hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
有機超伝導をめざした新しい有機電子供与体・受容体の開発とその物性

本研究では有機超伝導をめざした新しい構成分子の開発とその伝導体のキャラクタリゼーションを目的に研究を行った。具体的な成果は:1.有機アルミニウム試薬を用いた新しいTTF(テトラチアフルバレン)誘導体の合成ルートを開発し、いくつかの新規のTTF誘導体を合成した。2.TTFの中央にTTP(テトラチアペンタレン)を挿入した新規ドナーを用いた有機伝導体を多数合成し、その構造と物性について調べた。具体的には:(1)片側にメチルチオ、もう一方にエチレンジオキシ基を付けたTMEO-TTPの塩が、八面体および直鎖状アニオンの場合にはすべて極低温まで金属的伝導性を示すことを見いだした。(2)両端をメチルチオ基で置換したTTM-TTPについて三種類のI_3塩を得た。このうちの一つは1:1の組成を持つにもかかわらず室温付近で金属的である。この塩は一次元カラム構造を持っている。また2:1塩の内の一つは20Kまで金属的な伝導性を示す。(3)片側をエチレンジチオ置換し、もう一方を無置換としたEDT-TTPの塩は、アニオンによらずいずれも室温付近で金属的である。(4)両側とも無置換のBDT-TTPはアンオンによらずいずれも極低温まで金属的である。構造的には細かい違いはあるが、いずれもβ型と呼ばれるドナー配列を持ち、スタック方向に対して横方向が三分の一から四分の一の相互作用を持つため金属状態が安定化されているものと考えられる。以上のような個別の研究により、最初の設計のとおりTTF骨格を拡張することが有機伝導体の金属状態を安定化するのに非常に有効であることが明かとなった。さらに置換基などを変えることによって非常に多くの可能性があるので、こうした修飾が超伝導の発現に及ぼす効果などの研究を継続中である。本研究では有機超伝導をめざした新しい構成分子の開発とその伝導体のキャラクタリゼーションを目的に研究を行なった。本年までの成果は、(1)有機アルミニウム試薬を用いた新しいTTF(テトラチアフルバレン)誘導体の合成ルートを開発し、いくつかの新規のTTF誘導体を合成した。(2)TTF骨格の中心にTTP(テトラチアペンタレン)を挿入した系についていくつかの誘導体を得、そのラジカルカチオン塩の伝導性と構造について調べた。具体的には(1)片方をメチルチオ、もう一端をエチレンジチオ基て修飾したTMET-TTPについて各種アニオンと15種類の塩を得た。このうち12種類は基本的に同じドナー配列を持ち、室温から200K付近までほぼ平担な電気抵抗を示し、それ以下で半導体となる。構造はQ型と呼ばれる二次元的なものであり、バンド計算の結果は二次元金属的で、分子が大きいことを反影して状態密度が通常のTTF系の2倍程度に大きくなっている。(2)両端をエチレンジチオ基で修飾したBEDT/TTPについては、溶解度が低いためドーピングの方法により塩を得、これらはいずれも高い伝導性を示したが、特にヨウ素ドープしたものは低温まで金属的な伝導性を示した。(3)片方をメチルチオ、もう一端をエチレンジオキシ基で修飾したTMEO-TTPについて、これまでに3種の低温まで金属的な塩を得た。(4)両端をメチルチオ基で修飾したTTM-TTPについては、特に(TTM-TTP)_2I_3において20Kまで金属的な挙動を見出した。以上のように超伝導体こそまだ見つかっていないが、多数の低温まで金属的な伝導体を得ており、また結晶構造も予想以上に二次元的なものであり、当初の分子設計は成功であったと考えられる。

今後さらに優れた伝導体を得るために研究を継続する。昨年度に引き続き、TTFの中央にTTP(テトラチアペンタレン)を挿入した新規ドナーを用いた有機伝導体を多数合成し、その構造と物性について調べた。具体的には:1.片側にメチルチオ、もう一方にエチレンジオキシ基を付けたTMEO-TTPの塩が、八面体および直鎖状アニオンの場合にはすべて極低温まで金属的伝導性を示すことを見いだした。とくに(TMEO-TTP)_2Au(CN)_2はClO_4型と呼ばれる構造を持ち、100K-200Kの間で金属-半金属転移をする。2.両端をメチルチオ基で置換したTTM-TTPについて三種類のI_3塩を得た。このうちの一つは1:1の組成を持つにもかかわらず室温付近で金属的である。この塩は一次元カラム構造を持っている。また2:1塩の内の一つは20Kまで金属的な伝導性を示す。3.片側をエチレンジチオ置換し、もう一方を無置換としたEDT-TTPの塩は、アニオンによらずいずれも室温付近で金属的であるが、ほとんどが100K以下の低温で半導体に転移する。4.両側とも無置換のBDT-TTPはアンオンによらずいずれも極低温まで金属的である。構造的には細かい違いはあるが、いずれもbeta型と呼ばれるドナー配列を持ち、スタック方向に対して横方向が三分の一から四分の一の相互作用を持つため金属状態が安定化されているものと考えられる。以上のような個別の研究により、最初の設計のとおりTTF骨格を拡張することが有機伝導体の金属状態を安定化するのに非常に有効であることが明かとなった。さらに置換基などを変えることによって非常に多くの可能性があるので、こうした修飾が超伝導の発現に及ぼす効果などの研究を継続中である。
最適制御理論が横磁場スピングラス模型を解く

量子アニーリングを用いてスピングラス模型の基底状態を効率良く求めるためには、量子揺らぎがスピングラス模型の解構造に与える影響を理解することが不可欠である。本研究計画では、解析的な取り扱いやすさと相当量の過去の研究の蓄積からスピングラスの平均場理論を記述するSherrington-Kirkpatrick (SK)模型に着目し、システム工学の分野で発達した最適制御理論を用いることにより、横磁場SK模型の分配関数を厳密に求めることを目的とする。これにより量子揺らぎがスピングラス模型の解構造に及ぼす作用を解明することを目指す。
天然資源における創薬リ-ド化合物の探索研究

天然資源からの創薬リ-ド化合物の探索研究を進めた結果,数種類の生活性物質を単離し,構造を明らかにした。ブラジル産植物Cnidoscolus phyllacanthusから新規イソプレノイド誘導体3種faveloxide, favelolおよびisofavelolを単離し,化学構造を決定した。それらの化合物は抗腫瘍活性を持つfaveline同族体であり,詳細な作用機序の検討が望まれる。担子菌Russula subnigricansから細胞毒性活性物質としてrussuphelolを単離し,化学構造を明らかにした。Russuphelolは不斉炭素を持たないが光学活性を示すことから,生合成酵素の単離,あるいはその利用にも興味が持たれる。ブラジル産植物Himatanthus sucuubaからconfluentic acidおよび2^1-O-methylperlatolicacidを単離した。Confluentic acidのモノアミンオキシダーゼ-B活性は強力かつ選択的であるうえに,合成類縁体はさらに活性上昇が認められることから,医薬品リ-ド化合物としての可能性が期待される。担子菌Tricholomamuscariumからibotenic acidを単離した。担子菌シロオニタケAmanita vergineoidesから新規アミノ酸(S)-cis-2-amino-5-chloro-4-pentenoic acidを単離し,化学構造を明らかにした。担子菌カレバキツネタケLaccariavinaceoavellaneaから,cAMPホスホジエステラーゼ阻害活性を示す新規アルカロイド,laccarinを単離し,化学構造を明らかにした。以上,本研究の結果,数種類の生理活性物質を単離し化学構造を明らかにした。今後は活性発現メカニズムの解明を通して医薬品開発への寄与を検討していきたい。ブラジル産トウダイグサ科植物Cnidoscolus phyllacanthusから新規骨格をもつfavelolおよびisofavelolを単離し、2次元NMR等分光学的手法を用いて構造を決定した。絶対配置の決定は両化合物の4-methoxybenzoatesについてのCDスペクトルに励起子キラリティー法を用いて行った。オルトケトスチレン発色団と4-メトキシベンゾエ-トとの間の先例のない励起子相互作用であるが、差スペクトルにおいて明確な分裂コットン効果を示した。この結果に付随して、今まで不明であった他の同族体の絶対構造も明らかにすることができた。細胞毒性活性について詳細な作用機序の検討が望まれる。ドクゼリの中毒成分cicutoxinに加えて、4種の新規同族体を単離し、構造を明らかにした。それらの同族体は中程度の抗p388白血病細胞活性を示した。ベニタケ科担子菌のニセクロハツから新規化合物として、抗p388白血病細胞活性を示すrussuphelolを単離し、構造を明らかにした。P388マウス白血病細胞に対する細胞毒性活性物質を探索する過程で,キク科植物Carpesiumglossophyllumからgermacranolide型sesquiterpene, ineupatolida AおよびBを単離した.担子菌ニセクロハツRussula subnigricansに含まれる,P388白血病細胞に対する細胞毒性活性物質として,新たにchlorohydroquinone 4量体russuphelolを単離し,構造を明らかにした.Russuphelolは不斉炭素を持たないが,光学活性を示すことが判明した.担子菌ハエトリシメジTricoloma muscariumの水溶性画分からtricholomic acidの他にibotenic acidを単離した.Ibotenic acidは摂食後muscimolに変化し,中枢毒性作用を示すことが知られている.担子菌シロオニタケAmanitavergineoidesのアミノ酸画分より新規アミノ酸(S)-cis-2-amino-5-chloro-4-pentenoic acidを単離し,構造を明らかにした.Amanita属担子菌は環状ペプチドによる中毒が有名であるが,アレンアミノ酸などの不飽和アミノ酸を含むものも多い.

不飽和アミノ酸はglutamine decarboxylaseを阻害し,痙攣を伴う中毒を起こすことが知られている.担子菌カレバキツネタケLaccariavinaceoavellaneaから,子牛心臓のcyclic AMP phosphodiesterase阻害活性を示す新規alkaloid, laccarinを単離し,構造を明らかにした.本研究において6種類の生理活性物質を単離し,構造を明らかにした.今後はこれらの化合物について,活性発現メカニズムの解明を通して医薬品開発への寄与が望まれる.
マウス乳癌ウイルスにコードされるスーパー抗原の腫瘍と宿主相関での意義

マウスにおいてマウス乳癌ウイルス(mouse mammary tumor virus:MMTV)の末端反復配列(long terminal repeat:LTR)にコードされる遺伝子産物が、スーパー抗原として特定のT細胞レセプター(T cell receptor:tcr)Vβ領域を有するT細胞を活性化させることが明らかとなっている。しかしながら、MMTV感染症の病態形成や発癌機構でのスーパー抗原の生物学的意義については不明な点が多い。本研究では、MMTVにコードされるスーパー抗原のMMTV感染症成立および乳癌発症における役割を明らかにする目的とした。IE依存性Vβ2特異的スーパー抗原をコードするMMTV(II-TES2)をC57BL/6(IE)マウスに単独で投与しても感染は成立しなかったが、IE非依存性Vβ14特異的スーパー抗原をコードするMMTV(II-TES14)を同時に投与すると、Vβ2T細胞の増殖は見られないにもかかわらず、MMTV(II-TES14)とMMTV(II-TES2)ともに感染が成立した。IE依存性のスーパー抗原をコードするMMTVはIE陰性のマウスには感染しないことからスーパー抗原によるT細胞の活性化が感染の成立に必須であることが分かった。しかし、IE非依存性のMMTVとの複合感染によってIE依存性MMTVもIE陰性マウスに感染することは以下のように説明できる。2種類のMMTVはまずB細胞等の抗原提示細胞に感染してプロウィルスとして宿主のDNAに組み込まれる。MMTVのコードするスーパー抗原はクラスIIに結合して細胞表面に提示される。スーパー抗原を認識したT細胞はサイトカインやCD40Lを介して感染B細胞を増殖させ、MMTVの感染が進展する。おそらくIE依存性MMTVはIE非依存性MMTVによって活性化されたT細胞の助けをかりて感染を成立させるのであろう。MMTVは混合感染によって宿主の巾を広げると考えられる。
双極スペクトラムと関連する気質の脳機能画像研究

双極性障害と関連する気質、すなわち発揚気質や循環気質に関して、発揚気質者は光を多く浴びており、循環気質者は光をあまり浴びていなかった。発揚気質者が光を多く浴びている背景として、明るいところを好む向日性と、日照量の多さによって発揚気質が維持・増進される可能性が考えられた。fMRIを用いた脳画像研究を行った結果、発揚気質には左正中前頭皮質から左下の眼窩前頭皮質を含む神経回路が関与しており、循環気質には左正中前頭皮質から左舌状回を含む神経回路が関与している可能性が示唆された。本研究は双極性障害と関連する気質の脳画像研究を行うことが目的である。fMRI研究のタスクとして明暗弁別や明暗嗜好のタスクを作成し、その際の脳の賦活部位を同定することで、気質と関連する神経基盤の探索を試みた。この2年間の研究として、発揚気質の健常者と非発揚気質の健常者の間で明暗の弁別閾が異なるのか検討した。つまり、発揚気質の場合には、同じ照度であっても非発揚気質の場合よりも暗いと感じるので、より明るいところを求めるという仮説である。結果としては、両群に有意差はなく、この仮説は否定された(J Affect Disord, 2013a)。次に、明暗の嗜好が異なるという仮説を立て検討した。すなわち、発揚気質の場合には非発揚気質の場合と比較して、明るいところを好きと感じ、暗いところを嫌いと感じるという仮説である。その結果、この仮説と一致する所見が得られ、発揚気質は向日性を有することが示唆された(J Affect Disord, 2013b)。これら2つの研究における脳画像上の重要な発見は、上記の明暗弁別や明暗嗜好のタスクをかけている時に、そのコントロール課題中に左下の眼窩前頭皮質が賦活されることを見出したことである。発揚気質は反応時間も短縮していることや、やはり左下の眼窩前頭皮質が関連することも再確認した(J Affect Disord, 2013c)。これらの所見は、発揚気質の神経基盤として前頭葉の左下の眼窩前頭皮質もしくはその近傍が関連していることを示唆している。本研究は、双極性障害や双極スペクトラム障害の病態生理、診断、治療に関して、関連する気質に焦点を当て、脳画像研究を中心にさらに検討を進めるものである。私どもは既に、発揚気質の健常者が光を多くあびていることを明らかにしている。その理由として、「発揚気質者は他の者が明るいと感じるところも暗く感じるために、光を求める」という明暗弁別仮説を立てた。もうひとつの可能性として、「発揚気質者は他の者よりも、もっと明るいところを好むために、光を求める」という明暗嗜好仮説を立てた。これらの仮説を検証するために、明暗弁別課題や明暗嗜好課題を課したfMRI検査を行った。30数名の被験者を対象とした結果、1)発揚気質者は、そうでない人と比較して、明るさや暗さの弁別閾に違いはない、2)発揚気質者は、そうでない人と比較して、明るさや暗さの嗜好に違いがある。明るさを好み、暗さを嫌う、3)重回帰分析の結果、発揚気質得点と明暗の嗜好課題における右のsubgenual Anterior Cingulate Cortex (ACC) (control時)の%signal changeが有意な負の相関を示す、などの所見を得た。以上から、明暗の嗜好に発揚気質の有無が関連しており、発揚気質得点が高くなると右のsubgenual ACC (control時)の抑制が増すことが示された。subgenual ACCは既に双極性障害との関連性が指摘されており、発揚気質が双極性障害の前駆状態である可能性を支持するものと考えられた。発揚気質者と非発揚気質者の間では、明暗弁別に差はなく、明暗嗜好において差が認められた。すなわち、発揚気質者は明るさを好み暗さを嫌う程度が非発揚気質者よりも有意に大きかった。このときに、左下の眼窩前頭皮質の活動性が関連していた。発揚気質得点は、札幌、越谷、大分の順に、すなわち日照量が増える順に、高くなった。つまり、発揚気質得点と日照量の間には有意な正の相関があった。これ以外にも、気質と形態画像などの研究も行っており、今回の研究から得られた示唆は以下のとおりである。・発揚気質の人は光をたくさん浴びているが、これは明るいところを好む向日性と関連する一方で、日照量の多さによって発揚気質が維持・増進される可能性もある。・逆に、循環気質の人は光をあまり浴びていない。・機能画像から、発揚気質の神経基盤には左下の眼窩前頭皮質が関連している可能性があり、循環気質の神経基盤には左舌状回が関連している可能性がある。

・他方、形態画像では循環気質や発揚気質の人はともに左正中前頭皮質の増大が見られる。・これらの気質の神経基盤は、発揚気質では左正中前頭皮質から左下の眼窩前頭皮質を含む神経回路が関与しており、循環気質では左正中前頭皮質から左舌状回を含む神経回路が関与している可能性がある。双極性障害この申請内容と直接関連する4報の英文論文を国際誌に掲載できた。健常者を対象としているために、集まりやすい。並行して行ってきたFDG-PET研究のデータ解析や論文作成を行う。今後は、双極性障害の患者も対象とした研究に移行していく。放射性リガンドの費用や被験者への謝金、旅費、消耗品などが主な使途となる予定である。
食物アレルギーをもつ小児の食物除去の解除過程における小児と家族の体験

食物アレルギーをもつ小児の食物除去の解除過程に焦点を当て、小児と家族の体験と必要な支援を明らかにするために2つの調査を行った。食物除去を解除した学童と母親への面接調査では、食物除去の解除に対しては親子ともに期待と不安が述べられ、実際の解除過程では、症状が誘発されない工夫をしていた。除去解除後は、食事管理が楽になり社会生活が変化していた。また、食物アレルギーの小児に関わる看護師への面接調査では、看護師は「安全に食べられるための支援」「小児が嫌がらずに食べられる支援」「家族が安心して子どもに食べさせられるための支援」を行っていた。これらは他職種と連携して行っており、チーム医療の重要性が示唆された。食物アレルギーは、正しい原因アレルゲンの診断に基づいた必要最低限の食物除去を行い、適切なタイミングで経口負荷試験を行い、結果に応じて食物除去を解除していくことが大切である。本研究の目的は、食物アレルギーをもつ小児と家族の体験のうち、食物除去の解除過程に焦点を当て、小児と家族の体験および周囲に期待するサポートを明らかにすることとしている。今年度は、前年度から継続している小児・母親への面接調査を行い、計6組の母子からデータが得られた。食物除去を解除することは、小児にとっては「食べたことのないものへの興味」「うれしい」気持ちがある一方で、「症状誘発を恐れる気持ち」が述べられた。解除過程においては、母親は、小児が解除食物を摂取しやすいように形態や味を工夫し、解除食物の摂取による症状誘発に備え、量・時間帯に配慮したり、実際に症状が出現した際にはそれに対応していた。このような小児と家族の体験から、食物除去を解除する小児と家族への支援として、食物除去を解除する際の目標の共有、解除過程に起こる問題の解決、頑張りの承認等が示唆された。これらの結果については、平成26年度の日本小児難治喘息・アレルギー疾患学会、日本小児看護学会学術集会にて発表する。本研究の目的は、食物アレルギーをもつ小児と家族が食物除去の解除過程において体験することおよび周囲に期待するサポートを明らかにすることである。今年度は、まず、研究課題に関連した文献検討を行った。文献検討の結果、食物アレルギーをもつ小児のQOL(Quality of Life)の認識は親子間で相違があり、親はわが子のQOLを、小児自身がとらえるそれよりも高く評価していることがわかり、小児自身の思いを明らかにすることの重要性が再認識された。研究1年目は食物アレルギーをもつ小児の家族に対する質問紙調査を計画していた。しかし、文献検討の結果をふまえ、小児自身の体験や思いを明らかにすることを目的とし、当初の計画では2年目に予定していた、食物除去を解除した経験のある小児と家族に対する面接調査を行った。急速経口免疫療法の経験がある小児は、本調査により心理的負担が生じて治療に支障をきたす可能性があるため、調査対象から除外した。研究協力施設において急速経口免疫療法を行っているため、調査対象者が少なく、2組の親子に対する調査にとどまった。今後は研究協力施設を追加し、面接調査を継続する予定である。本研究の目的は食物アレルギーをもつ小児と家族の食物除去の解除過程における体験と期待するサポートを明らかにすることとしている。平成26年度は、前年度の調査結果を日本小児難治喘息・アレルギー疾患学会、日本小児看護学会にて発表した。また、今年度は、食物アレルギーをもつ小児と家族に関わる看護師9名を対象に行っている支援の現状と課題について面接調査を行った。看護師は、主に、経口負荷試験、解除した食物の摂取、および経口免疫療法に関する場面で小児と家族に関わっていた。看護師は、「検査・治療に伴うアレルギー症状の観察・対処」をしながら「検査・治療時の注意点と対処法を家族に伝える」ことも併せて行い、【安全に検査・治療が受けられるための支援】を行っていた。また、子どもが嫌がらずに摂取を進めていけるように、「摂取のタイミングを配慮する」「食べやすいように味や形態を変える」「食べやすくする工夫を家族に伝える」等の援助を通して、【検査・処置に伴う小児の心理を考慮した支援】も行っていた。さらに検査・処置を見守る親に対して、「除去していた食物の摂取に対する不安の軽減」や「先の見通しを伝える」ことに加え、「親子の目標のすり合わせ」を行い、【家族への心理的支援】を実施していた。これらの支援は、医師・栄養士等と連携して行われており、多職種による支援の重要性も示唆された。小児看護学当初2年目に予定していた面接調査を前倒しで初年度から行ったところ、計画で初年度に予定していた質問紙調査は不要であると判断された。

調査結果のまとめ、公表を年度内に行うことができなかった。調査対象者を経口免疫療法を行っていない小児としたため、研究協力施設における調査対象対象候補者が少なかった。今後は、研究協力施設を追加して対象候補者を増やす予定である。今年度の結果を踏まえ、次年度は、食物アレルギーをもつ小児と家族に関わる医療従事者が行う支援の実際について調査を行う予定である。本年度行った面接調査を、研究協力施設を追加して継続する。また、その結果をふまえ、当初1年目に予定していた質問紙調査を行う。初年度に質問紙調査を行わなかった分の予算が残っている。次年度の質問紙調査にて印刷、郵送、データ入力等の費用に使用する。今年度から継続する面接調査に伴う費用(旅費、謝金、テープ起こし等)質問紙調査に伴う費用(用紙、切手代、データ入力等)
慢性閉塞性肺疾患の気腫性病変と気道病変の解析

COPDにおける連続した低吸収領域のサイズと数の関係の間にフラクタル性があることを報告している。フラクタル性とは、視野を拡大していっても同じ構造が認められることを意味し、自然界では、雲・海岸線・月のクレーターなどに認められる。フラクタル次元はフラクタル構造の複雑さを示す指標で、次元が大きいことは構造が複雑になることを示している。肺においても気管支の分岐形式や血流分布にフラクタル性があることが報告されており、LAAの分布にフラクタル構造があることは、肺気腫の分布が肺の基本構築に強く制限されていることを示唆している。また、たとえLAA%が正常範囲にあるCOPDでも、CLAのフラクタル次元は有意に正常群より小さいことを報告している。これはLAA%の正常なCOPDにおいても肺胞破壊によって、個々のLAAのサイズが大きくなり、構造が簡単になっている症例が多いことを示しており、フラクタル次元が肺気腫の早期診断に有効であること可能性を示している。肺気腫病変と同様、気道病変に関するCT診断も重要な課題である。この気道病変を定量化するために、画像に対して垂直に切れることの多い右上葉肺尖部気管支を選択し、気道の内腔面積と気道壁厚を自動解析した。その結果、正常郡に比べてCOPD群では、有意に気道内腔の面積が小さく気道壁が太いこと、さらに、この結果として、気道壁面積の気道全体の面積に対する比(wall area percent : WA%)がCOPDで有意に大きいことを報告している。これは、慢性炎症による気道粘膜の肥厚や気道壁の恒久的変化(リモデリング)によると考えられる。さらに、単回帰分析による肺機能検査に対するLAA%の相関が、LAA%にWA%を付加したときに改善されるか否かを多重回帰分析を用いて検討した。その結果、肺気腫でのガス拡散面積の減少をよく反映するとされる肺拡散能は、LAA%にWA%を付加しても相関は改善されなかった。これに対して、1秒量・1秒率・ピークフローなど、COPDの気流制限を示す指標ではLAA%にWA%を付加すると相関が改善することが分かった。つまり、肺気腫の指標であるLAA%と気道病変の障害であるWA%が相補的にCOPDの閉塞性障害を説明できることを示唆している。COPDは肺気腫病変and/or気道病変による気流制限(flow limitation)によって特徴付けられ、この両者を弁別することが病因の決定・治療の確立には重要である。このために、まず私共は、肺気腫病変の最適な撮像条件を定め、その結果を日本呼吸器病学会のCOPDガイドラインに採択された。また、肺気腫の指標であるLAA%を用いて、肺気腫病変の分布を検討した。その結果、肺気腫病変は肺の内層に多く分布すること(Nakano,Thorax)、肺気腫病変の分布は気管支構造に制約されるフラクタル構造を持ち、そのフラクタル次元は早期肺気腫の検出に有用であることを示した(Mishima,Proc.Natl.Acad.Sci.)。次にCOPDの気道に関する検討を加えた。

大気道である気管の形状の自動解析を行い、COPDでは気管の形状が正常に比べて歪んでおり、その程度は閉塞性障害の程度と相関しる事を示した。さらに右上葉気管支の自動解析を行い、COPDでは正常に比べて気道壁が厚く、内腔が狭いこと、すなわち、気道壁の面積を気道面積で割った指標(WA%)が大きいことを示した。さらに、LAA%とWA%を用いる事により、相補的にCOPDにおける閉塞性障害を説明できる事を示した(Nakano,Am.J.Crit.Care Respir.Med.)。この事は、CTによってCOPD患者における肺気腫と気道病変の病態に対する寄与度が定量的に測定できる可能性を示し、臨床的に有用であると考えられる。COPDは肺気腫病変and/or気道病変による気流制限(flow limitation)によって特徴付けられ、この両者を弁別することが病因の決定・治療の確立に重要である。大気道である気管の形状の自動解析を行い、COPDでは気管の形状が正常に比べて歪んでおり、その程度は閉塞性障害の程度と相関する事を示した(Respiration,2001)。さらに、LAA%とWA%を用いる事により、相補的にCOPDにおける閉塞性障害を説明できる事を示した(Nakano,Am J Crit Care Respir Med)。また、CT上、肺気腫病変を示す低吸収領域(LAAの内部構造がフラクタル性を持ち、気道の分岐形式など肺の基本構築に関連性があることを示唆していた。また、LAAのフラクタル次元がLAAが大きくなるにつれて増大し、LAAの構造が複雑になって行くことを示していた(2001米国胸部疾患学会国際学会発表予定:サンフランシスコ)。94例のCOPD群、20例のコントロール群について、体軸方向に水平に走り、CTにおいて円形の断面が得られやすい右B^1の気道壁面積(T)、気道内腔面積(Ai),気道壁の気道全体に対する面積比(WA%)を検討した。その結果、COPD群ではコントロール群に加えて有意にT、WA%が大きく、Aiが小さいことが分かった。これよりCOPD群の多くの症例に気道壁が肥厚し、気道内腔が狭い症例があることが分かった。さらに、WA%とLAA%(LAAの肺全体に対する面積比)の気流閉塞の指標に対する寄与をmultiple regression法で調べた。その結果、肺気腫の指標であるLAA%にWA%の指標を加味すると、1秒率や1病量などの気流閉塞の指標との相関は、LAA%単一の場合よりも有意に改善することが判明した。これは、COPDの定義である気流閉塞を、LAA%とWA%が独立して説明できることを示し、CTを用いてCOPDを肺気腫群と気道病変群に弁別できることを示唆していた。そこで、コントロールのLAA%、WA%の平均値+2SDの値を正常上限としてCOPDを4つの群に分けた。LAA%のみ異常高値のものが41例、WA%のみ異常高値のものが22例、両値が異常なものが13例、両者とも正常なものが18例あった。両者とも正常なもののうち、右B^1以外にWA%の異常なものや末梢肺に気道が描出されるものが14例あった。残りの4例は、CT上、異常が認められなかった。この4例は、限局した細気管支レベルの病変が気流閉塞をもたらしている可能性がある。
熱水系における水溶液・ガス・鉱物間反応メカニズムの解明

本課題における2年間の成果は次のように要約される。oスーパープリュームに起因する熱水および火山ガスによる二酸化炭素のフラックスが大きく、数千万年から1億年の周期で大気と海洋系に流入し、気象・気候変動などに様々な影響を与えることを示した。o海水が地下で岩石と反応する間に生じた高温変質海水(熱水フラックス)の海洋組成に対する影響を定両的に評価した。o水溶液-鉱物間の反応により形成された交代組織の生成メカニズムに付いて、実験的・理論的に考察を行い、天然での例に応用をした。o脈型、黒鉱型鉱床の熱水と鉱物間における硫黄同位体比の測定から、その成因上における特性を明らかにした。o背弧海盆での火山岩において、特に海水/玄武岩の質量比や化学組成による特性化を明らかにした。o放射濃物質の地層への処分に対するシミュレーションを行い、その評価をした。o塩酸酸性熱水における金の溶解量の変化および組織についての解釈と反応メカニズムについての考察を行った。o黒鉱鉱床の上位にある炭酸塩鉱物変質帯のMg/(Mg+Fe)は緑泥石のそれと正の相関があり、酸素や炭素の同位対比は火成岩と海水のあいだに落ちる。これらのことから熱化学的な計算により、その生成状況を推察した。o水溶液-鉱物間の反応は、無機的なものばかりでなく、有機的な反応もあるとの考えから、バクテリア似よる金属元素の集積を試みた。その結果、バクテリアによって、鉄元素や金元素の集積が見られた。本研究の目的は高温から低温に至る各種鉱物-水溶液間の反応メカニズムを実験、フィールド、理論研究を通し、明らかにする点にある。そこで、当該年度においては、以下の研究を行った。1.実験的研究Au-Ag合金とNaHS (Na_2S)溶液との反応実験を150°Cにて行い、Au-Ag合金の組成変化、Ag_2Sの生成メカニズムを明らかにすることができた。Ag_2Sは表面反応律速で生成することが明らかにされた。2.フィールド研究熱水-岩石間の反応メカニズムを明らかにするために、秋田県黒鉱鉱床地域の玄武岩の熱水変質に関する研究を行った。変質玄武岩の鉱物組成、化学組成、同位体組成を明らかにすることができた。海嶺熱水系の変質玄武岩の特徴と比較し、背弧海盆熱水系の玄武岩は揮発性にとんでいたために空隙が多く、これが変質作用にとって重要であることを指適した。3.理論研究天然における水溶液-鉱物・岩石反応は水溶液の流動する系においてなされる。水溶液-鉱物間の反応速度も重要である。そこで、流動-反応カイネティックスモデルをもとに、天然の変質作用と水溶液の解釈を行っている。現在、地下水-岩石等の解析を行っている。本課題における研究成果は次のようにまとめられる。1.火成活動や熱水活動の盛んなフォッサ・マグナ地域に産する金属鉱床の鉱石鉱物の硫黄同位体組成比の特性を示し、その意義についての議論を行った。2.熱水による岩石の変質・変化の鉱物学的・地球化学的な研究を、黒鉱地域に算出する玄武岩に注目して、その特徴付けを行い、その意義についてのべた。3.地下よりもたらされる単位あたりの熱水の量と地質年代におけるそれらの全体せきが、その受け皿である海洋の組成変化にもたらす影響評価を論じた。地球環境の変化は、各種のオーダーで議論されている。しかし、太陽の直接の影響をのぞき、地球自身によるものとされる環境変動の大基にスーパープリュームと呼ばれる上昇流があり、熱水やCO_2が大量にもたらされる。その地質学的な環境変動に伴う原因を探り、評価した。4.放射性廃棄物の人体や環境にもたらす影響は未知なものがある。その処理法として、岩石すなわち地層にそれを吸着させる方法が研究されている。

その方法のシミュレーションと実際の岩石による放射性物質の吸着との関連性をのべた。5.濃度の異なる酸性熱水を純金に反応させ、その溶解速度、量を時間で追い、その系を律速する要因を求めた。また、溶解度という言葉の定義のあいまいさも暗に指摘した。6.鉱物の沈殿・集積の一要因として、熱力学では溶けないものが存在する。その原因は生物の介在である。特に、バクテリアの介在が議論されている。ここでは、主に、貴金属の集積に関するバクテリアの実態を示した。
有機／無機ナノ接合におけるゆらぎ特性の解明

有機/無機接合が示す電気特性のうち、確率共鳴現象などへの活用が期待されているゆらぎ(ノイズ)特性を評価するため、有機/無機接合の素要素である有機分子一つが電極に架橋した単分子接合の電気伝導特性とノイズを測定することを目的としていた。まず、目的を達成するため、単分子接合を安定して測定可能な測定装置を作製した。室温にて電極を精密に破断することで単分子接合を作製する装置を開発し、単分子接合が特徴的な二値間を数十Hz程度で行き来するテレグラフタイプのノイズを示すことを明らかにした。また、このノイズに加え、数kHzにおよぶ1/fタイプのノイズを示すことを明らかにした。これらの特性は電極構造や電極/分子接合部の構造変化に由来すると考えられる。構造変化の活性化エネルギーをしるために、温度を変化させることのできる装置を開発した。極低温(4K)まで冷却可能なクライオスタットに取り付けることが可能で、1E-5Paの環境下でも動作する装置を設計、試作した。通常、真空チャンバー外部から粗動機構を機械的に連動させるが、熱流入やより簡便な取り扱いを可能とするため、ピエゾステップモーターを利用することで、機械的接点のない小型装置を実現した。動作テストでは、数十K程度までの冷却が可能で、動作も予定通り行うことができた。ノイズと伝導機構の関係に関しての知見をえるため、有機薄膜トランジスタや太陽電池を利用したノイズ測定を試みた。ゲート電圧印加に伴いノイズ特性(電流増加にともなうノイズ強度の増加率)が変化した。この変化は、伝導機構が拡散電流から空間電荷制限電流に変化したことにより説明できる成分と、さらに過剰な成分からなっていた。さらに過剰な成分は、有機薄膜内部での伝導経路がパーコレーション的なネットワーク構造をしていることに帰属可能であることがわかり、ノイズ特性により伝導機構を議論できることが分かった。24年度が最終年度であるため、記入しない。1.温度可変型測定装置の開発単分子接合を安定に維持すること、および、電気伝導機構の解明と熱ノイズの低減のために必要な極低温環境室温まで温度を変化させて測定できる測定装置を開発する予定であった。単分子接合は、あらかじめ作製しておいた電極接点を精密に破断するときに偶発的に分子が電極間に架橋することを利用して作製する。電極破断に利用する装置を設計・作製した。装置を冷却するための冷凍機および真空チャンバー内に装置を設置し、室温・真空(10^<-3>Pa)条件で装置の動作確認をおこなったところ、単原子接合が確認でき、電流測定のノイズレベルも十分に小さいことが確認できた。冷凍機を動かしたところ、冷媒の循環部にリークがみつかり、修理のため2ヶ月を要した。その後、冷凍機により装置が10K程度まで冷却可能であることが確認できた。冷却に伴う基板および電極の熱収縮により電極接点が破断してしまうことがあり、室温で破断可能な電極接点と低温測定に必要な電極接点の作製条件が異なることが分かった。基板温度が、冷凍機先端温度(4K)よりもやや高いことから、熱接触をよりよくする必要があることが分かった。2.有機薄膜素子における低周波ノイズの測定ノイズの測定技術と解析技術の習得を兼ねて、有機薄膜太陽電池の低周波ノイズを測定した。有機太陽電池では、電子輸送とホール輸送を担う材料を混ぜ合わせたバルクヘテロジャンクションと呼ばれる構造が高い光電変換効率を示すことが分かっている。このような電導層における電荷輸送機構は太陽電池の特性をきめるうえで重要な要素となる。ノイズ測定から、有機半導体層内部の電荷のトラップ寿命をノイズの周波数特性の変曲点から議論可能であることを見いだした。

24年度が最終年度であるため、記入しない。低温測定時に冷却に伴う変形などを考慮した測定用基板の最適化が必要であったこと。また予定していた冷凍機の故障などにより装置開発がやや遅れている。本年度開発に着手した真空・低温環境での測定装置の開発は続けるが、単分子接合がおかれた測定雰囲気の影響を調べる目的には、すでに稼働している室温ガス雰囲気での装置を利用した測定も試みる。
児童・生徒の批判的思考力の発達に基づく小・中学校社会科授業モデルの開発研究

本研究の目的は,児童・生徒の批判的思考力の発達に関する実証的データの収集と発達過程に基づく系統的な小・中学校社会科授業モデルを開発することにある。具体的には,以下の3点を研究の柱として設定した。1.社会科授業を通して育成する批判的思考力の構成要素を明確にすると共に,児童・生徒の批判的思考力の発達に関する量的・質的調査を行い,発達の様相及び認識・発達のメカニズムとその条件を明らかにすること。2.児童・生徒の批判的思考力の発達を促進(形成)する条件及び指導方略について実験的な授業を通して明らかにすること。3.研究1,2の成果をふまえながら,発達に焦点をあてた批判的思考力を育成するための基礎理論を検討し,児童・生徒の批判的思考力を促進する系統的な小・中学校社会科授業モデルを開発すること。本年度は,上記研究目的のうち,中学生の批判的思考力の発達に関する研究を中心に進めた。具体的には以下の研究を行った。(1)中学生の社会的思考力・判断力の発達の質的転換期である2年生後半から3年生の時期に,批判的思考力を育成するためには,帰納的推論能力,演繹的推論能力,社会的判断力のどの能力に焦点化しながら授業を構成することが効果的なのかを,歴史的分野の実験的授業を通じて明らかにすること。(2)実験的授業から得られたデータの分析・評価に基づいて授業仮説を得て,それをふまえた授業デザインの一例として具体的な歴史単元を開発すること。徳島県下の中学校で実施した実験的授業の結果から「批判的思考力の育成には,中学校2年生後半から3年生の時期に,その主要な促進要因である社会的判断力の育成をめざす授業の構成と実践が必要である」という授業仮説を得た。授業仮説をふまえた授業デザインとして,歴史的分野単元「女性と戦争」(3単位時間)を開発した。本年度は,中学生の批判的思考力の発達に関する調査と実験的授業の結果を分析し,批判的思考力と他の諸能力との関係についての検討を中心に行うことを予定していた。授業デザインに関する実施校の協力が早期に得られたことから,次年度に行う予定であった授業仮説(生徒の批判的思考力の発達を促進する条件及び指導方略)に基づく授業実践と結果の批判的吟味による授業モデルの開発を行うことができた。これまでの研究の進捗状況を踏まえて次年度以降は次の研究を中心に行う。(1)批判的思考に関する国内外の著書・論文・資料を収集・分析し,児童・生徒の発達に焦点をあてた批判的思考力を育成するための基礎理論を検討すること。(2)小・中学生の批判的思考力の発達を促進(形成)する条件及び指導方略についての調査及び実験的授業を実施し,その結果を分析すること。(3)小・中学生の批判的思考力の発達と形成に関する研究成果を学会等で発表し,意見を踏まえながら批判的思考力を育成するための授業仮説を検討すること。なお小・中学校社会科の教育内容に即した形で調査・授業を進めること,分析にあたっては心理学的手法を用いることから,研究代表者と研究分担者のより緊密な共同研究体制を構築しながら計画・実施・分析という一連の研究を行う予定である。

これまでの研究の進捗状況を踏まえて次年度以降は次の研究を中心に行う。(1)批判的思考に関する国内外の著書・論文・資料を収集・分析し,児童・生徒の発達に焦点をあてた批判的思考力を育成するための基礎理論を検討すること。(2)小・中学生の批判的思考力の発達を促進(形成)する条件及び指導方略についての調査及び実験的授業を実施し,その結果を分析すること。(3)小・中学生の批判的思考力の発達と形成に関する研究成果を学会等で発表し,意見を踏まえながら批判的思考力を育成するための授業仮説を検討すること。なお小・中学校社会科の教育内容に即した形で調査・授業を進めること,分析にあたっては心理学的手法を用いることから,研究代表者と研究分担者のより緊密な共同研究体制を構築しながら計画・実施・分析という一連の研究を行う予定である。(理由)中学生の批判的思考力の発達調査のための問題作成及び分析に関わる費用が当初の計画より少なかったためである。次年度以降に行う小・中学生を対象とした調査・授業のための物品等の購入に関わる予算として繰り越した。(使用計画)研究の進捗状況を踏まえながら,【今後の研究の推進方策】で述べた研究計画に基づき,次年度の研究費は次の2点を中心に使用する予定である。一点目は,調査・実験的授業の実施及び分析に関わる物品費・印刷費と授業分析のための研究打合せ旅費である。二点目は,研究成果の発表旅費や資料収集に関わる旅費である。
哺乳類の減数分裂チェックポイントにおけるリン酸化シグナル

本研究では、哺乳類の減数分裂チェックポイントに重要な役割を果たすHORMAD1およびHORMAD2のリン酸化修飾に着目し、そのリン酸化のタイミングや染色体上の局在、チェックポイント機構における機能的意義を明らかにすることを目指した。これまでの解析により、多数の対合不全が生じた際にHORMAD1のSer307が顕著にリン酸化されることや、HORMAD2のSer284のリン酸化が、対合不全を生じた卵母細胞の細胞死を引き起こすメカニズムに関与する可能性を示すことができた。これらの結果は、哺乳類の減数分裂チェックポイントとその活性化の分子機構を解明する端緒となる成果である。本研究では、哺乳類の減数分裂チェックポイントに必須の分子であるHORMAD1およびHORMAD2のリン酸化修飾に着目し、そのリン酸化のタイミングや染色体上の局在、チェックポイント機構における機能的意義を明らかにすることで、減数分裂チェックポイント活性化機構におけるリン酸化シグナルの解明を目指している。今年度は、前年度に同定した対合チェックポイント活性化の指標とされるpseudo sex bodyの形成と一致した挙動を示すHORMAD2のリン酸化についてさらに詳細な解析を進め、チェックポイントに関与する他の因子(ATRやBRCA1)と局在を比較することで興味深い観察結果が得られ、現在論文を作成中である。また一方、HORMAD1の2ヶ所のリン酸化部位に対するリン酸化特異的抗体について、当初は特異的なシグナルが検出できなかったが反応条件の最適化を行うことで、蛍光免疫染色法により各リン酸化の局在を解析することが可能となった。その結果、野生型の精母細胞では、ザイゴテン期の非対合部位やパキテン期のXY染色体軸上において、この2ヶ所のリン酸化が共通に見られたのに対し、SPO11欠損精母細胞では、これらのリン酸化が異なる局在を示すことが明らかになった。これまでの研究で観察していたSPO11欠損精母細胞におけるHORMAD1の顕著なリン酸化は、DNA損傷に依存しない未知の機構によると考えられ興味深い現象であったが、そのリン酸化部位は不明だった。今回解析したうちの1ヶ所が、このDNA損傷に依存しない主要なリン酸化部位と考えられ、このリン酸化シグナルに関与するキナーゼとその制御機構を解明する上で重要な知見となる。本研究では、これまでの自身の研究で明らかにしてきた哺乳類の減数分裂チェックポイントに必須の分子と考えられるHORMAD1およびHORMAD2のリン酸化修飾に着目し、そのリン酸化のタイミングや染色体上の局在、チェックポイント機構における機能的意義を明らかにすることで、哺乳類の減数分裂チェックポイントの活性化機構を調節するリン酸化シグナルの解明を目指している。これまでにHORMAD1とHORMAD2の比較的進化的に保存されているリン酸化部位各2ヶ所ずつについて、リン酸化特異的抗体を作製し、その抗体の特異性を主に形態学的な手法によって検証した上で、マウス精母細胞や卵母細胞の減数分裂染色体における各リン酸化の局在を蛍光免疫染色法により解析した。その結果、ザイゴテン後期以降の非対合部位や、精母細胞のXY染色体軸上で各リン酸化が観察され、それぞれに特徴的な分布様式が明らかになった。さらに対合不全チェックポイントが活性化すると考えられるSPO11欠損の卵母細胞において、特にHORMAD2の1ヶ所のリン酸化が、チェックポイント活性化の指標と考えられているγH2AXというヒストンリン酸化と一致した挙動を示し、本年度の目標の一つであった「対合チェックポイントの活性化と一致した挙動を示すリン酸化部位の同定」を達成できたと考えている。一方もう一つの目標であったHORMAD1およびHORMAD2のリン酸化部位に結合する因子の同定は現在のところ不十分な達成状況であるが、今回同定したHORMAD2のリン酸化部位に集中してそのリン酸化特異的に結合する分子の同定やリン酸化酵素(キナーゼ)の同定を試みることで、対合チェックポイントの分子機構の解明に大きく近づくことができると考えている。前年度の解析により、それまで不明だった対合不全によって誘導されるHORMAD1のリン酸化部位を同定することができたが(学会発表済)、他のグループのプロテオーム解析の結果から、このリン酸化部位の近傍に別のリン酸化が同時に起こる可能性が示されており、この部位に"リン酸化クラスター"が形成されていると考えられた。従って、これまで行ってきた1ヶ所のリン酸化に対する特異的ポリクローナル抗体による解析では、HORMAD1の実際のリン酸化状態を把握するには不十分であったと考え、近傍のリン酸化状態を含めて検出できる特異的モノクローナル抗体の作製を試みた。その結果、1ヶ所リン酸化型HORMAD1に特異的な抗体と、2ヶ所リン酸化型HORMAD1に特異的な抗体をそれぞれ作製することができた。

これらの抗体を用いた精母細胞染色体標本の蛍光抗体染色により、1ヶ所目のリン酸化がDNA切断の有無にかかわらず、減数分裂の初期から非対合部分の染色体軸上のHORMAD1に見られたのに対し、2ヶ所目のリン酸化は、対合が完了した時期の性染色体や、SPO11欠損によりDNA切断が存在せず多数の対合不全を生じた際に形成される転写抑制ドメインに含まれる染色体上に特異的に検出されることが明らかになった(未発表)。これらの結果は、HORMAD1の限局した部位において、異なるキナーゼによる多段階のリン酸化が起こることを示唆しており、このリン酸化部位に結合する因子の同定や、その機能的意義の解析を行う上で非常に重要な基礎的データである。また、当初の目標であったリン酸化部位に結合する因子やリン酸化を行うキナーゼの同定は未達成であるが、特異的モノクローナル抗体を作製しリン酸化状態をより正しく同定することは、今後の研究をより着実に進める上で不可欠であると考えている。細胞遺伝学HORMAD1およびHORMAD2の複数のリン酸化部位について、それぞれの特異的抗体による免疫染色が可能となったことで、本研究の目標の一つであるリン酸化部位の同定と各リン酸化のタイミングや染色体上の局在の理解については、ある程度達成できたと考えている。もう一つの研究目標であったHORMAD1およびHORMAD2のリン酸化部位に結合する因子の同定は、現在のところいくつかの技術的な問題もあり達成できていないが、この状況を改善するため結合因子を同定する新たなストラテジーを考案しており、それを実行していくことで対合チェックポイントの分子機構の解明に近づきたいと考えている。平成24年度の目標の一つであった、対合チェックポイントの活性化と一致した挙動を示すリン酸化部位の同定については、HORMAD2のリン酸化特異的抗体を用いた解析によりそれを達成できたと考えている。一方リン酸化特異的に結合する因子の同定についてはまだ十分に行えていないが、注目すべきリン酸化部位が同定できたことにより対象を絞って研究を効率的に進めることが可能になったため、全体としてはおおむね順調に進展していると考えている。対合チェックポイントの活性化と一致した挙動を示すHORMAD2のリン酸化や、DNA損傷に依存しないHORMAD1の主要なリン酸化部位が同定できたことにより、これらのリン酸化の機能的意議の解析へと進む準備が出来たと考えられる。当初の予定通りこれらのリン酸化部位に結合する因子の同定を進めると同時に、各リン酸化が実際に機能的に必須かどうかも解析する必要がある。最近確立されてきたCRISPR/Cas9システムによるゲノム編集の技術を用いて、これらのリン酸化部位に変異を導入した遺伝子改変マウスを作製することが現実的に可能となりつつあるので、この技術を利用してHORMDA1およびHORMAD2のリン酸化の個体レベルでの機能解析を進めたいと考えている。またキナーゼの同定に関しても、基質配列が同定できたことで候補キナーゼを絞り込むことが出来るので、その同定を進めたい。
心筋内向き整流Kチャンネルのクローニングとゲート機構

1.相同性の情報をもとにしてウサギの心筋から内向き整流特性を持つKチャンネル(RBHIK1)をクローニングしその一次構造を決定したところ、RBHIK1チャンネルは427個のアミノ酸からなり、2つの膜貫通領域を有することが明らかとなった。そして、RBHIK1チャンネルはマウスマクロファージのIRK1とアミノ酸配列上97%の相同性を示したが、両者の間にはチャンネル孔の少し外側と考えられる領域に興味をひかれるアミノ酸配列の違いが認められた。また、RNAブロット解析によって組織分布を検討したところ、RBHIK1mRNAは心室筋に非常に大量に存在していたが、心房筋での存在は検出できなかった。このことは電気生理学的研究によって報告されている心筋の内向き整流Kチャンネルの存在様式と一致するものである。2.卵母組織の発現系を用いて電気生理学的性質を検討したが、RBHIK1電流は強い内向き整流特性を示し、心筋固有の内向き整流性Kチャンネル(I_<K1>)と同様に細胞外液K^+によって影響を受けた。すなわち、細胞外液K^+濃度が高いほどその電流は大きくなり、また活性化の閾値電位もよりポジティブな値となった。さらに、細胞外のBa^<2+>やCs^+によって電位依存性、時間依存性に抑制された。しかし、心筋固有のものがK^+の平衡電位よりもポジティブな電位である程度の外向き電流も流すのに対し、RBHIK1電流は外向き電流を流さなかった。また、単一チャンネルコンダクタンスは外液K^+145mMにおいてRBHIK1電流の場合約18pSであり、これは心筋固有のI_<K1>電流の約23pSと近い値であった。さらに、RBHIK1電流においてしばしば3分の2レベルのサブコンダクタンス電流が観察されたが、このことはRBHIK1チャンネルが3つの4量体で出来ていることを示唆しているのかも知れない。アミノ酸配列の情報をもとにしてウナギの心筋からクローニングしたKチャンネル(RBHIKI)は2つの膜貫通領域を有しており、マウスマクロファージのIRKIと塩基レベル87%の相同性を有していた。そのRBHIKIの性質をアフリカツメガエル卵母細胞の発現系を用いて検討し、RBHIKI電流は強い内向き整流特性を示すこと、また外液Ba^<2+>、Cs^+によって濃度依存的・時間依存的に抑制されることを明らかにした。さらにノザンブロットによってmRANAの組織分布を検討とRBHIKIのmRANAは脳、心臓、骨格筋、腎臓等に存在するが、特徴的なこととして心臓において心室筋に非常に豊富に存在するのに対し、心房筋には存在しないことを明らかにした。このことは心筋のネイティブなI_<K1>に関する知見と一致しているが、RBHIKIがI_<K1>そのものであるかどうかは今後の検討が必要である。現在パッチクランプ法による単一電流の解析や培養細胞にRBHIKIをトランスフェクトしそれを安定して発現している細胞の樹立を行っており、今後詳細な検討を進めていく予定である。また、構造と機能の相関に関しては6つの膜貫通領域を有する電位依存性KチャンネルとRBHIKIとのキメラを作製し、内向き整流特性に影響を与えている領域に関する検討を行ったが、作製したキメラがチャンネルとして機能しないなどの結果であってそれに関する情報は得られなかった。

しかし、内向き整流特性を示すKチャンネルの構造と機能に関する研究は世界的に非常に速いスピードで進み強い内向き整流性を与えているMg^+ブロックに関与するアミノ酸やG蛋白活性型のKチャンネルにおいてG蛋白と相互作用する領域などの重要な部位がすでに同定された。今後の予定としてはこれまでに得られている情報を参考にしてサブコンダクタンスの問題や何量体を形成するのかなどの問題を検討していく。ウサギの心臓からクローニングしたKチャンネル(RBHIK1)はマウスマクロファージのIRK1と塩基レベルで87%の相同性を有しているが、そのmRNAは心房筋には殆ど発現していないのに対し心室筋には非常に大量の発現しており、RBKIK1は心室において重要な役割をしていると考えられる。また、その発現パターンは電気生理学的研究によって調べられている心筋のネイティブな内向き整流Kチャンネル(I_<K1>)の発現パターンと一致している。そのRBHIK1をアフリカツメガエル卵母細胞に発現させ、パッチクランプ法により単一チャンネル電流を記録し、ネイティブのI_<K1>との比較を行った。RBHIK1チャンネルはI_<K1>と同様に強い内向き整流特性を示し、室温での単一チャンネルコンダクタンスはRBHIK1が約18pSであるのに対し、ネイティブのI_<K1>が約23pSであり、比較的近い値であった。また、RBHIK1、I_<K1>ともにサブレベルコンダクタンスの電流が観察されたが、その出現頻度はRBHIK1の方がより高く、RBHIK1の場合2/3のコンダクタンスレベルの電流が良く観察された。最近、IRK1がShakerタイプの電位依存性Kチャンネルの場合と同様に4量体を形成することが確かめられたが、単一のRBHIK1クローンを発現させた際にサブレベル電流が観察されることより、RBHIK1チャンネルは3つの4量体から構成されるという可能性が考えられる。また、RBHIK1チャンネルの開閉はネイティブのI_<K1>より遅く、心筋にはRBHIK1の機能を修飾する別の調節分子のようなものが存在しているのかも知れない。1994年6回膜貫通型の電位依存性Kチャンネルで報告されたβサブユニットのような蛋白分子が2回膜貫通型の内向き整流性Kチャンネルにおいても存在する可能性が充分に考えられ、それを明らかにすることは今後の課題である。