hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
低環境負荷型酸化試剤を用いた高選択的接触酸化反応プロセスシステムの構築

MFI構造では,活性の変化はあるものの,ε-カプロラクトンの選択性や過酸化水素の有効利用率はほぼ同じで,酸性質の違いは,過酸化水素の活性化に寄与していると思われる。被酸化物のシクロヘキサノンと酸化剤である過酸化水素が別の活性点で活性化され反応に寄与していることが示唆されたので,さらにブレンステッド酸性(過酸化水素活性化),ルイス酸性(シクロヘキサノン活性化),細孔構造の3つを制御し反応成績を向上させる試みを検討する予定である。昨年度,MFI型ゼオライト構造よりもBEA型ゼオライト構造がシクロヘキサノンの過酸化水素によるBaeyer-Villiger (BV)酸化反応に有効であること,B酸点が過酸化水素の活性化にルイス酸点あるいはシラノール水酸基がカルボニル基の活性化に寄与することを明らかにした。本年度は,BEA型ゼオライトのSi/Al比を制御し,B酸点の濃度を変化させることでの活性の変化および具なる構造,FAU型ゼオライト構造での過酸化水素によるBV酸化反応を試みた。BEA型ゼオライトは,細孔構造が酸素12員環で構成されているが,MFI型ゼオライトでは,10員環であり大きさに違いがある。細孔径の影響をさらに検討するために,同じく酸素12員環の構造を有するFAU型ゼオライトを用いて反応を行った。同じ12員環の細孔をもっているが,FAU型ゼオライトは,BEA型ゼオライトに比べ活性が低く,単に細孔径の大きさが活性を決定していないことがわかった。BEA型ゼオライトのSi/Al比を制御して活性変化を調べたところ,低湖含有量の領域では,Al含有量のほぼ比例して生成物のε-カプロラクトンの収率が増加したが,Si/Al<50の高Al含有領域では,収率は増加せず,逆にAlの増加に伴い,収率がわずかに減少した。これは,Al含有量の増大に伴い,ゼオライトの親水性が高まり細孔内に多くの水分子が浸入し過酸化水素の活性加点であるB酸点を被毒するためだと考えられる。酸化剤である過酸化水素は,水溶液として供給されるため,水を反応系から排除することは極めて困難である。従って,より疎水性の高いBEA型ゼオライトを用いて反応を行うことが望ましい。そこで,疎水性の高いBEAゼオライトを用いて,酸化剤を一度に反応器に投入するのではなく,徐々に反応の進行に従って供給する,半回分操作を検討した。半回分操作を行うことで,回分操作(一度に酸化剤も加える操作法)に比べ,最終的な,ε-カプロラクトンの収率,選択率が向上し,かつ,過酸化水素の有効利用率も改善した。以上のように,過酸化水素水を酸化剤としたBV酸化反応において,BEA型ゼオライトで高Si/Al比のゼオライトを使い,半回分操作で運転することで,高いパフォーマンスが得られることが明らかとなった。
天然有機化合物を基軸とした難治疾患治療薬シーズのデザインと活性評価

本研究は糖尿病・がん等の難治性疾患に対する治療薬シーズを天然から探索し、その知見を基に標的因子の同定や新規誘導体のデザイン合成することを目的に行われ、以下の6項目の研究結果を得た。(1)糖尿病治療薬につながる生理活性物質探索のために、マウス脂肪前駆細胞3T3-L1の脂肪細胞への分化誘導調節活性を指標に、アガリクス・ブラゼイムリルより化合物の単離および構造決定を行い、ある化合物が分化促進活性を有することを見出した。(2)以前、われわれは高血糖による障害の原因となるメイラード反応の阻害物質を探索し、テルピネン・4・オールを見出した。本研究では阻害反応機構の解明とより強い活性を目指し・アルケンメタセシスの方法で誘導体の合成に成功した。(3)天然物ミコフェノール酸を原料としたヒストンデアセチラーゼ(HDAC)阻害剤をデザイン合成した。新たに合成されたHDAC阻害剤はクラスIIのHDACに特異性を持ち、またミコフェノール酸の本来の標的分子であるIMPデヒドロゲナーゼに対する阻害親和性は1/10以下に減少した。(4)肥満によるインスリン抵抗性は脂肪細胞から放出されるサイトカインTNFによる転写因子NF-κBの活性化が原因の一つである。そこで、本研究では木質のアルコール蒸解によって得られるリグニンの低分子画分がNF-κB活性化を抑制すること、また、リグニンによるNF-κB活性化にはフェニルクマラン結合が重要な構造であることを明らかにした。(6)抗菌活性を有し、チューリップの葯に特異的に蓄積する6-tuliposide Bの世界初の合成に成功した。(1)昨年に引き続き、前駆脂肪細胞3T3-L1の分化度評価法の検討を行った。3T3-L1細胞を用いた脂肪細胞の分化調節剤のスクリーニングには、Oil red Oで油滴染色をおこなった細胞の顕微鏡による形態観察、分化マーカーとしてPPARγ発現量の定量など、いくつかの方法が知られているが、簡便かつ定量的なスクリーニング系は、これまで確立されていなかった。そこで、まず以下のような3T3-L1前駆脂肪細胞の培養法の改善を行った。培養日数、血清の検討、collagen Iとpoly-L-lysineによるプレートのコーティングを検討した。その結果、3T3-L1細胞の安定した分化誘導が可能になった。次に、従来法に加えてトリグリセライド-Eテストによる中性脂肪の定量、PicoGreen ds DNA Quantitation ReagentによるDNAの定量方法を確立し、より正確なスクリーニングを行うことが可能になった。(2)上記スクリーニング系を用いて、ヒメマツタケ抽出物の活性評価を行った。この抽出物を分化誘導刺激時以降の培地に添加したところ、分化誘導促進活性が見られた。現在、活性成分の単離構造決定を進めている。(3)我々は、チューリップの葯に特異的に蓄積される抗菌成分が6-tuliposideBである事を見出している。この成分はある種の薬剤耐性菌にも効果があり、類縁体の中で唯一チューリップフィンガーと呼ばれる皮膚への接触刺激活性を持たない事から、全合成研究を計画した。Baylis-Hillman反応を用いた簡便合成により、tulipalin B並びに1-0-methyl-6-tuliposide Bの合成に成功した。現在、不斉Baylis-Hillman反応と6-tuliposide Bの合成を検討中である。
ミクログリアの活性化と神経細胞死におけるFc受容体の役割

マウスのミクログリアに発現するFc受容体FcγRIIB、またはRcγRIIIの機能会合体γサブユニット(FcRγ)の欠損マウス(FcγRIIB-/-、またはFcRγ-/-)とC57BL/6Jマウス(野生型)を用いてミクログリアの活性化と興奮性神経細胞死におけるFc受容体の役割を検討した。生後812週のC57BL/6J、Fc受容体欠損マウスにカイニン酸(KA)13、ないし14mg/kgを腹腔内投与すると14時間反復するけいれん発作重積が起り、C57BL/6Jでは30%が強直性けいれんを起して死亡したが、Fc受容体欠損マウスではほとんど死亡例がなかった。KA反復投与によりFc受容体欠損マウスでもC57BL/6Jと同じ頻度でけいれん発作重積が起ったが、けいれん持続時間はC57BL/6Jの平均240分に対し、FcγRIIB-/-、FcRγ-/-のどちらも平均100分と有意に短かく、死亡率も低かった。この結果からC57BL/6J、Fc受容体欠損マウスでは従来の報告よりKA感受性が高いが、Fc受容体欠損マウスではけいれん発作重積が起りにくいことがわかった。また、Fc受容体欠損マウスではけいれん重積後のミクログリアとアストロサイトの反応も弱かった。海馬へのKA局所注入でもFc受容体欠損マウスでは24時間後のCA1、CA3の錐体細胞死が軽かった。RT-PCRではIL-6、IL-1β、TNF-αの発現がFc受容体欠損マウスではKA局所注入4、または16時間後と早期に増加し、その後減少する傾向がみられ、これが錐体細胞死が起りにくいことと関連すると思われるが、蛋白レベルでの発現は、非常に発現量が少なく、検出方法を改良する必要があると考えられた。また、胎生18日目、または新生児マウス脳から初代培養細胞を調製し、アストロサイトの培養方法と前脳からの混合神経細胞培養を確立した。生後8 12週齢の雄C57BL/6J(野性型)、Fc受容体欠損マウス(FcRg-/-、FcgRIIB-/-)にカイニン酸12-15mg/kgを腹腔内投与し、けいれん反応と海馬神経細胞死(クレシルバイオレット、トルイジンブルー、Fluoro Jade B染色)を比較した。カイニン酸感受性とけいれん反応にはC57BL/6JとFc受容体欠損マウスで差がなかったが、Fc受容体欠損マウスでは海馬錐体細胞死が起りにくいことを示す結果が得られた。しかし、けいれんの強さと錐体細胞死が相関しなかったので、マウスでのカイニン酸腹腔内投与は興奮性神経細胞死のモデルとして不適当と判断した。そこで、カイニン酸1.5nmoleを一側海馬に局所注入し、24時間1週間後に海馬神経細胞死を比較した。局所注入では、海馬の標的とした部位にカイニン酸が注入されたマウスでは72時間以降すべてのマウスでCA1、CA3の錐体細胞死がみられ、興奮性神経細胞死のモデルになりうると考えられた。C57BL/6JマウスとFcgRIIB-/-では、注入48時間後までに細胞死がみられた。これに対し、FcRg-/-マウスでは24時間後までに細胞死が起り、その程度も強かった。

GFAP免疫染色でアストロサイトの形態をみるとC57BL/6Jマウス、Fc受容体欠損マウスとも錐体細胞死に一致してアストロサイトの肥大とGFAP免疫反応の増強が起っていた。レクチン(GSLI-B4)染色、CD11b、MHC II免疫染色でミクログリアの形態を観察するとFc受容体欠損マウスでは生理食塩水注入コントロールでも活性化ミクログリアの形態を示していた。以上から、Fc受容体欠損マウスではミクログリアの持続的活性化が起っており、これが興奮性錐体細胞死の起りやすさに関係することが示唆された。生後8-12週齢の雄C57BL/6J(野性型)、Fc受容体欠損マウス(FcRg-/-、FcgRIIB-/-)の一側海馬CA1にカイニン酸(KA)1.5nmoleを局所注入し、24、48、72、120時間、1週間後にクレシルバイオレット染色で海馬錐体細胞死を比較した。その結果、FcRg-/-、FcgRIIB-/-では、CA1、CA3とも24時間後の錐体細胞死が野性型に比べて軽かったが、48時間以後は差が無かった。レクチン(GSL I-B4)染色、抗CD11b(Mac-1)抗体、抗MHCII抗体によるミクログリアの染色では、FcgRIIB-/-では無処置、生理食塩水注入コントロールでも細胞体と突起が肥大したミクログリアが海馬全体に観察され、KA注入24、48時間後には野生型と比較して、明らかに活性化ミクログリアが多かった。Total RNAを用いたRT-PCRでは、野生型の海馬ではKA注入後にFcRg mRNAが出現し、24時間後にピークに達するのに対し、FcgRIIB-/-では生理食塩水注入コントロールでも弱い発現がみられ、KA注入16時間後にピークに達した。また、IL-6、IL-1βのmRNAの発現も野生型では24時間後にピークに達したのに対し、FcgRIIB-/-では16時間以内に起り、24時間後にはむしろ減少した。以上から、FcgRIIB-/-では普段からミクログリアが活性化された状態にあり、興奮性刺激後のサイトカインの分泌増加も早期に起ると考えられた。逆に、FcRg-/-のミクログリアやサイトカインの反応は野生型と比べて明らかな差はなかった。また、胎児だけでなく、新生児の海馬からも初代混合神経細胞培養が可能なことを確認した。
ファウンテンポンプの閉ループ作動特性に関する研究

本研究ではまず、超流動ヘリウムが循環する閉ループを製作した。閉ループはおもにステンレス管からなり、多孔質フィルターとファウンテンポンプ駆動用電気ヒーター、閉ループ各部の温度と圧力を計測するための数個の温度計と圧力計、ループ内を流れる超流動ヘリウムの流量を計測するための流量計などが取り付けられた。さらに、電気ヒーターからの熱がポンプに有効に使われるように、細いステンレス管を閉ループの一部に組み込んだり、ポンプ駆動に使われた熱を閉ループ外に取り出すための、熱交換器を取り付ける工夫が行われた。製作されたファウンテンポンプを使って、閉ループ内に超流動ヘリウムを循環させる実験を行い、以下のことが明らかになった。ファウンテンポンプに供給される熱量を有効に超流動ヘリウムの駆動に使うためには、ポンプの出口に漏洩熱量を低減するための、適切な形状の熱流抑制管が必要である。不必要に長い熱流抑制管を用いると、適切な長さを用いた場合に比べ、そこでの圧力損失が大きくなるために、同じ供給熱量に対して同等の流量を得るためには、ポンプ出口と入口の温度差を大きくすることが必要となる。径が小さなポーラスプラグを用いた場合は、ある値より大きな熱量を供給すると、プラグ内の流れが超流動乱流状態になり、流量は増加しなくなる。また、径が大きなプラグを用いた場合は、本実験で供給した熱量の範囲では、プラグ内の流れは超流動層流状態であるが、プラグ出口が上昇したことが原因で、ある値以上の流量は得られなかった。このことから、プラグにおいて十分な噴水効果を引き出すためには、プラグ径を大きくしてプラグ内で超流動層流状態を保つことと、プラグ上流の管を太く短くしてプラグ出口温度の上昇を抑えることが有効であることがわかった。
水の流出経路に基づく森林河川の溶存物質濃度推定法の確立

花崗岩地質流域の水文流出過程と溶存有機炭素濃度に基づいて提案された水文ベース濃度推定法を火山地質流域の溶存態窒素濃度に適用し,本手法の有効性を調べた。火山地質流域の洪水流出の発生は土壌中で一時的に生じる飽和地中流によってコントロールされることが示唆された。流出経路の違いを区別して濃度-流量関係を解析した結果,本手法が火山地質流域の溶存態窒素濃度に適用可能であることが示された。本研究では,河川水中に含まれる溶存物質濃度を水文過程に基づいて推定する手法を確立しようとしている.本年度はその推定手法の確立にとって不可欠となる水文・水質データを得るための試験地を設定した.その試験地の一つとして,鳥取大学・蒜山の森にある森林流域を選定した.ここでは,約20年前に水文・気象観測が行われていたことがあり,その時のデータと量水施設が今も残っており利用価値が高い.本年度は,この量水施設の補修を行うとともに,降雨(3カ所),林内雨(2カ所;斜面上部と下部),流量(1カ所),土壌水分量(2カ所;平坦斜面と凹型斜面),地下水位(流路沿いに30カ所)の観測体制を整えた.さらに,栄養塩(全窒素,全リン)の濃度分析ができる体制を新たに立ち上げた.これにより,詳細な水の流出経路の把握と河川水の採取・水質分析が可能となった.この試験地とは別に,瑞牆山流域(管理,山梨大学工学部)と御手洗水流域(管理,九州大学演習林)を比較対象としている.瑞牆山流域については,管理担当の環境動態研究室(山梨大学)と協働関係を維持し,本研究の実施期間が終了するまで水文・水質観測を継続することを確認した.御手洗水流域については,管理担当の森林環境制御学研究室(九州大学演習林)から,これまでに蓄積した水質データの使用を認められている.また,雨水の流出経路と溶存物質濃度との関係をできるだけ多くの地域のデータを用いて解析するために,データ提供を受けることが可能な試験地を確保した.具体的には,日本水環境学会ノンポイント汚染研究会,全国演習林協議会,及びJST-CRESTの研究者等を通じて,宮崎,滋賀,高知,三重,愛知,東京,長野の森林流域で蓄積されている水文・水質データを使用できるようになった.本年度は,出水時の水文データと濃度データ(窒素,リン)を得た.このため,出水時の採水システムや水位センサーがうまく作動するように注意する必要があった.特に,主導流域の蒜山流域では,頻繁な機器メンテナンスを行い,出水時の観測に備えた.また,各種センサーやデータロガーは落雷や動物の影響で突如故障する場合があるため,予備の機器を準備し,できる限り欠測期間を短くする工夫をした.濃度データを得るための水質分析は,分析効率と精度を維持するためオートシッパを導入した.主導流域で収集したデータ,及び各地の協力流域から集まったデータに対して,逐次チェック(異常値の抽出・削除)をかけることにより,解析用のデータベースを作成した.冬期に雪にとざされる蒜山流域では,冬期は観測せずに水の流出経路の解析とC-Q関係の解析を進める予定であったが,秋期に行った水の流出経路の予備的解析により融雪期が特に重要となることがわかったため,2月末以降週に1度の観測を行った.さらに,春期に開催される学会(日本森林学会)で誌上発表を行った.主導流域での観測期間はH23年の梅雨あけまでの予定であったが,多様な降雨-流出の応答パターンを解析するために,観測期間を研究期間が終了するまで延長した.データ解析と結果のとりまとめは,随時行うとともに,学会や研究集会(日本森林学会や日本水環境学会に関連するもの)へ参加し成果を発表した.さらに,ここでの成果を負荷量や原単位を見積もる上で有用な知見として,ノンポイント汚染研究者ネットワーク(水環境学会・原単位検討委員会の森林班)に還流することとし,原単位検討委員会で積極的に参加した.以上において,成果をとりまとめる際のポイントは,1)水の流出経路を把握することの重要性,2)水文ベース濃度推定法の他地域への適用可能性,及び3)DOC以外の溶存物質への適用可能性を検証することであった.特に,1)については,斜面での土壌水分量や地下水位に関する詳細な水文観測に基づく流出経路解析の他に,流域末端でのハイドログラフの特性解析に基づく簡易的で汎用性のある流出経路解析を試みた結果についてまとめた.2)については,7つの地域での観測データを収集し,データベースを作り,このうち3つの地域に対して本手法を適用した.3)については,DOCの他に,溶存態窒素,硝酸,及びケイ酸について本手法が適用できることが明らかになった.ただし,これらの物質の供給源濃度が出水イベント中に希釈される効果を導入しない限り,出水イベント時の濃度-流量関係の傾向や濃度変動の規模を説明することができなかった.

本研究により,森林流域における負荷量推定手法として,水文ベース濃度推定法は汎用性が高いものの,出水中の数時間数日という比較的短い時間スケールにおいて物質の供給源(例えば,土壌や基岩内部)の濃度変動過程が重要であることがわかった.
西アフリカにおける健康保険の普及と生物医療の特性に関する人類学的研究

平成24年度も、平成22・23年度に引き続き、ガーナ南部の健康保険の導入が生物医療的な布置に与えた影響について、調査・研究を行った。より具体的な研究の成果としては、健康保険の普及に伴う患者数の増大が、病院やヘルスセンターの運営資金を増加させ、新たな人員や機器の導入が進んでおり、このことが当該地域における生物医療をめぐる状況を変容させていることが明らかになった。特に、調査対象地域に初めて導入された顕微鏡は、当該地域における疾病概念や病気の経験のされ方にも大きな影響を与えている。当該地域で「フラエ」と呼ばれる病気は、これまで英語のマラリアと同じものだと考えられてきた。しかし、顕微鏡の導入によって、患者の実感としては「フラエ」に感染している場合であっても、マラリアに感染していない事例が見られるようになった。これにより、患者の感覚と顕微鏡を用いた診断結果の間に齟酷が生じ、当該地域における疾病概念や病気の経験に変容が起きている。このことは、健康保険の導入が、当該地域における生物医療的な布置を組み替えることによって、人々の病気についての認識や経験の変容にも寄与していることを意味している。この点については、共著書『カルチュラル・インターフェイスの人類学』の中で論じ、成果を公開した。同時に、現地調査の中で、2012年末に行われたガーナの大統領選挙において、健康保険の成果や影響についてどのように語られているのかについて調査を行った。その結果、人々の健康保険への評価とは裏腹に、専門家からは、保険料と給付のバランス調整が行われていないことから否定的な見解が述べられていることが明らかになった。平成22年度に実施した研究から明らかになったのは以下の2点である。まず、2004年にガーナに導入された健康保険は研究対象地域である南部の農村地帯において順調に普及している(普及率61.9%)。これを受けて当該地域では病院やヘルスセンターの利用者数が増加しているが、掛け金の設定や医療予算の配分状況を精査した結果、健康保険の導入が全ての人に平等に恩恵を与えている訳ではないことがわかった。より具体的には、老年層・若年層に対する掛け金が優遇されていることからガーナの健康保険は加入者間の相互扶助の意味合いを強く持っているが、最低限の掛け金を支払うことのできない最貧層やその子供はこのような互助的な制度(セーフティーネット)の外側に置かれている。また、健康保険の導入に伴う医療予算の増加は、主に都市部における治療的な医療の充実に充てられており、農村部における予防的医療の拡充には原則的に用いられていないこともわかった。次に、これまでの保険に関する人類学・社会学的研究では、一般的に保険は対面的な相互扶助を個人的な備えで置き換える制度だと考えられてきたが、当該地域において人々が健康保険に加入するために必要とされる貯蓄実践やノウハウに注目したところ、健康保険に加入するためには頼母子講や流動的な親子・親戚関係が活用されており、医療費を支払う際の対面的な相互扶助が必ずしも弱体化していないことが明らかになった。以上の成果を論文にまとめ、日本文化人類学会の学会誌『文化人類学』に投稿、掲載された。2011年度も、2010年度に引き続き、ガーナ南部の健康保険の導入が生物医療的な布置に与えた影響について、調査・研究を行った。より具体的な研究の成果としては、健康保険の普及が病院やヘルスセンターの位置づけの変更に寄与していることが分かった。消費税を財源とする税金の投入されている国民健康保険は、加入者に対する国家からの医療費の補助の側面を備えている。そのため、健康保険の普及した2007年以降、病院とヘルスセンターの患者数は全国的に増加している。しかし、病院やヘルスセンターにおける医療従事者は、このような患者数の増大に必ずしも対応できておらず、とりわけ農村部で中心的な役割を担っている郡病院は、一日に診察する患者数の人数制限を導入している。患者の側からすると、このことは、病院で診療を受けられるかどうかにこれまでとは異なる新しい基準(朝早くから病院に並べるかどうか)が導入されたことを意味する。とりわけ近隣の農村地帯で暮らす人々にとっては、わざわざ車に乗って病院に行っても診療を受けられない可能性があることは大きなリスクとなっており、より小規模の医療施設であるヘルスセンターの重要性が相対的に増加してきている。このことは、制度設計の際には予想されていなかった経路で健康保険が病院とヘルスセンターの関係を変容させていることを意味しており、これまで充分に機能しているとは言えなかった医療施設間の階層的な役割分担に肯定的な影響を与える可能性を意味している。

これにより、患者の感覚と顕微鏡を用いた診断結果の間に齟酷が生じ、当該地域における疾病概念や病気の経験に変容が起きている。このことは、健康保険の導入が、当該地域における生物医療的な布置を組み替えることによって、人々の病気についての認識や経験の変容にも寄与していることを意味している。この点については、共著書『カルチュラル・インターフェイスの人類学』の中で論じ、成果を公開した。同時に、現地調査の中で、2012年末に行われたガーナの大統領選挙において、健康保険の成果や影響についてどのように語られているのかについて調査を行った。その結果、人々の健康保険への評価とは裏腹に、専門家からは、保険料と給付のバランス調整が行われていないことから否定的な見解が述べられていることが明らかになった。研究計画において、具体的な研究内容として提出した(1)国民健康保険の制度的特徴と受益者の分配状況(2)医療費の支払い方法の差異と国民健康保険に加入する方法、(3)国民健康保険の加入単位と家族のあり方、(4)医療費の支払い方法が選択可能になることによって要求される未来予測と健康観、(5)病気の際の責任の帰属と国民健康保険の喚起する自己責任の感覚、の5項目のうち、(4)を除く4項目については一通りの成果をまとめ、論文、および国際学会において発表できているため。研究計画において掲げた内容のうち、具体的な成果を発表できていない項目である、(4)医療費の支払い方法が選択可能になることによって要求される未来予測と健康観について研究を進める。また、研究を遂行する中で発見できた問いである、健康保険の存在が日々の医療実践に与える影響についても、使用する薬剤や薬価の標準化、監査文化の浸透といったトピックに注目しながら、研究を続行していく。
神経細胞死に特異的な蛋白の免疫細胞化学的同定

悪性リンパ腫に関連したプロトオンコジンbcl-2は、生理的状態で、血液系細胞(B,Tリンパ球など)の他、中枢神経系(神経細胞)にも発現していることが知られている。血液系においては、遺伝子産物Bcl-2タンパクが、アポトーシスの阻止に役立っているという証拠が多数出ている。これに対し、神経系におけるBcl-2タンパクの役割は、明らかにされていない。われわれは本年度の研究において、第1に抗Bcl-2抗体の作製を行った。ヒト・マウスを含む哺乳動物種間で交叉反応する抗体を得るために、既に配列決定されたヒト・マウスのBcl-2アミノ酸配列の中で、完全に共通する部分の合成部分ペプチドを作製し、これを抗原としてウサギ抗血清を作った。本抗体と、他施設より供与された抗ヒトBcl-2抗体とを用いてウエスタンブロットを行ったところ、後者はヒトBcl-2のみを特異的に認識するのに対し、前者はヒト・ラットの両者において26kDaのBcl-2タンパクを認識していた。さらに、本抗体はラット脳の免疫染色において、神経細胞を特異的に染色することも明らかになった。第2に、Bcl-2タンパクの神経系細胞における機能を解明するために、ラット褐色細胞腫由来のPC12細胞株にレトロウィルスベクターを用いてヒトbcl-2遺伝子を導入し、変異細胞株を樹立した。RT-PCR法およびウエスタンブロットにより、変異株におけるヒトbcl-2の発現を確認した。これら変異株は、親株とは著しく異なる形態、増殖様式を示しており、現在その機構につき研究中である。
シンクロトロン放射光を用いた調節人工呼吸中のマウス肺胞メカニクスのイメージング

肺の終末構成単位である肺胞は、ガス交換の場であると同時に、呼吸に伴う圧や容量の変化による機械的ストレスに常にさらされている。最近、人工呼吸による機械的ストレスが病態の増悪に大きく関わっていることがわかってきた。急性呼吸窮迫症候群(ARDS)の肺胞構造はその原因疾患や病期によって大きく異なっている。しかしこれまで、人工呼吸中のARDSの肺胞の動きをリアルタイムに可視化することはできなかったので、人工呼吸によって肺胞構造がどのように変化し、またそれらにどのような機械的ストレスが作用しているかは推測の域を出なかった。当該年度は、SPring8シンクロトロン放射光を用いて、調節人工呼吸下のARDSモデルマウスの肺胞メカニクスを可視化した。さらに人工呼吸の設定、特に一回換気量[TV]、呼気終末陽圧[PEEP]が肺胞メカニクスに及ぼす効果を検討した。その結果、ARDS肺では低レベルのPEEPは肺胞の虚脱を、また高レベルのPEEPは肺胞の過膨張を引き起こすことがわかった。また高容量のTVと低レベルのPEEPによる人工呼吸は肺胞構造の破壊を誘導する一方、低容量のTVと低レベルのPEEPによる人工呼吸は肺胞の虚脱を引き起こすことがわかった。さらに、これらのシンクロトロン放射光によるイメージングデータを用いて、ARDS肺の3D画像の再構築を行った。この3D画像を前年度の正常肺のものと比較すると、ARDS肺では気管支レベル、肺胞レベル肺の3D構造が大きく異なっていることがわかった。重症型の呼吸不全、急性呼吸窮迫症候群(ARDS)の肺胞構造はその原因疾患や病期によって大きく異なっている。当該年度は、SPring8シンクロトロン放射光を用いて、調節人工呼吸下の生きた正常マウスの肺胞メカニクスを非侵襲的に(開胸などの外科手術を行わずに)可視化し、その画像から肺の3D画像の再構築を行い、人工呼吸の設定(換気回数、一回換気量、最大吸気圧、呼気終末陽圧[PEEP]など)の肺胞メカニクスに及ぼす効果を検討した。当該年度では、SPring8シンクロトロン放射光によるイメージングと人工呼吸を同期させて、人工呼吸中のマウスの肺胞の2D画像を取得し、独自の解析アルゴリズムを開発して、大量の2D画像の自動分割(Auto-segmentation)、3D再構築を行い、さらに呼吸サイクル上の複数点での3Dデータを基に、肺胞メカニクスを可視化することに成功した。これまでのところ当初の計画に沿って、比較的順調に進んでいると思われる。今後、病的肺に人工呼吸を行った時に発生する、肺に加わる機械的ストレス、"過膨張"と"ずり応力"に着目して、肺胞メカニクスを可視化する計画である。病的肺のモデルとして塩酸吸引(胃液誤嚥)による肺障害のモデルを用いる。また心臓の拍動がイメージングに及ぼす影響を最小限に抑えるために、心電図波形とイメージングのタイミングを同期させる計画である。
二周波励起容量結合プラズマにおける基板入射イオンの速度分布に関する研究

本研究ではPIC/MC法(Particle-in-cell/Monte Carlo法)による二周波励起容量結合プラズマ(2f-CCP)の解析を行ない,最適装置設計の指針となるべく様々な放電条件の影響を調べた.二次元モデルでは電極半径が有限であるため,一次元モデルと異なり自己バイアス電圧はゼロとはならない.したがって放電構造は非対称となる.一次元モデルとの大きな違いは,低周波バイアス電極(LF電極)側に大きな負の自己バイアス電圧が生じることであり,この自己バイアス電圧は入射イオンのエネルギー分布に大きな影響を及ぼすことが分かった.次に装置形状などの幾何学的条件が及ぼす放電構造への影響を調べ,放電構造の半径方向分布やイオン流束の基板上の分布を明らかにした.電極間距離を小さくすると軸付近以外の領域でイオン流束が大きくなり,結果として電極への流束の一様性が改善されることが分かった.一方,電極間距離を変えても入射イオンのエネルギー分布は変化しないため,基板内での一様な加工の実現に向けて電極間距離を最適化することは有効な方法であると言える.また装置側壁半径を大きくすると装置側壁による電極間放電領域への影響が小さくなり,電極半径内の領域で主に放電が起こるため入射イオン流束はより一様なものとなることが分かった.したがって電極端から装置壁までの距離が電極間距離に比して大きくなるように装置側壁半径を決定する必要があると言える.さらに高周波バイアスが主要なプラズマ生成源であるためLF電極半径よりも高周波バイアス電極(HF電極)半径が小さい場合,LF電極端でのイオン流束が減少することが分かった.したがってLF電極半径よりもHF電極半径を大きくする必要があると言える.電極における二次電子放出の影響を調べたところ,電極の二次電子放出は入射イオンのエネルギー分布および流束分布にほとんど影響を及ぼさないことが分かった.以上,本研究ではPIC/MC法による2f-CCPの解析を行ない,特に基板入射イオンの流束およびエネルギー分布の観点から,最適装置設計の指針となるための知見を得た.本研究ではPIC/MC法(Particle-in-cell/Monte Carlo法)による二周波励起容量結合プラズマ(2f-CCP)の解析を行ない,最適装置設計の指針となるべく様々な放電条件の影響を調べた.二次元モデルでは電極半径が有限であるため,一次元モデルと異なり自己バイアス電圧はゼロとはならない.したがって放電構造は非対称となる.一次元モデルとの大きな違いは,低周波バイアス電極(LF電極)側に大きな負の自己バイアス電圧が生じることであり,この自己バイアス電圧は入射イオンのエネルギー分布に大きな影響を及ぼすことが分かった.次に装置形状などの幾何学的条件が及ぼす放電構造への影響を調べ,放電構造の半径方向分布やイオン流束の基板上の分布を明らかにした.電極間距離を小さくすると軸付近以外の領域でイオン流束が大きくなり,結果として電極への流束の一様性が改善されることが分かった.一方,電極間距離を変えても入射イオンのエネルギー分布は変化しないため,基板内での一様な加工の実現に向けて電極間距離を最適化することは有効な方法であると言える.また装置側壁半径を大きくすると装置側壁による電極間放電領域への影響が小さくなり,電極半径内の領域で主に放電が起こるため入射イオン流束はより一様なものとなることが分かった.したがって電極端から装置壁までの距離が電極間距離に比して大きくなるように装置側壁半径を決定する必要があると言える.さらに高周波バイアスが主要なプラズマ生成源であるためLF電極半径よりも高周波バイアス電極(HF電極)半径が小さい場合,LF電極端でのイオン流束が減少することが分かった.したがってLF電極半径よりもHF電極半径を大きくする必要があると言える.電極における二次電子放出の影響を調べたところ,電極の二次電子放出は入射イオンのエネルギー分布および流束分布にほとんど影響を及ぼさないことが分かった.以上,本研究ではPIC/MC法による2f-CCPの解析を行ない,特に基板入射イオンの流束およびエネルギー分布の観点から,最適装置設計の指針となるための知見を得た.
水素を燃料としたガスタービン燃焼器の基礎研究

エクセルギー効率の向上とCO_2フリー燃焼を目指して、水素をガスタービン燃焼器の燃料として用いることが考えられており、本研究はそのための基礎研究である。ガスタービン燃焼器のように、高速流中で高負荷燃焼を行わせようとすると、燃焼を如何に広範囲の条件下で安定に行わせるかが重要になる。本研究では、一様流のメタン/空気あるいはメタン/水素/空気の予混合気流中に円柱型の保炎器を設置し、これに安定化された予混合火炎の希薄安定限界が、上流の乱れ特性にどのように影響されるかについて定量的に調べたものである。その結果、以下の結論を得た。(1)乱れが強く,小さいスケールの予混合気流においては,化学的特性時間の大きさが混合特性時間を上回り,化学反応が混合に追い付かなくなり吹き消えが起こる。また,乱れが弱く,大きいスケールの流れの場合,乱れが予混合気の燃焼に及ぼす影響は小さく,希薄可燃限界ちかくまで火炎が保持される。(2)メタンの一部を水素に置換することで火炎安定限界は希薄側へ変化するが,燃料の変化にかかわらず火炎安定限界は,化学的特性時間と混合特性時間の比であるコヴァツネ-数により評価できる。(3)乱れの強い場において,保安器後流に形成される再循環領域では未燃ガスと既燃ガスの混合が激しく行なわれ,分散反応型火炎に近い構造となる。すなわち、予混合気流中に保持される火炎への乱れの特性の影響について有用な知見を得ることが出来たので、今後さらに乱れ構造と吹き消え現象との関係を、水素を燃料とした場合について詳細に把握する努力をする積もりである。
インターナルアバットメントスクリューの緩みに関する研究

外形状が同一のInternal hexおよびExternal hexインプラントを用い,エキセントリックな咬合接触により発生する荷重因子がアバットメントスクリューの緩みに及ぼす影響を検討した.2. Preloadの変化量に関してはインプラント/アバットメント接合様式による影響はなく,アバットメントスクリューの材質,すなわちチタン製アバットメントを用いた場合にスクリューの緩みが生じにくいことが明らかになった.外形状が同一のInternal hexおよびExternal hexインプラントを用い,エキセントリックな咬合接触により発生する荷重因子がアバットメントスクリューの緩みに及ぼす影響を検討した.2. Preloadの変化量に関してはインプラント/アバットメント接合様式による影響はなく,アバットメントスクリューの材質,すなわちチタン製アバットメントを用いた場合にスクリューの緩みが生じにくいことが明らかになった.エキセントリックな咬合接触により発生する荷重因子が,アバットメントスクリューの緩み与える影響を明らかにすること目的に実験を施行した.Preloadの測定は指示トルク値(20Ncm)で締結した直後のReverse torque value(RTV)をトルクレンチで測定し,その値を荷重前のinitial preload(IP)とした.ついで,繰り返し衝撃荷重を付与した後のPost-preload(PP)RTVを同様に計測し,その変化量により衝撃荷重のpreloadに対する影響を評価した.Internal hexインプラントにアバットメントをGold Titeで固定した試料でのIPは10.4(0.5)Ncmで,PP-RTVは11.0(0.7)Ncmであった.同じくTi Screwで固定したものはそれぞれ,18.3(0.8)Ncmと20.1(1.4)Ncmであった.External hexインプラントにアバットメントをGold Titeで固定した試料でのIPは12.8(0.8)Ncmで,PP-RTVは13.8(0.9)Ncmであった.同じくTi Screwで固定したものはそれぞれ,18.9(1.2)Ncmと20.4(1.4)Ncmであった.全てのグループにおいて,100万回の繰り返し荷重を加えた後のPP-RTVはIPに比較して有意に増加した.Preloadの変化量に関してはインプラント/アバットメント接合様式による影響はなく,むしろアバットメントスクリューの材質,すなわちチタン製アバットメントを用いた場合にスクリューの緩みが生じにくい(衝撃後のプレロードの上昇)ことが明らかになった.本研究では外形状が同一のImplant Innovation社のInternal hexおよびExternal hexインプラントを用いて,エキセントリックな咬合接触により発生する荷重因子がアバットメントスクリューの緩みとI/Ainterfaceの挫滅状況に及ぼす影響を検討した.また,アバットメントスクリューの材質による影響も合わせて検討するために金合金性とチタン合金性のアバットメントスクリューを使用した.メーカー指示のトルク値(20Ncm)で締結した直後のReverse torque value (RTV)をトルクレンチで測定し,その値を荷重前のinitial preload(IP)とした.ついで,繰り返し衝撃荷重(100万回/50N)を付与した後のPost-preload (PP) RTVを同様に計測し,その変化量により衝撃荷重のpreloadに対する影響を評価した.全てのグループにおいて,100万回の繰り返し荷重を加えた後のPP-RTVはIPに比較して有意に増加した.Preloadの変化量に関してはインプラント/アバットメント接合様式による影響はなく,むしろアバットメントスクリューの材質,すなわちチタン製アバットメントを用いた場合にスクリューの緩みが生じにくい(衝撃後のプレロードの上昇)ことが明らかになった.一連の実験結果より以下の結論を得た.1.スクリューの緩みに関して,製造メーカーが指示するトルク(20cm)におけるネジ締めにおいてエクスターナルジョイント型,インターナルジョイント型インプラントともに変化を生じないことがわかった.2.アバットメントおよびインプラント体の接合面におけるマイクロギャップについては衝撃側にてエクスターナルジョイント型,インターナルジョイント型ともに有意な変化が認められた.しかしながらスクリューに緩みはみられなかったが,変形が生じていることが示唆された.3.接合面の変化についてインターナルジョイント型はエクスターナルジョイント型に比較して有意に小さく,衝撃に対する変形が少ないことが示唆され,スクリューに対する変形も少ないことが示唆された.
相変化の過渡を捉える

相変化時の過渡現象を捉えるために,(a)ゆっくりした相変化を起こす試料系の発見,(b)現象を捉える方法論の構築と装置の開発や改良を行った。(a)では,イオン液体の多くの試料で分時間オーダーの相変化を見出し,時々刻々の変化を熱測定とNMR緩和時間測定で観測した。また,熱応答性高分子の水溶液中に分散した金クラスターのナノ粒子への成長過程の追跡にも成功した。(b)では,低周波数NMR装置の19F用のプローブを利用し,イオン液体アニオンの主構成元素Fの緩和時間測定を可能とした。従来のカチオンに加え,アニオンを組み合わせ,統一的にイオン液体の相変化のダイナミクスの議論が可能となった。本研究では,数多くの分子やイオンが関わる相変化において時々刻々の変化を実験的に捉えることを目指している。そのためには,(a)比較的ゆっくりした相変化を起こす試料系を見出すこと,(b)現象を捉える適切な方法論の構築と微弱な信号を検知できる分解能と応答時間を有する装置の開発や改良することを目標とした。(a)では,イオン液体の相挙動が最も合致した試料系であることが確認された。イオン液体の代表的なカチオンであるimidazolium系に加えpyrrolidonium系の相挙動を熱測定・Raman測定・NMR緩和時間測定を系統的に行い,芳香族系と脂環族系という骨格の違いが相挙動に及ぼす影響を抽出した。特に,imidazolium系の複数の試料ついて,結晶化に分時間のオーダーのゆっくりした相変化を見出した。それらの結晶化の詳細を熱測定とNMRの緩和時間測定で観測し,昇温過程においてガラスのような固化状態から,一旦ソフト化が起こり,立体配座を変えながら結晶化していくことを発見した。これらは世界でも初めてと思われる現象の発見であり,imidazolium系試料に普遍的な現象であることを確認した。(a)の別の系は,金ナノ粒子の成長過程である。高分子水溶液中に分散した金クラスターを,高分子の相変化を利用してナノ粒子に成長させ,その時間変化を追跡することに成功した。(b)については,低磁場NMR装置におけるF(19)(質量数19のフッ素)用のプローブをメーカと共に開発し,イオン液体のアニオンの主な構成元素であるフッ素の緩和時間測定が可能としたので、イオン液体の代表的アニオンであるFSAイオンおよびNTf2イオンに適用した。従来行われてきたカチオンに加え,アニオンの動的挙動を組み合わせることにより,統一的にイオン液体の相変化のダイナミクスを議論することが可能となった。本研究では,数多くの分子やイオンが関わる相変化において,時々刻々の変化を実験的に捉えることを目指している。そのためには(a)比較的ゆっくりした相変化を起こす試料系を見出すこと,(b)現象を捉える適切な方法論の構築と微弱な信号を検知できる分解能と応答時間を有する装置の開発や改良することを具体的な目標としている。(a)においては,イオン液体の相挙動が本研究に最も合致した試料系であることが確認された。イオン液体の代表的なカチオンである,imidazolium系のみならず,新たにpyrrolidinium系の相挙動を熱測定・Raman測定・NMR緩和時間測定を系統的に行い,芳香族系と脂環族系という骨格の違いが相挙動に及ぼす影響を抽出した。特に,imidazolium系の3つの試料については,結晶化に1時間を要することを発見し,その結晶化の詳細を熱測定とNMRの緩和時間測定で観測し,昇温過程においてガラスのような固化状態から,一旦ソフト化が起こり,コンフォメーションを変えながら,結晶化していくことを発見した。これは,世界でも初めてと思われる現象の発見である。(b)については,低磁場NMR装置におけるF(19)(質量数19のフッ素)用のプローブをメーカと共に開発することにより,イオン液体のアニオンの主な構成元素であるフッ素の緩和時間測定が可能となった。このことにより,アニオンの動的挙動が相挙動に及ぼす過程を観測する道が開けた。世界でも初と思われる現象(ガラス状態ー>ソフト化ー>結晶化)の発見は,想定以上の成果と言える。本テーマである比較的ゆっくりした相変化を起こす試料系は,これまで扱ってきたimidazoliumに,新たにpyrrolidinium系を加えることにより,骨格運動の違いによる新たな現象の発見に繋がった。これは,当初ある程度想定されていた成果である。F(19)(質量数19のフッ素)用のプローブを用いて,イオン液体のアニオンのダイナミクスの詳細を追うことが出来るようになったことは,想定以上の成果といえる。超高感度熱測定に於いては,自作の装置及び制御回路を用いている。

古いタイプのパーソナルコンピュータの故障のため新しいコンピュータに変えたが,開発したプログラムとの相性が悪く,超高感度熱測定の予定が遅れた。本件はマイナス点である。本テーマに適したイオン液体系を試料として,系統的に実験を行っていく。カチオンは,imidazolium系のみならず,pyrrolidonium系,piperidinium系,ammonium系に拡張し,基本骨格自体がフレキシビリティを持つ系に発展させる。また,F(19)(質量数19のフッ素)用のプローブを用いてイオン液体を構成するアニオンを系統的に取り上げ,ダイナミクスと相挙動の関連づけを行う。概ね,当初の計画通りの研究費使用を想定している。本研究の成果は,世界的に見てもユニークでオリジナリティを誇れる成果である。今年度未使用分の研究費は,主に海外での研究発表用に旅費として使用する。
熱帯果樹アセロラのアスコルビン酸大量生合成・集積の分子機構

アスコルビン酸は、植物に豊富に含まれる抗酸化物質で、植物にとって必要不可欠な物質である。植物では、アスコルビン酸の複数の生合成経路の存在が明らかになり、その調節機構に興味が持たれている。熱帯植物であるアセロラは、アスコルビン酸を大量に含んでいる。しかし、アスコルビン酸の大量集積機構は不明であった。本研究で、アセロラにおけるアスコルビン酸生合成酵素遺伝子の発現が非常に高いことがわかった。また、アスコルビン酸生合成酵素遺伝子の高発現の分子機構が部分的に明らかになった。さらに、アセロラのアスコルビン酸大量集積機構を導入することにより、植物のアスコルビン酸を強化できる可能性が示された。アスコルビン酸は、植物に最も豊富に含まれる抗酸化物質で、植物にとって必要不可欠な物質である。高等植物のアスコルビン酸において、複数の生合成経路の存在が明らかにされているが、マンノース経路が主経路とされている。熱帯植物であるアセロラ(Malpighia glabra)は、アスコルビン酸を大量に含んでいる。これまでの研究で、アセロラにおけるマンノース経路のアスコルビン酸生合成酵素遺伝子のmRNA発現が非常に高いことがわかっている。GMP-D-mannose pyrophosphorylase (GMP)は、アスコルビン酸生合成のマンノース経路における最初の反応を触媒する酵素として非常に重要である。アセロラGMPのmRNA発現とプロモーター活性は、シロイヌナズナのものと比べそれぞれ37倍、24倍高いことを明らかにした。つまり、アセロラにおけるアスコルビン酸生合成酵素遺伝子プロモーターの高転写活性化能が、生合成酵素mRNA発現を促し、アスコルビン酸高集積に繋がると考えられる。GMPプロモーター領域の転写活性化能の評価には、ルシフェラーゼ遺伝子によるレポーターアッセイ系を用いた。GMP遺伝子の上流1200bpのプロモーター領域の下流にルシフェラーゼ遺伝子を融合し、ルシフェラーゼの発光を測定することによりプロモーター活性を評価した。ディリーション解析から、GMPプロモーターの転写活性には、-1200 -600 bpの領域が必要であることを明らかにした。結果的に、アセロラGMPプロモーターの-1100bp -1080bpの領域内に存在するabscisic acid response element (ABRE)様配列GAAGTTがGMPの高転写活性に関与している可能性が示唆された。これまでの研究で、アセロラにおけるマンノース経路のアスコルビン酸生合成酵素遺伝子のmRNA発現がいずれもシロイヌナズナのアスコルビン酸生合成酵素遺伝子のmRNA発現に比べ非常に高いことを示した。今回、アスコルビン酸生合成のマンノース経路における最初の反応を触媒する酵素として非常に重要なGMP-D-mannose pyrophosphorylase (GMP)に着目し解析した結果、アセロラGMPのmRNA発現およびプロモーター活性がシロイヌナズナのものと比べ非常に高いことを明らかにした。このことから、アセロラでは、アスコルビン酸生合成酵素遺伝子プロモーターの高転写活性化能が、アスコルビン酸生合成酵素のmRNA発現を促し、結果的に、アスコルビン酸生合成が高まって、アスコルビン酸含量が非常に高くなることがわかった。このことは、植物の種間でのアスコルビン酸量の相違が、アスコルビン酸の生合成酵素遺伝子の転写レベルでの発現機構の相違により説明できることを示唆する。また、アセロラGMPの強発現のためのシス因子が-1100 bp -1080bpに存在することを示唆し、そのシス領域内に存在するabscisic acid response element (ABRE)様配列GAAGTTが、GMPの高転写活性に関与している可能性が示唆された。このように、アセロラのアスコルビン酸生合成酵素遺伝子の高転写活性に関わる分子メカニズムが少しずつ解明されており、「アセロラが、なぜ、どのような機構で、アスコルビン酸を高集積できるか」という当初の研究目的を達成しうる研究成果が得られており、研究が、計画通り、順調に進捗していると判断した。熱帯性植物であるアセロラ(Malpighia glabra)は、他の高等植物と比較して非常に大量のアスコルビン酸を含むことが知られており、その大量集積機構が興味深い。高等植物では複数のアスコルビン酸生合成経路が報告されている。アセロラについては、これまでに主経路と考えられているマンノース経路に着目した分子生物学的な研究を行ってきている。しかし、イチゴで報告されたアスコルビン酸生合成経路であるガラクツロン酸経路やアスコルビン酸の代謝経路についての研究は、アセロラにおいて皆無である。本研究では、最初にアスコルビン酸代謝に関わるアスコルビン酸ペルオキシダーゼの2つのcDNAをアセロラからクローニングした。次いで、アセロラにおけるアスコルビン酸ペルオキシダーゼの発現解析を行った。また、アスコルビン酸含量が異なる2つのアセロラ品種に着目し、アスコルビン酸ペルオキシダーゼに加え、マンノース経路やガラクツロン酸経路に関わる酵素について、各組織での発現解析を行った。その結果、アスコルビン酸ペルオキシダーゼは果実特異的に発現してアスコルビン酸代謝を行っている可能性が示された。また、ガラクツロン酸経路に関わるガラクツロン酸レダクターゼも果実においてアスコルビン酸生合成に関わっている可能性が示された。

マンノース経路では、GDP-D-マンノースエピメラーゼとGDP-ガラクトースホスホリラーゼが、高アスコルビン酸品種の緑色果実において高い発現を示すことを確認した。最終的に、アセロラ果実においてアスコルビン酸ペルオキシダーゼとガラクツロン酸レダクターゼが発現し、機能を有している可能性を明らかにした。他方、アセロラのマンノース経路に関わるアスコルビン酸生合成酵素のプロモーター解析についても、引き続き研究を進めており、興味ある結果を得つつある。高等植物のアスコルビン酸の生理機能や、その生合成・代謝機構については、まだまだ不明な点が多い。本研究は、熱帯性植物であるアセロラ(Malpighia glabra)に、大量のアスコルビン酸が含まれることに着目し、その高集積機構を解明することを目的とした。これまでに、高等植物では複数のアスコルビン酸生合成経路が報告されている。アセロラにおいても、それら複数のアスコルビン酸生合成経路が機能しているのか興味深い。アセロラで、イチゴで報告されたガラクツロン酸経路等のアスコルビン酸生合成副経路や、アスコルビン酸の代謝経路について着目した分子生物学的研究は、これまで皆無であった。今回、アスコルビン酸代謝に関わるアスコルビン酸ペルオキシダーゼに着目し、アセロラのアスコルビン酸ペルオキシダーゼのcDNAクローニングおよび遺伝子発現解析を行った。また、主要なアスコルビン酸生合成系であるマンノース経路に加え、副経路であるガラクツロン酸経路に関わる酵素についても着目し、その発現解析を行った。その結果、アスコルビン酸ペルオキシダーゼは果実特異的に発現してアスコルビン酸代謝を行っている可能性を示した。また、ガラクツロン酸経路に関わるガラクツロン酸レダクターゼも、アセロラ果実においてアスコルビン酸生合成に関わっていることが示され、これまでにない新たな知見を得ることができた。さらに、マンノース経路の酵素遺伝子のプロモーター解析も行い、酵素遺伝子のプロモーター活性が、非常に高いことが示唆された。すなわち、アセロラのアスコルビン酸高集積能の機構が遺伝子レベルで語られることができるようになった。このように、本研究は、当初の計画通り進んでおり、「おおむね順調に進展している」と判断した。ビタミンCとして広く知られるアスコルビン酸は、植物において活性酸素種の除去やストレス耐性等、様々な生理機能を有する重要な物質である。したがって、植物においてアスコルビン酸を強化するということは、高栄養価で、ストレスに強い有用植物の作出に繋がる。高等植物では、複数のアスコルビン酸生合成経路が存在するが、中でもマンノース経路が主経路と考えられている。アスコルビン酸を大量に含む植物のひとつにアセロラが挙げられる。そのアスコルビン酸含量は、レモンの30倍にもなる。これまでにアセロラのマンノース経路に関わる種々の生合成酵素のmRNA発現量が、シロイヌナズナと比較して、極めて高い結果が得られている。したがって、アセロラにおけるアスコルビン酸大量集積は、マンノース経路に関わる特定の酵素のmRNA発現量だけが高いことによるのではなく、複数の生合成酵素のmRNA発現量が高いことに起因していると考えられる。