hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
三成分系ペロブスカイト固溶体の新しい製造法の開発

1.以下の三成分系固溶体の正方晶領域における組成変動範囲の定量法を開発した。3.Pb{(ZrxTi1-x)_<1-y>(Mg_<1/3>Ta_<2/3>)_y}O_3について、組成変動定量法の信頼性を検討した。次の知見が得られた。(1)この方法により、正しい組成変動範囲を見積ることができる。(2)組成の分布が対称的であると仮定すると中心組成がずれない。(1)反応性に優れていた。(2)小さな組成変動が認められた。5.有機キレート試薬を用いて以下の固溶体を合成した。6.5の固溶体の反応過程、組成変動を検討した。7.新しい方法で合成されたPb{(ZrxTi1-x)_<1-y>(Mg_<1/3>Nb_<2/3>)_y}O_3の圧電特性を検討した。その結果、大きな電気一機械結合係数を示すことが判った。次の知見が得られた。【PbZrO_3】-【PbTiO_3】-Pb(【Mg_(1/3)】【Nb_(2/3)】)【O_3】系固溶体について格子定数と組成との関係を調べた。この系には二つの成分方向の組成変動が考えられるため、それらを別々に求める方法を考案した。この方法によると、固体間反応で合成した試料には予想通りの大きな組成変動のあることが判明した。上述の固溶体中のNbをTaで置き代えた系、すなわち【PbZrO_3】-【PbTiO_3】-Pb(【Mg_(1/3)】【Ta_(2/3)】)【O_3】系については二つの成分方向の組成変動を上述と同じ方法では直接には求めることのできないことが判明した。しかし、次の点に着目することにより三成分系の三角図標上での組成変動の広がりの形を求めることに成功した。(1)特定の格子面の間隔の変動の上限値,下限値に対応する組成は三角図標中で線として表わされる。(2)組成変動の広がりはこれらの線に接する。(3)種々の格子面について、面間隔の上限値と下限値に対応する組成線を描くと組成変動範囲はそれら全てに接しなければならない。上記組成変動定量法の妥当性は次のようにして確認された。種々の組成の固溶体を混合することにより擬似的な組成変動を実現し、当該方法でこのものの組成変動範囲を求め、意図した形と比較した結果、良く一致した。さらに、【PbZrO_3】-【PbTiO_3】-Pb(【Mg_(1/3)】【Nb_(2/3)】)【O_3】系に対してもこの定量方法が適用できることが判った。【PbZrO_3】-【PbTiO_3】-Pb(【Mg_(1/3)】【Nb_(2/3)】)【O_3】系固溶体をオキシンを用いて合成することに成功した。ここでは【Zr^(4+)】,【Ti^(4+)】,【Mg^(2+)】,【Nb^(5+)】の混合溶液をオキシンに滴下して沈澱体を得、これを乾燥,焼成したものとPbOとの反応を行った。その結果、良好な反応性を示した。合成された固溶体の組成変動は非常に小さかった。焼結性も優れ、1100゚C1時間の焼成でほぼ理論密度に達した。この材料の誘電率は従来方法で合成されたものの1.5倍も大きかった。三成分系固溶体の組成変動は,三角図上で二次元的に広がっている.昨年の研究により, PbZrO_3-PbTiO_3-Pb(Mg_<1/3>Nb_<2/3>)O_3系,及びPbZrO_3-PbTiO_3-Pb(Mg_<1/3>Ta_<2/3>)O_3系固溶体の組成変動の広がりを定量することに成功している.本年度は,この定量方法が更に多くの三成分系に対して適用が可能であるか検討した.

第1に検討した系はPbZrO_3-PbTiO_3-Pb(Co_<1/3>Nb_<2/3>)O_3系である.組成変動の広がりを求めるには,組成と格子定数との関係を求め,この値から種々の格子面間隔の等値線を三角図上に引く作業を行う.この系については,格子定数の測定の偶発的誤差の等値線に対する影響を最小限におさえるため組成と格子定数との関係を最小二乗法による次式に適合させた.上で示したような,三成分目がPb(M^<2+>_1_<1/3>M^<5+>_<11>_<2/3>)O_3の系の他に,三成分目がPb(M^<2+>_1_<1/2>M^<6+>_<11>_<1/2>)O_3のような系も実用的に多く用いられている系である.本年度は,このような系の代表としてPbZrO_3-PbTiO_3-Pb(Mg_<1/2>W_<1/2>)O_3系について検討した.この系に対しても三角図上で二次元的に広がる組成変動を前と同様の方法で求めることが可能であることが判った.固相反応で得られたこの系の組成変動は,他の系に比較して小さめであった.本年度は、縮小された予算であったので、次の2点について検討を行った。1.Pb{(Zn_xTi_<1-x>)┣D21-y(Coy┣D23┫D2Nb┣D22/3┫D2)y}O┣D23┫D2の合成法を検討した。この固溶体を湿式乾式組み合わせ法により合成するには、水溶液よりTi┣D14+┫D1,Zr┣D14+┫D1,Co┣D12+┫D1,Nb┣D15+┫D1の同時沈澱を行う必要がある。このうち、Ti┣D14+┫D1,Zr┣D14+┫D1,Nb┣D15+┫D1はアルカリ性にすることにより、水酸化物として、定量的に沈澱させることができる。アルカリ性でCa┣D12+┫D1を定量的に沈澱させるためには、有機キレート試薬であるオキシンが有効であることが判った。検討の結果同時沈澱のための最低pH条件はpH9.911.6であった。オキシンの6規定アンモニア水溶液のpHは、この条件を満足していたのでpHの厳密な管理を行わなくても良く、合成は容易であることが判った。このようにして得た沈澱を熱分解後、一酸化鉛と混合し、焼成することにより目的の固溶体、Pb(Zr,Ti)(Co┣D21/3┫D2Nb┣D22/3┫D2)O┣D23┫D2を得ることができた。この反応過程を検討した結果、従来法である乾式法とは異なり、中間生成物なしに、最終固溶体の生成することが判り、本方法による原料粉末は、反応性に優れていることが判った。2.前年度までの当該研究により、新しい合成法の開発されたPb{(Zr_xTi_<1-x>)_<1-y>(Mg_<1/3>Nb_<2/3>)y}O_3の圧電特性を検討した。最適仮焼条件で仮焼後、1100°C1時間焼結した試料の電気-機械結合係数と組成との関係を測定した。この焼成条件は、従来報告されている温度より低いのにもかかわらず、報告されている電気-機械結合係数より大きな値を示し、当研究で開発された合成法は、優れた圧電材料を製造するのに適した方法であることが判った。
超高圧反応条件を利用する新有機合成反応の開発

1.樹脂酸を出発とするDiels-Alder反応:パラストリン酸メチルと無水マレイン酸あるいはN-フェニルマレイミドとのDiels-Alder反応が高圧条件下有効に進むことを見つけた。2.抗潰瘍性物質Al-77-Bの合成:D-リボースより合成したN-Bocラクタム誘導体とシクロヘキシルアミンとの縮合反応が高圧条件下有効に進行し、Al-77Bの合成ルートとして充分役立つことを証明した。3.エポキシ化合物のグリシン誘導体によるアミノリシス:エポキシドのグリシン誘導体によるアミノリシスが、高圧下では無触媒でも化学量論的に進行することを見つけた。また、同様の反応がシリカゲルに吸着させた条件でも進行することを見つけた。4.エポキシ化合物と含窒素複素環化合物との反応:エポキシドと含窒素複素環化合物との反応を高圧およびシリカゲル吸着条件の両面から検討し、ほぼ同程度の有効性をもつことを示した。また、本反応は協奏的なS_N2的開環付加の機構で進行していることもわかった。5.光学活性不斉金属配位子の調整:光学活性エポキシドを出発とする新規ジアゾール系配位子の合成を行い、ジエチル亜鉛のベンズアルデヒドへの不斉アルキル化に適用した。6.Diolmycin A2の合成:エポキシドとインドールとの高圧条件下での開環反応をキ-ステップとするDiolmycin A2の合成を行い、短段階での天然物合成ルートを確立した。7.エポキシドのハロヒドリン誘導体への変換:シリカゲル-LiX試薬を用いる無溶媒でのエポキシドの定量的なハロヒドリン誘導体への変換反応を見つけた。8.高圧反応を用いるシリカゲルの高次機能化:本研究の機能性材料開発への応用として、シリカゲルの高次機能化により、新規なHPLC材料開発の方法論を開発した。高圧条件下での有機化学反応開発に関する研究で得られた本年度の成果について,以下にまとめる。【.encircled1.】エポキシ化合物のアミノリミスは通常ルイス酸触媒や強塩基の使用を必要とするが,高圧反応を用れば,無触媒でも中性条件下できれいに反応が進行し対応するbeta-アミノアルコール誘導体を与えることがわかった。【.encircled2.】上記研究に関連して,シリカゲル共存下でのアミノリシスの位置選択性の逆転,シリカゲルに吸着させたドライな条件でも同様の反応が進行する事実を見つけた。【.encircled3.】樹脂酸の一つレボピマル酸は異性化しやすく通常の条件下ではうまくDiels-Alder付加物が得られないことが知られているが,高圧下ではきれいに進むことがわかり,付加物のNMR,X線解析によりその絶対構造を明らかにすることができた。【.encircled4.】生理活性天然物AI-77-Bの合成研究に関連して,必要な官能基を有するヒドロキシアミノ酸部を立体選択的に合成し,その等価体が高圧条件下ほとんど定量的にアミノリシスを起こし対応するアミド化合物を与えることを見つけた。【.encircled5.】以上の合成手法が今後天然物合成・機能性物質開発の有力な手法になる。高圧条件下での有機化学反応開発に関する研究で、本年度得られた成果を以下にまとめる。(1)エポキシ化合物とグリシン誘導体のアミノリシスによるβ-アミノアルコール誘導体の合成が高圧条件下あるいはシリカゲル吸着条件下できれいに進行することを見つけた。(2)エポキシ化合物とインドール,ピロール,イミダゾール等の含窒素複素環化合物誘導体との反応が,高圧条件下,シリカゲル吸着条件下,あるいはシリカゲル存在下での高圧反応により,温和な条件でも目的の反応が進行することを見つけた。

(3)(2)で見つけた反応を基本戦略として,ジオールマイシンのようなインドール骨格を有する抗生物質の有効な合成ルートを開発することに成功した。(4)酒石酸を光学活性源として,アミノピリジン類との縮合反応により,水素結合能を有する超分子化合物を合成することに成功した。高圧条件下での有機化学反応開発に関する研究で,本年度得られた成果の概要は以下の通りである。(1)エポキシ化合物とインドール,ピロール,イミダゾール,ピラゾール等の含窒素複素環化合物誘導体との反応が,高圧条件あるいはシリカゲル吸着条件を用いることにより,温和力条件下で目的とする開環反応がきれいに進行することを見つけた。(2)(1)で見つけた反応を基本戦略として,新規なキラルピラゾール系配位子を調製し,その不斉触媒反応への適用を行った。(3)(1)で見つけた反応の合成化学的応用として,インドール骨格を有する抗生物質ジオールマイシンの短段階合成を完成させた。(4)(1)で見つけた知見を利用して,高圧条件を用いるシリカゲルの高次機能化,シリカゲル吸着反応の新規応用性(エポキシドのハロヒドリン体への変換)を開発した。
花弁の開花運動におけるアクチンフィラメントの構造的・生化学的変化の解析

花弁の開閉運動は,花弁の内側と外側の偏差成長に起因する.アサガオの開花の進行がアクチンの重合阻害剤によって抑制されることから,花弁におけるアクチン分子の挙動について解析を行った.・アサガオ花器官のESTデータベースをもとに同定された9つのアクチン遺伝子は,シロイヌナズナの栄養組織で強く発現しているグループと,生殖組織に強く発現しているグループに分類された.後者に分類された遺伝子のうちのいくつか発現量は光条件により顕著に変化し,部位による発現の違いも検出された.今回は,花弁の展開に特異的なアクチン遺伝子の発現変化は検出できなかったが,花弁においてアクチン遺伝子の発現がダイナミックに変化しているという事実は新たな知見であり,このような発現量の変化が,何に起因し,どのような意味を持つかに関して,さらに検討する必要がある.・チューリップ(Tulipa gesneriana L),ハナスベリヒユ(Portulaca hybrid),ムラサキカタバミ(Oxalis corymbosa DC)の花弁,または葉の運動を定量的に測定する系を確立し,光(照度・波長)や温度,アクチン重合阻害剤の運動に対する影響を明らかにするとともに,それらの器官の表皮細胞におけるアクチン繊維の運動に伴う配向変化を観察した.・アサガオ由来アクチンタンパク質をDNAase Iアフニティーカラムクロマトグラフィーによって精製し,それをもとにアサガオ花弁からアクチン結合タンパク質を検出し,それらの結合特性に関する検証を進めている.花弁の開閉運動は,花弁の内側と外側の偏差成長に起因するとされるが,そのメカニズムの細胞レベルでの理解は進んでいない.暗期によって開花が誘導されるアサガオ(Pharbitis nil st. Violet)の開花をアクチンの重合阻害剤であるサイトカラシンB(CB)が阻害したことから,開花過程における花弁表皮細胞のアクチンフィラメント(AF)をFITC-ファロイジン標識し、共焦点レーザー顕微鏡で観察した.花弁から単離した中肋(アサガオでは「曜」とも呼ばれる,維管束が集中する部位)が暗処理により背軸側に反り返ることから,観察はこの部位を中心に行った.開花前の中肋背軸側の表皮細胞では,細胞の外側の表層において細い繊維からなる網目構造が存在するのみであったが,花弁の展開に伴い,細胞の表層を縦横に走る太い束が形成された。中肋向軸側の細胞においては,花弁の表面に円錐状に突出した部位を中心にパッチ状の強いシグナルが観察され,開花に伴いその面積は小さくなった.連続光下で開花の進行が停止したつぼみにおいては上記の変化は認められず,また,CB処理したものでは断片化したAFのみが観察された.これらの結果から,「開花過程において,花弁中肋の向軸側と背軸側ではそれぞれに異なるAFの配向変化が起こり,この変化が花弁中肋の反り返り,ひいては開花に重要な役割を果たしている」ことが考えられる.現在,AFの編成に関わる情報伝達系の阻害剤等の開花に対する効果を調べるとともに,花弁からのアクチン遺伝子のクローニング,アクチン結合タンパク質の検出を行っている.一方,オシロイバナ,クロッカス,チューリップ,ハナスベリヒユ,メマツヨイグサの単離したつぼみの開花条件を確立し,20μM CB処理を行った結果,全ての植物種において開花が阻害された.従って,アクチンの開花への関与はかなりの普遍性を持つものと推測できる.花弁の開閉運動は,花弁の内側と外側の偏差成長に起因する.昨年度までに,暗期によって開花が誘導されるアサガオPharbitis (Ipomoea)nil st.Violetを材料として,「開花にはアクチン繊維(AF)の存在が不可欠であり,開花過程において,開花運動の中心となる花弁中肋の向軸側と背軸側で,それぞれに異なるAFの配向変化が起こる」ことを明らかにした.アクチンが関与する生理現象には,微小管も関与する場合が多いことから,開花に対する微小管の関与を調べた.重合阻害剤の投与実験や,間接蛍光抗体法による微小管の観察の結果,アサガオ花弁ではAFと微小管の配向は異なり,重合阻害剤による微小管の破壊はAFの配向や開花には影響を与えないことを明らかにした.また,自然科学研究機構基礎生物学研究所の飯田滋らによって作成されたアサガオ花器官ESTデータベースを活用し,アサガオ花器官で発現する9種類のアクチン遺伝子の全塩基配列決定を行い,それらの開花過程における花弁での発現パターンの変化をRT-PCRにより調べた.9つのアクチン遺伝子相互の相同性は塩基レベルで7599%,推定アミノ酸レベルで8899%であった.これらのアクチン遺伝子の花弁における発現量は,開花2日前から開花日の夕方にかけて,遺伝子ごとに特徴的な変動を示した.現在,各アクチン遺伝子の花弁における発現部位の特定,光条件の発現パターンに対する影響を調べている.昨年度から引き続き,アサガオ花弁からのアクチン結合タンパク質の検出を行い,ウサギ由来のアクチン繊維と共沈する複数のタンパク質の検出に成功した.現在,それらの開花に対する関与の検証を行っている.花弁の開閉運動は,花弁の内側と外側の偏差成長に起因する.アサガオの開花の進行がアクチンの重合阻害剤によって抑制されることから,花弁におけるアクチン分子の挙動について解析を行った.・アサガオ花器官のESTデータベースをもとに同定された9つのアクチン遺伝子は,シロイヌナズナの栄養組織で強く発現しているグループと,生殖組織に強く発現しているグループに分類された.後者に分類された遺伝子のうちのいくつか発現量は光条件により顕著に変化し,部位による発現の違いも検出された.

今回は,花弁の展開に特異的なアクチン遺伝子の発現変化は検出できなかったが,花弁においてアクチン遺伝子の発現がダイナミックに変化しているという事実は新たな知見であり,このような発現量の変化が,何に起因し,どのような意味を持つかに関して,さらに検討する必要がある.・チューリップ(Tulipa gesneriana L),ハナスベリヒユ(Portulaca hybrid),ムラサキカタバミ(Oxalis corymbosa DC)の花弁,または葉の運動を定量的に測定する系を確立し,光(照度・波長)や温度,アクチン重合阻害剤の運動に対する影響を明らかにするとともに,それらの器官の表皮細胞におけるアクチン繊維の運動に伴う配向変化を観察した.・アサガオ由来アクチンタンパク質をDNAase Iアフニティーカラムクロマトグラフィーによって精製し,それをもとにアサガオ花弁からアクチン結合タンパク質を検出し,それらの結合特性に関する検証を進めている.
サリドマイドの構造展開による、がん増悪因子を阻害する医薬リードの創製

近年その癌に対する応用例が集積しているサリドマイドの、がん増悪因子に対する活性に注目し、各種癌増悪因子の阻害剤への活性拡張を目指した構造展開研究を遂行した。(1)血管新生阻害:マウスエサック法により、がん組織により誘導される血管新生に対する阻害作用をin vivoで評価する系を用い、これを指標に構造を展開した。PP-33やFPTPなどの、サリドマイドより遙かに低い投与量でより強力な血管新生阻害作用を示す化合物群を創製することが出来た。強力な血管新生阻害剤についてそれらの標的分子・事象を探索し、TNF-α生産阻害とチミジンホスホリラーゼ(TP)阻害を標的事象とする可能性を確認した。TP阻害を指標にした構造展開により、新規骨格(ホモフタルイミド)を有する新規血管新生阻害剤のリードが創製出来た。(2)前立腺癌細胞増殖抑制剤:シオノギ癌細胞を用いた培養細胞レベルの検定系を指標とした構造展開を行い、新規骨格(イソキサゾロン系)を持つ強力な抗アンドロゲンを多数創製することが出来た。創製した抗アンドロゲンは、従来臨床に応用されているフルタミドが無効である、変異型アンドロゲン受容体を発現するヒト前立腺癌細胞LNCaPに対しても増殖抑制効果を示し、よりひろいスペクトラムと有用性が期待できる。(3)大腸癌細胞増殖抑制剤:前項と類似の手法により、種々の個性を持つ新規シクロオキシゲナーゼ(COX)阻害剤の創製に成功した。COX-1/COX-2選択性を、置換機導入により所望の方向に変換しうることを見いだした。(4)マウスメラノーマ細胞の浸潤阻害活性を指標に構造展開を行い、ペスタチンやアクチノニンに遙かに勝る阻害剤を多数創製できた。
大強度ビームを用いたニュートリノ振動実験「T2K」での電子ニュートリノ探索

本研究は、T2K(Tokai-to-Kamioka)長期ニュートリノ振動実験実験において、ニュートリノ振動現象の解明行うものである。その目的は、ニュートリノ振動現象の解明を通じて、物理学最大の謎である宇宙の物質優勢の解明を行うことである。当初の研究目標は、ニュートリノ振動現象の中で未発見だった電子ニュートリノ出現現象の世界初観測を通じて、ニュートリノ物理の謎を解明することだった。しかし、T2K実験の状況、他の国際実験の成果を踏まえて、ニュートリノ物理解明の上でよりインパクトのある成果を残すために、研究対象をミューオンニュートリノ消失現象の精密測定に切り替えた。最終的には世界最高峰の測定精度を達成し、ニュートリノ物理解明において非常に大きな貢献をした。T2K実験における振動現象の精密測定には、ニュートリノフラックスと反応断面積の予測精度が必須である。ニュートリノフラックス予測の主な不定性は、陽子と炭素標的反応でのハドロン生成断面積のモデルの不定性が起因している。また、T2K実験ではニュートリノビームの方向の不定性がフラックスの不定性に影響する。そこで、スイスのCERN-NA61/SHINE実験でのハドロン生成断面積測定の結果を用いてハドロン生成モデルの不定性を抑えると同時に、様々なニュートリノビームモニターを用いて、良い精度でビーム方向を測定・制御した。2010年1月から2012年6月までのデータを使用し、観測した58のミューオンニュートリノ事象を観測した(予測数は57.97)。ミューオンニュートリノ消失現象に関係するモデルパラメータ(sin^22θ_<23>,△m^2_<32>)=(1.00^<+0.00>_<-0.04>,2.45±0.19×10^<-3>[eV^2])と求め、sin^22θ_<23>に関して、世界最高峰の測定精度を達成した。この成果は、宇宙の物質優勢の謎の解明に大きな貢献をした。T2K実験のデータ収集システムのエキスパートとして、安定したデータ収集を努めた。また、ビームモニターの測定データを解析し、本年度の実験期間中において、実験の要求精度の1mradよりも良い精度でビーム方向を保証し、高い質のデータ測定を安定して行うことができた。研究計画にも挙げた通り、ニュートリノフラックス予測の不定性の大きな要因の一つとして陽子と炭素の衝突で出てくるハドロン粒子の生成過程の不定性があり、これを抑えることで課題達成を目指している。スイスのジュネーブで行われているNA61実験でそれらの粒子生成の情報を測定することで、生成過程を正確に把握できる。この実験のデータを使用して生成過程モデルの最適化を行った結果、ニュートリノフラックス予測の不定性を半分以下にすることに成功し、本研究の目的達成の上で非常に大きな成果を挙げた。ニュートリノフラックスの不定性を抑えると、次に重要なのがニュートリノの物質との反応機構の不定性を抑えることである。現在、ニュートリノの物質との反応機構にも大きな不定性がある。そこをシミュレーションで精度良く理解することが重要である。私は、元の研究計画にはないが、ニュートリノビームモニターINGRIDを用いてニュートリノ測定を行うとともに、シミュレーションの構築を行った。本年度の成果として、測定データをシミュレーションで精度良く再現できた。今後、INGRIDを用いてニュートリノ反応機構を精度良く測定する。今のT2K実験では、振動前のニュートリノを測定する検出器と振動後の検出器とでニュートリノを捉える物質・原理などが違う。振動前後の検出器を同じにすることで、測定原理などの違いから来る不定性を小さくし、ニュートリノ振動の見積もり精度を上げることができる。私は振動前の地点に設置する新しい検出器の開発・建設を主導的な立場で行った。未だ発見されていないT2K実験での電子ニュートリノ出現モードを精度よく探索するために、現状の課題として、スーパーカミオカンデでの電子ニュートリノ事象が少ないことと、J-PARCにおけるニュートリノ計測を元にしたスーパーカミオカンデでのニュートリノ観測数の予測精度が悪いことが挙げられる。この観測数の予測は、J-PARCでのニュートリノ観測数を元に、シミュレーションを用いて行われる。J-PARCでのニュートリノ観測の測定精度が悪いことと、シミュレーションの予測精度が悪いことがこの予測精度を悪くしている。これらに対して、私は今年度以下のことに取り組み、成果を出した。ニュートリノビームモニターの現場責任者として生成されたニュートリノが常に正しい方向に向いていることを保証することで、スーパーカミオカンデでのニュートリノ観測数を効率良く増やすことに貢献した。シミュレーションの予測精度を悪くしている一番の原因として、ハドロン生成に関する不定性がある。他にも、実際に使用する陽子ビームの形状のシミュレーションとの違い、実際のニュートリノビームのビーム軸からのズレ、からくる不定性などがある。これらに対して、実際の測定データを元にシミュレーションを最適化することで、不定性を従来の20%程度から10%程度まで減らし、現時点では許容できる精度を確保した。J-PARCでのニュートリノ観測数の測定精度向上のために、スーパーカミオカンデと同じ仕組みの、光電子増倍管を用いた小型水タンク検出装置の開発・製作・設置を行った。2011年の東関東大震災のため、装置製作・設置が半年ほど遅れたが、同年12月には設置を完了させ、現在はニュートリノ観測を行っている。

測定したデータを元に、ニュートリノ観測数の測定精度実機を評価し、最終的にスーパーカミオカンデでのニュートリノ予測観測数の精度がどこまで抑えられるかを検証する。本研究は、T2K(Tokai-to-Kamioka)長期ニュートリノ振動実験実験において、ニュートリノ振動現象の解明行うものである。その目的は、ニュートリノ振動現象の解明を通じて、物理学最大の謎である宇宙の物質優勢の解明を行うことである。当初の研究目標は、ニュートリノ振動現象の中で未発見だった電子ニュートリノ出現現象の世界初観測を通じて、ニュートリノ物理の謎を解明することだった。しかし、T2K実験の状況、他の国際実験の成果を踏まえて、ニュートリノ物理解明の上でよりインパクトのある成果を残すために、研究対象をミューオンニュートリノ消失現象の精密測定に切り替えた。最終的には世界最高峰の測定精度を達成し、ニュートリノ物理解明において非常に大きな貢献をした。T2K実験における振動現象の精密測定には、ニュートリノフラックスと反応断面積の予測精度が必須である。ニュートリノフラックス予測の主な不定性は、陽子と炭素標的反応でのハドロン生成断面積のモデルの不定性が起因している。また、T2K実験ではニュートリノビームの方向の不定性がフラックスの不定性に影響する。そこで、スイスのCERN-NA61/SHINE実験でのハドロン生成断面積測定の結果を用いてハドロン生成モデルの不定性を抑えると同時に、様々なニュートリノビームモニターを用いて、良い精度でビーム方向を測定・制御した。2010年1月から2012年6月までのデータを使用し、観測した58のミューオンニュートリノ事象を観測した(予測数は57.97)。ミューオンニュートリノ消失現象に関係するモデルパラメータ(sin^22θ_<23>,△m^2_<32>)=(1.00^<+0.00>_<-0.04>,2.45±0.19×10^<-3>[eV^2])と求め、sin^22θ_<23>に関して、世界最高峰の測定精度を達成した。この成果は、宇宙の物質優勢の謎の解明に大きな貢献をした。交付申請書に記載した研究の目的達成のための主な課題として挙げた、シミュレーション最適化によるスーパーカミオカンデでのニュートリノ観測の予測精度の向上は、おおむね計画通り達成できた。また、申請書には記載していなかったが、目的達成に重要だと判断して行った新検出器開発も終了し、現在は運用中でその性能評価を行っている。スーパーカミオカンデでのニュートリノ観測数もある程度まで増え、その予測精度も当初の予定の水準まで達成できたため、今後は測定したニュートリノのデータを解析することで、電子ニュートリノ探索を行う。また、新検出器の性能評価がまだのため、それも並行して行い、さらなる予測精度の向上を行い、電子ニュートリノ探索の精度を向上させる。
機能性酸化物薄膜における欠陥平衡モデルの構築

○Ce_<0.9>Gd_<0.1>O_<1.95>(CGO・酸化物イオン導電体)上にLa_<0.6>Sr_<0.4>CoO_<3-d>(LSCO・電子・酸化物イオン混合導電体)をPLD法(レーザー蒸着)によって製膜した。LSCOの酸素欠陥濃度を交流インピーダンス法により測定した。薄膜化によってLSCO中の酸素欠陥濃度が各温度、各酸素雰囲気中でどのように変化するかを検証した。La_<0.9>Sr_<0.1>CoO_<3-d>, La_<0.8>Sr_<0.2>CoO_<3-d>についても同様の測定・解析を行った。解析の結果、薄膜では酸素空孔生成エネルギーが増加することが分かった。○単結晶安定化ジルコニア(YSZ・酸化物イオン導電体)上に、La_<0.6>Sr_<0.4>CoO_<3-d>をPLD法によって製膜した。この系では界面にSrZrO3系不純物相が生成され、電極反応を著しく低下させることが分かった。この不純物相の生成速度について解析した。○単結晶安定化ジルコニア(YSZ・酸化物イオン導電体)上にCGO、La_<0.6>Sr_<0.4>CoO_<3-d>をPLD法(レーザー蒸着)によって積層した。SEM観察の結果La_<1-x>Sr_xCoO_<3-d>は多結晶状に積層していたが、X線回折の結果では完全にエピタキシャルに成長していることが分かった。この積層膜上のLSCOの酸素欠陥濃度を交流インピーダンス法により測定したところ、積層LSCO膜中の酸素欠陥濃度はバルク体のそれに比べ減少していた。また、CGO多結晶上に直接製膜したLSCO膜と比べると、酸素欠陥濃度は若干大きく、バルク体に近い値となった。○PLDによる製膜時の基板温度や基板と膜の距離、レーザーパワーなどによって酸化物膜の微細構造が変化し、導電率にも影響が出ている可能性が分かった。製膜時の基板温度が800°C以下のとき、粒径は約100nm以下となることが分かった。1.Sr添加量の異なるLa_<1-x>Sr_xCoO_<3-d>(x=0.1,0.2,0.4)薄膜電極をCe_<0.9>Gd_<0.1>O_<1.95>電解質(多結晶)上に作製し、交流インピーダンス法により酸素欠陥濃度を測定した。(1)電子・イオンの混合導電性を示すペロブスカイト型酸化物のLa_<1-x>Sr_xCoO_<3-d>(以下LSC)をレーザーアブレーション法(PLD法)によってCe_<0.9>Gd_<0.1>O_<1.95>(以下CGO)上に製膜し、交流インピーダンス法によって薄膜の電気化学的容量成分を測定した。この容量成分から薄膜の酸素欠陥濃度を算出し、文献値との比較により、薄膜化によってLSC中の酸素欠陥濃度が各温度、各酸素雰囲気中でどのように変化するかを検証した。その結果、いずれの温度、酸素雰囲気中においても酸素欠陥濃度は薄膜化によって減少していることがあきらかになった。また、Sr添加量を10%,20%,40%と変えて行ったが、すべてにおいて酸素欠陥濃度は減少した。欠陥生成のモデル式によってフィッティングしたところ、酸素欠陥の生成エンタルピーは、組成の異なる薄膜すべてにおいて増加していることが分かった。(2)電極膜の酸化物イオンの導電率は酸素欠陥濃度に比例するので、(1)の結果、電極薄膜では導電率も減少した。LSCでは、Sr添加量が少ないほど、低温、高酸素分圧におけるほど導電率が低くなるが、Sr添加量を10%,20%とした際、膜内のイオン移動抵抗が増加し、低温、高酸素分圧では膜内のイオン移動が律速過程となることが明らかになった。2.ナノ結晶化した薄膜電極では表面反応抵抗が減少することが明らかになった。PLD法によってCGO上にLSC(Sr40%)薄膜を作製したところ、膜が3050nmというナノサイズ結晶化したものが得られた。直流分極測定の結果、従来の300500nmのサブミクロン結晶の膜と比較して510倍も大きい電流値が得られた。LSCは燃料電池の電極や水蒸気電解の電極として有望なため、今後ナノ結晶電極について実験を重ねることで、それらの高性能化を図る。3.単結晶YSZ上にCGO、LSC(Sr40%)をPLD法によって積層し、この積層膜上のLSCの酸素欠陥濃度を同様に測定した。La_<1-x>Sr_xCoO_<3-d>は多結晶状に積層していたが、完全にエピタキシャルに成長していた。CGO多結晶上に作製したLSCに比べ、積層膜上のLSC中の酸素欠陥濃度の減少率は小さいことが明らかになった。今後、LSCの組成を変えた積層膜を作製し、原因を明らかにしていく。

単結晶安定化ジルコニア(YSZ・酸化物イオン導体)上にCe_<0.9>Gd_<0.1>O_<1.95>(CGO・酸素導電体)、La_<0.6>Sr_<0.4>CoO_<3-d>(LSCO・酸素・電子混合導電体)をPLD法(レーザー蒸着)によって積層した。この積層膜上のLSCOの酸素欠陥濃度を交流インピーダンス法により測定した。○電子・イオンの混合導電性を示すペロブスカイト型酸化物LSCOをPLD法によってCGO/YSZ上に製膜した。SEM観察の結果La_<1-x>Sr_xCoO_<3-d>は多結晶状に積層していたが、X線回折の結果では完全にエピタキシャルに成長していた。○交流インピーダンス法によってLSCO薄膜の電気化学的容量成分を測定した。この容量成分から薄膜の酸素欠陥濃度を算出し、文献値との比較により、薄膜化によってLSCO中の酸素欠陥濃度が各温度、各酸素雰囲気中でどのように変化するかを検証した。○積層LSCO膜中の酸素欠陥濃度はバルク体のそれに比べ減少していた。また、前年度研究のCGO多結晶上に直接製膜したLSCO膜と比べると、若干大きく、バルク中の酸素欠陥濃度に近い値となった。○今後、Sr量を変えたLSCO積層膜を作製し、同様に測定・解析を行う。また、PLDによる製膜時の基板温度や基板と膜の距離、レーザーパワーなどによって酸化物膜の微細構造が変化し、導電率にも影響が出ている可能性が分かった。今後はこれらの製膜条件を変えた薄膜を作製し、導電率測定、インピーダンス測定を行う。○Ce_<0.9>Gd_<0.1>O_<1.95>(CGO・酸化物イオン導電体)上にLa_<0.6>Sr_<0.4>CoO_<3-d>(LSCO・電子・酸化物イオン混合導電体)をPLD法(レーザー蒸着)によって製膜した。LSCOの酸素欠陥濃度を交流インピーダンス法により測定した。薄膜化によってLSCO中の酸素欠陥濃度が各温度、各酸素雰囲気中でどのように変化するかを検証した。La_<0.9>Sr_<0.1>CoO_<3-d>, La_<0.8>Sr_<0.2>CoO_<3-d>についても同様の測定・解析を行った。解析の結果、薄膜では酸素空孔生成エネルギーが増加することが分かった。○単結晶安定化ジルコニア(YSZ・酸化物イオン導電体)上に、La_<0.6>Sr_<0.4>CoO_<3-d>をPLD法によって製膜した。この系では界面にSrZrO3系不純物相が生成され、電極反応を著しく低下させることが分かった。この不純物相の生成速度について解析した。○単結晶安定化ジルコニア(YSZ・酸化物イオン導電体)上にCGO、La_<0.6>Sr_<0.4>CoO_<3-d>をPLD法(レーザー蒸着)によって積層した。SEM観察の結果La_<1-x>Sr_xCoO_<3-d>は多結晶状に積層していたが、X線回折の結果では完全にエピタキシャルに成長していることが分かった。
雪氷中の微生物活動を利用したアイスコア解析による古環境復元に関する研究

1.雪氷中の微生物分析法の改良アイスコア試料および雪氷試料から微生物遺伝子を抽出し、16SrRNA及び18SrRNA遺伝子解析による微生物の同定法、定量PCR法、およびDGGE法による微生物群集の網羅的解析法などを適用することによって、これまで困難だった雪氷中のバクテリアとシアノバクテリアの種の同定や定量、群集解析が可能となった。また、南極氷床アイスコア中に保存されている微量な大気起源微生物の分析も可能となった。2.雪氷微生物を利用したアイスコア解析法の検討ロシア・アルタイ山脈、ヨーロッパアルプス、南米チリ中部火山群でアイスコアを採取し、雪氷微生物や花粉などの生物成分を利用したアイスコア解析を行った。その結果、これら全てのコアで、雪氷藻類と花粉を利用すれば、正確なアイスコア年代決定が可能であることが確認された。また南極氷床アイスコア中に保存されている大気起源微生物の古環境指標としての可能性を検討するために、やまと山脈およびみずほ基地で採取されたアイスコア試料から、汚染の可能性の少ない最も状態がよい試料を選定してバクテリア遺伝子の解析を行なった。その結果、氷期と間氷期で含まれるバクテリア相に大きな違いがあることがわかり、氷床アイスコア中の微生物が、新たな古環境指標として利用できる可能性が示された。そこで、氷床アイスコア中のバクテリアの重要な供給源と推定される、アマゾン熱帯雨林から大気中に放出される微生物に関する予察的調査も行った。3.地域比較のための雪氷微生物試料の収集と解析アラスカ、ヨーロッパ、チリ、中国天山山脈、ウガンダのルウェンゾリ山などの氷河で雪氷微生物試料を採取し、新たな方法で分析した。その結果、雪氷環境に適応していると考えられる未記載バクテリアが10種近く確認されたほか、シアノバクテリアが地域性の高い分布を示すこと、また、バクテリアの群集構造が氷河高度により変化することなど、雪氷生態系に関する重要な情報が得られた。1.雪氷中の微生物分析法の改良遺伝子分析によって雪氷中のバクテリアとシアノバクテリアの群集を解析することを目的に、北アルプス内臓助雪渓、アラスカのグルカナ氷河、および中国チーレン山脈のチーイー氷河試料中からDNAを抽出し、16SrRNA遺伝子解析による種の同定と、TGGE法による網羅的細菌集団解析を行った(牛田、幸島)。その結果、シアノバクテリアが地域性の高い分布を示すこと、氷河高度によりバクテリア群集構造が変化することなど、興味深い結果が得られつつある。2.雪氷微生物を利用したアイスコア解析法の検討雪氷微生物を利用したアイスコア解析法を改良するために、2002年にロシア・アルタイ山脈のベルーハ氷河で採取した20mコアを対象に、従来行われてきた雪氷藻類の解析だけでなく、可能な限り多くの生物起源物質の解析を行った(幸島,竹内)。その結果、このアイスコアには雪氷藻類の他、バクテリアや菌類も含まれていることが明らかになった。また、表面積雪中の微生物分布を詳細に分析した結果、この地域ではコア中に雪氷藻類のバイオマスピークが一年に複数できること、そのうち最大のものが夏層のマーカーとなること、さらに微生物の種類やサイズによって、堆積後の分解や融解水による流出の強度が異なることなど、貴重な情報が得られた。3.地域比較のための雪氷微生物試料収集中国のチーレン山脈の氷河(竹内)や米国アラスカ州のランゲル氷河(白岩)でアイスコア及び雪氷微生物試料を採取した。

また、これまで全く情報がなかったアフリカの氷河、ウガンダのルーエンゾリ山群の氷河において雪氷微生物試料を採取した(幸島)。これらの試料に関しては現在まだ分析途中であるが(幸島、白岩、竹内、牛田、吉村)、既に全てのサンプルから雪氷微生物が確認されており、興味深い結果が得られつつある。また、本研究の結果の一部をサンフランシスコで行われた国際学会で報告した(幸島、吉村、竹内)。1.雪氷中の微生物分析法の改良これまでにアラスカのグルカナ氷河、およびアフリカ・ルウェンゾリ山群の氷河などで採取した試料からDNAを抽出し、16SrRNA遺伝子解析による種の同定と、TGGE法による網羅的細菌群集解析(牛田、幸島)を行なった。その結果、雪氷環境に適応していると考えられる未記載バクテリアが10種近く確認された。現在これらの新規バクテリアを培養し、記載する準備を進めている(吉村)。2.雪氷微生物を利用したアイスコア解析法の検討雪氷微生物を利用したアイスコア解析法を改良し、より深いコアの解析に適用するために、2003年にロシア・アルタイ山脈のベルーハ氷河で採取した171mコアのコア処理と雪氷微生物解析を進めている(幸島,竹内)。また、雪氷微生物を利用したアイスコア解析法を、ヨーロッパアルプス、及びパタゴニア氷原のアイスコアに適用することを目的に、スイスの国立研究機関ポール・シャラー・インスティテュート(PSI)のマルジット・シュコウスキー博士(幸島、白岩)および、チリ共和国科学研究センターのジーノ・カサッサ博士(幸島)をそれぞれ訪ねて研究打ち合わせを行い、両地域でのアイスコアに関する共同研究を開始することで合意した。また、両研究機関が保有するアイスコア試料を分析する許可を得た。3.地域比較のための雪氷微生物試料収集スイス・アルプスの氷河(幸島・白岩)や南米チリ中部火山群の氷河(幸島)、中国の天山山脈の氷河(竹内)でアイスコア及び雪氷微生物試料を採取した。また、これまで全く情報がなかったハワイ諸島マウナケア山の山頂にある雪田において雪氷微生物試料を採取した(幸島)。これらの試料に関しては現在まだ分析途中であるが(幸島、白岩、竹内、牛田、吉村)、既に全てのサンプルから雪氷微生物が確認されている。1.雪氷中の微生物分析法の改良南極氷床アイスコア中に保存されている大気起源微生物の分析方法を確立し、古環境指標としての可能性を検討するために、やまと山脈およびみずほ基地で採取されたアイスコア試料から、最も状態がよく汚染の可能性の少ない試料を選定してバクテリアDNAを抽出し、16SrRNA遺伝子解析による種の同定を行なった(牛田、幸島)。その結果、氷期と間氷期の試料間で、含まれるバクテリア相に大きな違いがあり、その違いが供給地の環境の変動を反映していることが示唆された。したがって、これらの微生物の供給源と輸送過程が明らかになれば、氷床アイスコア中の微生物が、新たな古環境指標として利用できる可能性が示された。そこで、南極氷床アイスコア中のバクテリアの重要な供給源の一つだと推定される、アマゾン熱帯雨林から大気中に放出される微生物を研究する準備として、INPA(ブラジル、アマゾン流域研究所)を訪問し、共同研究の打ち合わせと予察的試料採取を行った(白岩)。2.雪氷微生物を利用したアイスコア解析法の検討
企業文化の国際比較

企業文化の国際比較を行なうことを意図した。企業文化とは組織メンバーの共有する価値観、意見決定パタン、行動パタンである。これらの多くは外から見えないために、調査は困難である。しかし企業の戦略と業績とに大きな影興を與える。1.日本での調査.(1)文献による調査、訪問調査を行った。(2)日本の企業約100社に1000枚のアンケートを配り、47社より約400の回答を得た。これをコンピュタで分析する。(3)経済雑誌の記者に同じ企業の企業文化の評価を依頼し、上記の内部の記述と比較する。(4)これによって企業文化の類型化、業績との関係を分析する。活性化した企業文化がすぐれた戦略と業績を生むことを実證する。2.アメリカでの調査ピッツバーグ大学の経営大学院のSlevin教授及び大学院生のPitts氏の協力をえて、アメリカの企業の調査を行いつつあり、すでに7社に400枚の調査票を送り、100枚の回収をえてこれより分析を行なう。Bemidji大学のSheela教授も同様の調査を行ないつつある。3.インドでの調査.インド生産性本部(National Productivity Council)の教育部長O.P.Gupta氏の協力を得て、インドの企業10社以上に調査票を配布し、調査をする予定である。調査の準備は非常に早く行ったのであるが、調査対象の性質上、又外国の研究者の協力を必要としたために、分析が遅れている。
歯周病原細菌によるマスト細胞のIL-31を基軸とした歯肉上皮バリア破綻機序の解明

Interleukin-31 (IL-31)はTh2細胞やマスト細胞から産生される炎症性サイトカインであり、粘膜組織における炎症誘導に関わる。慢性歯周炎の罹患者における炎症歯肉組織ではマスト細胞が集積することが明らかにされており、歯周炎が重篤になるにつれ集積するマスト細胞は増加する。しかしながら、歯周炎の病態形成におけるマスト細胞の役割についてはほとんどが明らかにされていない。本研究は慢性歯周炎の病原細菌Porphyromonas gingivalis感染によるヒトマスト細胞からのIL-31誘導とIL-31による歯肉上皮バリアの破綻作用について検討を行った。マウス口腔にP. gingivalisを感染させる歯周炎モデルを用いたところ、P. gingivalis感染により野生型マウス歯肉におけるIL-31 mRNA発現は亢進したのに対して、マスト細胞欠損マウスではP. gingivalis感染による歯肉IL-31発現の変化はみられなかった。実際に、ヒトマスト細胞にP. gingivalisの感染させると著明なIL-31産生がみられ、同作用はP. gingivalisが分泌するシステインプロテアーゼであるジンジパインを欠損する菌株の感染ではみられなかったことから、マスト細胞はジンジパインの刺激でIL-31を産生することが示された。そこで、IL-31が歯肉上皮バリアを破綻させる可能性について、上皮バリアを構成するタイトジャンクション分子であるclaudin-1発現を測定した。ヒト歯肉上皮細胞にP. gingivalisを感染させると歯肉上皮細胞のclaudin-1発現が亢進するが、マスト細胞ならびにリコンビナントIL-31存在下ではclaudin-1発現亢進作用が抑制されたことから、IL-31はclaudin-1発現を抑制させることが示された。平成30年度の研究計画に基づき実験を実施した結果、次の研究成果を得た。P. gingivalis感染によりマスト細胞から産生されたIL-31が歯肉上皮バリア機能を低下させる可能性について、上皮細胞間のデキストラン透過量をバリア機能の指標として検討した。ヒト歯肉上皮細胞にP. gingivalisを感染させると、歯肉上皮細胞を透過するFITC標識デキストラン量に変化はみられなかった。しかしながら、同培養系にヒトマスト細胞存在するとデキストラン透過量は増加したことから、P. gingivalis感染によりマスト細胞から産生されるIL-31が歯肉上皮バリア機能を破綻させた可能性が推測された。そこで、P. gingivalis、マスト細胞および歯肉上皮細胞を含む培養系に抗ヒトIL-31中和抗体を添加すると、デキストラン透過量の増加は消失したことから、マスト細胞が産生するIL-31は歯肉上皮バリア機能を破綻させたことが明らかとなった。P. gingivalis感染によるヒトマスト細胞を基軸とした歯肉上皮バリア機能の破綻作用について、マスト細胞由来IL-31あるいは他のマスト細胞由来因子が、ヒト歯肉上皮細胞に発現するタイトジャンクション分子の発現を修飾する可能性について、claudin, zonula occludinならびにoccludin分子発現への影響を検討する。他方、マスト細胞は好中球と同様に重篤な感染に暴露された際、DNAを始めとする細胞内容物から構成される細胞外トラップ(mast cell extracellular traps, MCETs)を産生することが示されている。好中球における細胞外トラップは感染防御を担う一方、過剰な細胞外トラップの産生は炎症を誘導することが示唆されている。そこで、P. gingivalisならびに各種歯周病原細菌の感染によるヒトマスト細胞からのMCETs産生誘導機序、ならびにMCETsの機能について感染防御作用と炎症誘導作用の両面から検討を行う。Interleukin-31 (IL-31)はTh2細胞やマスト細胞から産生され,上皮細胞から炎症性サイトカインやケモカイン産生を誘導することで炎症を惹起する。慢性歯周炎の歯周組織には肥満細胞が集積するが、歯周炎の病態形成における肥満細胞の役割は十分に明らかにされていない。本研究では慢性歯周炎の主要な病原細菌であるPorphyromonas gingivalisによるヒト肥満細胞からのIL-31誘導機序について検討を行った。野生型マウスの口腔にP. gingivalisを感染させると歯肉のIL-31 mRNA発現が亢進したのに対して、マスト細胞欠損マウスではIL-31発現レベルが減弱した。ヒト肥満細胞にP. gingivalisを感染させると著明な量のIL-31が産生された。IL-31産生誘導は、P. gingivalis由来線毛、リポタンパク質ならびにlipopolysaccharide刺激ではみられなかったのに対して、P. gingivalisが産生するプロテアーゼであるジンジパインを欠損させた菌株の感染では同活性が減弱したことから、P. gingivalisによるマスト細胞からのIL-31産生はジンジパインにより誘導されることが示唆された。P. gingivalis感染による同細胞からのIL-31産生はジンジパイン依存性であり、JNKならびにNF-κB依存的で誘導されることが明らかとなった。以上の実験結果から、P. gingivalis感染によりヒトマスト細胞から著明なIL-31産生が誘導され、慢性歯周炎の病態を増悪させる可能性が示唆された。平成28年度の研究計画に基づき実験を実施した結果、次の研究成果を得た。

マウス口腔におけるP. gingivalis感染実験を実施した結果、同菌の感染により野生型マウスの歯肉のIL-31 mRNA発現が亢進したのに対して、マスト細胞欠損マウスではIL-31発現の亢進はみられなかった。ヒト肥満細胞にP. gingivalisを感染させると著明な量のIL-31が産生された。同細胞のP. gingivalis由来線毛、リポタンパク質ならびにlipopolysaccharide刺激によるIL-31産生はみられなかったのに対して、ジンジパインの一つであるKgp欠損株の感染では同活性が減弱した。また、同細胞をKgp特異的阻害剤で前処理することにより、P. gingivalis感染によるIL-31産生は減弱した。マスト細胞からのIL-31産生はジンジパインにより誘導されることが示唆された。他方、P. gingivalis感染による同細胞からのIL-31産生は、JNKならびにNF-κB依存的であることが明らかとなった。Interleukin-31 (IL-31)は主としてTh2細胞やマスト細胞から産生されるサイトカインの一種である。IL-31は上皮細胞に作用すると、同細胞から炎症性サイトカインやケモカインの産生が誘導されることでアレルギー性炎症が惹起されることが知られている。慢性歯周炎患者の歯周組織にはマスト細胞が集積することが知られているが、歯周炎の病態形成においてマスト細胞がどのような役割を担うかについてはほとんど明らかにされていない。本研究では慢性歯周炎の主要な病原性細菌であるPorphyromonas gingivalisによるヒトマスト細胞からのIL-31誘導機序ならびにIL-31による歯肉上皮細胞のバリア破綻作用について検討を行った。マウス口腔にP. gingivalisを感染させる歯周炎モデルを用いたところ、P. gingivalisを感染させた野生型マウス歯肉では著明なIL-31 mRNA発現の亢進がみられたのに対して、マスト細胞欠損マウスでは同菌の感染によるIL-31 mRNA発現の亢進がみられなかった。そこで、ヒトマスト細胞をP. gingivalisで刺激すると著明なIL-31産生がみられ、同作用はP. gingivalisから産生されるシステインプロテアーゼであるジンジパインによることが明らかとなった。次に、IL-31による歯肉上皮細胞のバリア破綻作用について検討したところ、P. gingivalisによりマスト細胞から産生されたIL-31はタイトジャンクション分子であるclaudin-1発現を低下させた。以上の実験結果から、P. gingivalis感染によるヒトマスト細胞からのIL-31産生により歯肉上皮細胞のバリア破綻が誘導され、慢性歯周炎の病態を増悪させる可能性が示唆された。平成29年度の研究計画に基づき実験を実施した結果、次の研究成果を得た。P. gingivalis感染によりヒトマスト細胞から産生されたIL-31がヒト歯肉上皮細胞のタイトジャンクション機能に及ぼす影響について、上皮細胞のタイトジャンクション分子であるclaudin-
AhRとAhRRのXREを介した転写制御における機能相関

本研究の目的はダイオキシン類等のリガンドによって活性化される受容体型転写因子であるAhRとその抑制因子であるAhRRを介した転写調節における機能相関を明らかにすることである.最初に培養細胞を用いた一過性発現系において確認されたAhRRによるAhRの活性抑制が実際の細胞において見られるかどうか検討を行った.以前作成したAhRあるいはAhRR欠損マウスから得られた初代培養細胞を用いてAhRの活性について検討を行った.その結果,1,胎児性線維芽細胞,腹腔内マクロファージにおいてAhR,AhRRが恒常的に発現していること.2,AhRRの欠損によりAhRシグナル伝達系の抑制が解除され,その結果AhRリガンド依存的な標的遺伝子(Cyplal等)の過剰な誘導が見られること.3,AhRRの発現はAhR欠損細胞では見られず,リガンドの有無にかかわらずAhRにより制御されていることが判明した。このことは実際の生体内のAhRシグナル伝達系においてAhRRが実際にネガティブフィードバック制御に関わっているという最初の知見となった.次にHepa-1細胞を用いた一過性発現あるいは安定発現株を用いたAhRRの機能解析も行った.その結果,1,AhRRがその転写抑制ドメインであるC末端側の3つのリジン残基においてSUMO1による修飾を受けること.2,一過性発現系ではAhRRのSUMO化はAhRRの転写抑制能に大きな影響を与えないこと.3,AhRRタンパク質の安定性は極めて低く,ユビキチン-プロテアソーム系によって速やかに分解され,そのユビキチン化部位はSUMO化される3つのリジン残基と一緒であることがわかった.これらのことからAhRRが単純に発現しただけでAhRの機能を抑制するのではなく,その機能が分子の修飾によって制御されていることを示唆された.本研究の目的はダイオキシン類等のリガンドによって活性化される受容体型転写因子であるAhRとその抑制因子であるAhRRを介した転写調節における機能相関を明らかにすることである.最初に培養細胞を用いた一過性発現系において確認されたAhRRによるAhRの活性抑制が実際の細胞において見られるかどうか検討を行った.以前作成したAhRあるいはAhRR欠損マウスから得られた初代培養細胞を用いてAhRの活性について検討を行った.その結果,1,胎児性線維芽細胞,腹腔内マクロファージにおいてAhR,AhRRが恒常的に発現していること.2,AhRRの欠損によりAhRシグナル伝達系の抑制が解除され,その結果AhRリガンド依存的な標的遺伝子(Cyplal等)の過剰な誘導が見られること.3,AhRRの発現はAhR欠損細胞では見られず,リガンドの有無にかかわらずAhRにより制御されていることが判明した。このことは実際の生体内のAhRシグナル伝達系においてAhRRが実際にネガティブフィードバック制御に関わっているという最初の知見となった.次にHepa-1細胞を用いた一過性発現あるいは安定発現株を用いたAhRRの機能解析も行った.その結果,1,AhRRがその転写抑制ドメインであるC末端側の3つのリジン残基においてSUMO1による修飾を受けること.2,一過性発現系ではAhRRのSUMO化はAhRRの転写抑制能に大きな影響を与えないこと.3,AhRRタンパク質の安定性は極めて低く,ユビキチン-プロテアソーム系によって速やかに分解され,そのユビキチン化部位はSUMO化される3つのリジン残基と一緒であることがわかった.これらのことからAhRRが単純に発現しただけでAhRの機能を抑制するのではなく,その機能が分子の修飾によって制御されていることを示唆された.