hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
低リン血症性ビタミンD抵抗性くる病の原因遺伝子の機能と病態に関する研究

現在、Hypマウスと軟骨細胞のapoptosisの亢進したACHマウスの交配や、移植実験によりクル病変の変化を観察中である。家族性低リン血症性ビタミンD抵抗性くる病骨軟化症(XLH)の責任遺伝子であるPHEXの天然基質と、その機能を明らかにし、本疾患の病態を明らかにすることを目的に研究を行った。本年度は(1)本疾患におけるFGF23の役割の検討(2)FGF23はPHEXの天然基質となるか(3)FGF23の受容体は何か(4)FGF23の発現調節機構の検討を行った。既にPHEXの変異が同定されているXLH患者血清を用いFGF23濃度を測定したところ、健常者の比べ高値を示したが、その濃度には症例ごとに著しい相違が見られ、特に同一変異を有する患者間においても相違を示した。さらに、治療法や血清リン値、TmP/GFRなどとも相関を示すことはなかった。これらのことより、FGF23はPHEXの基質であるとは考えがたいとの結論に達した。このことはBIACOREを用いた結合実験でも明らかであり、PHEXの天然基質はFGF23の発現を調節する別の液性因子であると考えられる。一方、同時に低リン血症を示す病態としてMcCune-Albright症候群とFanconi症候群においてもFGF23の測定を行った。この結果骨病変を有さないMcCune-Albright症候群ではFGF23濃度は正常であり、多発性線維性骨異形成が明らかとなった症例では高値を示した。FGF23濃度は血清リン値と逆相関をしめし、FGF23の発現はcAMPより始まる情報伝達によって制御されていることが示唆された。一方、腎尿細管の異常で低リン血症をきたすFanconi症候群ではFGF23はむしろ低値であった。FGF23の遺伝子発現調節機構を明らかにする目的で、FGF23を高発現する細胞系を確立し、同細胞用いPTH、cAMP系のFGF23 mRNA発現に対する影響を検討し、本系がFGF23の転写制御に関与していることが示された。また、生体内でもFGF23の発現を確認することは困難を極めたが、胸腺細胞に発現を認め、株化細胞同様PTH-cAMP系によるmRNA発現調節を確認した。しかし、FGF23遺伝子の上流1Kbをクローニングしルシフェラーゼアッセイを行ったが、cAMP応答性を確認することはできなかった。FGF23の受容体に関しては現在検討中であるが、BIACOREを用いた結合ではFGFR1と2に結合するようである。家族性低リン血症性ビタミンD抵抗性くる病骨軟化症(XLH)の責任遺伝子であるPHEXの天然基質とその機能を明らかにし、本疾患の病態を解明することにより新たなリン代謝調節系を同定し、新規の治療戦略を開発することを目的に研究を行った。(1)XLH患者の血清FGF23濃度の検討:C端側を認識するELISAによりXLH患者の血清FGF23濃度の測定を行った。その結果XLH患者では異常高値であり、患者ごとにその値には大きな違いが存在した。さらに治療法や血清リン値、TmP/GFRなどとも相関は示さなかった。以上よりFGF23はPHEXの天然基質ではないとの結論に達した。(2)腫瘍性骨軟化症の腫瘍より早期に同定されたMEPEについてもPHEXの基質となるかどうかBIACOREを用いて検討したところ、PHEXはMEPEのASARMモチーフに結合することが明らかとなった。
多発性骨髄腫に対するRSK2標的化創薬研究

研究代表者は、先行研究により、難治性造血器悪性腫瘍であり、細胞遺伝学的・分子生物学的異常が複雑、かつ、症例間で分子異常のパターンが高度に不均一なMMにおいて、RAS経路最後尾のシグナル媒介分子であるRSK2が、上流分子の構造的異常や活性の状態に関わらず普遍的・恒常的に活性化状態にあり、病態形成において中心的役割を果たすこと、その阻害は分子生物学的異常のタイプに関わらずRAS経路シグナルを最後尾で遮断可能であり、治療標的分子となりうることを見出した。しかし、これまでにヒトに投与可能で特異性の高いRSK2標的薬は無いことから、本研究ではRSK2を標的とするヒット・リード化合物の開発に挑戦する。
造血幹細胞におけるHLAアレル欠失現象を利用した再生不良性貧血自己抗原の同定

再生不良性貧血(AA)症例におけるHLA-Aアレル欠失血球陽性例の頻度を明らかにするため、抗HLA-Aアレル特異的抗体による検出感度を改良し、診断後間もない例を検索したところ、21症例中6例(28.6%)が陽性であり、欠失血球の全顆粒球中の割合は3.9% - 61.1%(中央値8.4%)と、既治療よりも低比率であった。一方、HLA-Aアレル欠失血球陽性AA患者の末梢血CD8陽性細胞を、HLA-B*40:02遺伝子導入K562陽性細胞で刺激することにより、HLA-B*40:02導入K562のみを特異的に傷害する細胞傷害性T細胞(CTL)クローン(A6)を樹立した。抗HLA-Aアレル特異的抗体を用いたHLA-Aアレル欠失血球の検出感度を改良し、診断後間もない再生不良性貧血(再不貧)症例を対象として、6番染色体短腕の片親性2倍体によるHLA遺伝子領域のloss of heterozygosity (6pLOH)陽性細胞を検索した。新規発症例31症例では6例(28.6%)に、全顆粒球中で3.9% - 61.1%(中央値8.4%)の6pLOH陽性細胞が検出された。陽性症例における6pLOH陽性細胞の割合は、既治療(10.3% - 99.4%、中央値52.3%)に比べて低値であった。現在、peptide nucleicacid probeを用いたFISH法による検出を計画している。一方、この6pLOH陽性細胞を持つ再不貧患者の末梢血CD8陽性細胞を、HLA-B*40:02遺伝子を導入したK562陽性細胞で刺激することにより、HLA-B*40:02導入K562のみを特異的に傷害する細胞傷害性T細胞(CTL)クローン(A6)を樹立した。このCTLは、HLA-B*40:02を導入したB細胞やT細胞株のJurkat、ヒト胎児腎細胞株293T細胞などを傷害しなかったことから、HLA-B61によって提示される造血幹細胞由来のペプチドを認識していると考えられた。現在、K562由来のcDNAライブラリーを用いた発現クローニングを用いて、A6の標的ペプチドの同定を試みている。当初の研究計画に基づき、新規再生不良性貧血(再不貧)症例を対象としてHLA-Aアレル欠失血球のスクリーニングを行った。肝炎後再不貧に特に注目し、HLA欠失血球陽性例の頻度と、再不貧の自己抗原提示に強く関与していると考えられるHLA-A*02:01、A*02:06、A*31:01、B*40:02の4つのクラスIアレル頻度を検討した。その結果、HLA欠失血球陽性例の頻度は、再不貧全体では311例中40例(13%)であったのに対して、肝炎後再不貧では、17例中5例(29%)と有意に高頻度であった(P=0.05)。一方、上記の4アレルの少なくとも一つを保有している例の割合は、再不貧全体では311例中190例(61%)、肝炎後再不貧では26例中19例(73%)と、肝炎後再不貧で保有率がより高い傾向がみられた。また、それぞれが健常対照者(4091例中1491例、36%)よりも有意に高値であった(P<0.001)。したがって、肝炎後再不貧においては、ハイリスクアレルによって提示される造血幹細胞抗原に特異的な細胞傷害性T細胞(cytotoxic T cell、CTL)が、発症に特に強く関与していることが示唆された。現在、肝炎後再不貧におけるHLA欠失血球の頻度を、症例数を増やして検討中である。関連施設の協力を得て、多くの再生不良性貧血(再不貧)症例検体を集積し、白血球におけるHLA-Aアレル欠失の有無をスクリーニングできた。これによって、再不貧全体と、免疫病態との関連性が特に強いとされている肝炎関連再不貧患者のHLA欠失血球検出頻度を明らかにすることができた。

肝炎関連再不貧では、再不貧が何故肝炎より遅れて発症するのかが不明であったが、今回の検討により、再不貧の病像形成に関与しているのは細胞傷害性T細胞(CTL)ではなく、CTLによる肝細胞や造血幹細胞の攻撃に続いて起こるサイトカインであることが明らかになり、この2段階のメカニズムが、肝炎発症に遅れて再不貧が発症する原因であることが示唆された。一方、CTLを単離するための試みとして、HLA-B*40:02遺伝子を導入することによていHLA-B61分子の発現を誘導したK562細胞を用いることにより、患者末梢血T細胞からのCTL誘導を試みているが、培養条件が至適化されていないため、現時点ではCTLの作製に至っていない。平成23年度の研究により、HLA-B*40:02を有する肝炎関連再不貧症例を対象として、末梢血T細胞からCTLを分離することが有用と考えられたので、患者の協力を得て、引き続きCTLの分離を試みる。これまでの検討により、材料として新鮮(非凍結)で純化したT細胞をレスポンダーとして用いることが明らかになったため、必要に応じて患者T細胞をソーティングし、HLA-B*40:02遺伝子導入K62細胞でこのT細胞を繰り返し刺激することにより、CTLの樹立とクローニングを試みる。研究費は、上記にCTL分離とクローニング、cDNAライブラリー作成などに必要なモノクローナル抗体、培養試薬、DNA合成酵素などの消耗品に使用する。
単一原子の無損失状態検出による光子の非破壊オンオフ検出

光が通過したか通過しなかったかを判別する、光に対して透明な検出器を作りたい。そのために、対向させた鏡(光共振器)の間に原子を置き、原子の自転方向(角運動量)を光で操作できるようにする。この科研費助成事業の支援を受け、チタンサファイア結晶を利用したレーザー、及び半導体を利用したレーザーが出射する光の周波数が、原子の固有振動数と一致し続けるよう、周波数制御装置を製作した。また、鏡の形状加工のための光の空間分布測定技術の開発を行った。S. Haroche(2012年ノーベル物理学賞)らは、マイクロ波周波数領域で、共振器内に定在波として滞在する光子に対して、光子数の非破壊測定を実現した。それに対し本研究では、光周波数領域で、自由空間を伝搬する光子に対して、光子数の非破壊ON/OFF検出(有無の検出)を目指す。その手順として、1光子レベルのプローブ光で単一原子に誘導ラマン遷移を誘起し、異なる基底準位へ遷移したかどうかを、Cavity QED系を用いた無損失状態検出により確認する。もし遷移していれば光子ONと推定できるので、光子の非破壊ON/OFF検出が可能となる。そこでまず、誘導ラマン遷移に必要な、2台の外部共振器型半導体レーザーを製作した。室温ガスセルを用いて、飽和吸収分光、偏光分光を行い、2台のレーザーの正常動作を確認した。次に、Cavity QED系に用いる凹面ミラーを所望の曲率半径で製作するため、波動光学におけるウィグナー関数を、量子光学におけるウィグナー関数と同様に、断層撮影から再構築する測定技術を開発した。本研究では、炭酸ガスレーザーを用いて光ファイバー端面にレーザー加工することで、曲率半径が1mm程度の凹面ミラーを製作する。これまで、曲率半径はAFMやSEM装置に運び出して測定されていたため、所望の曲率半径で製作できるかどうかは、確率的である。開発した測定技術により、加工された端面の凹面形状を、その場で測定できるようになった。さらに、原子の熱運動をレーザー光を用いて冷却し、超高真空容器内に捕獲するための、真空装置の構築を行った。冷却・捕獲のための光路を残したステンレスチャンバーを設計し、組み立て、10の-7乗Torrの真空度を確認した。本研究では、光周波数領域で、自由空間を伝搬する光子に対して、光子数の非破壊ON/OFF検出(有無の検出)を目指す。手順として、1光子レベルのプローブ光で単一原子に誘導ラマン遷移を誘起し、異なる基底準位へ遷移したかどうかを、Cavity QED系を用いた無損失状態検出により確認する。まず、誘導ラマン遷移に用いるチタンサファイアレーザーと外部共振器型半導体レーザーの、位相同期による周波数差安定化を行った。個々のレーザーから出射された光を、50:50シングルモード分岐ファイバーを用いてファイバー内で干渉させた後に高速光検出器で光電変換し、レーザー周波数差で振動する信号を観測した。その振動周波数がルビジウム原子の超微細分裂周波数と同一になるように半導体レーザーの外部共振器へフィードバックし、チタンサファイアレーザーとの周波数差の安定化を行った。現在の線幅は10MHz程度で、さらなる安定化のために、レーザー電流へのフィードバックが必要だと考えている。現在その回路を製作中で、その後はラマン遷移の観測を行う予定である。次に、チタンサファイアレーザーを用い、室温原子の速度選択光ポンピングを行った。原子の内部状態検出に使用する、外部共振器型半導体レーザーを同時に照射し、その透過率から、ポンピングによる偏極度を測定した。偏極度は80%に到達することが分かった。この実験の計画は当初に無く、ステンレスチャンバーへ原子が流出し過ぎたため行ってみたが、予想外に高い偏極度が得られた。原子の熱運動を減衰させる代わりに、特定の速度で運動する原子のみを観察することで、光子の非破壊ON/OFF検出が可能かもしれない。ラマン遷移の観測用途で別途用意する真空チャンバーで、検証したいと考えている。本研究では光の周波数領域における振動電場の有無(オンオフ)を、振動電場を減衰させずに検出することを目指す。光が照射された場合は、気体原子の超微細準位間で誘導ラマン遷移が発生する状況に、原子と光が結合した系を用意し、原子の内部状態の変化から、オンオフ検出したい光の有無を推定する。ラマン遷移を誘起するには、2種類の波長の光を用い、それらの周波数差を基底準位の超微細分裂周波数と一致させなければならない。そこで、チタンサファイアレーザーと外部共振器型半導体レーザーの位相同期を実現した。二つのレーザーの光を干渉させ、うなりの周波数が参照発振器と一致するように、半導体への注入電流と外部共振器長の安定化を行った。その結果、うなりの周波数の線幅1 Hz以下での安定化を達成した。原子を特定の超微細準位の状態に準備するために、チタンサファイアレーザーは、光学遷移の共鳴周波数と一致させなければならない。そこで、チタンサファイアレーザーの発振周波数は、レーザー共振器の光路長を変化させることで、掃引できる。レーザー共振器内部には単一周波数で発振するよう、エタロン(ガラスプレート)が入れてある。レーザー共振器の光路長の変化に合わせてエタロンの角度を微調することで、発振周波数の非連続的な変化(モードホップ)を起こすことなく、8 GHz以上の連続的掃引を可能にした。

原子のドップラーフリー偏光分光信号を誤差信号として、チタンサファイアレーザーの絶対周波数を原子の共鳴周波数に安定化した。その他、原子濃度を高めるよう新たに原子チャンバーを製作し、透過率1%以下を達成した。光が通過したか通過しなかったかを判別する、光に対して透明な検出器を作りたい。そのために、対向させた鏡(光共振器)の間に原子を置き、原子の自転方向(角運動量)を光で操作できるようにする。この科研費助成事業の支援を受け、チタンサファイア結晶を利用したレーザー、及び半導体を利用したレーザーが出射する光の周波数が、原子の固有振動数と一致し続けるよう、周波数制御装置を製作した。また、鏡の形状加工のための光の空間分布測定技術の開発を行った。ラマン遷移に必要な位相同期の技術は、申請者にとって新しい挑戦であった。今年度、この技術開発に目途がつき、残りは標準的技術が残っているのみで困難なく進められると考えている。量子光学計画上は原子の冷却が必要不可欠と考えていた。チタンサファイアレーザーは十分なパワー出力のおかげで、速度選択光ポンピングにより、光子の非破壊ON/OFF検出が可能かもしれないと、考えている。ラマン遷移の観測用途で用意する真空チャンバーにて、並行してその検証を行いたい。さらに、Cavity QEDの代わりにファラデー回転を用いるなど、S/Nの良い別の内部状態検出法を試みたいと考えている。波動光学におけるウィグナー関数を断層撮影から再構築する測定技術を開発したが、量子光学と波動光学は非常に類似性が高いことが分かった。そこで本研究の目的からは少し離れるが、シュレディンガーの猫状態と呼ばれる巨視的状態の重ね合わせや、EPR相関と呼ばれるエンタングルメントを持つ状態のと実験を進めた。Cavity QED実験に用いる凹面ミラーは、最適な曲率半径をより厳密に検討した方がと考え、次年度に行うこととした。その代わりに、次年度に計画していた、レーザー光源や真空装置の構築を行った。使用を予定していたチタンサファイアレーザーが経年変化のため不調となり、その発振調整のために、IRレーザー光可視化装置を購入した。当初は、誘電体多層膜コーティングを専門業者へ注文する予定であったが、不可能となった。2台のレーザーの周波数差を、原子のエネルギー準位の分裂周波数に固定することで、ラマン遷移を確認する。レーザー加工したファイバー端面をAFMやSEMで測定し、波動光学におけるウィグナー関数測定から推測した曲率半径と一致することを確認する。真空装置の真空度をより高め、レーザー冷却と単一原子の捕獲を行う。最適な曲率半径を厳密に検討し、誘電体多層膜コーティングを専門業者に依頼する。そこで、Cavity QEDによる内部状態検出の代わりに、ファラデー回転を用いた状態検出を行う。また、単一原子の代わりに、多原子を用いる。このような系で非破壊ON/OFF検出の手順で行っておけば、単一原子Cavity QED系に置き換えた場合の性能向上が、明確になる。真空装置を構築していた際に、所有していたオイルフリー真空ポンプが、経年劣化により使用不能となった。真空ポンプは必要不可欠なため、新たなオイルフリー真空ポンプを購入することにした。
悪性脳腫瘍に対するゲノム情報を基盤とした抗体創薬の展開

我々は平成14年から16年まで基盤研究B(2)課題番号14370428を採択いただき、悪性脳腫瘍100症例の遺伝子発現プロファイル情報からなるデータベースを作成した。対象症例の選択(悪性脳腫瘍症例100例)を行い、患者あるいは家族からインフォームド・コンセントを取得した。またそれらの症例について臨床情報の整理を行った。すなわち、どのような治療がなされたのか、それによる治療効果、副作用について詳細な検討を行った。さらに、保存してある組織からRNAの抽出とRNAの品質のチェックを行い、解析可能症例を選択し、GeneChipによる解析を施行した。さらに、各種の正常組織での発現情報をもとに、悪性脳腫瘍のみに発現が亢進している遺伝子を統計解析により選択した。今回はこのデータベースをもとに、悪性神経膠腫でuniqueな遺伝子のうちで治療の標的となりうる新たな遺伝子30個が選択された。さらに悪性神経膠腫患者の予後と相関する遺伝子として、22種類の遺伝子が選択された。たとえば、EpherinA2遺伝子は悪性神経膠腫で高発現し、患者の予後との相関が認められ、神経膠腫細胞でsiRNAを用いてその発現を抑制すると、細胞増殖能、浸潤能が抑制される事が明らかとなつた。我々が明らかにした新規標的分子のなかで抗原としての機能を有する分子に着目し、抗体の開発に向け研究を進めていきたく、本研究は基盤研究に基ずく新たな癌治療法の開発を目指すものである。遺伝子発現プロファイルから選択された遺伝子のvalidationを別の患者群sampleを用いて行い、この検討により最終的に標的分子を決定した。これらの標的分子5種類を選択して、抗体の作製にとりかかったところである。さらに、保存してある組織からRNAの抽出とRNAの品質のチエツクを行い、解析可能症例を選択し、GeneChipによる解析を施行した。さらに、各種の正常組織での発現情報をもとに、悪性脳腫瘍のみに発現が充進している遺伝子を統計解析により選択した。たとえば、Epherin A4遺伝子は悪性神経膠腫で高発現し、患者の予後との相関が認められ、神経膠腫細胞でsiRNAを用いてその発現を抑制すると、細胞増殖能、浸潤能が抑制される事が明らかとなった。次年度から抗体の作製にとりかかる予定である.我々は平成14年から16年まで基盤研究B(2)課題番号14370428を採択いただき、悪性脳腫瘍100症例の遺伝子発現プロファイル情報からなるデータベースを作成した。
デデリエ・ネアンデルタール人骨に関する総合的研究

本研究では頭骨の復元作業を仮想空間で行う方法理論、技術の開発に取り組んだ。そしてまた、仮想された頭骨の中にかつて納まっていた脳の形態を、現生人類や霊長類の脳内部の微細構造所見を参考にして、検討修正しながら推測・復元する方法理論を確立した。そして、以上の結果をもって、化石人類の頭骨と脳の多数の復元例をもって比較形想学的解析を行う方法を検討した。次にその経過を要約する。(1)ネアンデルタール人骨の三次元復元1993年にシリア・デデリエ洞窟で発見した良質のネアンデルタール人骨(第1号埋葬人骨)の三次元形状計測法によってネアンデルタールの三次元画像・立体モデルの生成、生成した立体形状データから光造形法に基づいて骨格の実体モデルを製作、また、当ネアンデルタールの歩行等の運動機能及び成長の過程を復元する方法理論を確立した。(2)ネアンデルタール頭骨のCT測定1997年に同洞窟で新たに発見したネアンデルタール人骨(第2号埋葬人骨)のCT測定による化石頭骨の三次元画像復元、ラピッドプロトタイピング技術による実体モデル創成等と関連する方法理論、技術開発年取り組み、最後に化石脳の復元を実施した。以上の研究は、デデリエ洞窟において発見された多数の化石人骨を素材として取り組んできた先導的な研究によって開発した斬新な方法理論や分析技術を新たな発見物に適用し、それをより洗練された内容に発展させることを目指し、その研究結果をもって、ネアンデルタールと我々現代人との関係について従来とは異なる角度からの視座を提供しようとして計画されたものである。平成9・10年度文部省科学研究費補助金国際学術研究「ネアンデルタール人とプロトクロマニオン」によって新たに発見された人骨資料について、復元作業を実施した。復元された頭蓋骨は、これまでに類例のない良好な保存状態を示し、他の化石人骨資料、現代人骨との比較から、推定年齢約2歳の子供のネアンデルタール人骨であることが判明した。平成5年に見つかった第1号人骨は顔面部が破損していたが、当第2号人骨は西アジア・ネアンデルタール人の子供について顔面部を含む頭蓋の全貌を知ることができる最初の資料となった。その結果、現代人の同年齢の子供との比較から、次の諸点が明らかとなった。(1)眼窩が高く大きく、丸い(2)顔面の中央部が突出する(3)鼻が高い(4)額が低い(5)オトガイの突出は見られない以上、いずれも現代人の子供との大きな違いを示す特徴である。ただ、第1号人骨との違いが認められ、それが、同じネアンデルタール集団における性差、個体変異、時代差にもとづくのか、次年度に向けての課題である。(1)化石人骨の研究結果第3層で発見された全資料のクリーニング・接合・復元作業を行った結果、同人骨が、1993年度発見の第1号埋葬人骨と同年齢(約2歳)のネアンデルタール人骨資料であることが確定、同資料を第2号埋葬人骨として定義・登録。(2)旧石器の研究結果第3層で発見された旧石器の比較形態学的研究を行った結果、同資料が、ムステリアンタイプの中期旧石器であることが確定し、化石人骨の研究結果を裏付けた。(3)動物化石の研究結果第3層で発見された動物化石全資料の同定を行った結果、野牛、サイ、イノシシ、シカ等の比較的冷涼湿潤気候に適応した哺乳類が全組成の約半数を占めることが判明した。(4)化石人骨の三次元データ化スイス、チューリッヒ大学マルチメディア研究所において、第2号埋葬人骨全資料のCT形態計測法にもとづく三次元データ化を実施した。(1)化石人骨の研究結果

第3層で発見された全資料のクリーニング・接合・復元作業を行った結果、同人骨が、1993年度発見の第1号埋葬人骨と同年齢(約2歳)のネアンデルタール人骨資料であることが確定、同資料を第2号埋葬人骨として定義・登録。(2)化石人骨の三次元データ化第2号埋葬人骨全資料のCT形態計測法にもとずく三次元データ化を実施し、そのデータを加工・編集実体モデル創成の準備を行なった。(3)第2号人骨の実体モデルの創成2号人骨の三次元データを用いて実体モデルの創成に取り組んだ。(4)旧石器の研究成果第3層で発見された旧石器の比較形態学的研究を行なった結果、同資料が、ムステリアンタイプの中期旧石器であることが確定し、化石人骨の研究結果を裏付けた。(5)動物化石の研究結果第3層で発見された動物化石全資料の同定を行なった結果、野牛、サイ、イノシシ、シカ等の比較的冷涼湿潤気候に適応した哺乳類が全組成の約半数を占めることが判明した。本研究では頭骨の復元作業を仮想空間で行う方法理論、技術の開発に取り組んだ。そしてまた、仮想された頭骨の中にかつて納まっていた脳の形態を、現生人類や霊長類の脳内部の微細構造所見を参考にして、検討修正しながら推測・復元する方法理論を確立した。そして、以上の結果をもって、化石人類の頭骨と脳の多数の復元例をもって比較形態学的解析を行う方法を検討した。次にその経過を要約する。(1)ネアンデルタール人骨の三次元復元1993年にシリア・デデリエ洞窟で発見した良質のネアンデルタール人骨(第1号埋葬人骨)の三次元形状計測法によって、ネアンデルタールの三次元画像・立体モデルの生成、生成した立体形状データから光造形法に基づいて骨格の実体モデルを製作、また、当ネアンデルタールの歩行等の運動機能及び成長の過程を復元する方法理論を確立した。(2)ネアンデルタール頭骨のCT測定1997年に同洞窟で新たに発見したネアンデルタール人骨(第2号埋葬人骨)のCT測定による化石頭骨の三次元画像復元、ラピッドプロトタイピング技術による実体モデル創成等と関連する方法理論、技術開発に取り組み、最後に化石脳の復元を実施した。以上の研究は、デデリエ洞窟において発見された多数の化石人骨を素材として取り組んできた先導的な研究によって開発した斬新な方法理論や分析技術を新たな発見物に適用し、それをより洗練された内容に発展させることを目指し、その研究結果をもって、ネアンデルタールと我々現代人との関係について従来とは異なる角度からの視座を提供しようとして計画されたものである。
光学活性アルコール類の実用的合成法の開発

生物活性化合物に不斉炭素が存在するとき、2つの光学異性体の生物活性は異なる。それゆえ、医農薬の分野では1つの光学活性体のみを開発することが望まれる。このような要望の下、光学活性の一方のみを効率的に合成する手法の開発が重要な課題となっている。本研究では光学活性化合物それ自身によく存在し、また光学活性化合物合成の原料としても広く用いられているアルコールに着目し、その光学活性体の実用的な合成手法を開発することを目的とした。その結果、Sharplessらの開発した実用的不斉酸化反応、すなわち触媒的不斉エポキシ化反応および触媒的不斉ジヒドロキシル反応と我々の研究室で開発した実用的ないくつかの反応を組み合わせることにより、各種光学活性アルコールを合成するのに有用な新しいキラル素子を3種類大量合成する道を拓くことができた。すなわちアリルシランに不斉ジヒドロキシル化反応を行い、得られた化合物にPeterson反応を行ったところ光学活性アリルアルコールが光学純度よく得られることを見出した。また、1位にトリメチルシリル基を有するエンインに不斉ジヒドロキシル化反応を行い、続いて生成した光学活性プロパルギルアルコールに対してヒドロマグネシウム化反応、つづいてのアルデヒドあるいはCO_2との反応を行い光学活性フリルアルコールおよび光学活性ブテノライドの大量合成に成功した。さらにγ-トリメチルシリルアリルアルコールをPd触媒化COを作用させ炭素数を一つ贈炭した後、不斉ジヒドロキシル化反応を行うことによりβ-ヒドロキシ-γ-トリメチルシリル-γ-ブチロラクトンの光学活性化合物が大量に得られることを見出した。そして、この化合物が3級のの不斉炭素を持つ各種光学活性化合物の良い合成素子となることを明らかとした。また、不斉エポキシ化反応を利用した各種光学活性アルコールの合成に関しては、これまでの成果をまとめて総説として発表した。医薬の分野などで光学活性体の効率よい大量合成法の開発の必要性が高まっている。本研究は近年Sharplessによって開発されたオレフィンの不斉ジヒドロキシル化反応(以下AD反応と略す)が真に実用的な不斉反応の手法となってきたことに着目し、この反応と我々の開発したアセチレンのヒドロマグネシウム化反応とを組み合わせ、有用キラル中間体の大量合成法を確立することを目的とした。1-トリメチルシリル-2-アルケニルアセチレンのAD反応を行なったところ高収率でオレフィン部位がジオールに変換されたアセチレンジオールが95%以上の光学純度で合成できた。このジオールにヒドロマグネシウム化反応を行なった後、その反応系にニトリルを作用させるとトリメチルシリル基を有す光学活性フリルアルコールが90%以上の収率で得られた。一方、ニトリルでなく炭酸ガスを作用させたところ、トリメチルシリル基を有す光学活性ラクトンアルコールが85%の収率で得られた。反応は一般性があり、また10g以上のスケールでは反応を行なっても何ら問題はなくさらに生成物に変換する途中でラセミ化などは全く起こっていないことも確認しており、実用的な光学活性フリルアルコールおよびラクトンアルコールの合成法となることがわかった。生成物は反応性に富んだトリメチルシリル基を有しておりこれら生成物は有用なキラルビルディングブロックとなることが期待される。本研究では天然生理活性化合物それ自身によく存在し、また各種機能性化合物の合成原料としても広く用いられているアルコールに着目し、その光学活性体の実用的な合成手法を開発することを目的とした。

その結果、Sharplessらの開発した実用的不斉酸化反応、触媒的不斉ジヒドロキシル反応と我々の研究室で開発した実用的ないくつかの反応、すなわち有機ケイ素化合物の反応やプロパルギルアルコールのチタノセンジクロリド触媒を用いるヒドロマグネシウム化反応などを組み合わせることにより、各種光学活性アルコールを合成するのに有用な新しいキラル素子を2種類大量合成する道を拓くことができた。すなわちアリルシランに不斉ジヒドロキシル化反応を行ったところ、高い光学純度が達成される触媒系を見出すことができた。つづいて得られた化合物にPeterson反応を行ったところ光学活性アリルアルコールが収率よく得られた。得られたアリルアルコールの光学純度は高く反応途上でラセミ化していないことを確認した。また、1位にトリメチルシリル基を有するエンインに不斉ジヒドロキシル化反応を行い、つづいて生成した光学活性プロパルギルアルコールに対して当研究室で開発したヒドロマグネシウム化反応を行いビニルGrignard試薬を合成した後、つづいてのアルデヒドあるいはCO_2との反応を行ったところ光学活性フリルアルコールおよび光学活性ブテノライドの大量合成することができた。これら化合物がキラルビルディングブロックとして有用であることを2、3の生理活性化合物を合成することによって明らかにすることもできた。
血液ヘマトクリット値連続測定用慢性留置カテ-テルの開発

血液ヘマトクリット値は、単に全血液中の赤血球分画の割合を知るだけでなく、動的な循環血液量の変化を知るうえで重要である。本研究の目的は、ヘマトクリット値を連続的に測定可能な慢性留置電極カテ-テルを開発することにある。これにより、へマトクリット値および循環血液量の変化を瞬時にかつ正確に知ることが可能となる。研究実績は下記の通りである。1)ヘマトクリット慢性留置連続測定システムを完成させた。1)血管内留置可能コンダクションカテ-テルをデザイン、作成した。2)コンピュ-タ-オンラインインピ-ダンス測定システム。2)ヘマトクリット値を0-86%の変化させ、励起周波数を20-1MHzに変化させ、血液の抵抗特性を調べた。励起電圧を10mVー5Vに変化させ同様の検討を加えた。結果、ヘマトクリット値とコンダクタンスの間には、有為な直線相関が得られた。3)意識下の犬にカテ-テルを慢性留置し検討した。結果、カテ-テルコンダクタンスは1)血流の流速に大きく影響されること。また、カテ-テルが血管壁に接触することによりコンダクタンスが大きく変化することが解かった。実際の生体応用にはカテ-テルの根本的な改良が必要である。これにより、ヘマトクリット値および循環血液量の変化を瞬時にかつ正確に知ることが可能となる。平成3年度の研究実績は下記の通りである。1)血管内留置可能コンダクションカテ-テル2)コンピュ-タ-オンラインインピ-ダンス測定システム。2)ヘマトクリット値を0-86%に変化させ、1)励起周波数を20-1MHzに変化させ、血液の抵抗特性を調べた。2)励起電圧を10mV-5Vに変化させ同様の検討を加えた。
付着モルタルの捕捉水量が再生骨材コンクリートの強度・変形性状に及ぼす影響

再生骨材を有効利用するためには,再生骨材の付着モルタルに捕捉される水分がコンクリートやモルタルの強度および耐久性に及ぼす影響について明らかにする必要がある。本研究では,水銀圧入式ポロシメータや蛍光顕微鏡の撮影画像から求めた空隙量と再生モルタルの強度との関係を求めた。その結果,再生骨材の吸水率が高いほど空隙量が多く,新セメントペースト部の粗大化により強度が低下することが明らかとなった。本研究では,今後,発生量および利用量が増加すると予測される,低品質中品質の領域に渡る品質の再生骨材を用いたコンクリートのモルタルおよびコンクリートの強度・変形性状の統一的評価手法の確立を目的としている。本年度は,細骨材の全てに再生細骨材を用いたモルタルを主に研究を実施した。以下に,主な成果を示す。(1)単位セメント量Cと総水量TWの比であるC/TWと強度との間には,高い相関関係が認められた。しかし, C/TW=1.50付近を境に,両者の関係を表す直線の勾配が変化した。(2)新セメントペースト部における50nm2μmの細孔容積と強度との間には,高い相関関係が認められた。低品質の再生細骨材を使用した場合には,細孔容積が小さい領域で強度が頭打ちの傾向となった。(3)養生条件を水中養生とした場合と,封緘養生とした場合とでは,強度発現に差が認められた。高い吸水率を有する再生細骨材を使用した場合には,特にその傾向が顕著に認められた。(4)水中養生と封緘養生における強度発現性状および細孔容積測定結果から,強度および空隙構造に及ぼす再生骨材中の水分には2つの作用があると考えられた。すなわち,1つは,材齢初期において新セメントペースト部の空隙構造を粗大化させる作用であり,もう1つは,再生骨材からの水分供給による自己養生効果である。特に,初期の空隙を粗大化させる作用は,再生骨材表面の凹凸部に補足される水分が影響しているものと推察された。(5)再生骨材を用いたコンクリートは,天然骨材を用いたコンクリートに比べ,弾性係数が低下し,その低下の程度は骨材の品質により差が生じ,コンクリートの単位容積質量によって整理可能であることを示した。本年度は,再生細骨材を用いたモルタルの新セメントペースト部における空隙の粗大化のメカニズムについて明らかにするため,モルタル内の空隙の平面的な分布特性を画像解析法により調べた。また,既往の水銀圧入法により得られた細孔容積との関係を明らかにした。また,再生骨材コンクリートを用いた二次製品の耐久性について明らかにするため,遠心力締固めにより製造した再生コンクリートポールの中性化及び塩分浸透性状について調査した。(1)材齢1日のモルタルに対し,蛍光樹脂を含浸させ,蛍光顕微鏡から蛍光像を取得した結果,再生細骨材を用いた場合に発色領域が大きく,空隙がモルタル全体に分布していることを定性的に示した。(2)蛍光像の二値化処理を行ったところ,本研究の範囲内ではしきい値を50に設定することにより,観察倍率20倍の場合に, 10μm以上の空隙を判別することが可能であった。(3)再生細骨材(2種類)を使用したモルタルと海砂を使用したモルタルについて,二値化像から10100μmに相当する空隙の面積を求め,比較した結果,再生細骨材を用いた方が空隙が大きいことが明らかとなった。(4)画像解析により得られた10100μmの空隙量とモルタルの圧縮強度を比較した結果,空隙量が大きいほど強度が低下し,両者には相関が認められた。(5)再生コンクリートポールは,天然骨材を用いた場合に比べ,細孔容積や塩化物イオン拡散係数が大きくなるものの,天然骨材コンクリートと同等の強度レベルが得られるように配合設計を行えば,著しい耐久性の低下は認められなかった。
タバコモザイクウィルスの増殖をサポートするシロイヌナズナTOM宿主因子の機能解析

タバコモザイクウイルス(TMV)の増殖に関与するシロイヌナズナTOM因子(TOM1,TOM2,TOM3)は,アミノ酸配列よりどれも膜タンパク質であることが予測される.これらTOM因子が,植物細胞内のどのオルガネラ膜に存在するかを調べるために,TOM因子とGFPとの融合タンパク質を恒常的に発現する形質転換BY-2(タバコ培養細胞)を作製し,共焦点レーザースキャン顕微鏡で解析した.その結果,TOM1とTOM2は主に液胞膜に局在していた.TOM3は,ゴルジ体あるいは液胞膜に局在する可能性が示された.さらに,イオディキサノール密度勾配遠心法によりオルガネラ膜を分画し,特異的抗体で分析した結果,TOM2は液胞膜画分に検出された.TOM1は,液胞膜画分に最も多く検出され,また小胞体やゴルジ体など様々な膜が混在する画分にも検出されたことから,液胞膜以外の膜にも局在する可能性が示された.TOM3については使用可能な抗体が得られておらず,現在抗体作製中である.TMVゲノムRNAの複製に関わるウイルスタンパク質とTOM因子との共局在性について調べるため,TMV感染細胞を用いた解析を行った.その結果,膜タンパク質でないと考えられるTMV複製タンパク質は,可溶性タンパク質を多く含む可溶性画分に最も多く検出されたが,膜画分にも存在した.膜画分内における分画パターンはTOM1とよく似ていた.さらに,各画分に含まれるTMV RNA合成活性について調べた結果,TOM1が多く含まれる画分には,高いTMV RNA合成活性が見られることが明らかとなった.可溶性画分には複製タンパク質が多く含まれるにもかかわらず,活性は検出されなかった.以上より,少なくともTOM1は,TMV RNA複製複合体の構成因子の一つとして,液胞膜および未同定の膜上に複製複合体をつなぎ止める役割を果たしている可能性が強く示唆された.タバコモザイクウイルス(TMV)の増殖に関与するシロイヌナズナTOM因子(TOM1,TOM2,TOM3)は,アミノ酸配列よりどれも膜タンパク質であることが予測される.これらTOM因子が,植物細胞内のどのオルガネラ膜に存在するかを調べるために,TOM因子とGFPとの融合タンパク質を恒常的に発現する形質転換BY-2(タバコ培養細胞)を作製し,共焦点レーザースキャン顕微鏡で解析した.その結果,TOM1とTOM2は主に液胞膜に局在していた.TOM3は,ゴルジ体あるいは液胞膜に局在する可能性が示された.さらに,イオディキサノール密度勾配遠心法によりオルガネラ膜を分画し,特異的抗体で分析した結果,TOM2は液胞膜画分に検出された.TOM1は,液胞膜画分に最も多く検出され,また小胞体やゴルジ体など様々な膜が混在する画分にも検出されたことから,液胞膜以外の膜にも局在する可能性が示された.TOM3については使用可能な抗体が得られておらず,現在抗体作製中である.TMVゲノムRNAの複製に関わるウイルスタンパク質とTOM因子との共局在性について調べるため,TMV感染細胞を用いた解析を行った.その結果,膜タンパク質でないと考えられるTMV複製タンパク質は,可溶性タンパク質を多く含む可溶性画分に最も多く検出されたが,膜画分にも存在した.膜画分内における分画パターンはTOM1とよく似ていた.さらに,各画分に含まれるTMV RNA合成活性について調べた結果,TOM1が多く含まれる画分には,高いTMV RNA合成活性が見られることが明らかとなった.可溶性画分には複製タンパク質が多く含まれるにもかかわらず,活性は検出されなかった.以上より,少なくともTOM1は,TMV RNA複製複合体の構成因子の一つとして,液胞膜および未同定の膜上に複製複合体をつなぎ止める役割を果たしている可能性が強く示唆された.
芳香族系添加剤による高分子フィルムの絶緑耐力の向上

低密度ポリエチレン(PE)に以下に示す添加剤を混入したフィルムを作製して、直流絶縁破壊強度を向上させることを試みた。使用した添加剤は、芳香族系のものであり、Anthracene(As)、9,10-dibromo anthracene(Br_As)、Perylene(Pr)、Perylene-3,4,9,10tetracarboxylic-dianhydride(Tc_Pr)、などである。作製したフィルムの厚さは6μm18μmである。その結果、これら添加剤を用いることにより直流絶縁破壊強度が上昇することを実験的に証明した。たとえば、無添加のポリエチレンフィルムの-20°Cから室温における絶縁破壊強度は約6MV/cmであるのに対して、Asを添加したものはそれより約45%以上高い絶縁破壊強度を示した。また、AsとBr_As、PrとTc_Prの絶縁破壊強度を比較すると、骨格となる分子に基が付加されているものの方が高い値を示す。これらの結果を踏まえて、添加剤入りフィルムのTSC(熱刺激電流)および示唆熱分析(DSC)を測定することによって、添加剤のトラップサイトの状態について検討を行った。また、添加剤を加えることによるPEフィルムの高次構造への影響について主に検討を行った。実験の結果、フィルム試料のTSCのピークが現れる温度が、添加剤の混入によって35°C程度高温側にシフトすることがわかった。また、ピーク値自体は、無添加フィルムと比べて添加剤入りフィルムは約3倍程度大きくなることがわかった。トラップレベルは無添加フィルムの場合は約3eVであるのに対して、添加剤入りの場合は約4.5eV程度となる。一方、DSCの測定結果からは、無添加フィルムにおける曲線と添加剤入りフィルムの曲線とには顕著な差異が見られなかった。すなわち、フィルムの結晶構造自体は、添加剤の混入による影響は見られないことになる。また、添加剤分子の持つπ電子の励起効果に基づくキャリア電子の吸収効果については、UV吸収スペクトルの測定結果を検討したところ、それほど顕著ではないものと判断された。以上の結果から、本研究に用いた添加剤によるPEフィルムの絶縁破壊強度の向上は、添加剤分子の持つトラップサイトに基づく効果が顕著に発揮されているものと結論づけられた。測定の結果、無添加のポリエチレンフィルムの-20°Cから室温における絶縁破壊強度は、厚さ10μmのもので約6MV/cmであるのに対して、Asを添加したものそれより約45%以上高い絶縁破壊強度を示した。絶縁破壊強度は(無添加)<(Pc)<(Pr)<(As)の順に高くなる。AsとBr_As、PrとTc_Prの絶縁破壊強度を比較すると、骨格となる分子に基が付加されているものの方が高い値を示す。この現象は、電子受容基が付加された添加剤を混入すると、それが電子トラップとして作用して絶縁破壊強度が上昇するという以前の我々の研究成果と一致する。また、PcとCu_Pcとの絶縁破壊強度には顕著な差がみられなかった。PCの場合、大きなπ電子環が存在するので、それがキャリア電子の運動エネルギーを吸収することにより絶縁破壊強度の向上に寄与するものと考えたが、結果としてPc,Cu_Pcともに、絶縁破壊強度の向上に顕著な効果は見られなかった。

電圧を印加してからフィルムの絶縁破壊に至るまでに電流を検出したところ、絶縁破壊強度の向上効果が大きい添加剤を含んだフィルムほど、破壊前に検出されるパルス性電流の発生数が少ない傾向にあることがわかった。このことから、添加剤による絶縁破壊電圧の向上は、破壊を誘発する電子なだれの発生を阻止する効果に基づくものと予想された。昨年度は、低密度ポリエチレンに以下に示す添加剤を混入したフィルムを作製して、直流絶縁破壊強度を向上させることを試みた。使用した添加剤は芳香族で、主としてアントラセン系のものとペリレン系のものである。その結果、これら添加剤を用いることにより直流絶縁破壊強度が上昇することを実験的に証明した。今年度は、これらの結果を踏まえて、添加剤入りフィルムのTSC(熱刺激電流)および示唆熱分析(DSC)を測定することによって、添加剤のトラップサイトにどのような状態で電荷がトラップされるか(すなわち、トラップレベルの深さ)、および添加剤を加えることによってポリエチレンフィルムの高次構造にどのような変化が生じるかについて主に検討を行った。実験の結果、フィルム試料のTSCのピークは、無添加フィルムの場合は約28°Cで現れるのに対して、添加剤入りの場合は約32°Cで現れることがわかった。また、ピーク値自体は、無添加フィルムと比べて添加剤入りフィルムは約3倍程度大きいことがわかった。トラップレベルは無添加フィルムの場合は約3eVであるのに対して、添加剤入りの場合は約4.5eV程度となる。一方、DSCの測定結果からは、無添加フィルムにおける曲線と添加剤入りフィルムの曲線とには顕著な差異が見られなかった。すなわち、フィルムの結晶構造自体は、添加剤の混入による変化は見られないことになる。また、添加剤分子の持つπ電子の励起効果に基づくキャリア電子の吸収効果については、UV吸収スペクトルの測定結果を検討したところ、それほど顕著ではないものと判断された。以上の結果から、本研究に用いた添加剤によるポリエチレンフィルムの絶縁破壊強度の向上は、添加剤分子の持つトラップサイトに基づく効果が顕著に発揮されているものと結論づけられた。
パン・アニマリア環境DNA分析による希少・外来動物の検出評価システム構築

海・川・湖沼などの環境水に懸濁している動物由来のDNAを分析することで、希少種や外来種を含む脊椎動物(魚類・四足類)の存在を高感度で検出する環境DNA分析の研究開発を進めた。前年度に続いて、沖縄県をモデルとした動物の環境DNA分析を進めた結果、すでに検出に成功していた県内の希少動物(ヤンバルクイナ、ホルストガエル、メダカなど)に加えて、新たにタイワンキンギョ(在来トウギョ)、カラスバト、ケナガネズミ、タウナギ、ドジョウを検出することが出来た。また、外来種ミシシッピアカミミガメ、コウタイ、プラティ、マングースも検出することが出来た。以上から、研究代表者らが開発してきた次世代シークエンサーとメタバーコーディング技術による環境DNA分析によって、脊椎動物全般(魚類、両生類、爬虫類、鳥類、哺乳類)の希少種・外来種を検出・評価することの実現可能性が支持されたと考える。さらに、人獣共通感染症の病原細菌であるレプトスピラについて、河川水の環境DNから分析し、その宿主候補となる動物(イノシシ、オオコウモリなど)の検出と相関解析を行った。この成果を論文として出版することが出来た(Sato Y, Mizuyama M, Sato M, Minamoto T, Kimura R, and Toma C. 2019. Environmental DNA metabarcoding to detect pathogenic Leptospira andassociated organisms in leptospirosis-endemic areas of Japan. Scientific Reports, 9, 6575)。以上から、本研究で掲げた動物全般の環境DNA検出と生態疫学への応用という目的について、技術面と成果面の両方で、予定していた内容のうちかなりの部分を達成できたと考える。海や河川、湖沼等の「水」に滲出・懸濁している動物由来のDNAを分析することで、希少種や外来種を含む「動物」の存在を高感度で検出することを目的として研究・開発を進めた。その結果、沖縄県内の奥間川・源河川などを主とした河川水の環境DNA分析から、ヤンバルクイナ、カラスバト、ホルストガエル、リュウキュウアユ(奄美大島由来)、イボイモリ、メダカなどの希少動物を検出することに成功した。また、ティラピア類、シロアゴガエル、プレコ類、グッピー、カダヤシなどの侵入外来動物を検出することも出来た。併せて、レプトスピラ菌などの病原体生物を含む微生物の検出も行い、ホスト候補となる動物(イノシシ、ネズミ類など)の検出の有無や、雨量・季節などの環境因子との相関解析を行い、成果をまとめている。また、環境DNAデータ解析のために開発してきた解析プログラムとウェブ版解析パイプラインについての論文を発表した(Yukuto Sato, MasakiMiya, Tsukasa Fukunaga, Tetsuya Sado, and Wataru Iwasaki. MitoFish and MiFish pipeline: amitochondrial genome database of fish with an analysis pipeline forenvironmental DNA metabarcoding. MolecularBiology and Evolution, in press)。採水サンプルの取得・輸送・保管方法についても、Sterivex採水現地ろ過を試行し、冷蔵輸送およびDNAiso溶液保管をテストした。これにより、従来のガラス繊維フィルターによる環境DNA解析と定性的・定量的にほぼ遜色のない結果を得られることを確認し、Sterivexによる簡便なサンプリング手法の有効性を示した。以上より、動物全般(魚類、両生類、哺乳類)の環境DNA検出と、実験およびデータ解析手法開発において予定通りの実績を積むことが出来た。本研究課題では、2ヵ年計画で、沖縄県内における代表的な希少動物を検出することを大きな達成目標としていた。初年度(1年目)の研究実施において、早くも、目標に挙げていた動物種の主なものの幾種かを検出することに成功した(リュウキュウアユ・ヤンバルクイナなど)。また、環境DNAの実験手法(採水、ろ過、サンプル輸送・保管)、およびデータ解析手法開発でも、論文化につながる成果を得ることが出来た。以上より、本課題は当初の計画以上に進展していると判断する。

今後は、沖縄県内における希少種・外来種の環境DNA検出をより体系化・大規模化して行うことで、希少種の検出率などに関する定量的な評価や、将来の希少種・外来種モニタリング手法としてのサイエンティフィックな評価を行い、論文成果としていくことを目標とする。併せて、データ解析手法において遺伝的多様性の評価も取り入れる等の改良・発展を目指し、解析手法開発においてもさらなる成果を目指す。
有害元素フリー型生体硬組織修復用Caセメントの創製

MTA (Mineral Trioxide Aggregate)は優れた硬組織誘導能,強い殺菌作用を有し歯科臨床でも急速に需要が高まっている.MTAはポルトランドセメントをベースに作製されるが,構成の一部に有害物質を含んでいるため煩雑な精錬・除去作用が課せられ,その結果,製品が高額となり歯科臨床への簡便な応用を阻んでいる.本研究ではポルトランドセメントを用いることなくMTAセメントと同様な効能を有する多用途新規ケイ酸カルシウム系生体硬組織補填材料を創製することを目的としている.具体的にはケイ酸二カルシウム,ケイ酸三カルシウムを原料のモル比調整により加熱焼成により合成し,歯科臨床応用を目指す.MTA (Mineral Trioxide Aggregate)は優れた硬組織誘導能,強い殺菌作用を有し歯科臨床でも急速に需要が高まっている.MTAはポルトランドセメントをベースに作製されるが,構成の一部に有害物質を含んでいるため煩雑な精錬・除去作用が課せられ,その結果,製品が高額となり歯科臨床への簡便な応用を阻んでいる.本研究ではポルトランドセメントを用いることなくMTAセメントと同様な効能を有する多用途新規ケイ酸カルシウム系生体硬組織補填材料を創製することを目的としている.具体的にはケイ酸二カルシウム,ケイ酸三カルシウムを原料のモル比調整により加熱焼成により合成し,歯科臨床応用を目指す.
クラスター内多重プロトン移動ダイナミクスの分光学的研究

本研究は、超音速ジェット中の孤立状態において水素結合クラスターを生成させ、光誘起によって生じる2個以上のプロトン移動ダイナミクスについて様々なレーザー分光法を用いて解明することを目的とした。今回は、7-アザインドール(7AI_2)の4位の水素原子を塩素原子に置換した4-クロロ-7-アザインドール2量体(4CAI_2)および4-ジメチルアミノー7-アザインドール二量体(4DMAAI_2)の励起状態ダブルプロトン移動(ESDPT)について調査した。また、7-アザインドールに水分子が溶媒和したクラスター[7AI(H_2O)_n(n=2,3)]の励起状態3重プロトン移動および4重プロトン移動について調査し、以下の新規な成果が得られた。(1)4CAI_2および4DMAAI_2のS_1←S_0蛍光励起スペクトルに観測された分子間伸縮振動モード(1σ_1)の基音の線幅を既にESDPT速度が決定されている7AI_2の線幅と比較することによってESDPT速度の相対値を見積もったところ、4CAI_2および4DMAAI_2のESDPT速度は、それぞれ7AI2の1/2、1/1Oに減少することが分った。量子化学計算から4CAI_2おの場合は、重い塩素原子の導入によるσ_1モードの変化、4DMAAI_2の場合には電子的効果によるポテンシャル障壁が主な原因であることが示唆された。(2)7AI(H_2O)_2の励起状態3重プロトン/水素移動、7AI(H_2O)_3の励起状態4重プロトン/水素移動を初めて観測した。7AI(H_2O)_3の励起状態において内部エネルギーの小さい場合には、分子内電荷移動反応が生じることが分った。