hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
つまずき防止の為のトレーニングおよび足関節背屈筋群の筋力測定装置の開発

研究目的後期高齢化社会を迎えた現代,加齢と伴い転倒事故の発生率が増加する傾向にある,高齢者の転倒事故の多くは,歩行時のちょっとした凹凸などによる"つまずき"が原因と思われるケースが数多く報告されている.転倒することで怪我や骨折などを引き起こし寝たきりとなるケースも有り,医療費のかさむ原因のひとつで大きな社会問題になっている.つまずきによる転倒を頻繁に起す高齢者は,本人が思っていたより足先が上がらず,僅かでは有るが下がった状態で段差などを越えようとする.これは加齢と共に足先を背中側に反らす為の前脛骨筋などの背屈筋群の筋力が弱って来た為である.この筋力群の衰えがつまずきの原因のひとつと思われ,この筋群を鍛えることによりつまずき転倒事故が減少するものと考えられる.そこで,この筋群の筋力測定と筋群を鍛えるための装置の開発を目的としている.研究方法・成果足関節背屈筋力測定装置の制作を行った.改良を重ねた計3台を試作した.試作した装置は足を乗せる台と足先を背屈側に反らす時の力の測定を行うロードセルが一体となっている。この装置は,足を乗せる台に甲の部分を固定するベルトと足先を背屈側に反らす時の力の測定を行う為に足を乗せる台の裏側に張り付けたひずみゲージから成る.以下の点の特色を持たせることが出来た星(1)足首の背屈筋群の増加や維持のためのトレーニング機器としての機能.(2)日頃のトレーニングの効果を数値や波形などで表すことが出来る(筋力トレーニングは単純な繰り返し負荷運動が多く,すぐに飽きてしまいがちなため,励みとなる).(3)足母指の筋力測定も可能とした.母指の筋力はジャンプや踏ん張りの時にバランスを取るために使う.(4)また,主な背屈筋の前脛骨筋のEMG測定も行った.この装置を使い被験者5名の足関節背屈筋力の測定を行った.足関節背屈筋群および拇指筋力の筋力測定装置としての機能は確認できたが,被験者の員数を増やしてのデータ収集やトレーニング機器としてはもっと長期的なデータを取る必要が有りため今後もデータ収集を続けて行く.研究目的後期高齢化社会を迎えた現代,加齢と伴い転倒事故の発生率が増加する傾向にある,高齢者の転倒事故の多くは,歩行時のちょっとした凹凸などによる"つまずき"が原因と思われるケースが数多く報告されている.転倒することで怪我や骨折などを引き起こし寝たきりとなるケースも有り,医療費のかさむ原因のひとつで大きな社会問題になっている.つまずきによる転倒を頻繁に起す高齢者は,本人が思っていたより足先が上がらず,僅かでは有るが下がった状態で段差などを越えようとする.これは加齢と共に足先を背中側に反らす為の前脛骨筋などの背屈筋群の筋力が弱って来た為である.この筋力群の衰えがつまずきの原因のひとつと思われ,この筋群を鍛えることによりつまずき転倒事故が減少するものと考えられる.そこで,この筋群の筋力測定と筋群を鍛えるための装置の開発を目的としている.研究方法・成果足関節背屈筋力測定装置の制作を行った.改良を重ねた計3台を試作した.試作した装置は足を乗せる台と足先を背屈側に反らす時の力の測定を行うロードセルが一体となっている。この装置は,足を乗せる台に甲の部分を固定するベルトと足先を背屈側に反らす時の力の測定を行う為に足を乗せる台の裏側に張り付けたひずみゲージから成る.以下の点の特色を持たせることが出来た星(1)足首の背屈筋群の増加や維持のためのトレーニング機器としての機能.(2)日頃のトレーニングの効果を数値や波形などで表すことが出来る(筋力トレーニングは単純な繰り返し負荷運動が多く,すぐに飽きてしまいがちなため,励みとなる).(3)足母指の筋力測定も可能とした.母指の筋力はジャンプや踏ん張りの時にバランスを取るために使う.(4)また,主な背屈筋の前脛骨筋のEMG測定も行った.この装置を使い被験者5名の足関節背屈筋力の測定を行った.足関節背屈筋群および拇指筋力の筋力測定装置としての機能は確認できたが,被験者の員数を増やしてのデータ収集やトレーニング機器としてはもっと長期的なデータを取る必要が有りため今後もデータ収集を続けて行く.
高濃度ナノフルイドの動的界面挙動に関するメゾスコピック解析

本研究では,金属や金属酸化物等のナノ粒子を種々の溶媒(非蒸発系,蒸発系)に分散したナノフルイドを対象とし,ナノフルイド液滴がSi基板上を移動する際のコンタクトライン近傍のメニスカスのミクロな形状や挙動に及ぼすナノ粒子の構造の影響を,その場観察と数値シミュレーションにより明らかにすることを目的とする。本年度は,以下の成果を得た。1. Si基板上に試料を滴下した際の先行薄膜(コンタクトライン前方のナノレベルの液膜)の動的挙動について,位相シフトエリプソメータによるその場観察を行った。試料は20 cStのポリジメチルシロキサン(PDMS),及びPDMSで表面修飾したSiO2ナノ粒子(一次粒子径:14 nm)をPDMSに3 wt%添加した懸濁液とした。得られたコンタクトライン近傍の膜厚分布を用いて接触角及び先行薄膜の長さを評価し,ナノ粒子添加の影響を検討した。結果として,ナノ粒子の影響は,接触角,コンタクトラインの移動速度には見られるが,先行薄膜の長さには見られなかった。これはナノ粒子がサブマイクロからマイクロメートルの凝集体を形成し(動的光散乱法により測定),ナノレベルの先行薄膜領域には存在できなかったためと考えられる。2.離散要素法に基づいた液相三次元粒子運動シミュレータ(SNAP-L)を用いて,ナノフルイド薄膜から溶媒が蒸発する過程における薄膜内表面修飾ナノ粒子の構造形成に関する数値シミュレーションを,種々の有機分子を表面修飾したセリアナノ粒子(粒径:25 nm)を含む溶液を対象として実施した。本年度は,ナノ粒子の構造規則性の指標として新たに構造パラメータを導入し,溶媒蒸発過程のナノ粒子層の構造変化に及ぼす溶媒,修飾鎖及び修飾率の影響を検討した。また,溶媒蒸発後の粒子多層膜の構造パラメータとχパラメータ(溶媒と修飾鎖の親和性の指標)あるいは修飾率との相関を明らかにした。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。金属や金属酸化物等のナノ粒子を高濃度に分散した懸濁液である高濃度ナノフルイドの塗布工程において重要な現象の一つに,気/液(ナノフルイド)/固(基板)3相接触線(コンタクトライン)の移動,すなわち動的濡れがある。本研究では,種々の溶媒に高濃度でナノ粒子を分散したナノフルイドを対象とし,各種表面処理したSi基板上をナノフルイド液滴が移動する際のコンタクトライン近傍のメニスカスの形状及びその動的挙動をその場観察と数値シミュレーショにより明らかにすることを目的とする。本年度は,以下の項目を実施した。1メニスカスの動的挙動のその場観察装置の設計・製作: Si基板上にナノフルイド液滴を付着させ,基板上を移動する液滴のコンタクトライン近傍のメニスカスの3次元形状及びその時間変化を測定するための位相シフトエリプソメータを開発した。また,Si基板表面に製膜したSiO2薄膜(膜厚既知)を対象として,その膜厚を開発したエリプソメータにより測定し,本測定系の妥当性を確認した。2メニスカスの動的挙動のその場観察:溶媒としてポリジメチルシロキサン(PDMS)を,ナノ粒子としてPDMSをグラフト重合したSiO2粒子(平均粒子径14 nm)を用い,ナノ粒子濃度0及び0.34 wt%のナノフルイドを調整し,このナノフルイド液滴がSi基板上を拡張する際のコンタクトライン近傍のメニスカスの動的挙動のその場観察を行った。結果として,1 cStのシリコンオイルに関して,ナノ粒子濃度0及び0.34 wt%のナノフルイドいずれにおいてもマクロコンタクトラインに続く先行薄膜の存在を確認した。本年度の最重要実施項目であった位相シフトエリプソメトリに関るハードウェア及びソフトウェアいずれも完成することができ,さらに測定の妥当性の検証に続き,シリコンオイル系ではあるが,コンタクトライン近傍のメニスカスの動的挙動の観察まで実施できたことに基づく。本研究では,金属や金属酸化物等のナノ粒子を種々の溶媒に高濃度で分散したナノフルイドを対象とし,各種表面処理したSi基板上をナノフルイド液滴が移動する際のコンタクトライン(気/液(ナノフルイド)/固(基板)3相接触線)近傍のメニスカスの形状及びその動的挙動をその場観察と数値シミュレーションにより明らかにすることを目的とする。1.その場観察:前年度作製した位相シフトエリプソメータによる先行薄膜(ナノフルイド液滴のコンタクトライン前方に存在するナノ薄膜)の動的挙動のその場観察結果の再現性向上を目的として,Si基板の濡れ性の制御法を検討した。すなわち,Si基板の種々の表面処理(洗浄)法を検討するとともに,TOF-SIMSを用いて各Si基板表面の組成分析を行い,先行薄膜の挙動の再現性に及ぼす影響因子を抽出した。また,Si基板の濡れ性制御に関る最適処理法を示した。2.数値シミュレーション:溶媒蒸発を伴うナノフルイドの先行薄膜の動的挙動に関する数値シミュレーションに先立ち,ナノフルイド薄膜から溶媒が蒸発する際の薄膜内ナノ粒子の構造形成(凝集・分散状態)に関する数値シミュレーションを,離散要素法に基づいた液相三次元粒子運動シミュレータ(SNAP-L)を用いて実施した。具体的には,種々の有機分子を表面修飾した粒径の異なる(25 nm)セリアナノ粒子を含む溶液を対象とし,溶媒蒸発時のナノ粒子の構造形成過程及び蒸発完了時のナノ粒子配列に及ぼす有機溶媒,修飾有機分子の種類,ナノ粒子の表面修飾率の影響を検討した。

結果として,溶媒と修飾有機分子の親和性が高く溶媒中で表面修飾ナノ粒子が分散しやすい場合,溶媒蒸発完了時における粒子の配列は規則的になるが,その規則性の程度は表面修飾率によって異なることが分かった。位相シフトエリプソメータによる先行薄膜の動的挙動のその場観察を実施する過程において,結果の再現性が低く,その原因究明及び再現性の向上法の探索に時間を要したため。本研究では,金属や金属酸化物等のナノ粒子を種々の溶媒(非蒸発系,蒸発系)に分散したナノフルイドを対象とし,ナノフルイド液滴がSi基板上を移動する際のコンタクトライン近傍のメニスカスのミクロな形状や挙動に及ぼすナノ粒子の構造の影響を,その場観察と数値シミュレーションにより明らかにすることを目的とする。本年度は,以下の成果を得た。1. Si基板上に試料を滴下した際の先行薄膜(コンタクトライン前方のナノレベルの液膜)の動的挙動について,位相シフトエリプソメータによるその場観察を行った。試料は20 cStのポリジメチルシロキサン(PDMS),及びPDMSで表面修飾したSiO2ナノ粒子(一次粒子径:14 nm)をPDMSに3 wt%添加した懸濁液とした。得られたコンタクトライン近傍の膜厚分布を用いて接触角及び先行薄膜の長さを評価し,ナノ粒子添加の影響を検討した。結果として,ナノ粒子の影響は,接触角,コンタクトラインの移動速度には見られるが,先行薄膜の長さには見られなかった。これはナノ粒子がサブマイクロからマイクロメートルの凝集体を形成し(動的光散乱法により測定),ナノレベルの先行薄膜領域には存在できなかったためと考えられる。2.離散要素法に基づいた液相三次元粒子運動シミュレータ(SNAP-L)を用いて,ナノフルイド薄膜から溶媒が蒸発する過程における薄膜内表面修飾ナノ粒子の構造形成に関する数値シミュレーションを,種々の有機分子を表面修飾したセリアナノ粒子(粒径:25 nm)を含む溶液を対象として実施した。本年度は,ナノ粒子の構造規則性の指標として新たに構造パラメータを導入し,溶媒蒸発過程のナノ粒子層の構造変化に及ぼす溶媒,修飾鎖及び修飾率の影響を検討した。また,溶媒蒸発後の粒子多層膜の構造パラメータとχパラメータ(溶媒と修飾鎖の親和性の指標)あるいは修飾率との相関を明らかにした。本年度実施したシリコンオイル系のその場観察を進め,先行薄膜の形状及び運動に関る定量的な考察を行うとともに,超臨界水熱合成法により合成したナノ粒子を含むナノフルイドのコンタクトライン近傍のメニスカスの挙動に関するその場観察を実施する。さらに,ナノ粒子の運動と溶媒の流動を連成した数値シミュレーションを実施し,その場観察との比較検討を行う。本年度確立したSi基板の濡れ性制御法に基づき調整したSi基板を使用し,超臨界水熱合成法により合成した表面修飾ナノ粒子及び蒸気圧の異なる溶媒からなるナノフルイドの先行薄膜の動的挙動のその場観察を実施する。また,その場観察と同系・同条件における数値シミュレーションを行う。なお,申請時にはナノ粒子/高分子系も対象とすることを計画していたが,残された研究実施期間を考慮し,本研究ではナノ粒子/有機溶媒(低分子)系のみに集中する。なお,ナノ粒子/有機溶媒系だけでも本研究の目的は十分達成できるものと考える。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
ロールシャッハ法を読み解く力はどう発達するか

5名の臨床心理士との共同研究として進めている。ロールシャッハ法を用いた心理アセスメントを行うにあたり、検査者(心理臨床専門家)が被検査者のロールシャッハ・プロトコルのどこに着目するか、という調査にもとづき、データ分析を行った。ロールシャッハ法は非構造的な刺激図版(インク・ブロット)を提示して「何に見えるか」を問う心理検査である。パーソナリティや行動の特徴、あるいは適応や病理に関わる特徴を詳細にとらえることができる。被検査者の反応を分析・解釈していくための多様な指標が用いられている。本研究では、その多様な指標のどこに、どこから着目して分析・解釈を行っていくのか、という心理専門家の側の動きを検討するものである。臨床経験の異なる群間で比較し、量的分析と質的分析の両面から検討を行ったところ、初学者群(臨床心理学専攻の大学院生)と10年以上の経験群との間で、着目点自体に大きな違いはないが、着目の幅(多様性)及び解釈まで踏み込んだ着目かどうか、について差が見られた。質的な相違点を分析することにより、心理検査さらには臨床的な人間理解の熟達過程について示唆が得られ、専門家の養成教育に役立つと考えられる。現在、論文化に向けて仕上げをしている段階である。次年度は論文投稿に加え、まだ分析していないデータの検討を継続するとともに、国際学会において諸外国のアセスメント教育について情報収集をする。また、研究代表者は2018年度に心理アセスメントから支援にどうつなげるかをテーマとした講演・シンポジウムでの発表を行った。これらの論考を加えてアセスメント教育に関する提言作成の準備を進める予定である。研究成果発表として論文化をH30年度中に行う予定であったが、丁寧な分析と検討を繰り返し、ほぼ完成した。投稿はH31年度に入ってからとなった。他の部分については問題ない。これまでの分析結果を投稿する(「心理臨床学研究」誌を予定)。既に得られているデータのうち、まだ分析していない部分があり、それについて分析・検討を継続する。学会での発表(日本ロールシャッハ学会、日本心理臨床学会など)を行う。また、臨床家の養成教育(特に心理アセスメント分野に焦点を当てて)について、諸外国での状況を調査する。2018年度論文投稿準備を主にしたため学会発表をせず、旅費の執行を次年度に延ばした。2019年7月ウイーンにて開催予定の国際学会に参加し情報収集を行う予定である。
日本人による近代都市計画事業における歴史性の認識に基づく計画・事業に関する研究

国内においては、歴史性の認識が最も強く現われたと思われる京都の都市計画事業を中心に分析を進め、歴史的に継続する町単位の組織が、計画の方向性を決定する政治基盤を左右する実態を明らかにした。また、計画の立案を実際に進める土木技術官僚が大きな政治的発言力を持ち、同時に他都市との連携も進めていく事態も明らかにできた。旧植民地においては、歴史や風土の保存を目指す風致地区指定などの計画について明らかにした。国内都市において、計画における「歴史性」に関わる事項を中心として、それぞれの都市計画事業の実態を調査した(研究実施計画(1))。その結果、歴史都市として位置づけられてきた京都における近代都市計画事業に、とりわけ「歴史性」と近代理念との間での反発、あるいは統合が見て取れることがわかった。その成果は、「『歴史都市』京都にみる近代都市の生成と現代都市の成立」などの研究論文として発表した。また、旧植民地での同様の調査も進めた(研究実施計画(2))。これについては、植民地期ソウルにおいて、日本人都市計画家たちが行った風致計画を明らかにした。この計画は山林景観の維持を主たる目的としているが、そのための資料として、古蹟と天然記念物の所在が細かく調査されていたことなどが明らかとなった。この成果は、東アジア建築文化国際会議にて、Treatments of historical districts in the city management of Keijo-fu (present Seoul) during 1930sとして発表した。さらに、都市計画技術者・官僚についての調査も行った(研究実施計画(3))。これについては、上記の京都での都市計画事業、とりわけ区画整理事業において、きわめて大きな役割を担った都市技術官僚の存在を明らかにした。その成果については、「都市計画事業として実施された土地区画整理」の研究論文で明らかにした。なお、上記の研究を進める中で、いわゆる開拓地、とりわけ北海道での開拓都市において、宗教施設の設置などに歴史性を強くうかがわせる計画手法が存在したことが明らかになり、現地調査を行ったが、その成果は、他の開拓地(とりわけ旧植民地)との比較分析を通じて今年度以降明らかにしていく予定である。研究実施計画の(1)については、国内都市の都市計画における「歴史性」に関わる事項について、昨年度明らかにすることができた京都の事例をさらに踏み込んで調査・分析を行った。また、大阪・東京での調査・分析も進み、各都市で「歴史性」と近代主義理念との間での反発や融合に大きな差があることが明らかになった。これらの成果をまとめ、いまだ中間段階ではあるが、本年4月に日本とイタリアの歴史都市を論じる国際シンポジウムで発表した(研究発表成果としては来年度分になる)。また、研究実施計画の(2)にある旧植民地での調査も進めたが、これについても成果を上げた。昨年度から進めたソウルだけではなく、韓国テグについても、植民地時代の都市計画理念の抽出を行った。その成果は、東アジア建築文化国際会議などですでに報告している。また、同様の視点からの台湾各都市や上海などの事例研究も進めた。その成果は、アジア各都市での比較検討を加え、来年度以降に発表する予定である。さらに、今年度は実施計画の(3)に関わることだが、技術官僚のネットワークだけでは明らかにできない都市計画事業としてある企業城下町の都市計画にも、踏み込んで分析する必要があることが確認され、いわゆる社宅街の研究を進めている研究者との共同研究の中から、都市計画における歴史的アイデンティティの確立がどのように実現されていたかを明らかにした。この成果は、書籍(社宅街-企業が育んだ住宅地)の中で発表した本研究は、日本人によって行われた近代都市計画・事業において、都市の「歴史性」がどのように認識され、計画に反映され、実際に具体化されたのかを明らかにすることである。本年度の実施計画にしたがい、(1)国内調査対象の都市ごとの都市計画事業について詳細を明らかにした。東京、名古屋、京都などを対象としたが、その分析の中で、特に、京都における都市計画事業において「歴史性」がきわめて強く、また特徴的に現れた三大事業の実際について、論文として公表し、国際会議でも発表した。そこで現れた市会、参事会、土木技術者などの関係に見られる計画事業の主体をめぐる変遷に、都市の「歴史性」の認識の有り様が明らかになったと考えられる。(2)旧植民地の調査対象の都市ごとの都市計画事業について詳細を明らかにした。とりわけ、ソウルの都市周辺部に設置された「保健広場」の実態について明らかにし、その内容を発表した。そこでは、軍事と衛生と歴史が相互に関係する都市計画の実態が明らかになった。(3)都市計画技術者・官僚について、その人脈的整理を行った。これについては、(1)の研究から、京都における技術官吏の変遷が明らかになったことを受けて、そこで使われた名簿史料をもとに、国内、植民地に広がる技術官僚の全容を明らかにすべく、大学院生とともにデータベース構築の作業を行った。

そこでは、伝統的な技術を背景とする技師から、東大・京大の土木学科で学んだ近代的技師への変化の実態と、旧都市計画法制定による内務省を中核とした土木技師のネットワーク化の実態などが明らかになってきた。なおこの成果は、今後、さらに検討を加えて公表する予定である。
食害昆虫に由来する植物免疫誘導物質の同定と免疫機構の解明

咀嚼昆虫が抵抗性誘導物質を生産する例が報告され、HAMPs (herbivore-associated molecular patterns)と呼ばれるようになってきた。しかし、咀嚼昆虫に対する植物免疫機能の実態は依然としてよくわかっていない。ニジュウヤホシテントウによって加害されたベンサミアナタバコ葉では、細胞壁のペルオキシダーゼに依存した活性酸素種(ROS)が生成され、抵抗性が誘導される。さらに、テントウの吐き戻し液成分の中にペルオキシダーゼを活性化する物質が存在することを見出した。本研究課題では、ニジュウヤホシテントウ由来のHAMPを精製し、その構造を決定することを第一の目的とする。本研究の成果によって、咀嚼昆虫と植物間における新たなシグナルネットワークの発掘を可能にする先駆的モデルを提示するとともに、病害虫抵抗性付与の戦略を構築する。ニジュウヤホシテントウは、摂食する過程でHAMPを分泌する。この分泌液画分で処理すると、DAB染色によるROS誘導が確認された。このROS蓄積は、細胞壁ペルオキシダーゼ阻害剤であるSHAMによってほぼ完全に阻害された。粗抽出液に含まれるHAMPの精製を進めるため、粗抽出液にエタノールを加え、遠心分離して上清液を回収し、水に溶解した後に酢酸エチルを重層して水相画分を得た。ブタノール可溶画分を用いてアッセイした結果、ベンサミアナ葉においてROS生成活性が認められた。この粗精製物を大量のニジュウヤホシテントウの吐き戻し液から集め、各種カラムを用いてROS誘導活性画分を精製・収集した。本研究では、以下の3つの項目から成り立っている。1) HAMPの精製および構造決定:これまで確立してきた精製方法によってHAMPを収集し、最終的にはその構造を決定する。2)ニジュウヤホシテントウの摂食およびHAMPによって誘導される遺伝子の網羅的解析:ニジュウヤホシテントウの摂食およびHAMP処理によってベンサミアナ葉で誘導される遺伝子をRNA-seq解析し、細胞壁ペルオキシダーゼ遺伝子の候補を探索する。3) HAMP誘導ペルオキシザーゼの決定と役割:候補遺伝子をサイレンシングし、HAMPで誘導されるペルオキシダーゼを特定すると共に、虫害抵抗性における役割を明らかにする。本年度は、ニジュウヤホシテントウから吐き戻し液を大量に回収し、粗抽出液に含まれるHAMPの精製を進めた。粗抽出液にエタノールを加え、遠心分離して上清液を回収し、水に溶解した後に酢酸エチルを重層して水相画分を得た。このROS生成は、細胞壁ペルオキシダーゼ阻害剤であるSHAMによってほぼ完全に阻害された。この粗精製物を大量のニジュウヤホシテントウの吐き戻し液から集め、各種カラムを用いてROS誘導活性画分を収集した。来年度は、この活性画分を大量に集め、化学構造を決定する予定である。以上のように、本年度は、HAMPの精製過程において概ね計画通りに進んでいると思われる。本研究課題では、ニジュウヤホシテントウ由来のシグナル物質(HAMP)を精製し、その構造を決定することを第一の目的とする。さらに、この物質の標的と思われるペルオキシダーゼ遺伝子を同定する。本年度は、ニジュウヤホシテントウから吐き戻し液を大量に回収し、粗抽出液に含まれるHAMPの精製を進めるた。

この分泌液画分で処理すると、DAB染色によるROS誘導が確認された。このROS蓄積は、細胞壁ペルオキシダーゼ阻害剤であるSHAMによってほぼ完全に阻害された。粗抽出液に含まれるHAMPの精製を進めるため、粗抽出液にエタノールを加え、遠心分離して上清液を回収し、水に溶解した後に酢酸エチルを重層して水相画分を得た。ブタノール可溶画分を用いてアッセイした結果、ベンサミアナ葉においてROS生成活性が認められた。この粗精製物を大量のニジュウヤホシテントウの吐き戻し液から集め、各種カラムを用いてROS誘導活性画分を精製・収集した。本研究では、以下の3つの項目から成り立っている。1) HAMPの精製および構造決定:これまで確立してきた精製方法によってHAMPを収集し、最終的にはその構造を決定する。2)ニジュウヤホシテントウの摂食およびHAMPによって誘導される遺伝子の網羅的解析:ニジュウヤホシテントウの摂食およびHAMP処理によってベンサミアナ葉で誘導される遺伝子をRNA-seq解析し、細胞壁ペルオキシダーゼ遺伝子の候補を探索する。3) HAMP誘導ペルオキシザーゼの決定と役割:候補遺伝子をサイレンシングし、HAMPで誘導されるペルオキシダーゼを特定すると共に、虫害抵抗性における役割を明らかにする。本年度は、ニジュウヤホシテントウから吐き戻し液を大量に回収し、粗抽出液に含まれるHAMPの精製を進めた。粗抽出液にエタノールを加え、遠心分離して上清液を回収し、水に溶解した後に酢酸エチルを重層して水相画分を得た。このROS生成は、細胞壁ペルオキシダーゼ阻害剤であるSHAMによってほぼ完全に阻害された。この粗精製物を大量のニジュウヤホシテントウの吐き戻し液から集め、各種カラムを用いてROS誘導活性画分を収集した。来年度は、この活性画分を大量に集め、化学構造を決定する予定である。以上のように、本年度は、HAMPの精製過程において概ね計画通りに進んでいると思われる。ニジュウヤホシテントウによって加害されたベンサミアナタバコ葉では、細胞壁のペルオキシダーゼに依存した活性酸素種(ROS)が生成され、抵抗性が誘導される。さらに、テントウの吐き戻し液成分の中にペルオキシダーゼを活性化する物質が存在することを見出した。本研究課題では、ニジュウヤホシテントウ由来のシグナル物質(HAMP)を精製し、その構造を決定することを第一の目的とする。さらに、この物質の標的と思われるペルオキシダーゼ遺伝子を同定する。本研究の成果によって、咀嚼昆虫と植物間における新たなシグナルネットワークの発掘を可能にする先駆的モデルを提示するとともに、病害虫抵抗性付与の戦略を構築する。本年度は、ニジュウヤホシテントウから吐き戻し液を大量に回収し、粗抽出液に含まれるHAMPの精製を進めるた。
再生医療を応用した乳幼児肺移植技術の開発

成犬より取り出した左肺下葉を子犬の左胸腔内に移植し、移植後肺動脈内にサイトカイン徐放ゼラチンビーズを投与する実験を行った。移植後の薬剤投与スケジュールを変更し、高い確率で長期生存が可能となった。CTでの画像的評価を行ったが、移植肺そのものは一部器質化は見られるものの順調に生着していると考えられた。ただし健側肺の過膨張がいずれのモデルにも見られており、それによって移植肺の成長や膨張が妨げられていると考えられた。当研究はいったん終了となる.本方法が確立され、臨床応用されれば小児肺移植の常識を大幅に変える可能性を持っていると考えている。今後も当研究を継続していきたいと考えている。成犬の右S6のグラフト作製の可能性を検討した。右開胸の後、右全摘を行った。この時、右主肺動脈、上肺静脈を血管鉗子でクランプ、右主気管支をクランプし肺葉移植が解剖学的に可能であることを確認した。イヌは右側に縦隔葉があり肺静脈の処理に工夫がいることを確認した。摘出した右肺からA6,V6,B6を確認して右S6のグラフトを作製した。同様のことを左肺でも確認した。この実験を2回行い、左右のS6グラフトが作製可能なことを確認した。A6は微細なため肺動脈本幹への切り込みが必要なことを確認した。またV6も同様であり、左房に切り込む必要があることを確認した。次に作製した右S6グラフトを右胸腔内に自家移植する実験を行った。同様の実験を左側でも行い、技術の向上を目指した。これらの実験を左右5回行い、基礎実験は概ね終了した。この基礎実験により少なくとも自家部分肺移植が可能となった。次のステップは成犬S6グラフトの子犬への同種移植実験である。研究費で購入した拡大鏡を使用して微細な血管の吻合実験を行った。この拡大鏡の使用により径の細い肺動脈、肺静脈の吻合技術が向上している。現在免疫抑制剤FKの注文をしており、手に入り次第長期生存実験に入る予定である。移植胚の放射線学的検討のために、CTを使用する準備を行った。本院、法医学教室が所有する死体CT検査用の施設を利用することが本学実験施設より許可された。この検査によりグラフトの“成長"の確認が容易となる。平成24年度までに基礎実験を概ね終了している。概要は成犬の片肺全摘を行い、右主肺動脈、上肺静脈を血管鉗子でクランプ、右主気管支をクランプし肺葉移植が解剖学的に可能であることを確認した。また摘出した片肺からA6, V6, B6を確認してS6グラフトを作製し、胸腔内に自家移植する実験を行い、技術の向上を図った。S6グラフトの作製を左右5回行ったが、イヌは右側に縦隔葉があり肺静脈の処理に工夫がいるなど、左側に比べ難解であることも確認した。次に研究費で購入した拡大鏡を使用し、子犬を用いて微細な血管の吻合実験を行った。これにより径の細い肺動脈、肺静脈の吻合技術の向上を図った。平成25年度は、成犬から摘出したS6グラフトを、片肺全摘を行った子犬の胸腔内へ移植する実験を行った。これらの実験を計10回行い、移植手技の向上を図った。また本実験で使用するサイトカイン徐放ゼラチンビーズの作製も行った。bFGFは気腫肺に細血管、肺胞が再生され、酸素化能・呼吸機能が改善することが報告されている。低分子ヘパリンは周囲細胞からのHGF放出を促し、アポトーシス抑制や細胞遊走促進に寄与することが報告されている。さらにGCSFは骨髄幹細胞の局所へのリクルートを促進する。そこでbFGF徐放ゼラチンビーズ、低分子ヘパリン徐放ゼラチンビーズ、GCSF徐放ゼラチンビーズをそれぞれ十分量作製した。また移植後の免疫抑制の目的でFK506も研究費で購入済である。本年度は実際に、成犬から摘出したS6グラフトを、片肺全摘を行った子犬の胸腔内への移植を行い、移植後肺動脈から作製したサイトカイン徐放ゼラチンビーズを投与する。術後の免疫抑制はFK506で行い、長期生存実験を行う予定である。平成25年度までに基礎実験を概ね終了している。その後、成犬から摘出したS6グラフトを片肺全摘を行った子犬の胸腔内へ移植する実験を行った。

bFGFは気腫肺に細血管、肺胞が再生され、酸素化能・呼吸機能が改善することが報告されている。低分子ヘパリンは周囲細胞からのHGF放出を促し、アポトーシス抑制や細胞遊走促進に寄与することが報告されている。さらにGCSFは骨髄幹細胞の局所へのリクルートを促進する。平成26年度は実際に、成犬から摘出したS6グラフトを、片肺全摘を行った子犬の胸腔内への移植を行い、移植後肺動脈から作製したサイトカイン徐放ゼラチンビーズを投与した。術後の免疫抑制はFK506で行い長期生存を試みたが、成犬から摘出したS6グラフトが小さかったためか胸腔内に死腔が多く残存し、後出血や胸腔内感染による手術関連死亡により長期生存が得られない状況が続いた。そのため移植するグラフトをS6から下葉に変更し、胸腔内死腔を減少させることに成功した。現在は変更した術式で、長期生存実験を継続している。平成25年度までに基礎実験を概ね終了し、平成26年度は実際に成犬から摘出した左S6グラフトを片肺移植を行った子犬の胸腔内への移植を行い、移植後肺動脈から作成したサイトカイン徐放ゼラチンビーズを投与する実験を開始した。グラフトが想定よりも小さく死腔が多く残存したため長期生存が得られない状況が続いたため、グラフトを左下葉に変更し胸腔内死腔を残存させることに成功した。平成27年度は、移植後の長期生存が確実に得られるよう、移植後の薬剤投与スケジュールの大幅な見直し(抗生剤、FK560、ステロイド)を行い当該研究の継続を行った。移植手技自体も明らかに向上したこと、術式の変更によって死腔が少なくなり術後の出血・感染がコントロール可能となったこと、薬剤投与プロトコルの変更により術後管理が安定し始めたことにより、平成27年度に行った実験犬においては術後状態悪化することなく、全例長期生存が可能となった。現在は術後管理の計画に沿って、肺機能・画像検査・血液検査による移植肺の機能的・画像的検査を継続して行っている。当初の計画ではS6を移植する予定で当該研究を開始したが、手術関連死亡によって左下葉を移植するという術式変更を行った。また長期生存自体も困難であったため、平成27年度の研究では、手技の向上に加え、長期生存を確実にするための薬剤投与法の確立に主眼を置き実験を継続してきた。27年度後半には長期生存が可能となり、以後実験モデルの作成及び長期生存が可能となったため、実験計画としてはやや遅れているものの、現在順調に長期生存実験を継続している。平成25年度までに基礎実験を概ね終了し、平成26年度は実際に成犬から摘出したS6グラフトを片肺移植を行った子犬の胸腔内への移植を行い、移植後肺動脈から作成したサイトカイン徐放ゼラチンビーズを投与する実験を開始した。経過の中でグラフトを左S6から左下葉に変更したことで胸腔内死腔を減少させることに成功し、また移植後の薬剤投与スケジュールを大幅に見直し(抗生剤/FK560/ステロイド)を行ったことで長期生存が確実に得られるようになった。平成28年度はこの方法で移植モデルを作成しつつ、モデルの画像的評価も行った。移植実験そのものは手技も安定し、長期生存を得ることができた。またサイトカイン徐放ゼラチンビーズ投与に関しても急性期の合併症は特になく投与が可能であった。画像的評価に関しては、移植肺そのものは一部器質化等見られるものの生着は見られていると考えられた。一方移植後の術側死腔スペースを埋めるように健側肺の過膨張がいずれのモデルにも見られており、健側肺の過膨張によって移植肺の成長や膨張が妨げられている可能性が示唆された。
顎裂部骨欠損修復のための新規間葉系幹細胞骨分化誘導法の開発とその矯正学的評価

本研究では、顎裂部骨移植への再生医療の導入とその矯正学的評価系の確立を目指し、歯の萌出誘導が可能な再生骨を顎裂部に形成するための基礎的検討として、骨分化性能を向上させる目的で、胎性幹細胞(ES細胞)の分化多能性維持に必須の因子であるNanog遺伝子を間葉系細胞へ導入し、効率的な骨形成が可能であるかを検討した。まず、骨髄由来間葉系細胞および各種株化培養細胞でのNanog発現調節の検討とその骨分化能に対する影響を検討するために、ヒト骨髄由来間葉系細胞あるいはマウス未分化間葉系幹細胞株C3H10T1/2、マウス前骨芽細胞株MC3T3-E1に対してBMP-2による骨分化誘導を行い、Nanog遺伝子の発現レベルの変化をPCRで経時的に解析したところ、分化誘導の有無に関わらず、これらの細胞においては、遺伝子レベルでのNanogの発現は検出出来なかった。そこで骨・軟骨分化とNanogとの関連を検討するため、レトロウイルスベクターを用いてNanogを安定発現する細胞株の作成を行い、マウス未分化間葉系幹細胞株C3H10T1/2を親株としたセルラインを複数樹立した。それらのセルラインを用いてその分化能を検討したところ、Nanogは骨分化誘導系において、その初期分化にはあまり影響を与えず、オステオカルシンに代表される後期分化を促進していた。次に、そのメカニズムを解析する目的で、BMPシグナルの下流にあるSmad1,5,8のリン酸化ならびにES細胞の自己複製に重要なSTAT3のリン酸化をウエスタンブロットで比較検討したところ、Nanog導入群ではSmad1,5,8のリン酸化が長時間継続していた。また、逆にSTAT3のリン酸化はNanog導入群で弱い傾向があった。これらの結果から、細胞内にNanogを恒常発現させることで、骨芽細胞への最終分化を促進可能であることが明らかとなった。(790字)本研究では、顎裂部骨移植への再生医療の導入とその矯正学的評価系の確立を目指し、歯の萌出誘導が可能な再生骨を顎裂部に形成するための基礎的検討として、骨分化性能を向上させる目的で、胎性幹細胞(ES細胞)の分化多能性維持に必須の因子であるNanog遺伝子を間葉系細胞へ導入し、効率的な骨形成が可能であるかを検討した。(790字)本年度は、顎裂部骨欠損修復の効率を上昇させうる新規骨分化促進因子の検索を目的として、主に骨髄由来間葉系細胞および各種株化培養細胞でのNanog発現調節の検討とその骨分化能に対する影響を検討した。まず、ヒト骨髄由来間葉系細胞あるいはマウス未分化間葉系幹細胞株C3H10T1/2、マウス前骨芽細胞株MC3T3-E1に対してBMP-2による骨分化誘導あるいはOsteogenic mediumを用いた培養法による分化誘導を行い、Nanog遺伝子およびNanogタンパクの発現レベルの変化をPCRならびにWestern blottingで経時的に解析したところ、分化誘導の有無に関わらず、これらの細胞においては、遺伝子レベルあるいはタンパクレベルでのNanogの発現は検出出来なかった。そこで骨・軟骨分化とNanogとの関連を検討するため、レトロウイルスベクターを用いてNanogを安定発現する細胞株の作成を行い、マウス未分化間葉系幹細胞株C3H10T1/2、マウス前骨芽細胞株MC3T3-E1を親株としたセルラインを複数樹立することが出来た。現在は、それらのセルラインのCharacterizationのために、各々の細胞におけるNanog発現レベルの変化と、骨・軟骨分化に関わり深いSmadおよびMAPキナーゼ(p38)、あるいは幹細胞の自己複製に重要なstat3のリン酸化や発現変化、骨軟骨分化で重要な機能を果たしているCdk2,4,6などのタンパク発現レベルなどを比較検討しているところである。本年度は、顎裂部骨欠損修復の効率を上昇させうる新規骨分化促進因子の検索を上目的として、Nanogの骨分化における役割を検討した。

まず、レトロウイルスベクターを用いてNanogを安定発現する細胞株の作成を行い、マウス未分化間葉系幹細胞株C3H10T1/2を親株としたセルラインを複数樹立した。それらのセルラインを用いてその分化能を検討したところ、Nanogはマウス間葉系細胞株C3H10T1/2細胞の骨分化誘導系において、その初期分化にはおまり影響を与えず、オステオカルシンに代表される後期分化を促進することが分かった。次に、そのメカニズムを解析する目的で、BMPシグナルの下流にあるSmad1,5,8のリン酸化ならびにES細胞の自己複製に重要なSTAT3のリシ酸化をウエスタンブロットで比較検討した。その結果、Nanog導入群ではSmad1,5,8のリン酸化が長時間継続すると同時にSTAT3のリン酸化が抑制ざれる傾向があった。これらの結果から、Nanogを恒常発現させることで、間葉系幹細胞の骨芽細胞分化を促進可能である可能性が示唆された。また、Nanogの恒常発現による骨分化促進効果は、(1)骨軟骨の分化において重要なBMPシグナルを伝達するSmad1,5,8のリン酸化時間の延長と(2)ES粥細胞のシグナル伝達(多能性維持)において重要な転写因子であるSTAT3のリン酸化の減弱、とを介している可能性があると思われる。このようなBMPとSTATのシグナルクロストーグをはじめとして、今後、骨・軟骨細胞分化におけるNanogのさらなる機能解明が期待される。本研究で得られた成果を発展させて、BMPとSmadに代表されるような、これまで骨分化で重要と考えられてきたシグチル伝津終路の解析だけでは説明出来なかった新たな事実を解明し、顎裂部に応用しうる再生骨の作成に成功したい。(687字)
日常災害の被災危険度に関わる生活行動や実態把握と防災対策に関わる研究

日常災害に関わる生活行動および日常災害の被災経験に関する調査を続行した。まず、医療機関の協力を得て死体検案書や警察による災害発生現場調書等を閲覧し、日常災害の背景と成り得る因子の抽出、分析を続けた。家族構成の変化や地域社会のあり方は日常災害と関わりが大きいため、高齢化や家族構成の変化等の社会変化に伴って深刻化している災害の詳細を明らかにすることを研究目的とした。前年度はそのひとつとして入浴中の災害に着目して、入浴中の災害に関わる生活行動や浴室での被災経験および浴室環境の実態等について詳細な調査を実施し、日常災害の社会的、生理的、物理的背景を表出させることができた。本年度はこれを踏まえて、さらに、高齢化や家族構成の変化等の社会変化に伴って深刻化している災害の中から、便所での身体異常に伴う災害に着目して実態調査を行った。その結果、便所での災害は、男性の場合は4064歳の中高年層の占める割合が女性の場合よりも大きく、便所での身体異常は心疾患や脳血管障害に伴うものが多く、死亡推定時刻や通報時刻、救出までの状況等を調べると、便所での身体異常の発生から、救出あるいは発見までかなりの時間を要している事例が多く見られた。家族構成や生活状況によってはとくに便所での身体異常の発見が難しく、異常状態発生から発見までの過程に差異が見られた。さらに、便所特有の空間特性、すなわち、日常生活の中で占める便所空間の重み、閉鎖性、便所での行為(排尿、排便等)と人体生理変化の関連等から便所での身体異常発生と救出、死亡の関係が明らかとなり、便所行動と便所の空間や機能のあり方を検討する基礎的資料を得ることができた。日常災害に関わる生活行動および日常災害の被災経験に関する調査を実施した。まず、医療機関の協力を得て死体検案書や警察による災害発生現場調書等を閲覧し、日常災害の背景と成り得る因子を抽出した。急死事例については急死から発見に至るまでの過程や発見者と死亡者の関係などを分析することによって、家族構成の変化や地域社会のあり方が日常災害と関わりが大きいことがわかった。中でも入浴中の災害は発生頻度が高く、高齢化や家族構成の変化等の社会変化に伴って深刻化していた。そこで、入浴中の災害に関わる生活行動や浴室での被災経験および浴室環境の実態等についてアンケート調査を実施した。結果を以下に述べる。入浴中のヒヤリ・ハット事故として多く回答されたものは、「滑った」、「浴槽内へ滑り込んだ」、「寝てしまった」であり、その他に「転んだ」、「気分が悪くなった」、「火傷」等が挙げられた。高齢者は入浴動作が困難になる膝痛や腰痛が多く回答されており、浴室内で滑ったときや浴槽の出入りの際、転倒の危険性が高い。また、入浴中の血圧変動に弱い高血圧の人が多かった。これは、医療機関における資料から調査した結果とも一致しており、つぎに入浴中の血圧変動に関係する入浴方法について調べた。その結果、浴室や脱衣場は寒く、湯温は高く設定され、首や肩まで深く湯に浸かるという入浴方法が多く、身体への負担が高い入浴方法がなされていることがわかった。以上、日常災害の社会的、心理生理的、物理的背景の一部を表出させることができた。今後も災害事例データを数多く収集、分析し、日常災害による被災危険度を計算するのに必要な条件を明らかにしていく予定である。
深部子宮内膜症の病態解明とステロイド合成酵素を標的とした新たな治療基盤の確立

深部子宮内膜症(DIE)は周辺臓器に進展し強固な癒着を形成し、従来の保存的療法に不応でしばしば治療に難渋する。その病態についても未だ明らかでない。我々は子宮内膜症やDIE病巣局所においてステロイド代謝酵素であるHSD17β-6が高発現していることを明らかにしている。子宮内膜症間質細胞初代培養系を用いてその病態意義を明らかにすることで、これらをターゲットとした系が子宮内膜症、特にDIEに対する生殖機能温存可能な新たな治療法となるための分子基盤を確立させる。
粘膜免疫機構の誘導と破綻におけるIL-15の役割の解明

粘膜免疫機構の誘導における特異性、特に腸管上皮細胞の役割を明らかにすることを目的とした。1)野生型マウスとIL-15欠損マウス間で骨髄キメラマウスを作成し、腸管粘膜上皮内TCR_γδ^+細胞の分化に粘膜上皮自身の生産するIL-15が必須であることを明らかにした。また同キメラマウスの解析によりNKT細胞の分化には胸腺上皮細胞由来の、一方メモリーCD8^+T細胞の維持には抗原提示細胞由来のIL-15が、各々必須であることも明らかになった。2)腸粘膜上皮細胞の抗原提示能を検討するため、Cyt5C.C7-TCRマウスから腸粘膜上皮細胞を分離し、PCC_<88-104>ペプチドの存在下でCyt5C.C7-TCRから分離したCD4^+T細胞と培養した。その結果、従来の抗原提示細胞と共に培養したCD4^+T細胞が2次刺激でIFN-_γを生産した(Th1)のとは対照的に、上皮細胞と培養したCD4^+T細胞は2次刺激によりIL-4優位(Th2)の生産パターンを示した。腸管の粘膜上皮内TCR_γδ^+細胞は粘膜上皮の再生や脱落を促しており、腸内感染などの際には感染上皮を排除する重要な役割を担っている。本研究の成果は、TCR_γδ^+細胞と上皮細胞間の巧みな相互作用により粘膜免疫機構や上皮細胞のホメオスターシスが維持されていることを示している。また粘膜上皮細胞によって抗原提示を受けたT細胞がTh2細胞に分化するという事実は、粘膜上皮細胞が抗原提示細胞としての機能を生理的にも担っていることを示唆しているだけでなく、常在菌に容易に炎症反応を惹起しないという粘膜免疫機構の特殊性を理論づけるための重要な知見の1つと考えられる。
光捕集機能を有する人工光合成システム

褐・珪・藍藻や紅・緑色光合成細菌などの天然光合成生物における光捕集アンテナ部の超分子構造を、分子レベルで解明しつつ、それらの励起エネルギー伝達・移動機能を、超高速分光を駆使して明らかにした。この成果を踏まえて、天然・人工クロロフィルやカロテノイドの集積体を利用して、高効率な光収穫・励起子伝達・エネルギー移動が可能な人工光合成アンテナ系を創製した。さらに、このような人工光合成アンテナ系と化学エネルギーへの変換系との有機的な結合を、メソポーラス有機シリカも利用しつつ開発した。紅色細菌由来のLH2とLH1-RCの機能解明:紅色光合成細菌Blc. viridisからLH1-RCコア複合体を、Rps. acidophilaからLH2複合体を単離し、これら色素タンパク複合体を脂質二重層膜に任意の割合で組み込んだ光合成再構成膜(人工光合成膜)を構築し、その超分子構造はAFMで、その機能はフェムト秒時間分解共鳴誘導ラマン分光法で解明した。緑色細菌由来のクロロゾームの超分子構造・機能解明:我々が開発したバクテリオクロロフィルeを生産する緑色光合成細菌の遺伝子改変法を利用して、そのC7位のホルミル化酵素遺伝子bciDやC20位のメチル基転移酵素BchUのいずれか、もしくは両方を欠損させた変異体を調製し、バクテリオクロロフィルcやf、もしくはdのみを生産する菌体を作成し、その主たるアンテナ器官であるクロロゾームを単離精製した。天然体を含む4種のクロロゾームにおける光励起エネルギー移動過程を明らかにした。光合成アンテナとメソポーラス物質の連結体の創製:水の酸化触媒であるイリジウム錯体[Ir(bpy)Cp*Cl]をビピリジン-メソポーラス有機シリカ(BPy-PMO)に固定したところ、均一系と同等の活性発現と耐久性向上を確認できた。金属錯体は一般に耐久性が低く実用化の最大のネックの一つになっていたので、実用化に向けたネックの一つを解決する足掛かりが得られた。1.カロテノイドの光収穫能の解明:クロロフィル-aを可溶化した陽イオン型界面活性剤のミセル表面あるいは内部にカロテノイド色素であるクロセチンを複合化した分子材料を構築し,その光アンテナ機能,ミセル媒体で進行する励起エネルギー移動・光保護(エネルギー散逸)過程を時間分解分光法によって検討し、クロセチンのS1とS2励起状態からクロロフィル-aのQxとQy帯へのエネルギー伝達を有効に利用していることを明らかにした。2.緑色細菌由来のクロロゾームの超分子構造解明:緑色細菌のペリフェラルアンテナ部であるクロロゾームの超分子構造解明を、分子生物学的手法による変異体の作成と構成クロロフィルの(半)合成モデル分子を利用した人工系を構築することによって行い、直径5nmのチューブ状の超分子構造体を形成していることを明らかにした。天然クロロゾームの構成分子であるバクテリオクロロフィル-cを模した3位にヒドロキシメチル基と17位上にドデシルエステル基を有する半合成亜鉛クロリンは、様々な疎水的環境で容易に安定な5nmのチューブ状自己集積体を形成することを明らかにした。3.光合成アンテナとメソポーラス物質の連結体の創製:細孔表面をトリメチルシラン処理で疎水化したメソポーラスシリカナノ粒子における平均直径が5.5nmの細孔内に、2で記した半合成亜鉛クロロフィル誘導体の自己集積体を固定化することに成功した。さらに励起エネルギーのアクセプター分子となるBChl類を担持した系において、光励起エネルギー移動を示唆する結果も得られた。1.紅色細菌系:紅色細菌のアンテナ系を構成するポリペプチドとバクテリオクロロフィルとを再構成させる際に、様々なカロテノイドを共存させることで、三成分複合体を構築することに成功した。この複合体での蛍光発光・励起スペクトル測定により、カロテノイドからバクテリオクロロフィルへの効率の良い一重項励起エネルギー移動が起こっていることが明らかになった。2.緑色細菌系:緑色細菌のアンテナ系であるクロロゾームをモデルとして、クロロゾーム型自己会合性クロロフィル分子と、その自己会合体と共会合体を形成しうるエネルギー受容体型分子の亜鉛クロロフィル誘導体を合成した。前者の分子と少量の後者の分子をテトラヒドロフランに溶かし、99倍量のヘキサンを加えて、サンプル溶液を調製した。この溶液中で前者の自己会合体をソーレー帯で選択的に光励起すると、共会合した後者からの発光が見られ、前者の自己会合体からそれに共会合した後者の分子への励起エネルギー移動が生じていることが判明した。このような共会合体型エネルギー移動系は、均一系だけでなく、ガラス基板上の不均一系でも創製可能であった。3.メソポーラス有機シリカ系:メソポーラス有機シリカの骨格ビピリジンを配位子として利用して、光増感剤のルテニウム錯体と二酸化炭素還元触媒のレニウム錯体をそれぞれ連結させた。この修飾メソポーラス有機シリカ上で、ルテニウム錯体からレニウム錯体への光励起電子移動に伴う二酸化炭素の一酸化炭素への還元が確認できた。1)紅色細菌系と2)緑色細菌系と3)メソポーラス有機シリカ系のいずれの研究も、予定通りの進展が見られた。1.紅色細菌系:非酸素発生型紅色光合成細菌由来の膜貫通型光収穫タンパク質LH1に、酸素発生型光合成生物の珪藻が有するカロテノイド(フィコキサンチン)を導入することに成功した。

このような再構成LH系で、効率の良い励起エネルギー移動を高分解能原子間力顕微鏡とフェムト秒時間分解共鳴誘導ラマン分光法を利用して確認した。2.緑色細菌系:緑色硫黄細菌における主たるペリフェラルアンテナ部であるクロロゾームでは、バクテリオクロロフィルcの自己会合体が光吸収を担っている。このクロロゾームでは500ー700nmにおける光を吸収しづらいという欠点を有しているが、これはクロロフィルaによる光合成アンテナ系が緑色の光を吸収しにくいという点(グリーンギャップ)に対応している。そこで、緑色光を効率的に吸収・伝達するクロロフィルc誘導体の自己会合体を新たに合成し、駆動波長域の広い人工光合成アンテナ系を構築することに成功した。3.メソポーラス有機シリカ系:これまでに開発していたビピリジン配位子を骨格に導入したメソポーラスシリカを利用して、その大きな細孔の表面上に、水の酸化型と二酸化炭素の還元型の金属錯体の導入に成功した。4.クロロフィル類と電子受容体の連結体調製とその光機能創製:可視ー近赤外光を吸収できるクロロフィルを光増感剤にし、それに電子受容体であるビオローゲンを連結させた分子を合成し、その光誘起電子移動系を構築した。この系を用いて、NADHを電子供与体・Ptコロイドを触媒にして、水の光分解に成功し、赤色光照射による水素発生を確認した。5.クロロフィル集積体とメソポーラスシリカの複合体調製:疎水性メソポーラスシリカの細孔の表面付近にクロロフィル自己集積体(クロロゾームモデル)の導入に成功した。細孔サイズに応じて、超分子キャップが出来ることを確認した。1.紅色細菌由来の光捕集色素タンパク質(LH)の機能解明:超高効率な光捕集機能を有する光合成アンテナ系色素タンパク質複合体を創成するために、天然カロテノイドのアナログ体を再構成した人工のLH複合体を創成し、その光機能を評価する必要がある。一連の研究の一環として、紅色光合成細菌Rhodospirillum rubrumから単離したLH1サブユニット複合体に合成カロテノイドである3,4-ジヒドロアンヒドロロドビブリンを再構成した人工LH複合体を作成した。その光機能性を評価すると同時に、再構成体を調製する際のカロテノイドの全トランス異性体の選択制を見出した。2.緑色細菌由来のクロロゾームの超分子構造・機能解明:バクテリオクロロフィルcを生産する緑色光合成細菌において、8位のビニル基をエチル基に還元する遺伝子bciAを欠損させた変異体を調製し、8位にビニル基のみを有するバクテリオクロロフィルcを生合成することに成功した。また、バクテリオクロロフィルeを生産する緑色光合成細菌の遺伝子改変に世界で初めて成功し、その20位へのメチル基転移酵素BchUを欠損させた変異体を調製し、これまで未同定であったバクテリオクロロフィルfを有する光合成細菌を生産できることを明らかにした。3.光合成アンテナとメソポーラス有機シリカの連結体の創製:トンネル状細孔を有するメソポーラスシリカの細孔内でのクロロフィル集積体の形成を検討した。表面処理を行っていない親水性シラノールの多いメソポーラスシリカを用いた場合、細孔内での集積体形成は困難であった。しかしながら、細孔表面にカチオン性界面活性剤吸着させた後にクロロフィル集積体の形成を行うことで、ナノロッド集積体形成を一部確認でき、メソポーラスシリカの表面疎水化が細孔内でのクロロフィル集積体形成に有効との知見が得られた。