き取りを行った。実際のインタビューではライフストリーを聞き取る形で行うことができた。聞き取った内容については、ひとりひとりに確認する作業などを繰り返して、内容の信頼性が高まるように努めた。平成26年度のインタビュー実施数は5名であり、現在はインタビュー結果を、1人づつケーススタディの視点で分析しまとめる作業を実施している最中である。今後は、産業保健師のOJTやキャリア形成についての実態を明らかにするために、インタビュー調査を継続してデータ収集を行い結果を分析していく予定である。なお、インタビュー対象者は‟ベテラン産業保健師"のみでなく“1人職場の産業保健師"や‟複数配置職場の産業保健師"の特性のある方についてもインタビューを行い、多面的にデータ収集を進める計画である。本研究の対象者を選考し、インタビューを実施した。研究者の業務(講義・実習指導等)とインタビュー対象者との日程調整に難航し、インタビュー実施が目標数到達できなかった。また、関係文献の精読や学会・研究会などでへ参加し、情報収集に努めた。研究者の業務(講義・実習指導等)とインタビュー対象者との日程調整に難航し、インタビューが計画通りに進行できなかった。学会参加や文献精読による知見の収集を収集は実施した。当初予定していたインタビュー対象者との日程調整に時間を要したことによる遅れがある。またデータが飽和状態に達していないため、追加継続調査が必要であると考えるため、当初計画よりもやや遅れていると判断する。研究方法・日程の見直しを行い、研究を進行させる。平成27年度は、ベテラン産業保健師を対象にしたインタビューと1人職場の産業保健師についてもインタビュー調査を継続的に実施する。その後、複数職場の産業保健師を対象にしたインタビューの実施を行うことを計画しているが、今年度中にインタビューデータを収集し終えるように、複数職場の対象者についてはグループインタビューの手法を取り入れることを検討している。実施後は、結果を整理分析を行い、平成28年度には研究結果の一部を公表することを計画している。予定していたインタビューの日程の調整が困難となり、次年度に先送りすることになったため。当初予定していたインタビュー対象者との日程調整に時間を要したことによる遅れがあり、インタビュースケジュールに遅れが生じてしまったため、使用予定していた予算額を下回ってしまった。インタビューの実施。平成27年度の調査対象者数が予定計画数よりも増えるため、調査費用(旅費、テープ起こし等)を繰り越して使用する。
非対面心理療法の基礎研究:ブログの効果研究

この研究は以下の4点を検証した。日記に比べてブログの書き手は、他者をより強く意識し、否定的内容条件において否定度内容をより少なく書いたことが示された。ブログを1週間筆記した結果、抑うつが筆記前よりも筆記後に有意に低減した。ブログにおけるフィードバック人数の多さが抑うつの低減に及ぼす効果を確認できなかった。ブログの筆記期間が1週よりも4週のほうが抑うつをより低減することが示された。非対面心理療法の-翼を担う日記とブログが書き手の心理的健康に及ぼす効果を検討した。具体的な研究仮説は2つである。1.電子媒体のブログは紙媒体の日記に比べて他者をより強く意識するので、筆記内容がより肯定的になる。2.日記またはブログの記述内容が否定的内容よりも肯定的内容のほうが心理的健康度はより高い。参加者は279名の大学生で、新しい抑うつ性自己評価尺度(島他, 1985)を含んだ質問紙に記入させ、4つの条件群の各抑うつ平均値が22点以上になる54名を分析対象とした。独立変数は伝達媒体条件(日記VSブログ)×記述内容条件(肯定VS否定)であり、抑うつ得点に差が認められないように参加者を無作為に割り当てた。伝達媒体条件は2回実施した。従属変数は、他者意識度、内容評価度、新版STAI(肥田野他, 2000)、新しい抑うつ性自己評価尺度、主観的幸福感尺度(伊藤他, 2003)であった。結果は、日記よりもブログ条件では他者をより強く意識し、肯定的記述内容条件では伝達媒体条件の間に差は認められなかったが、否定的記述内容条件では日記よりもブログで記述内容がより肯定的であったことが確認された。また、状態不安や主観的幸福感では条件の効果は認められなかったが、抑うつでは介入前に比べて介入後に有意に下がることが確認された。なお、伝達媒体条件の1回目の実施において、抑うつ得点に対して伝達媒体条件×記述内容条件×介入条件の交互作用傾向が認められた。すなわち、肯定的内容では日記でもブログでも抑うつ得点は介入後に低下するが、否定的内容ではブログでのみ抑うつ得点は低下するが、日記では逆に上昇する傾向が示された。これらの結果は、日記とブログを心理臨床場面で活用する際の基礎データとして役立つであろう。本年度は、ブログの特徴の一つであるコメントによるフィードバック機能が筆記者の抑うつと不安に及ぼす影響について二つの仮説を検証した。一つは、ブログに対するフィードバックはフィードバックを提供する人数が少ない条件よりも多い条件のほうがブログの書き手の抑うつや不安を低減させやすい。もう一つは、短期的筆記よりも長期的筆記が抑うつや不安をより低減させやすいかを検討した。仮説1の分析デザインはフィードバック人数条件(FB無/FB1人/FB4人)×介入測定時期(1ヶ月前/直前/1週間後/約2ヶ月後)の2要因混合計画。参加者は大学1年生で新しい抑うつ性自己評価尺度(島・鹿野・北村・浅井,1985)が16点以上の41名(男性13名と女性28名)。分散分析の結果、新しい抑うつ性自己評価尺度では、時期の主効果のみが認められた。多重比較の結果、介入1ヶ月前と介入1週間後の間に有意な差が認められた。STAI日本語版A-STATE尺度(清水・今栄,1981)ではフィードバック人数条件(FB無/FB1人/FB4人)×介入測定時期(介入直前/介入1週間後)の分散分析の結果、時期の主効果に有意な傾向が認められた。これは介入により実施直前の状態不安が1週間後に低下した傾向を示す。仮説2の分析デザインは介入測定時期(1ヶ月前/直前/1週間後/2週間後/3週間後/4週間後/約2ヶ月後)の1要因7水準の個体内計画(27名)。分散分析の結果、新しい抑うつ性自己評価尺度では時期の主効果のみが認められた。多重比較の結果、介入1ヶ月前と介入1週間後・2週間後・3週間後・4週間後との間に有意な差が認められた。介入1週間後と4週間後の間に統計的に有意な差は認められなかったが4週間後のほうが平均値は低かった。STAI日本語版A-STATE尺度では、介入測定時期(直前/1週間後/2週間後/3週間後/4週間後/約2ヶ月後)の分散分析の結果、時期の主効果に有意な傾向が認められた。多重比較の結果、介入4週間後の不安は介入直前・2週間後・約2ヶ月後よりも有意に低かった。したがって、良いことブログにおいて短期的筆記よりも長期的筆記が不安をより低減する傾向が示唆された。

肯定的な内容を筆記する日記では抑うつ度が低まり(織田,2009)、肯定的な内容を記し、肯定的なフィードバックを受けとるブログを1週間筆記すると抑うつ度は有意に低くならなかったが、4週間続けると不安が低まることが示された(織田,2010)。日記でもブログでも肯定的内容の筆記が否定的感情を弱めることが示されてきたが、本研究では肯定的内容のブログ筆記が自尊感情や主観的幸福感といった肯定的な感情や認知にも影響を及ぼすかを検証する。対象者は、大学1年生で新しい抑うつ性自己評価尺度(島・鹿野・北村・浅井,1985)が16点以上の27名(男性8名と女性19名)。実験デザインは、フィードバック条件(フィードバック無/フィードバック有)×測定時期(介入前/介入1週間後/介入2週間後/介入3週間後/介入4週間後/介入約2ヶ月後)の2要因混合計画。自尊感情尺度フィードバック条件(2)×測定時期(6)の混合モデルの分散分析を行った結果、主効果と交互作用は認められなかった。有意な差が示されたのは、対応のあるt検定によるフィードバック有群での介入前と介入4週間後の間であった。したがって、自尊感情といった自己評価を高めるためには肯定的内容の筆記だけでなく、肯定的なフィードバックを少なくとも1ヶ月ほど続ける必要があることが示唆された。主観的幸福感尺度フィードバック人数条件(2)×測定時期(6)の混合モデルの分散分析の結果、有意な差は認められなかった。統計的に有意な差が示されたのは、対応のあるt検定によるフィードバック有群での介入2週間後と介入4週間後、介入3週間後と介入5週間後の間であった。肯定的な認知的変容が起きるまでには1ヶ月よりも長い期間の介入が必要と思われる。一連の研究結果から、肯定的内容のブログは筆記者の肯定的な感情面や認知面よりも否定的な感情面により効果があることが示唆された。
ヒト細胞内で機能するセントロメアとテロメアを備えた酵母人工染色体ベクターの開発

本共同研究ではヒト染色体セントロメア領域に由来するアルフォイドDNAとマウス染色体セントロメア領域に由来するマイナ-サテライトDNAのそれぞれを数百キロベース単位でYACにクローン化し、これらの巨大DNA断片にヒト由来テロメア配列を選択マーカー等と一緒に組み込むヒトあるいはマウスの培養細胞に導入し独立の人工染色体として安定に維持できるクローンを得ることを目的としている。最終的には哺乳動物人工染色体(MAC)をYAC技術と酵母細胞内での組換えとを用いて開発することをめざしており、このような研究を通してセントロメアとテロメアを中心に哺乳動物染色体の構造と機能への理解がより深まるものと期待される。日本側では主にアルフォイドDNAとマイナ-サテライトDNAのYACへのクローン化と各クローンの構造解析を中心に行ない、英国側では主にそれぞれのYACクローンの末端を酵母細胞内相同組換えを利用してヒト由来テロメア配列で置換、YACDNAの増幅、単離、細胞への導入法の検討等を行なった。具体的には以下の通りである。(1)ヒト21番染色体セントロメア領域を構成するα21-Iとα21-IIの巨大アルフォイドDNA領域をおおうYACクローンの単離作業を推進した。繰り返しDNAはYACにクローン化すると不安定で組換えや欠失が頻繁に起こることが宿主として組換え欠損株(rad51^-,rad52^-)を用いることでこの問題を克服し、α21-Iとα21-IIの領域由来DNAを挿入したYACクローンをそれぞれ複数個ずつ得ることに成功した。またヒト21番染色体コスミドライブラリーをスクリーニングし、α21-I,α21-IIのそれぞれのDNA配列を含む多数のクローンを得ることに成功した。α21-Iとα21-IIの中間部に位置すると考えられるクローンやそれぞれの配列の周辺部に位置すると考えられるクローンなども得られており、ヒト21番染色体セントロメア領域の連続的なDNA配列を明らかにすることも可能となった。(日本側)(2)我々のYACライブラリーはヒトではヒト/マウスの雑種細胞で21番染色体のみを含む細胞由来DNAを用いているのでマウスのマイナ-サテライトDNAとメジャーサテライトDNAを含むYACクローンもそれぞれ多数得ることに成功した。このようなYACクローンもヒトアルフォイドYACクローンとともに比較解析することにより哺乳動物染色体セントロメアの機能構造解明に重要な知見をもたらす(日本側)。(3)YACテロメア改変ベクターと酵母細胞内での組換えを利用してアルフォイドYACクローンとマイナ-サテライトYACクローンの末端をヒト由来テロメア配列で置換した。その結果末端配列の置換には成功したがYACの挿入配列内に組換えや欠失も高頻度でおこることが判明した(英国側)。そこで元のYACの挿入配列を完全に残したクローンを選択するとともに、日本側ではこのような酵母内での組換えとは別にin vitroで各YACクローンの末端配列を置き換え再度組換え欠損株(rad51^-,rad52^-)に導入し、安定に末端を置換する方法を採用し、新たに研究を開始した。(4)YAC DNAの大量調整、濃縮法を検討した結果、十分量のDNAが切断されることなく回収できた。そこでこのYAC DNAを顕微注入しリポフェクチン法をそれぞれ用いて動物細胞に導入する方法を検討した。その結果顕微注入法、リポフェクチン法ともにYAC DNAの導入に十分有効であることが判明した。顕微注入では大量の数をこなすことは難しいが、導入した細胞1つ1つを克明に観察できる利点がある。また、リポフェクチン法では十分量をこなせるが選択をする必要がある。状況に応じて使い分ける必要があるだろう。また、細胞株によりテロメア配列を伸長させるテロメアーゼ活性が大幅に異なることが判明した。導入YAC DNAを安定に保持させるためにはセントロメア機能を具えたDNA配列であることとともに細胞のテロメアーゼ活性も重要な因子である。今後はテロメアアーゼ活性の高いHeLa系の細胞を宿主として用いることも本研究の推進には必須である。(英国側)今後は得られた各YACクローンの細胞内での機能検定を中心に研究を展開し、セントロメアとこの機能配列の限定をはかるとともに、ヒト人工染色体構築に向けて研究を進めていく予定である。

繰り返しDNAはYACにクローン化すると不安定で組換えや欠失が頻繁に起こることが宿主として組換え欠損株(rad51^-,rad52^-)を用いることでこの問題を克服し、α21-Iとα21-IIの領域由来DNAを挿入したYACクローンをそれぞれ複数個ずつ得ることに成功した。またヒト21番染色体コスミドライブラリーをスクリーニングし、α21-I,α21-IIのそれぞれのDNA配列を含む多数のクローンを得ることに成功した。α21-Iとα21-IIの中間部に位置すると考えられるクローンやそれぞれの配列の周辺部に位置すると考えられるクローンなども得られており、ヒト21番染色体セントロメア領域の連続的なDNA配列を明らかにすることも可能となった。(日本側)(2)我々のYACライブラリーはヒトではヒト/マウスの雑種細胞で21番染色体のみを含む細胞由来DNAを用いているのでマウスのマイナ-サテライトDNAとメジャーサテライトDNAを含むYACクローンもそれぞれ多数得ることに成功した。このようなYACクローンもヒトアルフォイドYACクローンとともに比較解析することにより哺乳動物染色体セントロメアの機能構造解明に重要な知見をもたらす(日本側)。(3)YACテロメア改変ベクターと酵母細胞内での組換えを利用してアルフォイドYACクローンとマイナ-サテライトYACクローンの末端をヒト由来テロメア配列で置換した。その結果末端配列の置換には成功したがYACの挿入配列内に組換えや欠失も高頻度でおこることが判明した(英国側)。そこで元のYACの挿入配列を完全に残したクローンを選択するとともに、日本側ではこのような酵母内での組換えとは別にin vitroで各YACクローンの末端配列を置き換え再度組換え欠損株(rad51^-,rad52^-)に導入し、安定に末端を置換する方法を採用し、新たに研究を開始した。(4)YAC DNAの大量調整、濃縮法を検討した結果、十分量のDNAが切断されることなく回収できた。そこでこのYAC DNAを顕微注入しリポフェクチン法をそれぞれ用いて動物細胞に導入する方法を検討した。その結果顕微注入法、リポフェクチン法ともにYAC DNAの導入に十分有効であることが判明した。顕微注入では大量の数をこなすことは難しいが、導入した細胞1つ1つを克明に観察できる利点がある。また、リポフェクチン法では十分量をこなせるが選択をする必要がある。状況に応じて使い分ける必要があるだろう。また、細胞株によりテロメア配列を伸長させるテロメアーゼ活性が大幅に異なることが判明した。導入YAC DNAを安定に保持させるためにはセントロメア機能を具えたDNA配列であることとともに細胞のテロメアーゼ活性も重要な因子である。今後はテロメアアーゼ活性の高いHeLa系の細胞を宿主として用いることも本研究の推進には必須である。(英国側)今後は得られた各YACクローンの細胞内での機能検定を中心に研究を展開し、セントロメアとこの機能配列の限定をはかるとともに、ヒト人工染色体構築に向けて研究を進めていく予定である。