hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
い草染土粉塵による塵肺の発症メカニズムと修飾因子ならびに障害予防

い草成分をGC-MS法にて分析するとテルペン類の含有が窺われた。ナスハウスで採取したフサリウムを純粋分離し普通プライマーを用いPCR法にてDNA解析をおこなったところ、分離株ごとにDNAシークエンスに若干の違いがみられた。この違いと抗原性発現ならびにい草染土じん肺症に対する修飾作用を調べる必要がある。3平成14年度の課題動物実験や調査を重ね、得られる知見より遊離ケイ酸によるい草染土じん肺症の発症メカニズムの解明と発症に対する浮遊真菌類などの修飾作用を見極めじん肺症予防対策を提言する。平成14年度の実績前年度の動物実験は6日間の連続曝露であり肺胞細胞に炎症性の所見はみられたが、肺組織には明らかな病変はみられなかった。そこで曝露装置にラットを固定し、遊離ケイ酸添加い草染土を1週間に5回の頻度で10ヶ月間連続曝露した。曝露後ヘマトキシリン・エオジン染色した肺組織標本を観察すると、肺中枢側の気管支周囲に肺胞上皮の腫大やリンパ装置内に活性化マクロファージ、そして巨細胞性肉芽腫様組織が観察された。この変化は遊離ケイ酸含有量に依存していた。つぎに、畳表製織現場におもむき現場調査をおこなった。畳表に抗菌性を持たせるため、いくつかの畳表製織作業場では燃焼イオウガスによる製織用い草の燻蒸がおこなわれていた。二酸化イオウは、空気中浮遊粉じんとの相互作用で呼吸器障害を引き起こすことが知られている。畳表製織作業場で採取した染土粉じん中の遊離ケイ酸濃度は10数パーセントであった。また染土中の鉱物種のX線解折の結果ではアルファ石英(SiO_2)が多くみられた。以上の結果から、い草じん肺の主原因は、浮遊性染土粉じんに由来するとおもわれる。い草じん肺症の発症メカニズムを詳細に観察すると、染土中遊離ケイ酸、硫酸根の付着した浮遊性染土粉じん、さらに保存い草や農作業環境に繁殖する真菌類、そしてい草の植物成分をじん肺発症の修飾因子として数えることができた。このような影響因子を考慮すると、い草じん肺症の防止策として、(1)い草染土を使用しない畳表製造法の開発、(2)効果的な局所排気装置の設置、(3)保護具による個人防護の徹底などが考えられた。
μTASへの酵素高度集積を目的とした酵素分子の電気化学固定化法の開発

タンパク質を生体外で利用する場合、例えば固定化触媒、バイオセンサやプロテインチップなど基板上等に固定化して用いられることが一般的である。既存のタンパク質固定化法は非可逆的な物理的、化学的手法が用いられている。本研究では固定化するタンパク質の分子配向を制御して、かつ可逆的に固定化する電気化学的固定化方法の開発を企図した。固定化原理は、固定化するタンパク質のアミノ酸配列中にEc-tag配列(を付加し、このECタグ部位に2価の金属イオンを配位させる。この状態のタンパク質に対して、電極表面で還元電位を印加すると配位金属が2価から0価に還元されると同時に、タンパク質が電極表面に固定化される方法を創案した。固定化のためのモデルタンパクとしてProteinAを用い、ProteinAのC末端にECタグをもつプラスミドを構築し、発現、精製した。先に述べた方法により微小電極先端で還元反応を行い、固定化を行った。その結果、ECタグを介してタンパク質の電気化学的固定化が可能であることが明らかとなった。またこの固定化手法はタンパク質のアミノ酸配列中にECタグを遺伝子工学的に導入することで、多くのタンパク質に汎用的に利用可能であり、分子配向を設計できることから、その応用が非常に期待されるタンパク質を生体外で利用する場合、例えば固定化触媒、バイオセンサやプロテインチップなど基板上等に固定化して用いられることが一般的である。またこの固定化手法はタンパク質のアミノ酸配列中にECタグを遺伝子工学的に導入することで、多くのタンパク質に汎用的に利用可能であり、分子配向を設計できることから、その応用が非常に期待されるマイクロTASなどでは、リアクターやセンサにために必要な酵素分子などのタンパク質を固定化出来る量が極めて限られ、そのために全ての分子が機能を発揮できる分子配向に制御して固定化を行う必要がある。本研究では電気化学的なタンパク質分子固定化技術を開発した。遺伝子工学的に導入した特定のペプチド配列に電気化学的に活性な分子が保持される。この保持された分子を電気化学的に還元析出させることにより、このサイトでのみ分子が電極表面に固定される。この固定化サイトは遺伝子工学的手法により、タンパク質一次配列中の任意の位置へ導入することが可能である。そのために、予め設計した分子配向によってタンパク質分子を固定化することが可能となる。タンパク質分子構造中の機能部位が明確な抗体分子を本方法により固定化し、その分子リガンド機能を評価したところ、分子配向により抗体の可変部が外を向いた分子配向に制御できたため、通常の固定化抗体よりも高い抗体値を示すことが明らかとなった。この方法は微細箇所であっても適用可能であるため、単分子固定化を現在研究・評価中である。この状態のタンパク質に対して、電極表面で還元電位を印加すると配位金属が2価から0価に選元されると同時に、タンパク質が電極表面に固定化される方法を創案した。先に述べた方法により徴小電極先端で還元反応を行い、固定化を行った。またこの固定化手法はタンパク質のアミノ酸配列中にECタグを遺伝子工学的に導入することで、多くのタンパク質に汎用的に利用可能であり、分子配向を設計できることから、その応用が非常に期待される。
生体活性ジルコニアインプラントの創製

インプラント治療の成功の鍵は、早期にオッセオインテグレーションを達成することである。これまで主流のチタンインプラントに比べ、欧州で認可を受けているイットリア系部分安定化ZrO2 (ジルコニア)インプラントは破壊靭性に優れるが、水熱劣化や骨伝導性がないという欠点がある。そこで、本研究の目的は水熱劣化を起こさないセリア系ZrO2/アルミナ複合体表面に強固なジルコニア融合コーティングビーズを埋め込むことで表面を粗造化し、粗造化した表面に成分徐放性のあるバイオガラス(BG)膜を生成させることで、生体活性のあるジルコニアインプラントを創出することである。
攪乱環境下の東南アジア熱帯山地林におけるブナ科樹種多様性変動の解明

攪乱環境下の東南アジア熱帯山地林におけるブナ科樹種多様性変動の解明を目的に、ブナ科の分布する東南アジア地域の熱帯山地(マレーシア・サラワク・サバ州、タイ北部)において、広域での植物標本庫標本・文献調査、中域での主要山岳の垂直分布調査、狭域での調査区調査を行った。垂直分布におけるブナ科種数は標高と共に増加し、約1500mでピークに達し、その後減少した。また、低い標高域にブナ科が侵入するパターンがボルネオ島の湿潤熱帯のボルネオ島で認められた。調査区調査の結果と合わせて異なる空間スケールにおけるブナ科の樹種のニッチ(生態的地位)重複が示唆された。本研究は、湿潤熱帯のマレーシア・サラワク州中央山地、季節熱帯のタイ北部山地および中国南部を中心に、ブナ科樹種を対象に1)既設の森林動態調査区を利用したブナ科樹種の再生過程の解明と人為攪乱後の再生様式の比較検討、および2)各地未調査山域のブナ科フロラの垂直分布の比較、東南アジア各地の主要植物標本庫におけるブナ科樹種フロラの地域間比較を実施した。当該年度は、広範囲な標高域にブナ科樹木が分布する東南アジア地域の熱帯山地林の内、ボルネオ島のマレーシア・サラワク州中央山地に調査地を設置し、中域広域の空間スケールで湿潤熱帯季節熱帯各地の未調査山域でのブナ科フロラの垂直分布の比較調査を実施すると共に、各地の主要植物標本庫においてブナ科樹種フロラの同定調査を行なった。研究期間で、これまでの研究実績の上に、さらに以下の部分に焦点を絞って現地調査を実施した。ブナ科樹種の垂直分布の比較調査は、情報がないか乏しい地域として同州内のランジャク・エンティマウ国立公園の山地林(標高1300m)で実施した。3)主要標本庫での広域のブナ科フロラ調査はマレーシア・サラワク州クチン森林研究センターで実施した。以上の現地調査を通じて、東南アジア熱帯山地のうちボルネオ島のマレーシア・サラワク州のブナ科種個体群の垂直分布の地理的変異の模式化、人為攪乱による樹種分布の違いをもたらす要因としての分類群内部での更新繁殖様式の種間差を明らかにすることによって、自然・人為攪乱に対するブナ科種個体群全体の脆弱性評価をおこなうための基盤情報の収集が実施できた。本研究は、湿潤熱帯のマレーシア・サラワク州中央山地、季節熱帯のタイ北部山地および中国南部を中心に、ブナ科樹種を対象に1)既設の森林動態調査区を利用したブナ科樹種の再生過程の解明と人為撹乱後の再生様式の比較検討、および2)各地未調査山域のブナ科フロラの垂直分布の比較、東南アジア各地の主要植物標本庫におけるブナ科樹種フロラの地域間比較を実施した。当該年度は、広範囲な標高域にブナ科樹木が分布する東南アジア地域の熱帯山地林の内、ボルネオ島のマレーシア・サバ州中央山地に調査地を設置し、中域広域の空間スケールで湿潤熱帯季節熱帯各地の未調査山域でのブナ科フロラの垂直分布の比較調査を実施すると共に、各地の主要植物標本庫においてブナ科樹種フロラの同定調査を行なった。ブナ科樹種の垂直分布の比較調査は、情報がないか乏しい地域としてボルネオ島サバ州内のキナバル山国立公園の山地林(標高1500m)で実施した。3)主要標本庫での広域のブナ科フロラ調査はマレーシア・サラワク州サンダカン植物標本庫、キナバル国立公園植物標本庫で実施した。以上の現地調査を通じて、東南アジア熱帯山地のうちボルネオ島のマレーシア・サラワク州のブナ科種個体群の垂直分布の地理的変異の模式化、人為撹乱による樹種分布の違いをもたらす要因としての分類群内部での更新繁殖様式の種間差を明らかにすることによって、自然・人為撹乱に対するブナ科種個体群全体の脆弱性評価をおこなうための基盤情報の収集が実施できた。

当該年度は、広範囲な標高域にブナ科樹木が分布する東南アジア地域の熱帯山地林の内、ボルネオ島のマレーシア・サラワク州中央山地に調査地を設置し、中域広域の空間スケールで湿潤熱帯季節熱帯各地の未調査山域でのブナ科フロラの垂直分布の比較調査を実施すると共に、各地の主要植物標本庫においてブナ科樹種フロラの同定調査を行なった。研究期間で、これまでの研究実績の上に、さらに以下の部分に焦点を絞って現地調査を実施した。ブナ科樹種の垂直分布の比較調査は、情報がないか乏しい地域としてボルネオ島サラワク州内のムル山国立公園ならびにクバ国立公園の山地林(標高1100m)で実施した。3)主要標本庫での広域のブナ科フロラ調査はマレーシア・サラワク州クチン植物標本庫で実施した。以上の現地調査を通じて、東南アジア熱帯山地のうちボルネオ島のマレーシア・サラワク州のブナ科種個体群の垂直分布の地理的変異の模式化、人為攪乱による樹種分布の違いをもたらす要因としての分類群内部での更新繁殖様式の種間差を明らかにすることによって、自然・人為攪乱に対するブナ科種個体群全体の脆弱性評価をおこなうための基盤情報の収集が実施できた。マレーシアのボルネオ島内で、計3ヶ所の熱帯山地調査地の調査を終了し、標本情報の採取、垂直分布の調査を終えた、またサラワク州、サバ州の標本庫を訪問し、標本データベースの作成を終了したため、またタイ国内の熱帯山地の調査を実施したため。24年度が最終年度であるため、記入しない。今年度は、マレーシア国内の熱帯山地を1ヶ所調査する予定であり、ボルネオ島内の標本情報の拡大を図る予定である。
地方都市中心市街地における共同建築ストックの評価・活用・更新に関する研究

本研究は、全国の地方都市の中心市街地で築後50年程度を経た鉄筋コンクリート造による共同建築を対象として、評価・活用・更新に関わる検討を行うことを目的とする。都市の不燃化を目指して、昭和20年代後半から防火建築帯が、昭和30年代半ばから40年代半ばにかけて防災建築街区が建設されたが、これらは老朽化により更新が必要な時期となっているものの、共同建築ゆえに権利関係が複雑で、防災上および持続可能性の観点から多くの課題がある。目的・計画として、平成30年度は、1関連施策・方針の検討として、国・県・市の既存ストック活用、再開発関連施策について、現行・将来の方針を整理し、2調査対象地区の選定として、熱海市、富士市本町・吉原、静岡市葵区・清水区、浜松市と街区数が多い静岡県内の防災建築街区に加え、現存するRC造共同建築の数量を勘案して対象都市を抽出し、中部、東北、関西地方の諸都市を比較する、としていた。令和1年度は、3歴史的意義の評価として、区画割りの変化、道路と建物の位置関係を確認し、4空間構成の評価として、設計図書を入手し、構造的性能、外部階段の有無、中規模店舗への改修可能性を確認・検討し、5意識調査として、事業者が抱える課題をアンケート調査する、としていた。令和2年度は、6活用・建て替えモデルの検討を行う、としていた。成果として、1については、浜松市、静岡市において行政の都市計画担当者よりヒアリングを行った。2については、札幌、仙台、横浜、熱海、清水、静岡、浜松、氷見について、現地調査を行った。3については、沼津、清水、静岡、浜松について、区画の変化、道路と建物の関係を整理した。4については、浜松、静岡において当時、設計を担当した地元設計事務所において設計図書を入手して、当時の構造担当者にヒアリングを行った。5については、浜松、静岡について、事業者アンケートを実施して、比較を行った。平成30年度は、初年度の計画に加え、2年目(令和1年度)の計画にも着手し、調査対象都市を絞った上で、分析を深める方向で、適宜、共同研究者らと議論を深め、研究成果を発表してきた。こうした成果が2018度3月に開催された日本建築学会関東支部研究発表会において、優秀研究報告集に採択された。調査の過程では、国立国会図書館にて官報を調査すると共に、北海道建設新聞の連載記事の記者にヒアリングを行った。静岡市は長屋型、浜松市はペンシルビル型であったが、仙台市、札幌市における防災建築街区もペンシルビル型であった。令和1年度は、初年度で不十分あるいは未着手だった都市について15の調査を実施していく。本年度、建築学会大会に向けた論文投稿を終えるとともに、国際学会としてジャカルタで開催される55th ISOCARP World Planning Congressにもアブストラクトの投稿を終えたところである。来年度(令和2年)の計画である、活用・建て替えモデルの選定と検討については経済的な視点からの取り組みとなること、個別会になる恐れがあることなどから、一般論として導くことが困難であると予測しつつも、令和1年度においては各都市の中から具体的な事例調査に着目し、整理していく予定である。

静岡市は長屋型、浜松市はペンシルビル型であったが、仙台市、札幌市における防災建築街区もペンシルビル型であった。令和1年度は、初年度で不十分あるいは未着手だった都市について15の調査を実施していく。本年度、建築学会大会に向けた論文投稿を終えるとともに、国際学会としてジャカルタで開催される55th ISOCARP World Planning Congressにもアブストラクトの投稿を終えたところである。来年度(令和2年)の計画である、活用・建て替えモデルの選定と検討については経済的な視点からの取り組みとなること、個別会になる恐れがあることなどから、一般論として導くことが困難であると予測しつつも、令和1年度においては各都市の中から具体的な事例調査に着目し、整理していく予定である。研究を進めていく上で必要に応じて研究費を執行しましたが、参画する研究者が複数にわたることから当初の見込額と執行額は異なりました。しかし、研究計画に変更は無く、前年度の研究費も含め、当初通りの計画を進めていく予定です。
骨肉腫細胞における導入p53遺伝子による放射線感受性支配の分子機構

ヒト由来骨肉腫細胞(SAOS-2)p53cDNAを組み込んだ発現プラスミド(pMSVeneop53)をトランスフェクションし、G418にて選択し,比較的増殖の遅い60個のクローンを選んだ。これらのクローンからRANおよびタンパクを抽出し、p53遺伝子の発現について、ノーザンおよびウエスタンブロットを用いて検索し、さらにPT-PCRを行った結果、正常分子量のp53タンパクを発現しているクローン(SAOS-MC11)、C未満欠失と思うわれる分子量48kDaタンパクを発現しているクローン(SAOS-MC43)およびN末端欠失と思われるp53mRAMの発現はみられるがタンパク産生を行っていないクローン(SAOS-MC10)が得られた。p53遺伝子の導入により得られた3つのクローンと親株(SAOS-2)およびベクター導入株(SAOS-MSV)の放射線感受性を比較した場合、SAOS-MC11は親株やベクター導入株に比べて著しく放射線に感受性となり、SAOS-MC43は放射線抵抗性となった。また、SAOS-MC10については有意な放射線感受性の変化は認められなかった。フローサイトメトリーにより親株、ベクター導入株および3つのp53遺伝子導入クローンに関してフローサイトメトリーにより指数的増殖期における細胞周期分布を調べたところ、細胞株間における有意な差はみられなった。次に、放射線照射後の細胞周期分布について解析した。5Gy照射後20時間におけるDNAヒストグラムの結果、全てのクローンにおいてG2ブロックは共に見られたが、クローンSAOS-MC11も含めて放射線照射後の明確なGIブロックが欠けていた。しかし、SAOS-MC11細胞においては、放射線照射後に、DNAのマイクロフラクションが増大していた。このことは部分的なアポトーシスが起きていることを示唆している。
消化器癌腹膜播種に対するゼラチンを用いた徐放化製剤による腹腔内化学療法の確立

これまで報告してきたゼラチン微粒子のCDDP徐放化製剤(以下GM-CDDP)は、初期バースト反応として、ゼラチンに含浸させたCDDPの約20%が生体内に投与した際に分解され放出されることがわかっている。この初期バースト反応によりCDDPによる急性期毒性が発生すると考えられるため、分解性・徐放性の改良は、副作用軽減に向けて急務である。今年度は、製法の改良実験を行い2%以下までの初期バーストの抑制に成功している。新規GM-CDDPの臨床応用に向け、SCIDマウスにルシフェラーゼ導入済のヒト胃癌細胞株MKN45を用いた胃癌腹膜播種モデルを作成した。現在in vivoイメージングシステム(IVIS&reg;)を併用し、腹膜播種を評価しながら、改良をくわえたGM-CDDPの抗腫瘍効果、副作用、体重変化などの評価実験を行っている。当初の予定通り、すでにGM-CDDP製剤の最適化、およびルシフェラーゼ導入済のヒト胃癌細胞株MKN45を用いた胃癌腹膜播種モデルの確立に成功した。現在はこのモデルを用いて、最適化したGM-CDDPの抗腫瘍効果、副作用、体重変化などの評価実験を行っており、おおむね順調な進展状況であると考えている。本研究計画は、1)ゼラチン微粒子のCDDP徐放化製剤(gelatin microspheres incorporating CDDP: GM-CDDP)の剤形の最適化および生成過程に使用される有害物質である有機溶媒使用の削減、2)ヒト胃癌細胞株を用いた腹膜播種モデルによる治療効果と徐放化による副作用の軽減を詳細に評価し臨床応用へ向けた足がかりとする、3)GM-CDDPの小動物および大動物による薬物動態(PK/PD)の解析を含めた前臨床試験、4)CDDP以外の他の抗腫瘍薬を用いたゼラチンを使用した徐放化製剤の開発、の4つのパートとして計画している。平成27年度には製造方法の改良により、アセトンを用いない新たな製法による製剤(Gelatin hydrogel granules with incorporated cisplatin; GHG-CDDP)を開発した。本製剤は、製造ステップの追加により従来みられていた初期バースト現象を抑制することに成功している。平成28年度には、動物実験において、有害事象の低下を確認した。具体的には、初期バーストの抑制により投与後の血中濃度の上昇がみられないことより、体重減少や骨髄腫腎医抑制、腎障害など全身の有害事象に関して、通常のCDDPに比べて著名な改善を確認している。抗腫瘍効果に関しても、ルシフェラーゼ導入済ヒト胃癌細胞株MKN45Lucによるマウス腹膜播種モデルでの治療効果を確認している。現在、臨床応用に向けて、本GHG-CDDPによる非臨床試験に向け、準備を行っている。平成28年度には、動物実験において、GHG-CDDPは通常のCDDPに比し、有意に体重減少や、骨髄抑制・腎毒性が軽減することを確認した。さらにルシフェラーゼ導入済ヒト胃癌細胞株MKN45Lucによるマウス腹膜播種モデルにて抗腫瘍効果を確認している。現在、非臨床試験に向け、準備を行っている。オキサリプラチンやカルボプラチンなど他のプラチナ系薬剤を用いた徐放化製剤の研究も並行して行っている。GHG-CDDPの特性評価として分解性試験、CDDP放出試験を施行。更にヒト胃癌細胞(MKN45-Luc)腹膜播種マウスへGHG-CDDPを腹腔内投与し、IVISを用いて抗腫瘍効果を評価し、全生存期間および有害事象を観察した。GHG-CDDP治療群では、PBS投与群に対する有意な生存期間延長(P=0.034, log rank test)と、腫瘍発育抑制(P<0.05)を認めた。また安全性試験では、有意に体重減少を軽減し、CDDP投与群で認められた治療関連死や、白血球減少や血小板減少といった骨髄抑制も有意に抑制した。また、CDDPに特徴的とされる尿細管壊死もGHG-CDDPP投与群では認めなかった。我々の開発したGHG-CDDPは、徐放化により副作用を軽減し、大量投与による抗腫瘍効果の増強が可能であり、現在根治の期待できない悪性腫瘍の腹膜播種の治療戦略における大きなブレークスルーとなりうると考えられた。作成した胃癌腹膜播種モデルを用いて、最適化したGM-CDDPの抗腫瘍効果、副作用、体重変化などの評価実験を引き続き行い、小動物での薬効・薬理試験も進めていきたいと考えている。同時に今後はCDDP以外にもカルボプラチンやオキサリプラチンなど他の白金製剤、あるいはタキサン系薬剤、イリノテカンなどのゼラチン粒子を用いた徐放化製剤の開発も行っていく予定である。本研究で改良を加えて新規開発したGHG-CDDPによる、有害事象の低減と抗腫瘍効果に関するこれまでの研究結果をまとめていき、社会に報告していくことを目標としている。同時に、GHG-CDDPによる非臨床試験の準備、および他のプラチナ薬剤による徐放化製剤の開発にも携わっていく予定である。消化器悪性腫瘍有効な利用のため少額の繰越金が発生した。若干の端数が生じた為。新年度の物品費に充当の予定である。次年度の予算と合わせて使用予定である。
図的表現の柔軟な読解における実行機能の働き

日常のさまざまな場面において、図的表現の読解を柔軟におこなうためには、個々の図的表現から意味を導出するための慣習的知識を利用する必要がある。本研究は、図的表現の大域的・局所的な知覚・認知に対する視覚的注意および認知的制御の役割を実験的に検討することと、大域的読解に関与している脳内メカニズムをfMRI計測により明らかにすることを目的とした。実験の結果から、図的表現の大域的読解時により強く競合する情報に対して抑制的制御が働くことと、視覚的注意の広がりが慣習的知識の影響を受けることが明らかにされた。このことは、図的表現のデザインにおいて慣習的知識をいかに反映させるかが重要であることを示している。特定の図的表現に対して目的に沿った形で読解を行うためには、認知的制御の働きにより競合する選択肢から最適な読解方略を選択することが必要となる。こうした認知的制御は、課題の安定した遂行に必要な情報を課題セットとして維持する帯状弁蓋系と試行ごとのエラーを修正する前頭頭頂系が相補的に機能することで実現されている。本年度、図的表現の柔軟な読解における認知的制御の役割について以下の点が明らかにされた:1.読解方略(大域的・局所的)による認知的制御メカニズムの関与の違いについて、事象関連型fMRIによる検討を行った。課題切替パラダイムにより、参加者は表刺激に対する読解を先行する手がかり刺激が示す方略に沿って行い、手がかりに対する準備段階と読解の実行段階に分けて活動領域を検討した。その結果、大域的方略における準備段階で課題セットの活性化と維持を担う右の島皮質から前頭前野弁蓋部、局所的方略における準備段階で意味的制御を担う右中側頭回の活動が上昇することが示された。大域的読解において表刺激を構成する要素を目的に沿ってグループ化するためには、課題特異的な刺激と反応の対応関係を含めた複雑な課題セットを維持することが必要となるのに対して、表刺激の構成要素に対する習慣化された反応を適切に制御することが局所的読解においては求められる。このように、読解方略によって適切に制御過程の切替が行われていることが明らかとなった。2.方略間で刺激と反応の連合のみ異なるように課題の修正を行い、抑制的制御の関与を明らかにするために方略間の反応競合の有無を要因として実験を行った。その結果、大域的読解時に、島皮質だけでなく反応抑制系(右下前頭回・前運動補足野)の活性化がみられた。このことは反応競合の有無に関わらず、大域的読解を行うためには、局所的要素に対する習慣化された反応を抑制する必要があることを示している。当初予定通り図的表現の読解における抑制的制御の役割についてフランカー化課題における実験パラダイムをふまえたデザインで進めた結果、読解方略によって反応抑制システムの活動に違いがみられることを明らかにすることができた。反応抑制システムの活動がどの程度読解方略の違いに依存しているかについても追加実験を進めることができており,これらの実験から明らかになった部位を中心に実際に方略がどのように表象されているのかについて現在デコーディング実験を準備中である。本年度、心理実験およびfMRIによる脳活動の計測を通して以下の点が明らかにされた:1.階層図を用いて、課題セットの違いが大域優先性の生起に及ぼす影響について心理実験による検討を行った。構成要素を抽象的な図形として表した階層図型刺激を用いて、判断対象となる刺激の特性が、階層図が表現している対象の特性との関連性によって、大域優先性の生起に違いがみられるかを明らかにした。その結果、関連性が低い条件でのみ大域優先性の生起がみられた。このことは、階層図に対してその表現対象に関する情報を得る際に注意の定位が大域的かつ局所的の両方で並列的に行われることを示している。2.修正先行手がかり課題を用いて、階層図内の1つの接点に対して先行して注意を定位されることで、他の接点に提示される標的刺激の検出に対する影響が検討された。その結果、手がかりと標的が同じ上位水準の接点を共有している場合は検出時間が短くなっただけでなく、標的が手がかりに対して上位水準に提示された場合は、直接的な結合が存在していなくても検出時間が短くなることが明らかにされた。このことは、階層図において、手がかりが提示された接点と同水準の接点の関係が慣習的知識に基づいて並列的に処理されていることを示している。3.高速教示課題学習パラダイムの事象関連型fMRIを用いて、図的表現の読解に関する教示に基づいて試行ごとに設定される課題セットの表現を担う脳内基盤が読解方略(大域的・局所的)により異なるのか検討した。その結果、大域的読解時に右の下前頭回弁蓋部および大脳基底核における視床下核において有意に高い活動がみられた。この結果は、大域的読解時に課題セットを設定する過程において抑制的処理が働いていることを示唆している。

図的表現の大域的読解について、心理実験を通して課題セットや慣習的知識の影響を明らかにし、fMRIによる脳活動の計測を通して抑制的処理の関与をより明確に示したものの、読解方略の違いがどのような形でコーディングされているかについては、被験者数が十分にそろっていないことと、昨年度後半に実施したfMRI実験が十分な水準のパフォーマンスが得られる課題ではなかったために個々のデータ数に関しても不十分となっており、結果的にデコーディングができていない.今年度、階層図を刺激図形として用いた視覚認知実験により図的表現における視覚的注意の広がりに関する検討をおこなった。図的表現に対して、目的に応じてどこを読むかを判断したり、視覚的に目立つ部分に対して注意を向けたりすることで柔軟に処理を行うためには、図的表現の幾何学的および意味的特性によって注意を同時に向けることができる範囲等にどのような制約があるのかを明らかにする必要がある。実験は、刺激図形内のある空間的位置に対して、明るさを変えることで注意を誘導した結果、認知処理の促進がどの範囲でみられるかを調べるために用いられる空間手がかり法の修正版を用いておこなわれた。明るさを変化させた構成要素を手がかりとして標的となった構成要素との関係を、図全体の中での階層的関係(手がかりに対して標的が提示された水準が、上位、同じ、下位のいずれか)と手がかりと標的が階層関係を表す局所的なまとまりを構成しているかどうかの2つの変数を操作することで検討をおこなった。その結果、図的表現のカテゴリーに依存した慣習的知識、図的表現を構成する要素同士の幾何学的特性(共線性)および環境的な参照枠が、階層図に対する注意の広がり方に影響していることが明らかにされた。こうした階層図に対する視覚的注意の広がりに関する特性は、あらゆる図的表現に当てはまるものではなく、階層図に特化した慣習的知識を反映している。こうした慣習的知識を用いることにより、図的表現に対する理解がより効率的におこなわれると考えられる。これまで明らかにしてきたfMRI実験による知見と合わせて考えると、適切な慣習的知識を活性化させるために、類似した大域的構造をもつ図的表現の知識間で生じる競合を解消するために抑制的制御がはたらいている可能性がある。こうした知見は、図的表現のデザインだけでなく、図的表現の読解における効果的な教育方法に対しても応用可能である。日常のさまざまな場面において、図的表現の読解を柔軟におこなうためには、個々の図的表現から意味を導出するための慣習的知識を利用する必要がある。本研究は、図的表現の大域的・局所的な知覚・認知に対する視覚的注意および認知的制御の役割を実験的に検討することと、大域的読解に関与している脳内メカニズムをfMRI計測により明らかにすることを目的とした。実験の結果から、図的表現の大域的読解時により強く競合する情報に対して抑制的制御が働くことと、視覚的注意の広がりが慣習的知識の影響を受けることが明らかにされた。このことは、図的表現のデザインにおいて慣習的知識をいかに反映させるかが重要であることを示している。今後研究を推進していくために、実験の実施およびデータ分析に関しては大学院生を雇用して研究代表者および共同研究者は計画立案および実験準備に専念できる環境を整えていくこと行っていく。研究を遂行する上で、反応抑制およびワーキングメモリに関して個人差をどのように測定するかということが大きな課題となっており、ワーキングメモリの個人差に関する専門的な知見を有する研究者(京都府立大学森下正修准教授)に助言を求めていく。引き続きfMRI実験を継続して行うことで、十分なデータ数を確保してデコーディングを行い、個別の読解方略がどのような形で脳内で表現されているかを明らかにしていく.そのためには、より効率的に実験を実施するために大学院生を含めた実験実施者およびデータ分析の補助を雇用することが必要となる.視覚認知fMRI実験および視覚認知実験に関して当初予定していた回数および参加者数を確保できなかったため。
トロンボポエチンの血管内皮細胞の増殖ならびに接着分子発現に及ぼす影響

トロンボポエチン(TPO)は巨核球の増殖、分化促進作用を持ち、血小板造血作用を刺激する因子である。しかしTPOの血管内皮細胞に対する影響についての知見はほとんどない。そこでTPOが血管内皮細胞の増殖にどのような影響を及ぼすのか、また血管内皮細胞の接着因子に及ぼす影響について検討した。1)TPOの血管内皮細胞の増殖に及ぼす影響について検討するため、培養ヒト臍帯静脈由来血管内皮細胞(HUVEC)を2%FCS添加Endo-Mediaを基本培地とし各濃度のTPOを添加し、96穴プレートにて培養し、3日目、7日目、14日目にcell counting kitを用いて吸光度を測定した結果、TPO添加群、非添加群に殆ど差が認められなかった。3)TNF-αにより増加したHUVECの接着因子の発現が、TPOの添加により影響を受けるかどうかについて検討するため、HUVECを96穴プレートに培養し、TNF-αとTPO併用により刺激し、24時間後に2)と同様の抗体を用いてELISA法を施行した結果、TNF-αにより増加したHUVECの接着因子のうち、ICAM-1の発現のみ若干抑制傾向が認められた。以上の結果より、TPOは血管内皮細胞の増殖や接着因子の発現に殆ど影響を与えないことが示唆され、臨床応用の際、少なくとも血管内皮細胞に対し副作用を起こさない事が期待できる。
イリジウム錯体を用いた網膜低酸素病態イメージングの開発

マクロズーム顕微鏡およびゲート付きCCDカメラを用いた眼底顕微りん光寿命イメージング装置の作製を行い,イリジウム錯体を投与したウサギの眼底のりん光寿命を2次元マップでとらえることが出来た。この装置で眼底の酸素分圧絶対値が測定できる可能性があり、様々な眼底の虚血疾患の病態を検索することが可能になると考えている。虚血網膜を作成した動物モデルにイリジウム錯体を投与してそのりん光をとらえることができたが、そのイリジウム錯体の分布が不均一であった。不均一に分布したりん光シグナルの発光強度画像は直接酸素分圧を示すものではないことがわかった。一方、イリジウム錯体のりん光は低酸素になると発光寿命が延びるという性質をもつ。イリジウム錯体が不均一に分布しても、その発光寿命画像は酸素分圧を反映していることがin vitroの実験から判明した。寿命測定システムを生体に応用するために、マウスの網膜からのりん光寿命を測定した。イリジウム錯体BTPDM1(250 nmol/250 mL, 10% DMSO)をマウスの尾静脈から投与して、マウスの吸気を定常状態、15%,10%の条件下に変化させた。マウスのりん光寿命は低酸素状態に依存して延長した。今後はそのりん光寿命測定法を眼底カメラに内蔵させて、in vitroで得られたようなりん光の発光寿命画像を得て眼底の酸素分圧の絶対値を求めることを目標とする。我々は、パートナー研究者とは2011年から共同研究をスタートさせ,申請者が開発したプローブ分子の特性を生化学および医学的観点から検証している。本年度は,マクロズーム顕微鏡を用いた眼底顕微りん光寿命イメージング装置の作製を行った。小動物(ウサギ)の眼底部に顕微鏡のピントを合わせるためには,眼球と対物レンズ間に前置レンズを挿入する必要があることが明らかとなった。作製した装置を用いて,フルオレセインを投与したウサギの眼底部の発光画像を撮影したところ,網膜血管や乳頭からの血管のイメージングに成功した。さらにイリジウム錯体を投与してりん光のイメージングとその寿命測定を行った。イリジウム錯体を動物に投与して、眼底からのシグナル強度を得ることができた。しかしながらそのイメージでは酸素分圧を正しく評価することは困難と思われた。そこでイリジウム分布の濃度に依存せず、りん光寿命の測定から酸素分圧を測定することを目標とした。ゲートICCDカメラを用いてウサギの眼底からりん光寿命分布画像を取得することができ、りん光寿命分布画像において酸素応答性が確認できた。共同研究を行っている飛田らのグループが「ゲートICCDカメラを用いたりん光寿命計測に基づく2次元酸素濃度」を発表し、第10回日本分子イメージング学会において最優発表賞を獲得した。発光寿命はプローブの分布や励起光の不均一さに依存しないことを証明したことが評価された。イリジウム錯体を添加した培養液中の細胞の一部にカバーガラスをかぶせるとその部位に一致して酸素分圧がさがり、りん光寿命が延びているのが確認できる。発光強度画像は不均一なイリジウム錯体の存在を示しており、低酸素状態を正確に示していない。一方で、寿命分布は酸素分圧画像と相関していることがよくわかる。前置レンズを装備したゲートICCDカメラにてウサギ虚血網膜の寿命画像を作成することができた。今後は酸素分圧絶対値が計測することが可能になると考えられる。平成28年度は,マクロズーム顕微鏡を用いた眼底顕微りん光寿命イメージングを行った。麻酔下にあるウサギに緑色蛍光を示すフルオレセイン,および近赤外光領域にりん光を示すイリジウム錯体(DTTPHPEG24)を同時に投与し,それぞれの発光を観察した。フルオレセインについては,ウサギ眼底部(主に網膜)から発光が観測された。一方,DTTPHPEG24では,視神経乳頭付近の血管および網膜領域からのりん光寿命イメージング画像を得ることに成功した。ウサギの吸気酸素分圧を変化させたところ,りん光寿命もそれに応答して変化したことから,今後,DTTPHPEG24のりん光を用いることで,眼底部の酸素分圧を評価できることが期待される。りん光の発光強度より、発光寿命測が酸素分圧を調べるにあたり適していることがわかった。この研究の目的は虚血網膜における酸素分圧の絶対値を算出することであるので、この結果は大きな前進である。動物の眼底細の酸素濃度マッピング画像を得るために,パルス光とICCDカメラを用いて,イリジウム錯体のりん光の時間分解イメージング画像を測定する。ある時間範囲だけりん光信号を取り込むことで,任意の時間でスナップショットのように画像を取得できる。これらの画像を解析し,りん光寿命イメージング画像を構築する。得られたイメージング画像と別途作成した検量線のデータを用いて酸素濃度画像にする。さらに,呼吸中酸素濃度を変えることで,眼底酸素濃度のリアルタイムイメージングを行う。網膜硝子体マイクロズーム顕微鏡に発光寿命を測定するシステムを内蔵させて、虚血に陥った網膜の発光寿命イメージを得る。

次年度も昨年度同様、動物の眼底からイリジウム錯体のりん光を検出してその寿命を測定する予定である。ウサギをはじめとする動物の購入、飼育、管理を下田が担当している。また実験補佐の松本は実験の備品購入を担当している。次年度に予定している実験に必要な動物、試薬を購入するため。上記の理由のごとく、下田と松本が担当するところにそれぞれ30万、10万を使用する計画である。実験の再現性や眼底のりん光寿命イメージを得るための実験に使用するマウスやウサギ、試薬の購入代金に充てる。
事実を聞き出す面接法 ―認知面接の半自動化に向けた基礎的・応用的検討―

認知面接法は,被害者・目撃者から,出来事に関する多くの正確な情報を引き出す方法であるが,習得の困難さなど課題も多い。コンピュータが認知面接を実行する利点として,面接官バイアスを防ぐことなどが挙げられる。昨年度,このコンピュータ面接プログラムの効果を検討する実験を実施したが,改善すべき点も明らかとなった。今年度は,昨年度の研究成果をもとに,改善,及び知見の集積を目指す以下3つの実験を参加者計126名に面接を実施した。今年度は,追加データの収集を主として行った。1.「ラポール段階を改善した自動認知面接の検討」ての研究は,ラポール構築の改善を目指す目的で行った。被面接者に配慮した面接を実施するためには,ラポール段階を改善し,緊張をやわらげることが好ましい。ラポール段階を改善した面接を昨年度同様の手続きで,21名に実施した。2.「フィードバック,及びコンピュータ面接官の有無による自動認知面接の効果」昨年度,及び研究1の問題点は次の2点である。1)面接官キャラクターの被面接者へのフィードバック(e.g.,頷き)の効果と認知面接自体の報告量増大の効果を区別できない,2)ベビー図式を使った面接官キャラクター自体が面接にどう影響しているのか。そこで,研究2では,コンピュータ認知面接において面接官にキャラクターを用いることの意義とフィードバックを返す効果について検討した。この実験には63名が参加した。3.「短縮版自動認知面接の検討」被面接者の負担を最低限にするため,短縮版認知面接を扱う先行研究の結果をもとに,文脈の心的再現,悉皆報告,逆行再生の3つを含む短縮版自動認知面接を作成し,計42名からデータを収集した。結果は通常の認知面接技法を使った研究の結果と比較する。現在,録音データのテープ起こしを実施している。次年度はデータ分析を主に実施する予定である。そこで,本年度は,面接者のバイアスを最小限にするコンピュータ版認知面接法を作成し,その有効性を調査した。最初に,面接システムを作成する予備調査を実施した。コンピュータに話しかける行為は,人に話しかける場合と比ベて,独り言のようになりがちで,話しにくさを感じやすい。そのため,面接者作成にあたり,人工物に親密感を増加させるアプローチを採用した。ベビー図式の特徴を含むキャラクターと含まないキャラクターを作成し,印象評定形容詞を使い,キャラクターへの親近感を調査した。調査の結果,ベビー図式を持つキャラクターに親しみを感じることが確認された。次に,面接システムを作成した。対面コミュニケーションでは,言葉による情報だけでなく非言語的な情報,つまり身振りや表情,頷きがコミュニケーションを円滑にするという。そこで,Apple社QuartzComposer.appを用いて,予備調査で作成したベビー図式のキャラクターに次の動作を組み込んだ(1.一定間隔での瞬き,2.話しかけると,話しの切れ目あたりで頷く,3.顔部品の自然な動き)。そして,面接段階のラポール形成,自由再生,認知面接技法,質問の台本を作成し,被面接者が自分のペースでテキストベースの面接を進めるよう設定した。また,予備実験の内省報告をもとに,実験者不在の状況で,被面接者が一人で面接を進めていけるよう工夫した。最後に,作成した面接システムと,同じ台本を使った人による面接を比較する実験を行った。被面接者の面接での報告量を比較したところ,作成した面接システムが,人による面接と同程度の情報を引き出していた(詳しい結果は現在分析中)。このことは,コンピュータの面接者であっても,認知面接法の効果を維持したまま実施できる可能性を示唆しているだろう。
潜水反射に伴う徐脈は循環器系疾患のリスク指標になり得るのか？

本研究は第一に,顔面を冷水に漬ける潜水反射に伴う徐脈について,概日リズムが存在するかどうかを検討した。その結果,朝に心拍数が低値を示したことから,潜水反射に伴う徐脈は概日リズムの影響を受けると考えられる。このことは,潜水反射試験を実施する際には,時間帯を考慮して実施すべきであることを示唆している。次に,潜水反射に伴う徐脈に加齢が影響するかどうかを検討した。その結果,若年者と比較して高齢者で潜水反射徐脈が鈍いことが明らかとなった。このことから,潜水反射試験は加齢の影響を受けることがわかる。したがって,潜水反射試験は循環器疾患のリスク指標になるかもしれない。平成25年度は潜水反射による徐脈の至適条件を検討するため、概日リズムに着目して実験をおこなった。若年男性11名(平均年齢27.2 ±1.8歳、身長172.7 ±6.2 cm、体重67.1 ±5.1 kg)を対象に、潜水反射試験および体温、心拍変動、脈波伝播速度の測定を朝(9:00)、昼(13:00)、夕方(17:00)に実施した。潜水反射試験では、対象者に5°C以下の水に止息した状態で顔面浸水させ、安静時および顔面浸水中の心電図を記録した。顔面浸水の時間は30秒および最大努力の息苦しさまでの2種類とした。潜水反射試験で得られたR-R間隔から徐脈反応として最長R-R間隔を求めた。なお、条件の統制のため前日の夕食、当日の朝食および昼食は規定食を摂取してもらった。朝、昼、夕方の比較には一元配置分散分析を用いた。最大努力の息苦しさまで続けた潜水反射試験では、朝の最長R-R間隔(1649.6 ±576.8 mm)は昼(1450.0 ±462.9 mm)および夕方(1502.6 ±532.9 mm)と比較して有意に高値を示し、昼と夕方には差は認められなかった。30秒の潜水反射試験では時間帯による差は認められなかった。朝の体温および心拍数は昼および夕方と比較して有意に低値を示し、昼と夕方には差は認められなかった。心拍変動、血圧、脈波伝播速度には時間帯による差は認められなかった。以上の結果より、体温および心拍数が朝に低値を示したことから本研究の対象者は正常な概日リズムを持つと考えられる。また、最長R-R間隔が朝に高値を示したことから、潜水反射に伴う徐脈は概日リズムの影響を受けると考えられ、潜水反射試験は時間帯を考慮して実施すべきであると推察される。今後、さらに対象者数を増やし、生化学的な指標を項目に加えて詳細に検討していく予定である。平成26年度は,潜水反射による徐脈や動脈硬化関連指標である脈波伝播速度,心拍変動に対する加齢の影響を検討し,潜水反射徐脈の程度と動脈硬化関連指標との関係性を明らかにすることであった。対象は,若年男性31名および高齢男性11名であった。潜水反射試験では,対象者に5°C以下の水に止息した状態で顔面浸水させ,安静時および顔面浸水中の心電図を記録した。潜水反射試験で得られたRーR間隔から徐脈反応として最長RーR間隔を求めた。その他の測定項目は,血圧,脈波伝播速度,心拍変動(lnHF)であった。収縮期血圧,拡張期血圧,平均血圧,および脈波伝播速度は,若年者と比較して高齢者で有意に高値を示した(全てP < 0.0001)。lnHFは,若年者と比較して高齢者で有意に低値を示した(P < 0.05)。二元配置の分散分析の結果,潜水反射におけるR-R間隔は,有意な交互作用が認められた(P < 0.01)。若年者と比較して高齢者は,潜水反射前の平均R-R間隔が有意に高く(847 vs 975 ms, P < 0.05),潜水反射中の最長R-R間隔および潜水反射後の平均R-R間隔に有意差は認められなかった。しかしながら,潜水反射中の最長R-R間隔については,若年者の方が高い傾向にあった(p = 0.0607)。潜水反射による徐脈率は,若年者と比較して高齢者で有意に低値を示した(193 vs 128 %, P < 0.01)。これまで多くの研究が報告しているように,本研究の被験者でも加齢に伴って血圧や動脈硬化度が上昇し,副交感神経活動レベルは低下していた。このような一般的な被験者において,潜水反射試験による徐脈を評価した結果,加齢に伴い徐脈反応性が鈍っていることが明らかとなった。

このことから,潜水反射試験が強い副交感神経刺激を与えていることがわかる。さらに,潜水反射による徐脈は,副交感神経活動を心拍変動解析よりも簡便に評価する方法として有効かもしれない。運動生理学本研究におけるメインの測定項目である潜水反射試験に伴う徐脈について,概日リズムの観点から再現性を検討した結果,早朝空腹時に実施することが望ましいと考えられる。したがって,明確な測定基準の提案に一歩近づいた。この測定方法の確立によって,疫学的研究に応用可能となった。潜水反射試験に伴う徐脈を疫学研究に応用していく。ファーストステップとしては,横断研究における加齢および心肺体力の影響を検討する。生理指標を対象とした疫学研究においてベースとなる加齢の影響を検討することは,今後潜水反射試験が広く応用されるために必要不可欠であると考えられる。平成25年度では数十名の被験者の採血をし,血清および血漿サンプルを冷凍保存している。平成26年度においてもさらに被験者を増やす予定である。平成25年度および平成26年度に測定された被験者の血液分析を,平成26年度にまとめて外注およびELISAによって効率的に分析することにしたため,平成25年度の使用額に変更が生じた。平成25年度に冷凍保存した血清および血漿サンプルと,新たな被験者の血液サンプルを一括して分析する。
鉱物の共生効果によるアミノ酸重合触媒作用-新しい分子進化工学の創生を目指して-

21年度は、昨年度より行ってきた構造や組成の異なる単一鉱物のペプチド生成反応に対する触媒作用の比較・検討を継続するとともに、それらの共生効果についての検討を行った。今回検討した鉱物は、Ca-、Na-、H型モンモリロナイト、γ-アルミナ、ヘクトライト、バイデライト、石英、ペリクレイス、カルサイト、ドロマイト、カオリナイト、クリソタイル、ハイドロタルサイトである。今回の実験で生成されたペプチドは、2量体の環状無水物(DKP)と26量体の直鎖状ペプチドであった。鉱物を付加しないコントロールと比べると、鉱物を用いた全ての実験で鉱物によるアミノ酸重合触媒作用が認められた。ただし、ペプチドの生成量は使用した鉱物によって顕著な違いが認められ、高い触媒能を示したのはカルサイトやドロマイト等の炭酸塩鉱物であった。また、ほとんどの鉱物は相対湿度50%にて最も高い触媒効果を示し、相対湿度を制御して鉱物表面でのDKP生成を抑制し、より長い直鎖のポリペプチドの生成を可能にしているものと推定する。また、2つの鉱物を混合した系でのペプチド生成反応に対する触媒作用を比較検討したところ、モンモリロナイトとカルサイト、ハイドロタルサイトとカルサイトを混合した系で、単一鉱物を用いた系より顕著に高い触媒作用を示すことが明らかとなった。これはカルサイト表面が負に帯電しているため、アミノ基がカルサイト表面において脱プロトン化し易く、その結果としてモンモリロナイトやハイドロタルサイト端面でのアミノ酸重合触媒効果が促進されたものと考える。以上のことから、アミノ酸重合触媒効果を促進してより長鎖のペプチドを形成するためには、鉱物の共生効果が高い混合系において相対湿度を50%程度にコントロールした状態でエージングすることが最も有効であると推定された。スメクタイト(モンモリロナイト、ヘクトライト)、シリカ、γ-アルミナ、カオリナイト、ヘマタイト、ハイドロタルサイトを用い、繰り返し蒸発乾固法、および相対湿度下でのペプチド生成実験を行った。その結果、鉱物種によって著しくペプチド生成が促進される条件が異なることが明らかとなった。蒸発乾固法(蒸留水を加えてから、95°Cの炉での乾燥の繰り返し)による実験系で、反応溶液のpHの影響を最も大きく受けたのはシリカであり、次いでヘクトライトであった。これらの鉱物を用いた系では、pH23の酸性環境でペプチドの生成が促進され、シリカの系では7量体までのペプチドの生成が認められた。この結果は、同様の手法を用いた先行研究の結果を上回っていた。しかし、シリカをモンモリロナイトと混合した系ではシリカ単独の系ほどの促進は認められなかった。おそらく、吸着能力の高いモンモリロナイトに優先的にグリシンが分配され、この条件下ではそのモンモリロナイトの触媒効果が低かったためと推察される。一方、NaOHを用いてアルカリ性に調整して行ったすべての系で、メラノイジンと呼ばれる褐色の高分子が生成され、ペプチドの生成が阻害されていた。特にスメクタイトを用いた系でその傾向が強く、スメクタイトを用いた系ではpHを調整しない場合でも、初期のアミノ酸濃度が50mM以上でペプチド生成量が上回っていた。この性質はスメクタイトの触媒効果を考える上で非常に重要である。また水を加えず、反応系の相対湿度を制御して乾燥の程度を調整する実験では、ヘクトライトとγ-アルミナでペプチドの生成が非常に促進された。これらの鉱物は表面の湿度が低くなるほど、強い酸性を示す固体酸としての性質を有しており、表面の乾燥が進むとプロトンに作用しやすい性質を持つ。その働きがアミノ酸分子内のプロトンに影響し、活性化させ、ペプチドの生成を促したものと考えられる。本年度は、構造や組成の異なる様々な鉱物のペプチド生成反応に対する触媒作用を相対湿度制御下で調べて比較・検討することで、鉱物表面でのペプチド生成に対する相対湿度の影響やメカニズムを明らかにすることを目的とした。今回検討した鉱物は、結晶構造と化学組成の異なる粘土鉱物のうち、カオリナイト、バイデライト、ヘクトライト、ノントロナイトであり、全ての鉱物でアミノ酸重合の触媒効果が認められた。しかし、Mgを主成分とするスメクタイトの一種であるヘクトライト以外の粘土鉱物のペプチド生成量はどの実験条件でも低く、相対湿度の影響はほとんど認められなかった。これらの結果から、異なる鉱物で認められた触媒能の違いは、層電荷の有無や3次元的な構造の差異によるものではなく、化学組成が異なることによる鉱物端面の結晶化学的違いによるものと推察した。ヘクトライトでは、ペプチド生成に対する高い1触媒効果が認められ、相対湿度を低くするほどペプチドの生成量は増加していたため、相対湿度を低く制御することがアミノ酸重合反応に有効であることが明らかとなった。また、相対湿度を制御してヘクトライト表面の触媒活性をコントロールすることでDKPの生成が抑えられ、その結果、ジグリシンの生成量が多かったものと推定される。相対湿度制御によってDKPの生成が抑制されることは、より長い直鎖のトリグリシンやテトラグリシンさらに長いペプチドを生成させる可能性をも示唆していると考える。

今回の実験で生成されたペプチドは、2量体の環状無水物(DKP)と26量体の直鎖状ペプチドであった。鉱物を付加しないコントロールと比べると、鉱物を用いた全ての実験で鉱物によるアミノ酸重合触媒作用が認められた。ただし、ペプチドの生成量は使用した鉱物によって顕著な違いが認められ、高い触媒能を示したのはカルサイトやドロマイト等の炭酸塩鉱物であった。また、ほとんどの鉱物は相対湿度50%にて最も高い触媒効果を示し、相対湿度を制御して鉱物表面でのDKP生成を抑制し、より長い直鎖のポリペプチドの生成を可能にしているものと推定する。また、2つの鉱物を混合した系でのペプチド生成反応に対する触媒作用を比較検討したところ、モンモリロナイトとカルサイト、ハイドロタルサイトとカルサイトを混合した系で、単一鉱物を用いた系より顕著に高い触媒作用を示すことが明らかとなった。これはカルサイト表面が負に帯電しているため、アミノ基がカルサイト表面において脱プロトン化し易く、その結果としてモンモリロナイトやハイドロタルサイト端面でのアミノ酸重合触媒効果が促進されたものと考える。以上のことから、アミノ酸重合触媒効果を促進してより長鎖のペプチドを形成するためには、鉱物の共生効果が高い混合系において相対湿度を50%程度にコントロールした状態でエージングすることが最も有効であると推定された。