hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
糸球体上皮細胞におけるシナプス小胞関連分子によるスリット膜機能調節機構の解明

ネフローゼ症候群発症機序の解明、新規治療法開発に向けたバイオマーカー探索、ポドサイト障害発症におけるシナプス様vesicleの役割、シグナル伝達機構の解明を目的として研究を行った。SV2B並びにその関連分子群がポドサイト障害を早期に感知するマーカーとしてだけでなく、予後判定のマーカーとしても有用である所見を観察した。スリット膜刺激により誘導されるポドサイト障害においてp38 MAPKが活性化していること、p38 MAPK阻害薬が蛋白尿を改善すること、ポドサイト傷害初期に見られるスリット膜分子の発現低下を抑制することを観察した。また、単離糸球体を用いた蛋白透過性保持の程度を検出する系を確立した。シナプス小胞膜上に発現する分子であるsynapticvesicle protein 2B (SV2B)が糸球体上皮細胞(ポドサイト)スリット膜のバリアー機能調節に関与していることを報告してきた。平成24年度は、1SV2Bノックアウトマウスを作製し、同マウスを用いた解析によりSV2Bのスリット膜関連分子の発現調節機構の解析、2各種シグナル阻害剤を用いスリット膜関連分子の発現調節機構の解析を進めた。SV2Bノックアウトマウスではスリット膜の主要な構成成分であるCD2APの発現が著明に低下していた。スリット膜の細胞外部の主要構成分子であるネフリン、Neph1についても同様の所見が観察された。SV2Bノックアウトマウスは野生型マウスに比べて尿中蛋白排泄量の増加が観察された。これらの観察結果は、SV2Bがスリット膜関連分子の正常局在、スリット膜のバリアー機能調節に重要な役割を果たしていることを示していると考えられる。ノックアウトマウスを用いた解析に併行して、各種シグナル阻害剤を用いたスリット膜関連分子の発現調節機構の解析を進めた。スリット膜を障害するモデルでの解析で、p38 mitogen-activated proteinkinase (MAPK)阻害薬、Rho kinase阻害薬がスリット膜分子群の発現変化を抑制し、バリアー機能を維持させる効果を有することを明らかにすることができた。これらの結果により、SV2Bがスリット膜のバリアー機能の維持に重要な役割を果たしていることを明確に示すことができた。シナプス小胞膜上に発現する分子であるSV2Bが糸球体上皮細胞(ポドサイト)スリット膜のバリア機能調節に関与していることを報告してきた。平成24年度は1SV2Bノックアウトマウスを用いてSV2Bのスリット膜関連分子の発現調節機構の解析、2ネフローゼモデルを用いたin vivoでの検討でスリット膜分子の発現調節機構の解析を行い、p38 MAPK阻害薬がスリット膜分子群の発現変化を抑制し、バリア機能を維持させることを報告した。平成25年度は、スリット膜などで形成される糸球体濾過障壁バリア機能の調節機構をさらに解析するため、単離糸球体を用いたin vitroの系の確立し、この系を用いた解析を行った。Savinらの方法を基により定量的なAssay系の確立を目指した。既報に準拠して単離糸球体を調整し維持培地中のアルブミン濃度を生理的濃度以下にした際の糸球体への水分の流入の程度を指標として糸球体濾過障壁の蛋白透過性保持の程度を検出する系を確立した。この系を用いた解析で、puromycinにより誘導された蛋白透過性の変化がカルシニューリン阻害薬であるタクロリムスで抑制されることを確認した。この結果はリンパ球などの糸球体外因子の関与なしで、タクロリムスが糸球体に対する直接作用を有することを示した重要な結果である。シナプス小胞による細胞内輸送機構が糸球体上皮細胞(ポドサイト)における機能分子の細胞内輸送に関与していること、シナプス小胞より放出される伝達物質がスリット膜機能調節に関与していることが報告されているが、そのメカニズムについては明らかではない。私達のグループはこれまでに、中枢神経系において神経伝達物質としての役割を有するアンジオテンシンIIが、スリット膜関連分子の発現を制御していることを明らかにしてきた。そこで、平成23年度は、そのメカニズムを明らかにすることを目的として、p38 mitogen-activated protein kinase (MAPK)、Rho kinase、NF-kappaBに着目し、アンジオテンシンIIがその病態発症に深く関与する抗ネフリン抗体誘発腎症(スリット膜障害モデル)及びピューロマイシンアミノヌクレオシド(PAN)腎症(微小変化型ネフローゼ症候群モデル)を用いて解析を行った。その結果、抗ネフリン抗体誘発腎症において、糸球体におけるp38 MAPKの活性亢進が認められ、スリット膜関連分子の発現が低下した。これに対して、p38 MAPK阻害薬の投与により、蛋白尿、スリット膜関連分子(ネフリン、ポドシン、NEPH1)の発現低下が抑制された。一方、Rho kinase阻害薬及びNF-kappaB阻害薬は蛋白尿に対して抑制効果を示さなかった。

以上の結果より、アンジオテンシンIIによるスリット膜関連分子の発現低下には、p38 MAPKの活性化が関与していることが明らかとなった。本研究成果について、平成24年6月に開催される日本腎臓学会学術総会(横浜)において発表の予定である。本研究の目的は、シナプス小胞関連分子によるスリット膜機能調節機構を明らかにすることである。平成24年度は、SV2Bノックアウトマウスを作製し、同マウスを用いた解析によりSV2Bのスリット膜関連分子の発現調節機構の解析を進めた。SV2Bノックアウトマウスで腎、糸球体、ポドサイトの形態的な変化は観察されなかったが、CD2APなどのスリット膜機能分子の発現、局在が変化していることを確認した。また、SV2Bノックアウトマウスは野生型マウスに比べて尿中蛋白排泄量が多く、バリアー機能の低下が観察された。また、SV2Bノックアウトマウスは蛋白負荷などの腎負荷に対する抵抗性が低下していることを観察した。ノックアウトマウスを用いた検討に併行して、スリット膜構造の維持機構の検討も行い、p38 MAPK阻害薬、Rho kinase阻害薬がスリット膜に対して保護効果を有することを示す所見を得た。以上の所見を得ており、研究は概ね順調に進展している。平成23年度に、(4)アンジオテンシンIIによるスリット膜関連分子の発現調節機構の解析を中心に行い、その結果、p38 MAPKが重要な役割を果たしていることを明らかにすることができた。また、研究実施計画における、(1)シナプス小胞関連分子のスリット膜の機能調節機構の解析、(2)神経伝達物質の1つであるグルタミン酸を介したスリット膜関連分子の発現調節機構の解析、(3)その他各種神経伝達物質によるスリット膜関連分子の発現に対する効果の解析、についても、培養ポドサイト、ラット単離糸球体培養系を用いたin vitro実験に加えて、in vivoネフローゼモデルを用いて、各種神経伝達物質受容体作動薬、拮抗薬投与によるスリット膜機能への作用についての解析を行ってきた。その結果、アドレナリンベータ受容体拮抗薬の投与により、蛋白尿が増悪するという結果が得られてきており、現在、さらに解析を進めているところである。平成25年度は、平成24年度に得られた研究結果を基に以下の検討を行う。1SV2Bノックアウトマウスを用い、ポドサイトにおけるスリット膜機能分子群の発現、局在、分子間の結合性を詳細に解析し、野生型マウスと比較する。スリット膜機能分子の解析に併行し、各種シナプス小胞関連分子群の発現、局在を解析し、SV2B並びにその関連分子群によるスリット膜維持機構の解析を進める。2アドリアマイシンなどポドサイトに傷害性に働く薬剤に対する感受性の検討を行う。3スリット膜の分子構造の維持機構を解析するため、各種シグナル阻害薬を用いた検討を行う。
量子シャッターの実証実験

本研究では、量子シャッターの実証実験を目指した。量子シャッターはたった一つのシャッターで重ね合わせ状態にあるすべての光子をはね返すことができる。これは、量子力学の非局所性の新たな側面を明らかにするものである。量子ゲートを組み合わせることで、これまで困難と思われていた量子シャッターを実験的に構築した。そして、構築した系の評価を行い、量子シャッター動作を示す実験結果を得ることができた。前半は、光源の構築を行った。本実験では2つの光子(シグナル光子、シャッター光子)が必要である。そこで、非線形光学結晶にレーザー光を入射することで、パラメトリック下方変換過程により2光子対を発生させた。そのようにして発生させた光子対はそれぞれシングルモード光ファイバに結合させた。その後、結合させた光子対の発生数等を評価し、光源として本実験に必要な条件をどの程度満たしているかを判断した。その結果、本実験に必要な条件を満たしていることを確認した。後半は、量子シャッター単体の構築とシャッター機能の動作評価を行った。量子シャッターは量子ゲートとシャッター光子から成る。そこでまず、量子ゲートの構成素子の評価を行った。量子ゲート内には特注の光学部品が含まれる。そのため、それらの構成部品をレーザー光で評価、仕様をどの程度満たしているか確認した。その後、量子ゲートを構築し、光ファイバ接続により構築した光源から2光子を入射した。入射された一方の光子はシャッター光子として、量子ゲートと共にシャッター機能を実現する。そこで、量子ゲートに入射されるもう一方のシグナル光子が、シャッター光子の有無で遮断されたり、透過したりすることを確認、量子シャッター単体としての機能が正確に実現されていることを確認した。今年度は、昨年度構築、評価した量子ゲートを組み合わせることで、量子シャッターを構築した。具体的には、まず、干渉計となっているプローブ光子、シャッター光子の光路の安定化及びその評価を行った。その結果、どちらの干渉計も非常に高い安定性をもっていることを確認した。次に、構築した量子シャッターの動作確認を行った。それにより、入力状態のうち、もつれ合い状態となっている部分状態の位相安定性が重要であることが分かった。そこで、もつれ合い状態の位相の設定方法や、安定化について研究を行った。その結果、量子シャッター動作を示す実験結果を得ることができた。現在、研究成果をまとめているところである。また上記以外にも、本研究で用いている量子ゲートのエラーについても詳細な解析を行った(New J.Phys.2010)。さらに、本研究で用いている量子ゲートはシンプルである一方、量子シャッター動作に対して一部分でエラーを生じてしまう。我々はそのようなエラーを原理的には完全になくすことができる量子ゲートの構築実験についても行った。
褥瘡発生の分子機構の解明と物理療法による予防への取り組み

炎症性サイトカインの発現と関係のあるNF-κBや、HIF-1α、酸化ストレスを起こすNOS(nNOS、iNOS、nNOS)の発現をリアルタイムPCRで調べたところ、iNOSのみ著しく増加した。INOSを阻害することで酸化ストレスを抑制すれば、褥瘡の発生を抑えるかもしれない。圧迫を繰り返した臨床的な褥瘡モデルでは、1回の圧迫よりも炎症性サイトカインが増加していた。炎症性サイトカインの重要性のさらなる裏付けとなると考える。ラットの腹壁を磁石で挟む褥瘡モデルにおいて、炎症反応に関連する遺伝子発現が褥瘡の発生に関与することがわかっている(平成1920年度科学研究費課題番号19700435)。Wistarラットの腹壁をネオジム磁石で挟んで、100mmHgで4時間圧迫し、圧迫開始から12時間、1、3日後に腹壁を採取した。炎症性サイトカインの発現と関係のあるNF-κBや、低酸素状態で増加するHIF-1α、一酸化窒素を合成して酸化ストレスを起こすNOS(nNOS、iNOS、nNOS)の発現をリアルタイムPCRで調べ、褥瘡への関与を調べた。NF-κBのmRNAは圧迫開始から12時間、1、3日後のいずれにおいても変化していなかった。圧迫後の炎症性サイトカインの増加は、他の転写調節因子の影響が考えられる。HIF-1αのmRNAも変化が確認できず、これは褥瘡発生に虚血による低酸素の影響が少ないことを示唆する。nNOSやeNOSは減少し、iNOSは著しく増加していた。iNOSの増加は過剰なNOの産生と、それによる局所での酸化ストレスの発生を示唆する。酸化ストレスは、炎症性サイトカインの産生を刺激するだけでなく、組織を破壊する働きがある。酸化ストレスの発生にはスーパーオキシドラジカル(O_2^-・)、NO、ヒドロキシルラジカル(・OH)が主に関わる。これらを阻害する薬物(アロプリノール、アミノグアニジン、エダラボンのいずれか)を腹腔内投与してから、同様に腹壁を圧迫した。すべての阻害物質で、皮膚や筋の損傷がわずかに減少し、iNOSのmRNA発現量は減少していた。酸化ストレスを抑制することで、褥瘡の発生を部分的に抑えることができると考える。Wistarラットの腹壁をネオジム磁石で挟んで、100mmHgで4時間の圧迫を毎日繰り返して5回圧迫した。大部分のラットで、圧迫開始翌日から皮膚の浮腫と発赤がみられた。5回の圧迫後、傷害部は徐々に小さくなり、圧迫部のほぼ全体が変色して痂皮で覆われた。痂皮が剥がれる場合は深い潰瘍ができ、潰瘍は徐々に狭まって約3週後にほとんど治癒した。試料採取時には、磁石は腹膜腔内を自由に移動できる状態だった。光学顕微鏡で観察すると、圧迫後の皮膚と皮下組織が著しく厚くなり、浸潤細胞が圧迫部位に集まっていた。浸潤細胞は筋層にも著しく集まり、壊死した筋線維を貪食していた。最後の圧迫から4、8日後まで皮膚と皮下組織は厚く、浸潤細胞が多数みられた。12日後以降には、皮膚と皮下組織の厚みが徐々に減り、再生筋線維などの修復像がみられた。最後の圧迫から2、4日後のmRNAを調べると、IL-1βなどの炎症性サイトカインが著しく増加していた。浮腫、発赤、痂皮や皮膚の欠損など褥瘡の臨床症状とその後の治癒過程を肉眼的・顕微鏡的に観察できるモデルが作製できた。これは、褥瘡発生機序の追求や治療法の開発に有用である。また、炎症性サイトカインが圧迫部で過剰に発現しており、褥瘡発生への関与を示唆するとともに、治療のターゲットになりうると考える。
CNT透明電極を用いた有機ELデバイスの作成評価と有機薄膜形成の動的計測

塗布・乾燥過程における低分子有機薄膜の形成ダイナミクスをin-situで蛍光特性を測定し明らかにした。ホール注入性やホール輸送性に関するデバイス特性を評価し、蒸着膜と同等の結果を得た。二つの異なる塗布方法、スピンコート法と液滴乾燥法を用いて有機半導体薄膜を作製した。モデル材料として、結晶化しにくいDNTPDを用いた。溶媒はトルエンを用い、塗布乾燥過程における有機薄膜形成を気液界面からの光散乱、塗布液の質量、基板温度の三つ物理量に着目し観察を行った。これらのデータを基に、溶液から固体である有機薄膜がいつ形成するのかを実験的に観察し、薄膜構造・機能との関係を明らかにした。<結果>スピンコート法は乾燥速度が極めて速く、液滴乾燥法では乾燥速度が遅い。それぞれの塗布方式を用いて、異なる膜厚の薄膜をガラス基板上に成膜し、吸収/蛍光スペクトルを測定した。吸収端の位置を評価すると、液滴乾燥法では高濃度溶液を用いる場合、吸収端が長波長側にシフトするのに対し、スピンコート膜では初期の溶液濃度に余り依存しない結果が得られた。また、X線回折の結果から、スピンコート法と液滴乾燥法では、得られる回折ピークの位置が異なり、薄膜内部の面間隔はそれぞれ3.70Å、4.66Åであった。塗布方式によって、異なる構造のDNTPD薄膜が形成されることが示唆された。蛍光スペクトルを測定すると、蒸着膜と液滴乾燥膜では424nmと442nmの二波長にピークを持つスペクトルが観察されるのに対し、スピンコート膜では、424nmにのみピークを持つスペクトルが観察される。従って、塗布方式と塗布液中の溶質濃度の両者が、薄膜の光学的性質に影響を与える因子として考えなければならないことが明らかとなった。薄膜形成の動的過程に着目し、気液界面からの光散乱、塗布液の質量、基板温度変化の三つを同時に測定した。この測定によって、液滴乾燥過程での成膜現象を観察出来る。質量と温度の変化については再現よくデータが得られる観察系を確立し、乾燥過程での乾燥速度や溶媒の蒸発潜熱による基板温度変化を定量的に評価した。乾燥速度の遅い液滴乾燥法を用いても基板温度は0.5度程度下がることが明らかとなった。乾燥速度が速いプロセスであれば、蒸発潜熱による温度低下は顕著に表れることから、成膜過程に与える影響を考慮しなければならないと考えられる。散乱光の測定については、液相からの成膜に対応する強度変化は得られているものの、再現性とデータの解釈に検討の余地がある。これまでに、半導体有機薄膜の塗布成膜過程の直接観察手法は確立されているとは言い難い。この意味で、実験系の精緻化は必要であるが、塗布成膜の観察手法として本研究の動的観察手法は有望であると考える。<総括と今後の展望>塗布乾燥プロセスでの成膜過程の直接観察が可能な実験方法を確立した。成膜プロセスによる差異は見られたものの、差異自体は大きくないため、寿命への影響も含めて明確な結論付けには至らなかった。薄膜形成の動的な過程に着目し、乾燥過程でどのように薄膜が形成するかを光散乱や、質量変化、基板の温度変化を観測して測定した。光散乱測定には改善の余地が残るものの、塗布を用いた有機半導体薄膜の作製は僅かな塗布条件の際が性能に大きく影響を与えるため、動的過程の観察手段は、極めて重要であると考える。「研究目的」有機分子薄膜の塗布・乾燥プロセスにおいて形成される有機薄膜の物性を理解し、高性能化を実現するためのプロセス開発を行う。Printed electronicsの分野において必須の研究テーマである。「研究成果」塗布・乾燥プロセスに伴う有機低分子ナノ結晶の生成と物性との関連性を明らかにした。蒸着法による有機薄膜を作製し、塗布・乾燥法と比較検討した。その結果、以下のことが明らかになった。(1)溶解度の大きい有機分子ほどアモルファスになりやすい。(2)乾燥速度が速いほどアモルファスになりやすい。(3)溶解度が高く、乾燥速度の速いスピンコート塗布ではアモルファスになりやすい。(4)XRD解析の結果、結晶内に取り込まれた溶媒分子が存在することが確認され、TG-DTAの結果と一致する。この残存溶媒は性能を劣化させる。(5)量子化学計算で有機分子と溶媒の組み合わせにおいて、結晶内残存溶媒の量と位置を検討した。(6)結晶性とバンドギャップの関係を実験的に明らかにした。(7)有機分子と溶媒と塗布・乾燥条件に性能に関する最適解があることがわかった。(8)アモルファスな膜は結晶性薄膜に比較して、注入障壁は低いがホール輸送性は劣る。以上から有機薄膜の特徴として、以下のことが考えられる。有機分子の析出過程が重要で、薄膜の電気特性を左右する。特に、飽和溶解度が低く乾燥速度が速いとアモルファスになりやすい。これは、有機分子の核発生における過飽和度が高く、微結晶(XRD解析結果:数nm)が生成するためと考えられる。逆に飽和溶解度が大きい有機分子は有機層と溶媒層の相分離過程における有機層から溶媒の拡散が律速となり、結晶化速度は遅く、結晶子サイズは大きくなる。この差異が電子物性に大きな影響を与える。「研究目的」

低分子有機半導体薄膜を塗布により作製し、蒸着法の性能と比較して同等以上を目指す。「研究成果」塗布・乾燥過程における低分子有機薄膜の形成ダイナミクスを明らかにした。(1)塗布薄膜形成の動的計測: In-situ計測としてPL(蛍光)のスペクトル変化を計測した。同時に、重量変化や薄膜の表面温度変化を測定した。ポイントは溶液状態から有機分子が析出し、最終的に固相薄膜に動的変化する状態を知ることにある。これにより、プロセス特性としての乾燥速度に依存した過飽和度と析出した固相の物性の相関を知ることである。その結果、乾燥速度が速いと結晶が析出する臨界過飽和度は高くなる。しかも、溶解度の低い有機分子ほど臨界過飽和度は高い。(2)塗布薄膜の物性測定: X線回折スペクトル、示差熱分析スペクトル、TG-DTA分析とmass同時分析などから膜の結晶性と残存溶媒の量を知ることができた。その結果、乾燥速度が速いほど結晶子が小さくアモルファスに近づくことや、残存溶媒量が少なくなることがわかった。残存溶媒量が少なくなるとd-space(結晶内の面間隔)は小さくなる。その結果、光学バンドギャップ(吸光度の波長依存性から求める)は小さくなる。つまり、d-spaceが小さくなり、バンドギャップが小さくなる。以上、(1)の結果と重ねると、乾燥速度は臨界過飽和度を決定し、析出する結晶の大きさや内部構造を決め、塗布薄膜の物性に大きな影響を与えることがわかった。(3)蒸着膜との比較:有機蒸着膜の構造は基板温度と蒸着速度で決まる。基板特性の影響は蒸着初期の核発生に現れる。基板温度が結晶化温度よりも低いときはアモルファスであり、高いときは結晶化する。塗布膜と比較するには、それぞれの製膜の最適化を行わないと簡単に比較はできない。我々は、デバイスとしての界面ホール注入性と移動度を測定した。塗布膜は蒸着膜に比較して同等であった。
道路縮約施策を含む道路網整備戦略に関する研究

本研究は劣化した道路構造物の維持管理費用の増大,人口減少による税収減に対応するための道路縮約施策の一方策を検討したものである.道路機能を網羅的に整理し,それらの機能を考慮可能なネットワークデザイン問題を複数構築した.ネットワークデザイン問題を階層的に適用することで,災害時の両者において必要な道路は残存させ,通常時の道路利用者の効用と費用の両者を吟味した道路の整備戦略を導出する方法を提案した.また,これまで都市計画で土地利用誘導に一般的に用いられてきた土地利用規制について,現在まで生じさせた実態を分析し,今後の縮約施策のための基礎的知見を得た.研究初年度である平成28年度は以下の研究を実施した.1.既往の道路機能評価方法の整理幹線道路の機能について,拡張費用便益分析で採用されている便益の事例を収集し,整理した.具体的には拡張費用便益分析で採用されている便益のうち,自動車の通行機能に着目して道路の統廃合で考慮する必要がある項目を抽出した.また,生活道路については道路統廃合を実施した道路管理者2者にヒアリングし,統廃合が可能だと判断した条件を調査した.これまでに道路統廃合を実施した管理者はいずれも「近隣に代替路線があること」,「利用者が極めて限定的であること」を条件として廃止対象を決定していた.そのため,2.最適道路網整備戦略決定手順の開発1.の成果に基づいて,最適道路網整備戦略決定手順の開発検討を行った.ここでは拡張費用便益分析に採用された2つの機能群についてネットワークデザイン問題に導入する方法を検討し,モデルを構築した.また,簡単な仮想ネットワークを用いてモデルの挙動を確認した.研究は計画通り進展している.進捗に問題はないと考える.今年度は昨年度の検討をもとに実ネットワークでの適用を試みた.しかしながら,実用可能な範囲の時間で計算が完了できないことが明らかになった.これにより,実ネットワークの適用にはより効率的な解法が求められることがわかった.しかしながら,この実現には現在のモデル構築方針から大きく変更することが求められ,研究期間での実現が不可能であると判断した.そのため,今年度は将来的な道路の統廃合はじめ,各種インフラの縮小のための基礎的な知見を得ることを目指し,これまでの土地利用規制が人口や建物の配置にどのように影響したか分析することとした.岐阜県内の8都市計画地域を対象として汎用の政府統計データに基づいて分析した.現在の土地利用規制において最も規制の度合いが強い農振青地と呼ばれる範囲でも人口増加,世帯の増加がみられた.くわえて,これらの範囲では他の範囲よりも人口減少の度合いが弱いことも確認できた.これらにより,土地利用規制が十分に開発をコントロールできていないことが明らかになった.岐阜市内の旧来からの市街地においてまばらに建物用地が減少し,旧来の市街地から出た市街化区域に多くの人口が流入していることが明らかになった.したがって,旧来の市街地に人口集積していた時代と比べて,人口密度が小さい土地利用が大きく広がった事実が確認できた.くわえて,近年では市街化区域内の人口流入量がこれまでと比べて大きく減少しており,DIDにも満たない範囲が市街化区域内に多く存在することから,人口フレーム方式による市街化区域の設定が過大であったことが示唆された.以上の事実により,少なくともこれまでの土地利用規制の継続では居住地の縮小,および道路の縮約等を図ることが困難であることが示唆される.本研究は劣化した道路構造物の維持管理費用の増大,人口減少による税収減に対応するための道路縮約施策の一方策を検討したものである.道路機能を網羅的に整理し,それらの機能を考慮可能なネットワークデザイン問題を複数構築した.ネットワークデザイン問題を階層的に適用することで,災害時の両者において必要な道路は残存させ,通常時の道路利用者の効用と費用の両者を吟味した道路の整備戦略を導出する方法を提案した.また,これまで都市計画で土地利用誘導に一般的に用いられてきた土地利用規制について,現在まで生じさせた実態を分析し,今後の縮約施策のための基礎的知見を得た.計画通りに研究が進捗しており,期間内に明らかにする内容で示した項目についても円滑に進捗できると考えている.29年度が最終年度であるため、記入しない。土木計画学29年度が最終年度であるため、記入しない。
液晶物質の結晶化とガラス転移：負圧から高圧まで

分子がどのように凝集し,そこでどのように運動することによってマクロ物質の物性が発現するかは,分子集合体の物性科学として最も基本的な問いである.最近では,特に,特定の方向についてナノスケールの大きさを持つ空間に閉じ込められた場合が注目されている.本研究では,分子の変形をも考慮する必要があると予想される液晶性化合物を対象とする事により,ナノ空間における分子集合体の物性科学の質的発展に貢献することを目指している.具体的には,液晶秩序,結晶化あるいはガラス化にどのように影響があるか,またそのメカニズムがどのようなものかを明らかにする事を目的としている.そこで,2018年度については12月以降の短い期間ではあったが,類似の分子構造をもちながら,そのわずかな違いのために相挙動が異なる4化合物(液晶性を示さない1化合物を含む)について,熱分析的手法(示差走査熱量分析,光学顕微鏡観察,透過光量熱分析など)を用いた実験を実施し,液晶相の発現とその種類,ガラス転移の有無,冷結晶化挙動を確認した.冷結晶化挙動の解析を行い,分子の運動性との関係について検討した.論文としてまとめることができるデータが得られたので,論文の執筆に取りかかった.また,実験結果をふまえ,2019年度に予定している断熱型熱量計による実験の試料を選定した.また,細孔性物質に導入した実験を行うため,細孔性物質を選定,購入し,実験の実施方法を検討した.熱的手法による実験は概ね順調に進んでおり,冷結晶化に関する検討では,予想以上の成果が得られたため論文の執筆に取りかかった.2019年度の実験の準備も概ね順調に進んでいる.前年度に選定した条件で試料を調製し,時間の許す限り断熱型熱量計により精密な熱容量測定を行う(所要期間:3週間/試料).とくにガラス転移では,断熱型熱量計がmHz領域の超低周波分光器として働くことを利用し,誘電緩和現象とエネルギー緩和現象を区別する.ナノ空間への制限効果,とりわけ「負圧」の効果に注目して実験結果を総合的に解析し,分子運動と秩序形成に対する影響についての分子を起点とした記述としてとりまとめる.前年度の結果をもって複数の学会・研究会に参加し,当該分野の研究者と議論を行い,研究の質を高める.分子がどのように凝集し,そこでどのように運動することによってマクロ物質の物性が発現するかは,分子集合体の物性科学として最も基本的な問いである.最近では,特に,特定の方向についてナノスケールの大きさを持つ空間に閉じ込められた場合が注目されている.本研究では,分子の変形をも考慮する必要があると予想される液晶性化合物を対象とする事により,ナノ空間における分子集合体の物性科学の質的発展に貢献することを目指している.具体的には,液晶秩序,結晶化あるいはガラス化にどのように影響があるか,またそのメカニズムがどのようなものかを明らかにする事を目的としている.そこで,2018年度については12月以降の短い期間ではあったが,類似の分子構造をもちながら,そのわずかな違いのために相挙動が異なる4化合物(液晶性を示さない1化合物を含む)について,熱分析的手法(示差走査熱量分析,光学顕微鏡観察,透過光量熱分析など)を用いた実験を実施し,液晶相の発現とその種類,ガラス転移の有無,冷結晶化挙動を確認した.冷結晶化挙動の解析を行い,分子の運動性との関係について検討した.論文としてまとめることができるデータが得られたので,論文の執筆に取りかかった.また,実験結果をふまえ,2019年度に予定している断熱型熱量計による実験の試料を選定した.また,細孔性物質に導入した実験を行うため,細孔性物質を選定,購入し,実験の実施方法を検討した.熱的手法による実験は概ね順調に進んでおり,冷結晶化に関する検討では,予想以上の成果が得られたため論文の執筆に取りかかった.2019年度の実験の準備も概ね順調に進んでいる.前年度に選定した条件で試料を調製し,時間の許す限り断熱型熱量計により精密な熱容量測定を行う(所要期間:3週間/試料).とくにガラス転移では,断熱型熱量計がmHz領域の超低周波分光器として働くことを利用し,誘電緩和現象とエネルギー緩和現象を区別する.ナノ空間への制限効果,とりわけ「負圧」の効果に注目して実験結果を総合的に解析し,分子運動と秩序形成に対する影響についての分子を起点とした記述としてとりまとめる.前年度の結果をもって複数の学会・研究会に参加し,当該分野の研究者と議論を行い,研究の質を高める.
バケット掘削による礫混じり土の破壊メカニズムの解明と地盤強度推定法の開発

土砂災害復旧には無人化施工が不可欠であるが,建機に搭載されたビデオカメラの映像からは地盤強度が分からないため,有人施工と比べて効率が悪い.応募者は,物体と接触したときに感じる力覚に着目し,細粒土を対象にバケット掘削から地盤強度を推定する可能性についての研究を行ってきた.しかし,バケットによる地盤強度推定技術を開発するためには,実地盤のような礫混じり土の掘削破壊メカニズムの解明が不可欠である.そこで本研究では,その破壊メカニズムを掘削実験とシミュレーションで解明して,バケットを応用した地盤強度推定法の開発を行う.土砂災害復旧には無人化施工が不可欠であるが,建機に搭載されたビデオカメラの映像からは地盤強度が分からないため,有人施工と比べて効率が悪い.応募者は,物体と接触したときに感じる力覚に着目し,細粒土を対象にバケット掘削から地盤強度を推定する可能性についての研究を行ってきた.しかし,バケットによる地盤強度推定技術を開発するためには,実地盤のような礫混じり土の掘削破壊メカニズムの解明が不可欠である.そこで本研究では,その破壊メカニズムを掘削実験とシミュレーションで解明して,バケットを応用した地盤強度推定法の開発を行う.
病原性環境菌の細胞間情報伝達物質によるバイオフィルム形成機構

最近、日本で増えている感染症に肺MAC症があります。この病気は環境にいるMAC菌を吸い込んで感染します.MAC菌は環境中や体の中でバイオフィルムを形成してMAC菌の除去を難しくしていると考えられていますが、その生態やバイオフィルム形成を制御する方法など不明な点が多くあります。本研究はバイオフィルムを形成しているメカニズムを解明するために行いました。MAC菌のバイオフィルムは低い酸素濃度と十分な栄養があるところで形成され、細胞壁の糖脂質が重要な役割を果たしている事を明らかにしました。これらの知見を生かして環境中や生体内のMAC菌を除く方法を探索していきます。難治性肺感染症を引き起こす環境菌、非結核性抗酸菌Mycobacterium aviumのバイオフィルム形成を指標に細胞間情報伝達物質(ペプチド)を単離同定することを目的として研究を進めた。まず指標となるバイオフィルム形成が促進される条件を検討した。抗酸菌用の7H9液体培地に形成されるバイオフィルム形成能を炭素および窒素栄養や酸素供給を変化させて、クリスタルバイオレット法および気液界面に形成するバイオフィルムで評価した。その結果、非結核性抗酸菌は大気圧下よりも低酸素条件(5%)下で速くバイオフィルムを形成した。低栄養培地ではバイオフィルム形成は遅かった。また、環境分離株64株のバイオフィルム形成能を比較したところ、低酸素条件下で32株が気液界面を覆うバイオフィルムを形成した。ゲノム解析されているM. avium 104も同様にバイオフィルムを形成した。従って、M. avium 104と、バイオフィルム形成能の高い環境分離株1株を用いて低酸素条件下におけるバイオフィルム形成を指標として解析を進めることにした。次に、細菌から分泌された細胞間情報伝達物質を得るために、バイオフィルムを形成する条件で大量培養(500-1000 ml)を行い培養ろ液を集めた。本培養ろ液中には培地成分のタンパクと細胞間情報伝達物質のペプチドが含まれていると推定される。当初、タンパク質を含まない培地で培養した培養ろ液(主に細胞間情報伝達物質のペプチドが含まれていると推定)を用いる予定だったので、小容量でタンパクを含まない培地で培養した培養ろ液を得、イオン交換カラムをとおしたところ、二峰性のピークがみられた。本ピークについて逆相カラムによるLCMS解析を実施予定である。今後大量培養試料の精製をすすめ、本試料と比較しながら同定を進める予定である.難治性肺感染症を引き起こす環境菌、非結核性抗酸菌Mycobacterium aviumのバイオフィルム形成を指標に細胞間情報伝達物質(ペプチド)を単離同定することを目的として研究を進めている。昨年の結果を踏まえ、培養ろ液を用いて細胞間伝達物質の候補ペプチドの精製を行うために、硫安塩析を行った。得られた試料は極めて疎水性が高く、水に溶解しなかった。既知の細胞間情報伝達物質は、ホモセリンラクトンや環状ペプチドであるが、水に不溶性である事から、抗酸菌の多くの生理活性物質同様に脂質もしくは脂質による修飾をうけている可能性が高いと考えられた。そこで、当初の精製ストラテジーを変更して、この疎水性画分について分析をすすめることにした。逆相カラムを用いてHPLCで精製する条件を種々検討した結果、精製する条件を確立した.今後、本方法をもちいて大量培養試料の精製をすすめる。さらに、粗精製試料のNMR解析からこの化合物はメチル基を多く有する事がわかった。本化合物は特有の構造をもっていると思われる。LCMSの結果から2000弱の質量が得られたので今後他の質量分析法も用いて確認する予定である。病原性環境菌の病原性の発現にはバイオフィルムの寄与が示唆される。即ち、バイオフィルムが関与する感染源・宿主細胞への侵入プロセスや、バイオフィルムに起因する消毒剤・抗生剤に対する抵抗性が病原性を下支えしている。本研究では、未解明な点の多い非結核性抗酸菌のバイオフィルム形成機構を明らかにするため、Mycobacterium avium subsp. hominissuis (MAH)を対象にバイオフィルム形成因子やクオラムセンシングの研究を行う。まず、バイオフィルムの形成を促進する環境因子を検討した。その結果、気液界面に形成されるバイオフィルム(菌膜)形成には低酸素および富栄養条件が必要である事が判明した。このとき、細胞壁を構成する糖脂質であるtrehalose dimycolate (TDM)やtrehalose monomycolate (TMM)が減少する。またglycopeptidolipid (GPL)が菌膜を肥厚化する事を明らかにした(投稿中)。一旦バイオフィルムを形成すると、一般的に用いられる塩素系消毒剤では完全な殺菌が困難である事を報告した(環境感染誌2015. 30, 243)。非結核性抗酸菌は水道管や住環境水系でバイオフィルムを形成して長期生息している。この中には栄養状態が低い環境も含まれている。そこで低栄養状態におけるMAHのバイオフィルム形成について検討した。その結果、一部の菌体が細胞融解を起こして細胞内成分を放出して栄養源として供給し、残りの菌の分裂を促進している事が判明した。このことから低栄養条件では、細胞間情報伝達物質の寄与は低いことが予想される。バイオフィルム形成には、酸素濃度の低下を感知してバイオフィルム形成遺伝子の発現が促進されると推察されたので、今後検討を進める予定である。この病気は環境にいるMAC菌を吸い込んで感染します.

MAC菌は環境中や体の中でバイオフィルムを形成してMAC菌の除去を難しくしていると考えられていますが、その生態やバイオフィルム形成を制御する方法など不明な点が多くあります。本研究はバイオフィルムを形成しているメカニズムを解明するために行いました。MAC菌のバイオフィルムは低い酸素濃度と十分な栄養があるところで形成され、細胞壁の糖脂質が重要な役割を果たしている事を明らかにしました。これらの知見を生かして環境中や生体内のMAC菌を除く方法を探索していきます。昨年に引き続き細胞間情報伝達物質の精製/同定を進めている。当初の想定と異なり、細胞間情報伝達物質は、きわめて疎水性が高い事が判明した。既知の細胞間情報伝達物質は、ホモセリンラクトンや環状ペプチドであるが、これらとは異なる構造である可能性が高い。質量分析やNMR解析を行っており、構造同定にむけて順調にすすんでいるため.細菌学現在同定中の細胞間情報伝達物質の構造を決定する。複雑な構造が推定されるため、構造から責任遺伝子の推定は難しい。構造決定後は、その化合物を合成して生理活性を測定して化合物の機能を確認する。バイオフィルム形成因子を解析し、至適条件でバイオフィルムを形成させた時の培養ろ液を用いて細胞間情報伝達物質の精製/同定が進行中であるため。標的物質の精製にかかる試薬購入予定がたまたま次年度になったため.現在進行中の細胞間伝達物質の候補ペプチドの一次構造、二次構造、翻訳後修飾を質量分析およびNCBIゲノムデータベースより推定する。その後、推定した一次構造をもとにペプチドを合成し、バイオフィルム形成活性を測定して細胞間情報伝達物質であるかどうか確認する予定である。細胞間情報伝達物質が確定すれば、前駆ペプチド、またおそらく隣接する2-コンポーネントシステム遺伝子が推定できるので、これらを介したバイオフィルム形成機構を解析する予定である。標的物質精製用の試薬(溶媒)の購入にあてる.フローセルシステム用ポンプの入荷納入が遅れたため、本研究に使用する消耗品の購入を控えたためフローセルシステム用ポンプに使用する消耗品の購入を行う
日本における生命倫理の体系化の試み

本研究のテーマは、「日本社会の中での『倫理的な原則』はいかなるものか、そしてそれはいかにして形成されるか」である。そのさいの基本視角は次のとおり。第一に、生命倫理が特定の社会・文化のコンテクストに依存することを徹底的に自覚すること。第二に、関心の焦点が「生命」科学自体から、人々の身近な生活と「生き死に」に直接かかわる「医療」へし移動していること。第三に、その上で考察の中心は、医師一患者関係における態度・行為をめぐる道徳論議の次元以上に、むしろ「社会的合意」の形成という制度・政策次元の倫理的な認識論であること。これらの問題意識は、最近の「バイオエシックス」の国際的な動向を先取りしている。(1)研究会において確認された「多元」社会の認識論の大前提は、人権概念の基盤としての「個人の尊重」である。これに方向づむられる中で、以下のような要件が不可欠である。(1)異なる見解の平等(「多元性」)、(2)「公共的」な諸問題の解決の仕方としての「論議」、(3)二者関係の納得一到としての「同意」(この積み重ねとしての「合意」)という真理観、(4)社会的に合意された見解とは異なる)少数見解の制度的な保証。(2)そうした真理観に支られた「社会的合意」の形成において、「倫理基準」が同意されるべく、提案されなければならない。倫理基準には、例えば、能死判定、移植医療、尊厳死・安楽死、生植医療における「中絶」や「治療停止」、遺伝子治療、などをめぐるものがある。研究会では幾つかのものに部分的に手を付けた。今後は、残る領域にも手を延ばし、基準を総合的に完成させる必要がある。(3)「社会的合意」の担い手として、「倫理委員会」の役割にも考察を加えた。今後は、日常的な医療行為にかかわる倫理委員会を、日本社会の中に制度化し定者させる課題がある。今後とも、生命倫理という「生き死に」に関わる身近な問題をくぐり抜けることを通して、倫理学と日本社会の倫理を鍛え直すという目標に一歩でも近付くよう鋭意努めたい。とりわけ、理倫的には、「個人の尊重」の根拠を「哲学的人間学」として探究することが重要である。本研究のねらいは、欧米、とくにアメリカ流のバイオエシックスの直輸入ではなく、「日本における医療と生命にかんする倫理」を体系化し、さらにそのことを通じて、倫理学そのものを現代の水準において再検討することにある。本年度の成果としては、全体を考え導く「原則」を把握できたことである。このことによって少なくとも、研究目標の前半は達成できたと考える。原則とは、すなわち、医療と生命の問題を論じる際には、アメリカ流の「利益」と「快楽」の言語、近代的な「合理性」(物質)の言語はもちろんのこと、とりわけ日本的な「家族(親子の思いやり)」の言語をもちいない(それらの言語空間の中に閉じ込もらない)ということである。最後の点を少しく具体的化すると、「家族」のつながりは日本社会の慣習として大事にしながらも、この枠をこえ出るかたちの「つながり」をさまざまに作り上げることによって、その狭さ・マイナスを克服することにほかならない(尊厳死宣言、臓器提供、障害新生児への対応など、あらゆるケ-スに適応できる)。一般化するならば、伝統・慣習との対話をとおして、その長所を伸ばしつつ弱点を克服する、という考え方である。以上「原則」によって実現される、「日本」における「体系化」の意味とは、第一に、これまで関連づけられてこなかった、生殖医学とタ-ミナルケアとをつなげて統一的に論じること。第二に、生命の倫理だけを孤立させることなく、現代日本社会のかかえる倫理全体につなげること(差別問題)、あるいは、個々人のレベルで言い換えれば、人生の最初期と終末期だけを特別視することなく、人生全体とのかかわりのなかに位置づけることである。以上の成果にもとづいて、次年度は論の展開を図りたい。たとえば、日本特有の意志決定のやり方(個人無視でも、家族無視でもない、共同決定の可能性)、病気・障害をめぐる差別、生命の尊厳と人間の尊厳、タ-ミナルケア、など。(次年度、著書として世に問う予定で分担を決めている。)本研究のテーマは、「日本社会の中での『倫理的な原則』はいかなるものか、そしてそれはいかにして形成されるか」である。(1)異なる見解の平等(「多元性」)、(2)「公共的」な諸問題の解決の仕方としての「論議」、(3)二者関係の納得

一到としての「同意」(この積み重ねとしての「合意」)という真理観、(4)社会的に合意された見解とは異なる)少数見解の制度的な保証。(2)そうした真理観に支られた「社会的合意」の形成において、「倫理基準」が同意されるべく、提案されなければならない。倫理基準には、例えば、能死判定、移植医療、尊厳死・安楽死、生植医療における「中絶」や「治療停止」、遺伝子治療、などをめぐるものがある。研究会では幾つかのものに部分的に手を付けた。今後は、残る領域にも手を延ばし、基準を総合的に完成させる必要がある。(3)「社会的合意」の担い手として、「倫理委員会」の役割にも考察を加えた。今後は、日常的な医療行為にかかわる倫理委員会を、日本社会の中に制度化し定者させる課題がある。今後とも、生命倫理という「生き死に」に関わる身近な問題をくぐり抜けることを通して、倫理学と日本社会の倫理を鍛え直すという目標に一歩でも近付くよう鋭意努めたい。とりわけ、理倫的には、「個人の尊重」の根拠を「哲学的人間学」として探究することが重要である。
環境汚染物質の拡散と毒性に与える腐植物質の影響評価と環境浄化剤への活用

環境汚染物質の拡散と毒性に与える腐植物質の影響を種々の観点から調べ、以下に示すような幾つかの新しい知見を得るとともに、腐植物質の環境浄化剤としての可能性を明にすることができた。1.新篠津村をはじめ北海道内の数地点から泥炭から腐植物質を抽出し、そのキャラクタリゼーションを行った結果、腐植物質の化学的性質は採取地点によりかなり異なることが明らかになった。2.腐植物質のうちフミン酸はかなり低いpHからクロムと強く錯形成し、その平衡に達するには30時間以上かかることが判明した。さらに、この時の条件錯形成定数、反応速度定数を求めることができた。3.フミン酸やフルボ酸等の腐植物質やタンニン酸、没食子酸、木酢液など森林を起源とする幾つかの有機酸についてクロムの酸化・還元反応に与える影響について比較検討を行った。その結果、六価クロムの還元反応においては、タンニン酸、没食子酸、木酢液など比較的低分子の有機酸が速い還元速度を有するのに対し、フミン酸やフルボ酸の還元速度はかなり遅いことが判明した。一方、三価のクロムは酸素共存下マンガンによって容易に酸化されて六価のクロムを再成するが、この時腐食植物質が存在すると酸化反応が抑制される。このような効果は、タンニン酸などの低分子化合物では顕著ではなく、腐植物質の三価クロムとの錯形成能力が重要な働きをしていることが示唆された。4.腐植物質はまた多環芳香族化合物と結合子、水に対するその溶解度を増加させた。また、実際の環境に近い固体粒子-水-腐植物質からなる三相モデル系での多環芳香族の水相への溶解は、水相中の腐植物質相と固体粒子上に吸着した腐植物質相の両方への分配を考慮して説明された。5.以上のことは、腐植物質が環境中の有害物質の拡散に大きな影響を与えており、また、その多様な化学的性質は腐植物質を環境浄化剤として利用できることが本研究を通して明らかになった。環境汚染物質の拡散と毒性に与える腐植物質の影響を調べるために、平成7年度は主に以下の事項について検討し、幾つかの新しい知見を得ることができた。(1)新篠津村をはじめ北海道内の数地点より泥炭のサンプリングを行い、これから腐植物質を抽出し、さらにフミン酸とフルボ酸とに分けて精製を行った。精製した腐植物質について元素分析、金属錯化容量、各種分光学的測定等によりキャラクタリゼーションを行った。その結果、腐植物質の種々な性質は採取地点によりかなり異なることが明らかとなった。(2)腐植物質と3価のクロムとの錯形成挙動について調べ、腐植物質のうちフミン酸はかなり低いpHからクロムと錯形成することが判明した。また、錯形成の平衡に達するには30時間以上かかることが分かった。さらにこの時の条件錯形成定数、反応速度定数を求めることができた。(3)腐植物質は環境汚染物質の一つである6価クロムと反応し、還元無毒化することを明らかにできた。この還元反応は溶液のpHに依存し、実際の環境中では反応に相当の時間がかかることが判明した。また、3価のクロムはある条件下で6価のクロムに酸化されるが、腐植物質との錯形成がクロムの酸化過程にも影響し、環境中の6価クロムの生成を抑制している可能性があることを明らかにできた。(4)次に有害有機物である多環芳香族化合物と腐植物質との相互作用について調べた。その結果、多環芳香族化合物は腐植物質と結合し、水に対する溶解度を増加させることが分かった。また、この時のピレンの腐植物質への分配係数を求めることができた。この値はSDSなどの界面活性剤と比較してもかなり大きな値であり、腐植物質が環境中の有害有機物の拡散に大きな影響を与えていることが判明した。ベンゾピレンなどの多環芳香族化合物は実際の環境中では煤煙などの微粒子表面に吸着した状態で存在するが、このような固体微粒子を含む系での腐植物質と多環芳香族化合物との結合を調べるために、活性炭に吸着させたピレンを用いて検討した。その結果、このような系においても腐植物質がピレンの水への溶解を増大させることが判明した。また、この場合のピレンの溶出挙動を説明するためには、フミン酸の活性炭への吸着を考慮しなければならないことが明らかになった。その結果、六価

クロムの還元反応においては、タンニン酸、没食子酸、木酢液など比較的低分子の有機酸が速い還元速度を有するのに対し、フミン酸やフルボ酸の還元速度はかなり遅いことが判明した。一方、三価のクロムは酸素共存下マンガンによって容易に酸化されて六価のクロムを再成するが、この時腐食植物質が存在すると酸化反応が抑制される。このような効果は、タンニン酸などの低分子化合物では顕著ではなく、腐植物質の三価クロムとの錯形成能力が重要な働きをしていることが示唆された。4.腐植物質はまた多環芳香族化合物と結合子、水に対するその溶解度を増加させた。また、実際の環境に近い固体粒子-水-腐植物質からなる三相モデル系での多環芳香族の水相への溶解は、水相中の腐植物質相と固体粒子上に吸着した腐植物質相の両方への分配を考慮して説明された。5.以上のことは、腐植物質が環境中の有害物質の拡散に大きな影響を与えており、また、その多様な化学的性質は腐植物質を環境浄化剤として利用できることが本研究を通して明らかになった。環境汚染物質の拡散と毒性に与える腐食物質の影響を調べるために、平成8年度には主に以下の事柄について検討し、幾つかの新しい知見を得ることができた。(1)クロムの参加・還元反応に与える影響について、フミン酸やフルボ酸等の腐食物質の他に、タンニン酸、没食子酸、木酢液など森林を起源とする幾つかの有機酸について比較検討を行った。その結果、六価クロムの還元反応においては、タンニン酸、没食子酸、木酢液など比較的低分子の有機酸が速い還元速度を有するのに対し、フミン酸やフルボ酸の還元速度はかなり遅いことが判明した。一方、三価のクロムは酸素共存下マンガンによって容易に酸化されて六価のクロムを再成する。しかし、この時フミン酸やフルボ酸が存在すると、この酸化反応が抑制されることが見出された。このような効果は、タンニン酸などの低分子化合物では顕著ではなく、腐食物質の三価クロムとの錯形成能力が重要な働きをしていることが示唆された。このことは、六価クロムの還元無毒化処理において、還元速度の速いタンニン酸などが推奨されているが、再酸化によって六価クロムが再生される可能性を考慮するならば、この反応が抑制される腐食物質による処理が有利であることを示唆している。(2)腐食物質はまた、海面活性な性質を示す。この性質はピレンのような難溶性の多環芳香族を可溶化することを昨年度2相モデルを用いて明らかにした。しかし、実際の環境水中には腐食物質などの他に、粘土鉱物などの懸濁粒子も存在する。従って、今年度はより実際の環境に近い固体粒子-水-腐食物質からなる三相モデル系での実験を行った。その結果、三相系での多環芳香族の溶解は、水相中の腐食物質相と固体粒子上に吸着した腐食物質相の両方への分配を考慮して説明されることが判明した。また、評価された分配係数や吸着係数は腐食物質の起源によって大いに異なることが判明した。
生物時計機構のマルチスケールモデル

概日リズムを持つヒトの適応戦略を策定するために、概日リズムの中枢である視交交叉上核(SCN)のペースメーカ細胞集団(メゾスケール)において、非一様な同期クラスタが生じるメカニズムをモデル化した。SCNスライス標本において観測される日長依存性に現れるクラスタの同期位相特性を離散および連続の周期調節モデルによって説明した。その結果、1振動子の固有周期の分布、2結合強度、3光感受曲線のdeadzone長のバランスによってペースメーカ集団の同期特性が決定されることが明らかになった。この知見は、ヒト概日リズム機構のマクロスケール(行動)とミクロスケール(細胞内過程)を繋ぐ結節点となる。ヒトの概日リズムは行動学的レベルでは視交叉上核(SCN)由来の振動体と非SCN振動体の2つの振動体からなっており、両振動体間の不連続性な相互作用が実験的に明らかにされている。我々は、その原因がSCN振動体の一部が(非SCN振動体を含む)非光同調機構からのフィードバックにより適応的に引き込まれている為だと予測した。本研究では、位相振動子結合系を用いて、フィードバック機構によって、振動子間の結合あるいは応答性が適応的に調節され日長を反映した不均一な同期集団(Honma et al., 2007)が形成されるかどうかを確かめた。前者を結合調節モデル、後者を周期調節モデルと呼ぶ。この内、結合調節モデルについては、フィードバック的に振動子間の結合が可塑的に変化する学習則を導入した際には必要な結合強度パターンが形成されにくいことを前年度に示した。一方、周期調節モデルでは、振動子間の結合強度と周期変化のバランスで不均一な同期集団が形成されることを明らかにした。しかしながら、実際には動物は明期に維持される光強度を全て受容しているのではなく、極端な場合、明期の始まりと終わりの短い光パルスのみで同調が可能なことが実験的に示されている(スケルトンパルス)。現状の周期調節機構を備えた振動子ネットワークではスケルトンパルスに対して不均一な同期集団を形成することはない。そこで、このような多様な光受容条件下でも同調を実現する条件を周期調節機構の枠組みの中で探った。それによれば、スケルトンのような間欠的な入力に対しても連続的な周期調節を可能とする応答関数が必要であることが分かった。今後は、この周期調節機構を実現し、SCN振動子ネットワークにおける不均一同期集団の形成を目指す。また、分子レベルの縮約された時計機構モデルに細胞内シグナル伝達系、ギャップ結合などを導入した。本研究では、先ず、位相振動子結合系を用いて、フィードバック機構(すなわち、明暗サイクルの切り替わりに合わせて行動レベルからの逆行性入力がSCNに対してもたらされる)によって、振動子間の結合あるいは応答性が適応的に調節され日長を反映した不均一な同期集団(Honma et al., 2007)が形成されるかどうかを確かめた。先ず、結合調節モデルについてそのリアリティを検証した。不均一な同期集団を形成するための局所集団内外の結合形態を予測し、それが正しいことをシミュレーションによって確かめた。しかしながら、フィードバック入力下で、振動子間の結合に可塑的な学習則を導入した際には予測された結合強度パターンが安定には形成されにくいことが示唆された。一方、周期調節モデルでは、振動位相依存性に応答性により周期が適応的変化するパラメトリック同調を仮定した場合、振動子間の結合強度と周期変化のバランスで不均一な同期集団が形成されることが分かった。以上の結果は、行動レベルからのフィードバックはSCNにおいて結合強度より応答性を適応的に変化させることを示唆するが、さらに学習則を変えた場合の振舞いを確かめてみる必要がある。また、応答性変化を担う分子的なメカニズムの推定とリアリティ検証が必要である。本研究では、位相振動子結合系を用いて、日長を反映した不均一な同期集団(Honma et al., 2007)が形成されるような光応答性をモデル化している。その枠組みとして、周期調節モデルを提案している。これまで、周期調節モデルによって、振動子間の結合強度と周期変化のバランスで不均一な同期集団が形成されることを明らかにした。このような光受容条件下でも空間的に不均一な同調を実現する条件を周期調節機構の枠組みの中で明らかにした。スケルトンのような間欠的な入力の場合、より短いパルス間隔の方に活動期が不連続に跳躍する現象(ψージャンプ)が生じることが分かった。しかしながら、これは長日の場合に正しい日長表現ができないことを意味し、スケルトンのような光受容は必ずしも生物学的な妥当性を有しないことになる。そこで、スケルトンの中間にも光パルスが存在するような光受容を仮定し、連続的な周期調節を可能とする応答関数を区分線形な形状として求めた。