hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ヘルペスウイルス潜伏感染マウスモデルを用いたアルツハイマー型認知症発症機構の解析

マウスを用いてヘルペスウイルス潜伏感染下アルツハイマー病モデルに使用可能かどうかを検討したところ、潜伏感染モデルは構築可能であった。感染2ヶ月後における脳内βアミロイドは野生群に比べて上昇していた。Y字迷路については潜伏感染群と非感染群との間に有意な認知機能の差を認めた。いずれの試験も再活性化させた群と潜伏感染のみの群との間に有意な差は認められなかった。APP<NL-G-F>マウスはSAMに比して短期間で実験を進めることができる上にAPP×PS2ダブルトランスジェニックマウスのような煩雑な繁殖を要することがなく、モデルマウスとして非常に有用である。SAMマウスについてはSAM P1マウスよりも認知機能の低下がより顕著に現れるSAM P8マウスを用いて、潜伏感染ウイルス再活性化後の認知機能について検討した。Y字迷路および新規物体認知試験については感染後2ヶ月目にウイルスを再活性化させた群でのみ有意に認知機能低下の抑制が認められた。感染後6ヶ月目に再活性化させた群では、潜伏感染のみ、もしくはウイルス感染させなかった群との間に有意な差は認められなかった。以上のことからオーエスキー病ウイルスを潜伏感染させたSAM P8マウスではウイルス感染後2ヶ月目にウイルスを再活性化させるとアルツハイマー病の病態が改善される可能性が考えられる。当初使用を予定していたダブルトランスジェニックマウスの搬入に時間を要した影響が残っている上にAPP<NL-G-F>マウスの繁殖に思いの外時間がかかっており、実際の実験に取り掛かる時期が遅れている。アルツハイマー病と単純ヘルペスウイルス感染関連の報告を確認するために豚ヘルペスウイルス(オーエスキー病ウイルス)潜伏感染マウスモデルを用いて研究を行っている。昨年度までに老化促進モデルマウス(SAM)の一系統であるSAMP1マウスを用いてウイルス潜伏感染下における脳内βアミロイドの状態を確認したところ、感染後2ヶ月目にウイルスを再活性化させた群で脳内βアミロイド値が低くなることを示した。また、SAM P8マウスを用いて感染後2ヶ月目にウイルスを再活性化させた群でのみ有意に認知機能低下が抑制されることを報告した。これらも結果を受けて本年度は正常老化のモデルとされるSAMP10マウスを用いて潜伏感染ウイルス再活性化後のアルツハイマー様病態に対する影響について検討した。4週令SAMP10マウスにブタ抗オーエスキー病ウイルス血清を前投与し、30分後に100LD50相当のYS-81で攻撃して2カ月以上生残したマウスを潜伏感染マウスとした。感染後2ヶ月または6ヶ月目にアセチルコリン投与あるいは同居飼育によりウイルス再活性化を誘導し、鼻腔洗浄液からPCR法によってウイルス遺伝子の検出を行った。6ヶ月目の再活性化試験後にY字迷路試験を行い、試験終了後に脳を採取してELISA法によりβアミロイドの検出を行った。SAMP10は他のSAMと比較してウイルス感受性が低く、アセチルコリン感受性が高く見られた。
核磁気共鳴法による巨大蛋白質多量体の動態解析法の開発

本研究課題では、分子量884kDaの巨大蛋白質複合体であるGroEL-ES複合体について、核磁気共鳴法を用いて、蛋白質複合体内に存在する運動性を捉える手法を開発した。代表者は蛋白質を構成するアミノ酸に対し、部位特異的に高度な安定同位体標識を施すことにより、GroEL-ES複合体の核磁気共鳴信号を高感度に観測する手法を確立し、複合体の形成に伴う運動性の変化を捉えることに成功した。本手法を利用する事により、多くの生体高分子複合体について立体構造、動的側面から生体機能を明らかにすることが期待できる。平成25年度は、核緩和過程を最適化した新規アミノ酸の設計を進め、Lys Cεを観測対象とした[13Cε,ul-2H]-Lysを開発した。さらに、LeuやVal,Met残基のメチル基を観測対象とした新規アミノ酸の開発にも成功した。これらの新規アミノ酸を分子量80kDaのモデル蛋白質に導入し、GroEL14量体およびGroEL-ES複合体の解析に向けた予備実験を行った。その結果、Lys残基およびMet残基側鎖の13Cεシグナルを非常に高感度に観測することが出来た。また、Leu、ValおよびMet残基のメチル基13CH3シグナルについても、非常に高感度かつ選択的に観測できることが明らかとなった。計画当初は、GroEL-ES複合体のような800kDaを超える巨大蛋白質複合体では、13CH3シグナルの広幅化やシグナル同士の縮重が懸念されていたが、申請者が開発した新規メチルシグナル標識法を利用する事で、シグナル同士の縮重を大幅に抑える事が可能となり、GroEL14量体やGroEL-ES複合体への適用も見出された。また、GroEL14量体及びGroEL-ES複合体の大量発現系・精製法の確立を行った。これまでに高度好熱菌由来のGroEL-ES複合体およびGroEL14量体について、大腸菌生合成系を利用して重水素化試料を調製する事に成功した。さらに、アミノ酸特異的に標識された試料を調製する事にも成功した。現在までに、GroEL14量体、GroES-EL複合体について、Phe,Tyr,MetおよびLys残基を特異的に標識した試料を調製し、13Cシグナルおよび13C-1Hシグナルの測定に成功している。また、いくつかの残基について一塩基置換変異体を作製し、シグナルの帰属を進行している。平成26年度においては、まずGroEL-ES複合体について、PheおよびMet残基由来のシグナルを帰属するため、一塩基置換変異体の作製を進めた。これにより、Metε位の13C, 1Hシグナルの帰属を進める事が出来た。興味深い点として、315番目のMet残基(M315)と542番目のMet残基(M542)は、GroEL-ES複合体において、それぞれが2つのNMRシグナルを示している事が明らかとなった。これはM315とM542が、GroEL-ES複合体において異なる2つの状態を呈していることを示している。これまでに、GroEL-ES複合体の結晶構造が明らかにされており、M315はGroESとGroELとの相互作用界面に、M542はGroELのC末端領域に存在しており、GroEL14量体の相互作用面に存在している。結晶構造からは、両Met残基について異なる状態を示す知見は得られておらず、GroEL-ES複合体において、機能発現に関わる動態解明に近づくと期待された。温度可変実験等を進め、シグナル変化の解析を試みたが、交換速度の解明には至らなかった。今後、圧力変化の解析などを検討する。また、Met残基のみならず、Ile, Val, Leu等のメチル基のシグナル解析についても最適化を進め、GroEL-ES複合体の動態解明を目指す。一方、芳香族アミノ酸についても、13C-1HシグナルがGroEL-ES複合体においても、培養条件や、安定同位体標識法を最適化することにより、高感度に観測できることが明らかとなった。特に、Tyr残基の芳香環CHシグナルはアミノ酸置換法により、一義的に帰属する事が出来た。構造生物学数種のアミノ酸について、核緩和最適化SAILアミノ酸の開発し、その有用性をモデルタンパク質等を利用して確認する事が出来た。また、Gro蛋白質についても、大量発現系・精製法を確立する事が出来、目的となるアミノ酸を特異的かつ高効率に標識する手法を確立する事が出来た。また、核緩和最適化SAILアミノ酸標識Gro蛋白質のNMR測定も進める事が出来、良好なスペクトルが得られ、シグナルの帰属等を進める事が出来た。さらに、当初困難と思われていた13C-1Hシグナルについても、観測の可能性が見込まれ、動態変化の解析に応用できることが見出された。今年度は、変異体を利用したシグナル帰属を進め、GroEL-ES複合体の形成、基質結合に伴う動態変化の解析を目指す。

シグナル解析としては、13Cシグナルのみならず、13C-1Hシグナルも含め、多角的に進めていく。現在、高度好熱菌GroEL14量体からGroEL-ES複合体を形成する再構成法が確立されていない。そのため、NMRシグナルの帰属を進めつつ。複合体形成の条件検討を行う。再構成法が困難な場合は、ATP結合や基質結合に伴う動態変化を優先して進める。または、既にEL-ES複合体の再構成法が確立している、大腸菌のGro蛋白質の系を優先する事も考慮する。既に、大腸菌Gro蛋白質の発現・精製法は確立している。研究打ち合わせのための交通費を計上していたが、予定よりも出張回数を若干抑えられたため差額が生じた。また、試薬購入に関して、予想よりも試料調製にかかる費用が安価に抑えられたため、差額が生じた。昨年度未使用の助成金は当該年度に予定している変異体調製および学会参加費、論文印刷費に主に使用する。
自転車利用に伴う社会的コストと社会的費用負担の推計

1.TDMに基づく2015年の自転車利用予測モデル作成1999年度の調査研究に続き、15年後の人口構成変化に基づき交通需要がどのように日常的な移動に伴って変化するかについて分析し、徒歩、自転車、バスといった交通手段の将来需要予測と自治体の対応について一般的なモデルを作成した。2.また自転車の活用を積極的に推進するために必要な自治体の政策、レンタル自転車導入、鉄道と自転車のシームレスな活用についての手法導入、駅周辺駐輪場の整備の考え方を戦略的に実施するシステムを提起した。3.鉄道駅の配置と駐輪場の関係を理論的に位置付けて、鉄道事業者と駐輪場整備責任の関係を明らかにした。駅間距離の短い鉄道会社の場合、駅数の増加は人員増を伴うが、絵期間距離が1km以下になると、全ての駅が徒歩圈に入ることになり、結果として駐輪場整備の必要性は著しく低下する。逆に駅間距離が2kmを超えると駐輪場だけでなくバスターミナルの整備、キスアンドライドゾーン整備などが必要になる。一般的に急行停車駅には大量の違法駐輪が生じる。鉄道利用者の固有の行動原理を想定して計画的に駐輪場を整備する必要を示している。4.不法駐輪を排除するために必要な法整備と排除自転車の処分に関わる費用負担の関係を、機会費用概念を基礎に体系化した。また、放置されつづける自転車が潜在的に発生させている社会的費用の推計を個別事例で試みて、キーとなる費用問題を明確にした。5.地域社会における自転車活用を総交通需要の中に位置付ける試みをした。6.自転車道整備、中心市街地活性化、駐輪場整備、不法駐輪処分などまちづくりと自転車の関係づけを行って、自転車の積極的活用策の意義を明らかにした。近年の日本及び、欧米諸国における自転車利用の現状及び政策について調査し、今後の交通システムにおける自転車の位置づけについて研究した。調査方法に関しては、以下のように整理できる。(1)文献、報告書ならびにインターネットで資料を収集、整理した。(2)自転車先進国であるオランダに実施調査に赴いた。(3)愛知県岡崎市においてTDMに自転車を位置づける試みを行った。(4)岡崎市において、総務庁が1998年に実施した「自転車の安全かつ適正な利用の促進に関するアンケート調査」を実施した。(5)「自転車等駐車場整備PFI研究会」に参加する機会を得た。(6)首都圏の鉄道沿線別駐輪場状況を調査した。(7)自転車利用に関する法制度について調査した。サステイナブルが都市政策のキーワードである。歩行者や自転車、路面電車を優遇し、自動車を排除する政策への転換している。オランダでは、1992年に自転車マスタープランが策定された。その内容は、・都市部の5km以下の移動については、自転車利用が自動車利用よりも時間がかかることのないように。・駐輪場の整備などにより自動車から自転車や公共交通機関への転換を促進する。・自転車と自動車の遭遇を減少させる。岡崎市における調査内容は他都市に比べ大差はあまり見られないが、女性の「買物」「通院」が目立った。全国の駅周辺における放置自転車の台数は、1981年98万台に上ったが、その後は徐々に減少し1997年には、64万台になった。これを解消させるためには、駐輪場の整備が不可欠である。その問題点として、用地確保の難しさ、設置主体の財政負担、管理、放置自転車の撤去があげられる。問題は、これらの費用を誰が負担するか、これらの費用を削減する方法を検討することであるが、望ましいシステムが規定されない限りこれらの問題を論じることはできない。本論では都市計画、TDMの観点から費用の問題を取り上げている。1.TDMに基づく2015年の自転車利用予測モデル作成

1999年度の調査研究に続き、15年後の人口構成変化に基づき交通需要がどのように日常的な移動に伴って変化するかについて分析し、徒歩、自転車、バスといった交通手段の将来需要予測と自治体の対応について一般的なモデルを作成した。2.また自転車の活用を積極的に推進するために必要な自治体の政策、レンタル自転車導入、鉄道と自転車のシームレスな活用についての手法導入、駅周辺駐輪場の整備の考え方を戦略的に実施するシステムを提起した。3.鉄道駅の配置と駐輪場の関係を理論的に位置付けて、鉄道事業者と駐輪場整備責任の関係を明らかにした。駅間距離の短い鉄道会社の場合、駅数の増加は人員増を伴うが、絵期間距離が1km以下になると、全ての駅が徒歩圏に入ることになり、結果として駐輪場整備の必要性は著しく低下する。逆に駅間距離が2Kmを超えると駐輪場だけでなくバスターミナルの整備、キスアンドライドゾーン整備などが必要になる。一般的に急行停車駅には大量の違法駐輪が生じる。鉄道利用者の固有の行動原理を想定して計画的に駐輪場を整備する必要を示している。4.不法駐輪を排除するために必要な法整備と排除自転車の処分に関わる費用負担の関係を、機会費用概念を基礎に体系化した。また、放置されつづける自転車が潜在的に発生させている社会的費用の推計を個別事例で試みて、キーとなる費用問題を明確にした。5.地域社会における自転車活用を総交通需要の中に位置付ける試みをした。6.自転車道整備、中心市街地活性化、駐輪場整備、不法駐輪処分などまちづくりと自転車の関係づけを行って、自転車の積極的活用策の意義を明らかにした。
臨床応用を目指した固定源のための生体内吸収性メッシュ状オンプラントシステムの開発

固定源となる生体内吸収性メッシュ状オンプラントシステムの開発を目的とし、オンプラントと組み合わせる薬剤として破骨細胞吸収抑制剤に着目した。第一にウサギ膝関節に骨欠損を作製し、骨吸収抑制剤ビスフォスフォネート(BPs)をBMP含有牛由来脱灰象牙質基質(DDM)に複合化し、移植後修復能を計測した。その結果、高用量BPsはDDMの骨修復能を抑制することが示唆された。第二に、同じく骨吸収抑制剤リベロマイシンA(RMA)をOPGKOマウスに用いた結果、RMAはOPGKOマウスの歯槽骨吸収を強力に抑制した。以上より2つの骨吸収抑制剤は応用の方法により生体内吸収性オンプラントの骨増生を促し有効と示唆された。歯科矯正治療を効率的に行うためには、固定源の確保が重要である。本研究では、骨内に植立を行わず、骨表面に設置するオンプラントのうち、生体内で吸収するが強固な固定が得られる骨形成因子(BMP)複合吸収性骨膜下オンプラントの開発を行うことを目的とした。まず、オンプラント体を植立後、早期にかつ旺盛に骨修復を促進する事が必要であるため、BMPを含有する脱灰された抜去歯牙(DDM)を吸収性高分子材のモデルとし、骨修復能を検討することとした。次いで、このDDMに破骨細胞吸収阻害剤であるビスホスホネートを含有させ、その効果を確認することとした。具体的には、ウサギ膝関節部に骨欠損を作製し、欠損部にDDMを埋植し骨修復能を観察した。さらに、破骨細胞抑制剤であるビスホスホネートを投与することにより、骨軟骨修復能に及ぼす影響を検討した。また、骨メッシュ状オンプラントを実際のヒトに応用する前提として、実際の矯正臨床で用いられている歯科矯正用アンカースクリューと、以前より用いているヘッドギアーを用いた症例とを比較し、双方にどのような違いがあるかの検討を行い、現在データをまとめている。歯科矯正治療を効率よく行うためには、歯を動かすだけでなく移動させたくない歯は動かないようにする必要があり、固定源を確保することが非常に重要と考えられる。本研究では歯槽骨の内部に埋入せず、骨表面に設置して固定を行う矯正用オンプラントシステムのうち、強固な固定が得られる骨形成因子(BMP)を複合化させ、生体内で吸収する骨膜下オンプラントの開発を目的とした。本年度は吸収性高分子材料のモデルとして脱灰された抜去歯牙(DDM)を用い、欠損部での骨の修復にどのような違いがあるか検討を行った。具体的には、ウサギ膝関節に欠損部を作製し、DDMと、DDMに骨吸収抑制剤であるビスフォスフォネートを添加した2種類を埋植し、それぞれの骨と軟骨の構造を解析し、肉眼的評価と組織学的解析を行った。以上についてまとめ、論文を作成中である。また将来ヒトに応用することを目的として、その植立部位を検討するために、現在矯正歯科治療で使用しているミニスクリュー装置についてフォースシステムと効果を検討した。具体的には上顎前突の患者を対象として、上顎前歯を舌側に移動する時、口蓋にミニスクリューを植立して持続的に固定力を発揮する群と従来型としてヘッドギアーを用いて固定とする群に分けた。以上の2群で治療期間と治療前後の変化について比較し検討を行った。その結果、上顎前歯を舌側移動する期間はミニスクリューを固定とする群の方が長かった。しかし、全体の治療期間については2つの群に有意な差は認められなかった。また、治療前後の変化はミニスクリュー群の方が大きかった。このことより、従来型よりもミニスクリューを固定とした矯正治療では全体の治療期間は変わらないが、治療後により良い変化が起きることが示唆された。以上の結果についてまとめた論文が掲載された。歯科矯正治療を効率よく行うためには歯を動かすだけでなく、移動させたくない歯は動かないようにする必要がある。本研究では、歯槽骨内部に埋入せず、骨表面に設置して固定を行う矯正用オンプラントシステムのうち、強固な固定が得られる骨形成因子(BMP)を複合化させ、生体内で吸収する骨膜下オンプラントの開発を目的とした。本年度は、吸収性高分子材料のモデルとしてBMPを含有している脱灰された抜去歯牙(DDM)と、骨吸収抑制剤ビスフォスフォネート(BPs)を直接DDMに添加したものをウサギの膝関節に作製した骨欠損に移植し、BPsの直接投与がDDMの骨修復能に及ぼす影響を検討した。その結果、より低用量であっても、BPsをDDMに直接添加することによりDDMの骨軟骨修復能抑制が認められ、骨修復能を必要とする部位に対してBPsを使用する場合には特に注意が必要であることが示唆された。また近年、成人の矯正治療患者が増加しており、骨粗鬆症や歯周病を有すると、治療中に骨代謝のバランスが崩れ、歯槽骨の骨吸収が生じる可能性がある。オンプラントは成人に使用する事が予想されることから、骨代謝を薬剤でコントロールするため従来用いられているBPsではなく、選択的破骨細胞抑制剤であるリベロマイシンAの投与が高回転型骨粗鬆症モデルマウスOPG-/-マウスに及ぼす影響について検討を行った。その結果、OPG-/-マウスにリベロマイシンAの投与を行ったところ、骨吸収抑制と歯槽中隔部歯槽骨の破骨細胞数が有意に減少し、炎症性サイトカインの減少が認められた。

このことより、リベロマイシンAは歯槽骨部における骨代謝をコントロールできる可能性が示唆され、オンプラントを生体に用いるための骨固定の強化において、リベロマイシンAが有効である可能性が示唆された。以上の結果についてまとめた論文が掲載された。固定源となる生体内吸収性メッシュ状オンプラントシステムの開発を目的とし、オンプラントと組み合わせる薬剤として破骨細胞吸収抑制剤に着目した。第一にウサギ膝関節に骨欠損を作製し、骨吸収抑制剤ビスフォスフォネート(BPs)をBMP含有牛由来脱灰象牙質基質(DDM)に複合化し、移植後修復能を計測した。その結果、高用量BPsはDDMの骨修復能を抑制することが示唆された。第二に、同じく骨吸収抑制剤リベロマイシンA(RMA)をOPGKOマウスに用いた結果、RMAはOPGKOマウスの歯槽骨吸収を強力に抑制した。以上より2つの骨吸収抑制剤は応用の方法により生体内吸収性オンプラントの骨増生を促し有効と示唆された。本年度はウサギ膝関節部に骨欠損を作製し、吸収性高分子材料のモデルとして脱灰されたウシ下顎前歯を抜去後、完全脱灰を行った脱灰歯牙象牙質基質(DDM)を骨補填材として用いた。また、DDMに骨吸収抑制剤としてビスフォスフォネート製剤を添加し、ともに埋植し、骨補填材が骨軟骨修復能に及ぼす影響について引き続き検討を行った。方法としては、マイクロCTを用いた骨軟骨構造解析、組織学的解析では骨修復評価と軟骨修復評価について行った。また、肉眼的所見についても評価を行った。その結果についてまとめ、論文を作成中である。また、オンプラント植立部位の選定にあたり、将来ヒトに応用することを目的として、実際臨床で使用している歯科矯正用アンカースクリューと従来型のヘッドギアーについて検討を行った。具体的には治療期間と治療結果の違いについて検討を行った。その結果について論文を作成し、掲載された。歯科矯正学来年度は、本年度より行っている吸収性高分子材料のモデルとして脱灰された抜去歯牙(DDM)と骨吸収抑制剤であるビスフォスフォネート製剤を用いた結果についてまとめ、論文を投稿する予定である。また、将来的にオンプラント体を設置する部位を選定するために、現在実際の臨床で用いられている歯科矯正用アンカースクリューを用いて、選定部位の1つである口蓋部の骨の厚さについて検討を行い、結果をまとめていく予定である。本年度は、ウサギ膝関節部に骨欠損を作製し、欠損部にDDMを埋植し骨修復能を観察した。さらに、破骨細胞抑制剤であるビスホスホネートを投与することにより、骨軟骨修復能に及ぼす影響を検討した。具体的には、牛抜去歯よりDDMを作成し、ウサギ膝関節骨欠損部に埋植して、いくつかの投与濃度に分けたビスホスホネートを投与し、骨修復能力を検討した。マイクロCT、HE染色、軟X線写真を用い、骨形成能力と骨修復機転を評価することとしている。またオンプラント体の選定を行うにあたり、骨メッシュ状オンプラントを実際のヒトに応用する前提として、まず実際の矯正臨床で用いられている歯科矯正用アンカースクリューと、以前より用いているヘッドギアーを用いた症例と比較して、どのような違いがあるかの検討を行い、現在データをまとめている。臨床的な植立部位の検討を行うための口蓋部についての診査が遅れ、達成できなかったため。来年度は、ウサギ膝関節部へのDDM埋植実験の結果をまとめ、論文作成を行う。
作用素論と作用素環論との交わり

作用素の可換性の特徴つけ、作用素の指数を環に拡張した環の拡大理論に関する成果も得たが、これらは従来からの研究の流れの中にある。この研究の特徴は、作用素の数域ノルムの概念を環の枠組みで考察することである。古典的な結果としてシュアーによる行列のシュアー積の概念があり、そのノルムの特徴付けがハーゲラップにより再発見されると共に作用素環の特殊なテンソル積として拡張され、作用素空間論の中で重要な役割を果たす概念として研究されてきた。作用素環におけるシュアー積の性質については、前科学研究費補助金の成果がある。ハーゲラップの、特徴付けに数域ノルムを用いた安藤の特徴付け(行列版)があり、ここでは安藤の結果の作用素環の枠内での一般的な拡張を得た。これはハーゲラップの結果の拡張と見ることができ、作用素空間の理論との関係が予想される。この結果に対応して数域作用素空間の概念を導入し、作用素空間論で重要なルアンの結果の数域作用素空間版の結果を得、ルアンの定理を包含する成果となっている。ルアンの結果にある作用素空間の構造と数域作用素空間の構造の併用によって、空間の実現の方法に精密な情報が与えられることになるが、この方面の成果が今後の研究目標になる。作用素論の話題としてシュアー積は多くの研究がある。シュアー積によって定まる写像は、作用素環の言葉でいうと極大可換子環をモジュールとする写像となり、自然に完全有界写像になる。この視点は本研究の出発点でもある。モジュール完全有界写像の分解に関連してハーゲラップはシュアー写像のノルムの特徴付けを与え、安藤-大久保はノルムの拡張として数域半径を考え、有限次元の場合に拡張となる結果を与えた。モジュール写像と数域半径の議論を精密化することによって代表者と研究分担者によって無限次元の場合にも安藤-大久保の結果が成立すること、もともとのハーゲラップの結果の拡張などを得た。完全有界ノルムは写像の分解と結びつけられ、ある空間をスルーする写像のクラスのノルムで特徴付けられる。この類似として数域半径は、対称的に2つの空間をスルーする写像のクラスのノルムで特徴付けられることが現在得られており、古典的なバナッハ空間論の対比としても興味深い。対称的に2つの空間をスルーする写像は、完全有界写像の可換子表現と密接に関係していること、ノルム、数域半径の関係は代数的な特徴付けに相当することなどがわかりつつあり、作用素の性質と密接なところから研究を推進してきたが、行列化したノルム空間として直接的にヒルベルト空間を意識しないスペースフリーな議論の可能性が示唆されているようにも見える。作用素の研究が作用素環論の切り口から少なからず動きだしてきている手ごたえがあり、研究分担者とともに写像の分解との関係、作用素空間の表現定理に相当する数域半径作用素空間の導入とその表現定理と、議論の進展を図っている。有界線形作用素のなす環の特徴付けは、ゲルファンドの仕事に端を発し、フォンノイマン環における境の研究と続き、Choi-Effrosの作用素システムの特徴付け、1980年代後半のRuanによる作用素空間の結果など空間を用いないが、その背後に空間が潜み、豊かな構造を持つことを保証するという流れで、新たなBanach空間論の展開を示唆してきた。ノルムに関する完全有界性と数域半径ノルムに関する完全有界性の関係について従来、その関係を調べてきたが数域半径ノルムの特徴付けが得られ、またそのノルムから通常のノルムとの関係を論じることが可能となり、作用素空間の数域半径ノルム版が考察でき、さらに2つのノルム構造を考えることが可能となった。上記のことが意味することは、従来の作用素空間においては対合の構造を無視した空間への実現であったが、ノルムと数域半径ノルムの関係という意味で対合の構造を部分的に保持できることである。作用素の研究において正規性は良い条件を意味し、対合に関する条件であることを考えると、作用素論としての作用素の議論を(数域半径)作用素空間を用い、作用素環論の枠組みでのアプローチの可能性が見えてくる。また、Banach空間上の作用素をHilbert空間上の作用素して捉え直すことによってスペクトル等に新しい視点が与えられるかどうか、など多くの試すべき事柄がある。

前年度は完全有界写像のノルムの研究を主とし、今年度は数域半径作用素空間の特徴付けを行い、引き続き、その応用へと研究を展開させていく。作用素空間、つまりノルム空間に行列ノルムの構造を与えることによって、その空間はヒルベルト空間上の有界線形作用素が作るノルム空間と見ることができる。これは抽象的なノルム空間に具体的な作用素の構造を見出すことができるという、Ruanによる成果であり、作用素空間の理論はEffros-Ruan, Paulsen, Pisierらにより深められた。有界線形作用素においてノルム、スペクトルは、その特徴を現す量として重要であるが、数域、数域半径という量もそれらと密接な関係があり、多くの研究がなされている。作用素のノルムは、その写像によるノルムの変化として記述されるが、数域半径もノルムと同様な性質を持つので、作用素の数域ノルムを考えることができる。この研究は、シュア-積と呼ばれる特殊な形の線形写像に対するHaagerupの研究に端を発する。これはHaagerupテンソル積と呼ばれる作用素空間として良い構造を持つテンソル積に関係するなど作用素空間論で中心的な話題となる。Haagerupによるシュア-ノルムの特徴付けは、安藤により有限次元写像の場合にシュア-写像の数域ノルムの特徴付けに拡張された。この安藤による結果の拡張は既に前年度に得たが、Haagerup積のBanach空間としての特徴付けにヒルベルト空間を経由する写像を用いることができる。これに対応する結果としてHaagerup積の数域版としてヒルベルト空間を経由する四角形を考えることができる。また、このHaagerup積の数域版という概念は、数域ノルム構造を持つ作用素空間という概念を生み出し、従来の作用素空間の構造に加えて、数域作用素空間というより精密な構造を与えることができた。行列構造、完全正値性、完全有界性の概念はヒルベルト空間が現れるところに必須の概念であり(例えば量子情報理論なども)、上記の成果の応用を考える上で、作用素の基礎理論として、正の作用素の性質、量子符号化と完全正写像(チャンネル)などとの関わりを対象に、さらなる展開を進めているところである。
神経伝達物質放出機構におけるSNARE制御タンパク質トモシンの役割と作用機構

神経細胞が次の神経細胞に情報を伝えるシナプス伝達の主たる過程は、神経伝達物質の放出により行われている。従って、神経伝達物質の放出の過程を解明していくことは、シナプスの可塑性ひいては記憶形成の過程を理解する上で重要である。これまで、私共は、神経伝達物質の放出にSNARE系の活性制御タンパク質であるトモシンが抑制的に働くことを明らかにしている。トモシンがt-SNAREsとトモシン複合体を形成し、小胞融合に必須なSNARE複合体の形成を抑制することにより、神経伝達物質の放出を制御している。このトモシンの生体での機能を明らかにするために、トモシンノックアウトマウスを作成し、トモシンの生理的作用について解析した。その結果、トモシンが、SNARE複合体の多量体化の促進とSNARE複合体形成の抑制の二つの作用を介して、強力に神経伝達物質の放出を抑制することを明らかにした。ところが、最近、私共は、トモシンが神経伝達物質の放出に抑制的だけでなく、促進的に働くことを見い出した。そこで、このトモシンの促進的作用について解析し、以下の結果を得た。1)培養ラット上頸交感神経細胞でトモシンをノックダウンすると、アセチルコリンの分泌を抑制した。2)トモシンの促進的作用には、抑制的に作用するトモシンのC末端側のシンタキシン結合領域ではなく、N末端側のWD40リピート配列を含む領域が関与していた。以上の結果から、トモシンはN末端側のWD40リピート配列を介して、神経伝達物質放出を促進的にも調節していると考えられた。このように本年度は、トモシンの促進的作用の分子メカニズムについて、当初の計画以上の成果をあげることが出来た。このトモシンの生体での機能を明らかにするために、トモシンノックアウトマウスを作成し、トモシンの生理的作用について解析し、以下の結果を得た。1、トモシンノックアウトマウスでは、神経伝達物質の放出が促進した。2、トモシンノックアウトマウスでは、短期記憶に異常が認められた。3、トモシンノックアウトマウスでは、SNARE複合体量が減少した。4、トモシンのN末端側のWD40リピートドメインがt-SNAREsと結合し、トモシンはSNARE複合体の形成と多量体化を促進した。5、培養ラット上頸交感神経細胞において、WD40リピートドメインがアセチルコリン放出を抑制した。以上の結果から、N末端側のWD40リピートドメインによるSNARE複合体の多量体化を促進とC末端側のv-SNARE相同領域によるSNARE複合体形成の抑制の二つの作用により、トモシンが強力に神経伝達物質の放出を抑制することを明らかにした。
酵母Three-Hybridシステムによる植物ホルモン受容体のクローニング

酵母Three-hybrid法は、低分子リガンド(bait)とタンパク質の相互作用を酵母細胞内で検出し、リガンド受容体候補遺伝子をcDNAライブラリーから直接クローニングする方法である。本研究では、baitとして用いるオーキシンリガンドの合成とその生理活性の検討を行った。またスクリーニングの感度を向上させる目的でThree-hybrid法の改良を試みた。1)オーキシンリガンドの合成と生理活性;まずデキサメタソン(Dex)との架橋を目的とし、NAAの構造活性相関を化合物のオーキシン活性をシロイヌナズナの根の伸長阻害試験により評価した。NAAのアセトキシメチルエステル誘導体は生体内で速やかに加水分解されるためNAAと同等の活性を持つこと、一方NAAのメチルエステルはIC_<50>にしてNAAの約1/6に低下することから、活性にはカルボキシル基が重要であることが判った。そこでNAAを基本骨格として側鎖メチレン基から炭素鎖を伸ばしてDexと架橋可能な官能基を導入した化合物を合成した。そのメチルエステル体は最終濃度10^<-4>Mで顕著に根の伸長を阻害し、10^<-5>Mでは根の重力応答に異常を与えたことから、低濃度ではオーキシンとしてよりもむしろオーキシン輸送の阻害剤として作用している可能性が示唆された。一方、その加水分解物は10^<-5>Mで顕著に根の伸長を阻害し強いオーキシン活性を示した。今後、この化合物を元にオーキシンリガンド創製を目指す。2)酵母Three-hybrid法の改良;スクリーニング感度の向上を目的とし、グルココルチコイド受容体とDexとの相互作用よりもさらに強固なNi-NTAとHis-tag相互作用をThree-hybrid法に応用した新しいスクリーニング法の構築を試みた。Dexとニトリロ三酢酸(NTA)を架橋した複合体(Dex-NTA)およびその細胞膜透過性を向上させたアセトキシメチルエステル誘導体を合成した。His-tagを付加したGAL4-BDおよびGAL4-ADとグルココルチコイド受容体との融合タンパク質を発現させた酵母をリガンド添加培地上で培養したが、リガンドに依存したレポーター遺伝子の転写活性化は検出されなかった。現在リガンドの構造、スペーサーの長さも含めてレポーター遺伝子の転写活性化が起こる条件を引き続き検討している。【目的】酵母Three-hybrid法は既存のTwo-hybrid法に低分子リガンドを介在させ、リガンドとタンパク質の結合・相互作用を酵母細胞内でのレポーター遺伝子の転写活性化により検出し、低分子リガンド受容体遺伝子をクローニングする方法である。本研究では、(1)ニッケル-NTAとヒスチジンタグとの強固な結合をThree-hybrid法に応用して新しいスクリーニング法を構築する、(2)改良法を利用してニッケル-NTAと植物ホルモンを架橋した異種二量体化合物を合成し、植物ホルモン受容体をクローニングすることを最終目的としている。【方法と結果】まずグルココルチコイドの一種であるデキサメタソン(Dex)とニトリロ三酢酸(NTA)をスペーサーを挟んで架橋した異種二重体(餌)の合成を行った。またGAL4のDNA結合領域(GAL4BD)のC末端にヒスチジン残基6個を導入したタンパク質をコードするプラスミド(鉤針)を構築した。さらにGAL4転写活性化領域(GAL4AD)とグルココチコイド受容体(GR)との融合タンパク質をコードするプラスミド(獲物)を構築し、両プラスミドを酵母細胞内に導入した。形質転換した酵母細胞をニッケルを配位したDex-NTA合成リガンド添加培地上で培養すると、細胞内に吸収された合成リガンドを挟んで(GAL4BD-Histag)+(NTA-Dex)+(GAL4AD-GR)というThree-hybrid複合体を形成しGAL4転写活性化によるレポーター遺伝子の発現誘導が期待される。現在、このThree-hybridの形成による栄養要求性の回復、LacZレポーター遺伝子の活性化について、リガンド最少要求濃度、NTAやDex単独処理による競合阻害などの諸性質を調べることにより、本改良法を評価しているところである。

一方、その加水分解物は10^<-5>Mで顕著に根の伸長を阻害し強いオーキシン活性を示した。今後、この化合物を元にオーキシンリガンド創製を目指す。2)酵母Three-hybrid法の改良;スクリーニング感度の向上を目的とし、グルココルチコイド受容体とDexとの相互作用よりもさらに強固なNi-NTAとHis-tag相互作用をThree-hybrid法に応用した新しいスクリーニング法の構築を試みた。Dexとニトリロ三酢酸(NTA)を架橋した複合体(Dex-NTA)およびその細胞膜透過性を向上させたアセトキシメチルエステル誘導体を合成した。His-tagを付加したGAL4-BDおよびGAL4-ADとグルココルチコイド受容体との融合タンパク質を発現させた酵母をリガンド添加培地上で培養したが、リガンドに依存したレポーター遺伝子の転写活性化は検出されなかった。現在リガンドの構造、スペーサーの長さも含めてレポーター遺伝子の転写活性化が起こる条件を引き続き検討している。
高齢者のうつに対する集団認知行動療法の地域における実践研究

(1)高齢者のうつ予防のための心理教育の高齢者における効果京田辺市内の5地区の在宅の65歳以上の高齢者を対象に行ったうつ予防のための心理教育の効果を、知識、自己効力感、気分、生活習慣の観点から検証した。その結果、いずれにおいても介入の効果が認められ、介入後1ヶ月後にも効果が維持されていた。そのため、本研究での介入が高齢者のうつ予防に有効であることが示唆された。一方で、地域住民の生活環境や成育歴が効果に影響しており、プログラムの検討にはこのような個々の参加者の特性を考慮する必要があることも明らかとなった。(2)高齢者のうつ予防のための心理教育のスタッフにおける効果高齢者のための心理教育プログラムに参加した学生スタッフにおける参加の効果を、知識、自己効力感、気分から測定したところ、高齢者と同様に参加の効果が認められた。以上の結果から、地域と大学との連携による高齢者への介入は、対象者、参加者ともに気分に関連する変数での効果が期待される。高齢期のうつ、自殺を予防するうえでも、うつ予防の啓発を目的としたプログラムの必要性が示されたといえる。(1)高齢期のうつの背景要因についての調査高齢期のうつ病の予防と治療に効果的な認知行動療法のプログラムを作成するために、高齢者のうつの背景要因を把握することが必要だと考えられる。そこで、地域在住の65歳以上の高齢者を対象に調査を実施し、高齢期のうつ病の背景要因を検証した。本調査では、背景要因の中でも高齢期のうつ病と関連する心理社会的要因として健康状態と自動思考を取り上げ、相互の関連性を検証した。その結果、いずれにも密接な関連が認められた。高齢者を対象に介入する際には、高齢者を取り巻く生活全般を包括的に理解し認知の変容を目指す介入方法の検討が必要だと考えられる。この調査の実施と結果は同志社女子大学学術研究年報に「高齢者の抑うつ症状と健康状態および自動思考の関連」(日下,2007)としてまとめた。(2)高齢期のうつに効果的なプラグラムの検討うつ傾向のある11名の高齢者に対する集団認知行動療法の効果測定の結果、BDI-II、うつに関する知識、活動量において改善が認められた。この結果をもとに、高齢者の情緒に働きかける心理療法として認知行動療法を取り上げ、著書「高齢者のための心理学」(小林芳郎編著,2008)の「高齢者の心理療法-認知行動療法的な援助」に紹介した。
新たな分子遺伝学的アプローチによる新規クロマチン環境制御のメカニズム

本研究は、組織や時期特異的な転写制御機構を解明するため、新たなクロマチン環境制御機構に着目し、これまで独自に構築した分子遺伝学的手法により解析を行った。その結果、新規ヒストンシャペロンの同定やヘテロクロマチン領域におけるヒストンアセチル化転移酵素の新たな機能を見出した。さらに、細胞周期に応じて調節されるヒストン遺伝子発現の分子機構や、インスレーターの新たな機能制御機構を明らかにした。以上の成果は、各々選択的なクロマチン構造調節機構を示しており、組織や時期特異的な転写制御機構解明の一端となった。本研究はショウジョウバエ個体内に生体内クロマチン構造変換を考慮した転写系を構築し、新規クロマチン環境変換因子機能解析を試みた。まず、新規ヒストンシャペロン(DEK)の同定に成功した。このヒストンシャペロンはハエ成熟ホルモンであるエクダイソン依存的にクロマチン上にリクルートされ、ヒストン置換によりヌクレオソーム構造の変換機能が判明した(未発表データ)。またクロマチンバウンダリーを保つDNA構造配列であるインスレーター解析系を独自にハエ個体内に構築し、インスレーター新規機能解明を試みた。その結果、インスレーター配列ではnon-coding RNA (ncRNA)が転写されることを見出した。さらにこのncRNAがクロマチンバウンダリー構造維持に必須であることが判明した(未発表データ)。更にショウジョウバエ複眼モザイク表現型を応用し、リガンド依存的な核内レセプター転写活性をクロマチン構造変換能に置換したクロマチン環境状態把握系を構築した。その結果、アンドロゲン受容体新規転写共役因子USP22の同定に成功した。USP22はTATA-boxをもたない標的遺伝子プロモーターにて機能するTFTC/STAGA複合体構成因子であり、ヒストンH2Bの脱ユビキチン化活性を示すことを明らかにした。以上の成果より、様々な新規クロマチン環境制御メカニズムを提唱することができ、かつこれら遺伝子欠損変異体のハエ表現型より生体内意義を明確化することができた。近年、ユークロマチン上において転写が活性化される際にはその標的遺伝子プロモーターを取り巻くピストンに対し様々な修飾が極めて重要であることがわかってきた。アセチル基修飾(アセチル化)を担うCBP/p300は、種を越えて構造と機能が保存された代表的なヒストンアセチル基転移酵素で、多くの遺伝子の転写活性化には欠かせないことが知られている。一方で、CBP/p300は転写不活性化にも拘わることが報告されつつあり、その分子機構は不明であった。我々はショウジョウバエ複眼の赤色色素を指標にしたクロマチン構造変化の解析系からショウジョウバエGBPがヘテロクロマチン形成能を示すことに着目し、GBPが唾液腺染色体のユークロマチンのみならず、ヘテロクロマチン上にも局在すること、更にヘテロクロマチン上では転写抑制を促すことを見出した。そのヘテロクロマチン上のCBP/p300はピストンを脱アセチル化する酵素Sir2にアセチル化修飾し、アセチル化されたSir2はピストンに対し脱アセチル化活性を強めることが判明した。すなわち、転写活性化にこれまで広く知られていたヒストンアセチル化酵素が、ヘテロクロマチン上では標的を変え、ヘテロクロマチン化に寄与することが明らかとなった。この成果は、一つの転写共役因子がヘテロクロマチン上でも積極的にヘテロクロマチン化を促すことを意味しており、リクルートされる場所により標的遺伝子の発現調節していると考えられる。すなわち、時期や組織特異的な遺伝子発現の選択性を示す一つの作用機序を示唆するものである。
α-ジスルフォン酸錯体による単結晶フォトクロミズムの反応ダイナミクスの解明

本研究の目的は、可逆な光応答機能をもつα-ジスルフォン酸錯体による単結晶フォトクロミズムの反応ダイナミクスの解明を通して、次世代記録媒体開発のための基礎科学を確立することである。今年度は、平成17年度に得られた知見を基に、結晶内で反応空間を形成するCp^*(ペンタメチルシクロペンタジエニル)配位子を化学修飾(置換基の導入)した新規α-ジスルフォン酸錯体を合成し、単結晶フォトクロミズムに及ぼす置換基効果を明らかにすることによって、その反応ダイナミクスの解明を目指した。その結果、4種類の新規置換基を有するα-ジスルフォン酸錯体の合成、結晶の作成、ならびにその単結晶フォトクロミック機能を明らかにすることに成功した。一例として、Cp^*配位子のメチル基一つをエチル基に置換したCp^<Et>配位子を有するα-ジスルフォン酸錯体について得られた成果を以下に示す。温度可変固体NMRよって「反応空間を形成するCp^<Et>配位子」の動的過程を調べたところ、エチル基の導入によって「反応空間」のダイナミクスが制御可能であることがわかった。また、原子間力顕微鏡によってフォトクロミック反応に伴う「結晶表面形状変化」の動的過程を追跡したところ、「光誘起結晶表面構造変化」のダイナミクスを世界に先駆けて観察することに成功した。これらの成果は、平成18年12月(福岡)で行われた2nd ISCCS国際会議での招待講演含めて、国内外の学会、討論会で発表した(国際会議5件、国内6件)。また、得られた研究成果を3報の学術論文として発表した。さらに、本研究遂行に伴い派生した研究成果を用いて1件の特許出願を行った(次ページ参照)。本研究の目的は、可逆な光応答機能をもつ新規α-ジスルフォン酸錯体による単結晶フォトクロミズムの反応ダイナミクスの解明を通して、次世代記録媒体開発のための基礎科学を確立することである。本単結晶フォトクロミックシステムにおける特徴のひとつはCp^*(シクロペンタジエニル)配位子の回転運動に基づく「動的反応空間」の中でα-ジスルフォン酸ユニットのフォトクロミック反応が進行することである。本年度は、研究実施計画(平成17年度)に従い、フォトクロミック単結晶における「1.分子構造変化」「2.結晶形態変化」のダイナミクスに着目し研究を進めてきた。以下にその成果を示す。(1)「動的反応空間」の温度コントロールにより、本フォトクロミック反応の初期に生成する立体異性体の生成分布(分子構造変化)に相違が見られた。この結果は、本単結晶フォトクロミズムの特徴のひとつである「結晶中で進行する選択的反応」のダイナミクス解明につながるものである。(2)Cp^*配位子の化学修飾により、「動的反応空間」の柔軟性を著しく低下させることができた。結晶内での回転運動の障害となるエチル置換基を導入したCp^<Et>配位子を用いた錯体の結晶相フォトクロミック反応では、光反応の進行に伴い結晶にクラックが入る(巨視的な「結晶形態変化」に相違が見られた)。すなわち、本単結晶フォトクロミズムにおける「動的反応空間」の果たす役割を明らかにすることができた。これらの成果は、平成17年12月(ハワイ、コナ島)で行われた1st ISPCCS国際会議での招待講演含めて、国内外の国際学会、討論会で発表した(計8件)。また、本研究遂行に伴い派生した研究成果を4報の学術論文として発表した(次ページ参照)。
放射性同位元素(RI)標識モノクローナル抗体を用いた腫瘍特異的な癌治療法の開発

放射性同位元素で標識したモノクローナル抗体を用いて、マウスに移植したヒト腫瘍の治療を行うことができる。しかしヒトにマウス型抗体を繰り返し投与すると、患者血中に抗マウス抗体が検出されるようになる。遺伝子工学の進歩により、ヒト型抗体が作られるようになった。本研究では標識抗体を繰り返して投与した患者に産生される抗マウス抗体を解決することを目的に、遺伝子工学の手法を用いてヒト型抗体を作製。マウス抗体と同じようにヒト型抗体のテクネシウム(Tc)-99m標識を行い、Tc-99m標識ヒト型抗体が、免疫活性を失うことなく、動物に移植した腫瘍に特異的に集積する事を確認した。前立腺癌患者においてTc-99m標識ヒト型抗体を用いたがん診断の臨床的有用性を検討するとともに、これまでのマウス抗体の投与に比べ、遺伝子工学手法で作製したヒト型抗体では血中に抗マウス抗体が産生されず、安全に繰り返し用いられることを明らかにした。今後さらに卵巣癌に対するヒト型抗体を遺伝子工学の手法で作製し、RI標識抗体の臨床応用による、卵巣癌の画像診断、治療を行う。
干潟域のヘドロ化問題に挑む静電気力を考慮した有機泥の凝集・分散機構の解明

感潮域では淡水が海水と混合すると静電気力のパラメータの一つであるイオン強度が増加して電気二重層を薄くするため,土粒子と有機物が結合(フロック化)し,沈降速度を速めて堆積している.感潮域における有機泥の循環の解明には電気化学的な要因を無視することはできない.本研究では,海底堆積泥を対象として強制的に吸着するイオンや間隙水のイオン濃度を変化させ,有機泥の表面電位(ゼータ電位)と有機泥に吸着している陽イオンの種類と濃度,沈降速度を測定し,静電気力と沈降速度の関係を明らかにした.実験においては,NaCl,CaCl2,AlCl3溶液に海底堆積泥を入れて撹拌することで,強制的にNa,Ca,Alイオンが多く吸着した有機泥を作製し,沈降速度を測定するための沈降実験とゼータ電位の測定を実施した.ゼータ電位の測定時には純水だけでなく,イオン強度を0.02,0.1,0.6 mol/Lに変化させた溶液を用いることで,吸着イオンとイオン強度を変化させた条件でのゼータ電位を測定した.採取状態の底泥のゼータ電位は純水で測定すると-40 mV程度であるが,アルミニウムイオンやカルシウムイオンが吸着した泥のゼータ電位は純水で測定するとそれぞれ+30 mV,-30 mVとなり,ゼータ電位が増加した.また,吸着陽イオンが同じ泥でも溶液のイオン強度が増加するとゼータ電位が増加した.沈降実験から得られた沈降速度とゼータ電位の関係から,ゼータ電位の絶対値が小さくなると凝集性が高くなることがわかった.また,ゼータ電位は吸着陽イオンと溶液のイオン強度の両方の影響を受けて変化しており,溶液のイオン強度を変化させることでイオン強度と吸着イオンの効果を含んだ沈降速度を推定可能であることがわかった.都市河川では有機泥が過剰に堆積し,底質が還元化することによってヘドロ化が進行し問題となっている.有機泥の循環(凝集・沈降・堆積・巻き上がり)機構の解明なくしてはヘドロ化した干潟の改善やヘドロ化への対策を成功に導くことは難しい.感潮域では淡水と海水が混合するため,イオン濃度(=イオン強度)が大きく変動する.そのため,有機泥の循環機構の解明には電気化学的な要因を無視することはできない.本研究では,河口域でのヘドロ化した干潟の回復を目的として,有機泥の静電気力(表面電位や間隙水のイオン濃度)を考慮した凝集・分散機構の解明を目指している.1年目は強制的に吸着するイオンと間隙水のイオン強度を変化させた有機泥を作成し,泥粒子や界面の沈降速度,表面電位の測定を実施した.測定結果より,泥粒子はイオン強度が高くなるほど凝集しやすくなり,有機泥の表面に吸着する陽イオンの価数が大きくなると表面電位が高くなるため凝集しやすくなることを明らかにし,その関係は電気化学的な微細粒子の凝集・分散を表現するDLVO理論を用いて説明可能であった.また,界面の沈降速度は有機泥の表面に吸着する陽イオンに依存して変化し,吸着陽イオンの価数が大きいほど界面の沈降速度が遅くなることを明らかにした.これらの結果はこれまで物理的な要因のみが考えられていた泥の巻き上がりや凝集・堆積が電気化学的な要因によっても変化することを示す重要な結果である.1年目で予定していた項目は,実験に使用する有機泥の採取と有機泥の性状と表面電位の測定の2つであった.有機泥の採取,有機泥の性状や表面電位の測定は完了しており,採取した試料を用いた沈降実験も先行して既に実施しており,結果を得ている.感潮域では淡水が海水と混合すると静電気力のパラメータの一つであるイオン強度が増加して電気二重層を薄くするため,土粒子と有機物が結合(フロック化)し,沈降速度を速めて堆積している.感潮域における有機泥の循環の解明には電気化学的な要因を無視することはできない.本研究では,海底堆積泥を対象として強制的に吸着するイオンや間隙水のイオン濃度を変化させ,有機泥の表面電位(ゼータ電位)と有機泥に吸着している陽イオンの種類と濃度,沈降速度を測定し,静電気力と沈降速度の関係を明らかにした.実験においては,NaCl,CaCl2,AlCl3溶液に海底堆積泥を入れて撹拌することで,強制的にNa,Ca,Alイオンが多く吸着した有機泥を作製し,沈降速度を測定するための沈降実験とゼータ電位の測定を実施した.ゼータ電位の測定時には純水だけでなく,イオン強度を0.02,0.1,0.6 mol/Lに変化させた溶液を用いることで,吸着イオンとイオン強度を変化させた条件でのゼータ電位を測定した.採取状態の底泥のゼータ電位は純水で測定すると-40 mV程度であるが,アルミニウムイオンやカルシウムイオンが吸着した泥のゼータ電位は純水で測定するとそれぞれ+30 mV,-30 mVとなり,ゼータ電位が増加した.また,吸着陽イオンが同じ泥でも溶液のイオン強度が増加するとゼータ電位が増加した.沈降実験から得られた沈降速度とゼータ電位の関係から,ゼータ電位の絶対値が小さくなると凝集性が高くなることがわかった.また,ゼータ電位は吸着陽イオンと溶液のイオン強度の両方の影響を受けて変化しており,溶液のイオン強度を変化させることでイオン強度と吸着イオンの効果を含んだ沈降速度を推定可能であることがわかった.2年目に実施予定の項目は,間隙水のイオン濃度を変化させた有機泥の作製と沈降速度の測定と有機泥に吸着する陽イオンや有機物量を変化させた有機泥の作製と表面電位,沈降速度の測定の2つである.

間隙水のイオン濃度や有機泥に吸着する陽イオンを変化させた沈降実験については一部終了しており,今後は間隙水のイオン濃度や有機泥に吸着する陽イオンを変化させた残りの実験を行うとともに,有機物量を変化させた沈降実験等を行う予定である.次年度に実施する予定の実験で必要な器具や消耗品を購入するため次年度使用額が発生した.