hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
科学技術データベースに基づく日本のゲノム研究開発基盤の評価と提言に関する研究

本研究は、バイオテクノロジーがオールドバイオから、ゲノムサイエンスの成果を導入したニューバイオへと急速にシフトし、医薬品・医療、農業、環境などさまざまな分野で大きな成果が見込まれる期待が高まる中で、日本のその研究開発体制や取り組みの特質や問題点を解明することにある。この解明のために、平成16年度より3年間、(1)バイオテクノロジーの全体像を描き、(3)それを学術論文データベースと特許データベースを用いて定量的に提示し、(3)その分野毎に日本の国際的な技術水準について評価を試みた。全体像を描くに当たってはOECDの基準等を利用した。その成果は、「バイオテクノロジーの研究開発戦略」において取りまとめ発表したが、日本のバイオ研究が、この分析から、「日本の研究が要素技術指向的であって、市場指向的ではないことに問題がある」等々の仮説を実証することができた。しかし、平成18年度の研究の重点は以上の分析からさらに進み、発展途上国におけるバイオテクノロジーの利用可能性と、そのための日本からの技術移転の可能性におかれた。すなわち、OECDをはじめとして多くの機関や研究者より、21世紀の経済システムのコアにバイオテクノロジーが据えられ、農業生産性の向上(緑の革命から遺伝子革命へ)、植物の糖やセルロースを用いたバイオ燃料生産、プラスティックのような人工物や家畜からの排泄物等による環境汚染のバイオテクノロジーを利用した解決等を重視したBio-based Economyという経済成長モデルが提起されるようになっている。とりわけ、所得水準や資源の乏しい途上国においてこの重要性が高く、しかも途上国でのこの導入の成果が日本をはじめとする先進諸国にも逆輸入されることの意義についても認められるようになっている。このような観点から分析をおこない、その成果は「Bio-Based Economy and the Opportunitles for Developing Countries」「バイオテクノロジーと途上国の経済開発」等として発表された。さらに、現在より詳細な分析を東南アジア(とくにタイ)の事例をとって行っているところである。本研究は、世界との比較において我が国のゲノム研究の仕組みやシステムの特徴について分析し、情報・エレクトロニクスやナノテクノロジーなどと比較して相対的に遅れていると一般的に評価されている我が国の生物・バイオ・ゲノム研究システムのポジティブな側面とネガティブな側面とを解明し、実際に研究水準が世界的に見て相対的に低位にあるのか、もしそうであるとすればその原因はどこにあるのかを解明することを目的としている。当然、国の産業技術政策のレベルから、大学や民間企業のレベルに至るまでの広い範囲のゲノム研究の現状を分析の対象として包含することになる。この分析のために学術論文データベースであるMEDLINEと特許データベースであるWPINDEXという二つのデータベースに依拠する。すなわち、同データベースの「統制語」等を用いてゲノム科学の全体像を描き、その中に個々の要素技術を位置づけることによって、その進歩の基本的方向性を知ること、そして日本のゲノム研究が世界の基本的トレンドからみてどのような位置づけにあるかを知ること、論文数や特許取得件数などから日本の研究水準を評価すること、論文の執筆者(執筆企業)や共同執筆や引用などの分析を通じて、研究システムの特質を理解する。次いで、この分析に基づいて、研究現場の研究者や研究管理者に対して研究の実態等についてヒアリング調査をおこない、上記の目的を総合的な観点から解明しまとめる。本プロジェクトは平成16年18年の3年計画のプロジェクトであるので、第1年目の本年度は、主としてデータベースの検索作業を通じて、基本的なデータを収集することに置かれた。もちろん、平行してヒアリング調査もおこない、菊野が海外の研究情報の収集の目的でシンガポール及びイギリスで開催された学会にも参加した。その中間的なまとめは、英文の原稿としてまとめ、現在投稿のための準備作業中である。

本研究は日本のバイオ/ゲノム研究は、情報通信技術分野と比して行政レベルでみても民間企業レベルでみても取り組みが遅れていて、このことが研究水準の劣位・市場競争力の低位性の原因となっているという仮説を実証することにある。より具体的に言えば、日本のバイオ/ゲノム研究は、(1)世界の(とりわけアメリカの)技術進歩の基本的な流れの中に的確に位置づけられていない分野への研究資源の投入、(2)研究が市場指向的(マーケットオリエンティッド)ではなく、とりわけ大学の研究は企業との連携を失った単なる好奇心に発する中途半端なものが多いこと、等々の仮説を論証することである。この論証のために、学術論文のデータベースであるMedlineを中心として、いくつかのデータベースを検索し、(1)技術進歩の基本的な流れ、(2)日本の研究水準評価をおこなう。(1)に関してはOECDの報告書がバイオ/ゲノム技術の全体像を定義する「リスト」を提唱しているので、このグローバルスタンダードとなりうるフレームワークで論文数の推移を検証し、技術の基本的流れを析出した。(2)としては(1)の中の技術を「要素技術」「分析対象」「利用用途」の3つにタイプ化して、それぞれにかんして論文数、特許取得件数、論文引用回数等から国別の評価を行い、日本の研究水準がアメリカはいうに及ばずヨーロッパ諸国に対しても遅れていること、とりわけ個々の「要素技術」では優れた成果を上げていても、市場ニーズと結びついた分野で遅れているという大きな欠陥のあること等を解明した。さらに、本研究は発展途上国の「Bio-based Economy」という新しい経済開発モデルの提起にも役立てられることが分かった。そのため、途上国のバイオ/ゲノム研究の実態についても分析し、国連大学高等研究所の研究員と共同研究を行い、同研究所の開催した国際シンポジウム「生物多様性のもとでの国際技術移転」で報告するとともに、タイ・チュラロンコーン大学、シンガポール国立大学と埼玉大学との国際シンポジウムで報告した。本研究は、バイオテクノロジーがオールドバイオからゲノムサイエンスの成果を導入したニューバイオへと急速にシフトし、医薬品・医療、農業、環境などさまざまな分野で大きな成果が見込まれるという期待が高まる中で、日本のその研究開発体制や取り組みの特質や問題点を解明することにある。この解明のために、平成16年度より3年間、(1)バイオテクノロジーの全体像を描き、(2)それを学術論文データベースと特許データベースを用いて定量的に提示し、(3)その各分野毎に日本の国際的な技術水準について評価を試みた。全体像を描くに当たってはOECDの基準等を利用した。
ねじれたπ電子系円二色性スペクトル法の開発と天然有機化合物の絶対構造決定への応用

有機化合物の絶対構造を非経験的に決定する方法として、X線法とならんでCDスペクトル法が有用である。我々は「CD励起子カイラリティ-法」の拡張として「ねじれたπ電子共役系」の絶対構造決定にπ電子SCFーCIーDV分子軌道法によるCDスペクトルの理論計算が有用であることを見いだし、天然物などに応用して以下の研究成果を得た。(1)光学的に純粋なWielandーMiescherケトンの効率的製法とCDスペクトルによる絶対配置の確立(2)黄桃灰星病菌の自己生育阻害物質chloromonilicinの結晶構造とCDスペクトルによる絶対構造(3)(+)ーゼストキノンの全合成とその絶対構造の決定(4)ポリアセン発色団を有する光学活性9,9'ースピロビフルオレン誘導体および[6,6]ーvespirene誘導体の合成とCDおよび絶対立体化学(5)光学活性スピロ[3.3]ヘプタン系化合物の合成と円二色性励起子カイラリティ-法による絶対立体化学の決定(6)強心活性海洋天然物ハレナキノ-ルおよびゼストキノ-ルの擬生体合成と可能な共通の生合成前駆体(7)X線結晶解析による[6,6]ーvespirene誘導体の構造と絶対配置の決定(8)CD励起子法による鎖状グリコ-ル系の絶対構造決定(9)CDの理論計算による回転異性ビフラボンの絶対立体化学の決定(10)ビスシアニン色素の可視とCDスペクトルにおける異常に大きな励起子相互作用(11)(-)ーサルタムを用いたカルボン酸の光学分割と絶対立体化学の決定(12)X線結晶構造解析によるシクロファン類の絶対配置の決定(13)光屈性制御物質ラファヌサニン誘導体の合成と生理活性(14)放線菌の生産するAChE活性阻害物質NK901093有機化合物の絶対構造を非経験的に決定する方法として、X線法とならんでCDスペクトル法が有用である。(1)光学的に純粋なWielandーMiescherケトンの効率的製法とCDスペクトルによる絶対配置の確立(2)黄桃灰星病菌の自己生育阻害物質chloromonilicinの結晶構造とCDスペクトルによる絶対構造(3)(+)ーゼストキノンの全合成とその絶対構造の決定(4)ポリアセン発色団を有する光学活性9,9'ースピロビフルオレン誘導体および[6,6]ーvespirene誘導体の合成とCDおよび絶対立体化学(5)光学活性スピロ[3.3]ヘプタン系化合物の合成と円二色性励起子カイラリティ-法による絶対立体化学の決定(6)強心活性海洋天然物ハレナキノ-ルおよびゼストキノ-ルの擬生体合成と可能な共通の生合成前駆体(7)X線結晶解析による[6,6]ーvespirene誘導体の構造と絶対配置の決定(8)CD励起子法による鎖状グリコ-ル系の絶対構造決定(9)CDの理論計算による回転異性ビフラボンの絶対立体化学の決定(10)ビスシアニン色素の可視とCDスペクトルにおける異常に大きな励起子相互作用(11)(-)ーサルタムを用いたカルボン酸の光学分割と絶対立体化学の決定(12)X線結晶構造解析によるシクロファン類の絶対配置の決定(13)光屈性制御物質ラファヌサニン誘導体の合成と生理活性(14)放線菌の生産するAChE活性阻害物質NK901093有機化合物の絶対構造を非経験的に決定する方法として、X線法とならんで円二色性スペクトルの励起子カイラリティ-法が有用である。我々は近年、この方法の拡張として「ねじれたパイ電子系」の絶対構造決定にパイ電子SCF-CI-DV分子軌道法によるCDスペクトルの理論計算が非常に有用であることを見出してきた。1.沖縄産海綿から単離された強心活性化合物(+)-halenaquinolおよびその関連化合物の絶対構造を我々はCDの理論計算から非経験的に決定し、また理論計算結果の正しいことを最初の全合成を達することによって実験的にも証明してきた。今回、我々は強心活性化合物(+)-xestoquinoneおよびxestoquinolの最初の全合成に成功した。またCDスペクトルの比較からxestoquinol系化合物の絶対構造を決定することができた。2.光学活性Wieland-Miescherケトンの合成として2-methyl-2-(3-oxobutyl)-1,3-cyclohexanedioneの光学活性prolineを触媒とした不斉環化反応が有用であるが、生成物(光学純度、約70%)の光学的精製に難点があった。我々は再結晶の条件を検討して再現性の良い精製法を見出し、光学的に純粋な上記ケトンの製法を提出した。3.上記の光学活性Wieland-Miescherケトンの誘導体の絶対構造をX線結晶解析法で決定し、CD法の結果と一致することを確認した。また、X線法から得た分子の立体配座がCD法の励起子カイラリティ-と一致する事を見出した。4.連続多重マイケル反応を用いた不斉合成に成功し、光学活性bicyclo[2.2.2]octane分子骨格を構築する事ができた。

また、その絶対配置をCD励起子カイラリティ-法を適用して決定した。有機化合物の絶対構造を非経験的に決定する方法として、X線結晶構造解析法と並んで円二色性スペクトルの励起子カイラリティ-法が有用である。我々は、この方法の拡張として「ねじれたパイ電子系」の絶対構造決定に、パイ電子SCFーCIーDV分子軌道法によるCDスペクトルの理論計算が非常に有用であることを見出し、本研究では、その天然有機化合物系への応用の研究を進めてきた。1.果樹病害糸状菌の一種である黄桃灰星病菌の生産する自己生育阻害物質chloromonilicinは山形大学農学部佐々教授らによって単離された興味ある生物活性天然物であり、ねじれたパイ電子系を持っている。我々はX線結晶解析によって立体化学を決定すると共に、CDスペクトルの理論計算により絶対配置の決定を行った。2.ネオクレロダン系天然物は昆虫摂食阻害物質として興味ある化合物群である。我々はスペイン国立有機化学研究所のCarmen de laTorre博士と共同で、12ーfuranー12ーhydroxyl誘導体の絶対配置をX線結晶構造解析法によって決定した。現在、CD法の適用を検討している。3.我々は沖縄産海綿の生産する強心活性化合物halenaquinoneおよびxestoquinoneの絶対構造をCDの理論計算で決定し、光学活性体の全合成で証明してきた。今回、両化合物に共通の合成中間体からの凝生体反応による合成、予想される生合成中間体の合成、その生合成中間体の海綿からの実際の単離を行う事ができた。4.有機化合物の絶対構造を非経験的に決定するのに有用なCD励起子カイラリティ-法は環状化合物系に広く応用されてきた。しかし、鎖状化合物系では立体配座のゆらぎのために適用が困難であった。我々は鎖状の1,3ーdibenzoate系に適用し、絶対配置を決定できる事を見出した。有機化合物の絶対構造を非経験的に決定する方法として、X線法とならんで円二色性(DC)スペクトル法が有用である。我々は「CD励起子カイラリティ-法」の拡張として「ねじれたπ電子共役系」の絶対構造決定にπ電子SCFーCIーDV分子軌道法によるCDスペクトルの理論計算が有用であることを見いだし、天然物に適用して絶対構造を決定してきた。本年度はCD法とX線法を組み合わせて以下の研究成果を得た。(1)天然物のアトロ-プ異性:CDスペクトルの理論計算により長年の間未決定であった天然の回転異性体であるビフラボンの絶対立体化学を初めて決定した。(2)ビスシアニン色素の可視とCDスペクトルの異常に大きな励起子相互作用:励起子相互作用はCDでは容易に観測されるものの、UVではほとんど観測されていなかったが、我々はビスシアニン色素のUVで70nmもの異常に大きな励起子分裂を初めて見いだし、励起子理論を確立した。また理論計算により、その機構を明らかにした。(3)CD励起子法による鎖状ポリオ-ル系の絶対構造決定:光学活性鎖状1,2ー、1,3ーグリコ-ルおよび1,2,3ートリオ-ル類へCD励起子法を適用し、絶対配置を決定できることを明らかにした。また配座解析から機構を明らかにした。
フィンランドの学校における生徒主体の授業形態と学習空間の関係

本年度は、情報に乏しいフィンランドの先鋭的学校建築32事例の図面採取、視察を行い、学校空間および教育プログラム面のデータベース化を行った。具体的には、学校空間面では、まず教室数、校舎の空間構成、のべ床面積、敷地面積、立地条件などの建築的な基礎的情報をデータベース化した。次に、大きく、教室内の学習環境構成、校舎全体、敷地における校舎の建ち方の3視点から行った。例えば、教室内には個人机や椅子のほかに、くつろぐためのソファ、数人で使うための大きな机があり、それら家具の配置や種類に着目し類型した。校舎全体では、教室の配列、出入り口から教室への動線など空間的特徴に着目し類型した。そして、教室等をでこぼこに配置することで、校舎が生徒が生活する上で魅力的な外部空間を生みだすという、日本の校舎とは異なる構成形式を見いだした。学校教育プログラム面では、学校の教育理念、学年別生徒数、教師数、授業形態、時間割などの基礎的情報をデータベース化した。また、フィンランド建築雑誌Arkの1980年1月号2007年10月号をレビューすることにより、1980年以降のフィンランド学校建築に関する歴史的変遷を把握することができた。同時に、先進的な学校建築を設計している建築家で、タンペレ工科大学Prof. IrmaliRahdelmaにヒアリングをい、学校建築に関する設計プロセスや設計上の留意点を把握できた。
オルガノシリカ膜の開発と膜型反応器　への応用

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
現代山村の存立構造とレジリエンス―山村の持続可能性の追究

本研究は、日本の山村地域における2000年代以降の変動をふまえ、新しい観点・手法・対象を組み込んで、日本の山村の存立構造の変動を把握し、持続的地域対応力(レジリエンス)を究明することを目的としている。平成30年度は、「現代山村の存立構造とその変動の解明」の研究に取りかかり、順調に研究を進めることができた。現代山村の存立構造の研究は、下記の1)3)の3つのパートに分かれ、同一パート内で相互に連携しながら以下のような研究を実施した。1)農林業の存立構造(担当:後藤、宮地、中川)では、後藤は現代日本の山村構造に影響を与えつつある「企業の農業参入」のうち,近年急増している「植物工場」の実態把握を行った。宮地は中山間地域農業の動向の把握を統計データから試み、あわせて中山間地域政策の一つとして実施されている中山間地域等直接支払制度の活用実態について,現地調査を行った。中川は林業をめぐる新たな動きに焦点を当て、実証的サーベイを開始した。2)新産業の存立構造(担当:岡橋、西野)では、岡橋は三河山間部の産業構造の変化について、農業、林業、六次産業、工業などを中心に調査を進め、新たな動きを見出した。西野は岡山県西粟倉村における山林管理とその財源としての小水力発電の推進の仕組みについて調査を行った。3)政治・社会の存立構造(担当:作野、中條、田中)では、作野が住民自治組織の構築に関して,兵庫県豊岡市,兵庫県佐用町,島根県邑南町を対象に現地調査を行った。中條は寺院の存立基盤に関する研究を行い、パイロット的調査を広島県三次市と庄原市において実施した。田中は、四国山地の国鉄・JRバスの自治体バスへの転換過程における沿線対応や、高知県における公共交通空白地有償運送の導入に関する基礎資料を収集し整理した。研究実績の概要で述べたように、各分担者は現代山村の存立構造に関わる担当テーマについて、文献レビューをすませ、さらに現地調査にも入っている。チーム全体の研究打ち合わせの集会を2回行い、周到に計画を検討したことが功を奏した。初年度としては順調に進んでいるといえる。本年度は、昨年に引き続き山村の存立構造について実証研究を進めるが、その推進方策として、全国学会でのメンバー全員の発表と研究集会の開催を予定している。成果発表は日本地理学会と人文地理学会を予定し、また発表の前に研究分担者の集会を開催し、報告内容の検討を行う。次の年度には成果を本にまとめるための原稿執筆を行うことを予定している。
高感度ＯＣＴを用いた水晶体の加齢変化の偏光解析

角膜前面から水晶体後面までの断層像が撮像できる高速・高感度光干渉断層画像化(OCT)装置を開発した。このOCT装置を用いて眼の焦点調節と加齢に伴う前房深度、水晶体厚および水晶体前後面の曲率半径の変化についての定量的解析を行った。解析の結果、前房深度、水晶体厚および水晶体前面の曲率半径の変化量は加齢と強い相関関係を持つことがわかった。また、40歳未満の個々の水晶体厚は調節によって平均0.24mm増加すること、水晶体の後面曲率は調節によって減少するが、その割合は水晶体の前面曲率の方が大きいこと、調節による水晶体厚の変化量は一般的に加齢に伴い減少することを明らかにした。平成23年度に開発した全前眼部撮像光コヒーレンストモグラフィー(optical coherence tomography, OCT)装置は、眼の調節メカニズムの理解に役立つだけでなく、老視の管理にも適用できることを論文にて報告した。この全前眼部撮像OCT装置を用いた臨床研究は、研究成果を報告した後も継続して行われた。特に、撮像の困難な高齢者を中心に臨床測定を行い、本OCT装置の「使いやすさ」と「臨床機器としての有用性」を検討した。また、角膜前面後面および水晶体前面後面の曲率半径をより正確に測定する事を目的として、従来の2次元断層撮像に加えて3次元の立体撮像を可能にするためのOCT装置そのものの計測プロトコルの改良も行った。この改良の結果、200×100のAライン本数から構成される立体像のOCTデータを約1秒で取得することが可能となった。さらに、偏光感受型全前眼部撮像OCT装置の光学系の再設計を行った。この偏光感受型OCT装置用の光学系は、従来使われてきた偏光調整器や位相調整器などの付加的なデバイスを一切必要とせず、一回の撮像で偏光情報が取得できるため、撮像速度とコストの両方の面で平成23年度に設計した偏光感受型OCT装置用の光学系よりも優れたものになっている。そして、この偏光感受型OCT装置に必須なデバイスである2チャンネル完全同時収録可能な高速・高分解能データ収録ボード(DAQ)をDAQメーカーと協力して開発した。平成23年10月24日から平成24年7月31日まで、「老眼および緑内障の機序解明、眼内レンズ決定指針の高精度化」と題しての臨床研究を行った。本臨床研究は、眼内レンズの決定の際に使用されてきた超音波生体顕微鏡に対し、開発したOCT装置を用いて、眼内レンズ度数を高精度に決定することを目的として行ったものである。前眼部全体の断層像を一度に取得できる本OCT装置の利点を生かし、眼軸方向の深さ情報だけでなく角膜前後面の曲率半径と水晶体前後面の曲率半径等の形状情報も取得し、これらの物理量を考慮した眼内レンズ度数の計算式から眼内レンズの固定位置を推定した。99例178眼を撮像・解析した結果、術後屈折度数の誤差を低減させることができた(論文投稿準備中)。また、昨年度に再設計した偏光感受型OCT装置の光学系に用いる偏波保持カップラ等の光受動部品の再選定と解析プログラムの改良を行った。このOCT装置は、偏光感受型OCT装置にこれまで使われてきた偏光調整器や位相調整器などの付加的なデバイスを一切必要とせず、一回の撮像で偏光情報を取得することが可能である。人の抜去歯を本OCT装置で撮像し、従来の強度の断層像に加えて位相遅延の断層像を取得した。しかしながら、参照光路内の偏波保持ファイバと試料光路内の偏波保持ファイバとの僅かな長さの違いによる偏波の分散が原因のゴーストノイズや、ファイバ同士をコネクタで接続したことによるファイバ端面で生じる反射信号等の固定ノイズが多数生じてしまい、本装置を臨床現場で使用する事は不可能であった。これらのノイズを除去するためには、数値的な補正の他、ファイバ同士を融着するなどの物理的な改良が必要であり、科研費の予算内ではまかなうことができなかった。したがって、今後は、物理的な装置の改良を大学内の研究費によって継続して行い、装置の完成後に臨床研究へと展開していく予定である。老視(老眼)や白内障等の水晶体で生じる眼の疾患を機能学的に解明する目的で、角膜前面から水晶体後面までの前眼部全体の内部構造が撮像可能な全前眼部撮像光コヒーレンストモグラフィー装置の開発と改良を行った。平成23年度前期は、光ファイバー部品の再選定と最適化を行うと共にヒューマンインターフェースを改良した。

本装置を用いて前眼部全体を撮像し、眼の焦点調節と加齢に伴う前房深度、水晶体前後面の曲率半径および水晶体厚の変化の定性的観察と定量的解析を行った。解析の結果、40歳未満の個々の水晶体厚は調節によって平均0.24mm増加すること、水晶体の後面曲率は調節によって減少する(ただし、加齢の影響は顕著ではない)が減少割合は水晶体の前面曲率の方が大きいこと、調節に関連する水晶体の変化は一般的に加齢に伴い減少することを明らかにした(論文投稿済)。これらの発見により、本装置は調節メカニズムの理解に役立ち、老視管理にも適用できることがわかった。平成23年度後期は、水晶体の内部構造をより鮮明かつ高速に撮像するために、以下に示す二つの開発を行った。1、干渉信号の取得に用いるジッターの少ない高精度なクロック回路の開発。2、1で開発したクロックと完全に同期し、安定に干渉信号が取得できるデータ取得ボードと制御プログラムの開発。1、2で開発した電子部品と制御プログラムを前期に改良した装置に組み込んだ結果、本年度開始時点では112dB程度であったシステム感度を114dBまで向上させることに成功した。また、16μm程度であった奥行方向の分解能は13μmまで向上し、毎秒1枚(横方向500本)程度であった描画速度を毎秒12枚まで高速化することにも成功した。これらの性能の向上によって、前嚢、後嚢、皮質および核などの水晶体の内部構造を明瞭に可視化することが可能になった。本研究目的の1つである、眼の焦点調節と前房深度、水晶体前後面の曲率半径および水晶体厚の変化の関係を機能学的に明らかにすることができたが、平成24年度の研究計画目標である偏光感受型全前眼部光OCT装置の完成には至らなかったからである。平成24年度当初の設計では、位相調整器を用いた偏光感受型OCT装置を開発する予定であった。しかし、海外のOCTグループによる報告を検討した結果、光学系の見直しが必要となったため、平成24年度は位相調整器が不要な光学系を再設計する期間とし、実際の装置の完成は平成25年度に行うこととした。平成23年度の研究計画目標である、角膜前面から水晶体後面までの前眼部全体の内部構造を非接触で撮像可能な全前眼部光コヒーレンストモグラフィー装置の高感度化に成功したからである。また、本研究目的の1つである、眼の焦点調節と前房深度、水晶体前後面の曲率半径および水晶体厚の変化との関係を機能学的に明らかにすることもほぼ実現できたからである。平成24年度に再設計した光学系に基づいて、位相調整器などの付加的なデバイスの不要な偏光感受型全前眼部光OCT装置を完成させる。そして、in vitroでの偏光計測を行った後、この装置を臨床現場に設置する。臨床現場では、共同研究を行っている眼科医師の協力のもと、白内障患者を撮像し、水晶体内部における複屈折の変化を検討する。平成23年度に開発した全前眼部光コヒーレンストモグラフィー装置に偏光機能を付加した、偏光感受型の光コヒーレンストモグラフィー装置を開発する。臨床現場では、現在共同研究を行っている眼科医師の協力のもと、多数の患者を撮像し、臨床データの蓄積と解析を行いつつ装置の改良も並行して進めていく。次年度に使用する予定の助成金は、偏光感受型全前眼部光OCT装置の開発に必要な偏光部品の購入と国際会議に出席するための旅費に用いる。開発当初に設計した干渉計でも偏光情報を取得することは可能であるが、光の位相は動きに敏感であるため、データの取得はより高速であることが望ましい。
高潮予測モデル・流動予測モデルによる海面抵抗係数の逆推定及びその比較

風速別の海面抵抗係数を推定可能なデータ同化システムを構築し,現地海域に適用した.推定された海面抵抗係数は,初期値によらず,風速に比例して増加する分布を示し,従来の提案式とも概ね一致するものとなった.また,観測箇所では風速10m/s程度しか発生していない条件で風速30m/sの条件まで推定できたことから,超強風条件の海面抵抗係数も推定可能であることが確認できたといえる.風速別の海面抵抗係数を推定可能なデータ同化システムを構築し,現地海域に適用した.推定された海面抵抗係数は,初期値によらず,風速に比例して増加する分布を示し,従来の提案式とも概ね一致するものとなった.また,観測箇所では風速10m/s程度しか発生していない条件で風速30m/sの条件まで推定できたことから,超強風条件の海面抵抗係数も推定可能であることが確認できたといえる.平成22年度は波浪推算モデル,高潮モデルおよび海洋流動モデルによる海面抵抗係数の逆推定と推定されたパラメータの比較検証を行うため,主にアジョイントコードを用いたデータ同化システムの構築と改良を行った.さらに,作成したシステムの妥当性を検証するため,仮想の海域を対象として海面抵抗係数の目標値(仮の真値)を設定して予測計算を行い,目標値を用いて得られる推算値を仮想の観測値としてデータ同化の数値実験を行い,任意の初期値から設定した海面抵抗係数の目標値が正しく逆推定されることを確認した.ここでは,単に妥当性を検証するだけでなく,実海域に適用にむけて課題となる膨大な計算時間を短縮する工夫や観測値とパラメータの設定条件による逆推定精度について検討を行った.超強風時における海面抵抗係数については,現地で直接測定することや室内実験施設の整備が非常に困難であったため,これまでは,概ね風速25m/s以下の条件での検討により提案された風速に関する単調増加関数を外挿して与えるのが一般的であり,超強風条件での推算結果が過大となることが懸念されている.これに対して,本研究で開発された手法を現地観測データに適用することができれば,全国港湾海洋波浪情報網で既に観測・蓄積された波浪,流速データを活用することにより,試行錯誤により設定することなく自動的に超強風条件での海面抵抗係数の最適値を推定することが可能となる.この知見は,今後地球温暖化に伴って甚大化が懸念されている高波災害や高潮災害の予測精度向上により沿岸防災に資することが期待される.平成23年度は構築済みのデータ同化システム(平成22年度に構築し数値実験により妥当性を確認した)を実海域に適用し海面抵抗係数の推定を行った.本検討では全国港湾海洋波浪情報網(NOWPHAS)により提供されているデータを観測値として利用することとし,なかでも太平洋側に面しており,強風の影響を受けやすく周辺地形による遮蔽効果を受けにくいことが想定される潮岬を選定した.なお,海面抵抗係数が異なる複数のパターンについて,過去数年間の風データに基づく推算を実施することにより,データ同化に適した擾乱(主に台風接近時)の抽出を行った結果,嵐速30m以上の強風速範囲の海面抵抗係数については逆推定に適した擾乱事例がみあたらなかったことから,本研究では風速30m/s以下の範囲について海面抵抗係数の逆推定を行った.本研究で逆推定された風速30m/s以下の海面抵抗係数は,初期値によらず同一の推定結果となっており,一般的に利用きれている本多・光易の提案式とも近いことから妥当な推定結果といえ,構築したモデルが現地においても適用可能であることが確認できた.また,観測地点では発生していないような強風速範囲まで蓮推定できることも同時に確認できた.さらに推定された海面抵抗係数を他の流動モデルFVCOMで用いることにより結果を比較し,妥当性を確認した.なお,高潮モデルや流動モデルは開境界の流れの影響を受けやすく,海面抵抗係数の逆推定は波浪推算モデルが適していることがわかった.本研究で開発したデータ同化システムを用いることで観測が困難であった超強風条件における海面抵抗係数を明らかにすることが可能であり,地球温暖化に伴って甚大化が懸念される高波や高潮の予測精度向上に資する成果といえる.
新規なサスペンションゲル化法による微生物・酵素固定化多孔質ゲルの創製

本研究では、新規なゲルの作製法であるサスペンションゲル化法を提案・確立し、この手法により作製される高分子多孔質ゲルの独立した孔(μmオーダー)に生体触媒(微生物および酵素)を包括固定した微生物固定化ゲルおよび酵素固定化ゲルを創製した。当該ゲルは、良好な基質と生成物の拡散透過性を付与し、生体触媒をネイティブな状態で包括固定できる点に特長を有する。当該ゲルの性能をエネルギー・環境分野での反応(バイオ燃料の製造、排水処理など)を例に検証し、その適用可能性を示した。本研究では、新規なゲルの作製法であるサスペンションゲル化法を確立し、この手法により作製される多孔質高分子ゲルの独立した孔(μmオーダー)に生体触媒(微生物および酵素)を包括固定した微生物固定化ゲルおよび酵素固定化ゲルを創製する。エネルギー・環境分野での反応(バイオ燃料の製造、排水処理など)を例に高性能な生体触媒反応プロセスを構築する。平成26年度は、サスペンションゲル化法を確立し多孔質高分子ゲルの作製に成功した。具体的には、まず、静電微粒化法を用いてアルギン酸カルシウムゲルマイクロカプセル(粒子径100μm程度)を作製した。次に、モノマー、架橋剤、およびマイクロカプセルを含むサスペンション(懸濁液)に開始剤水溶液を投入してフリーラジカル重合を行い、複合ゲル(分散したマイクロカプセルを内包した高分子ゲル)を作製した。最後に、ゲル内のマイクロカプセルを化学処理により崩壊(ゾル化)させて、多孔質ゲルを作製した。顕微鏡法によりゲル内部の多孔質構造を確認した。さらに、酵素または微生物を内包させたマイクロカプセルを用いることで微生物固定化ゲルおよび酵素固定化ゲルの作製に成功した。また、高分子の機能化を検討した。油性媒体中で酵素反応を行う場合、一般に酵素は変性や凝集を生じてその活性が低下する。これを克服する材料として、疎水性モノマーと親水性モノマーの共重合ゲルを担体に用いた酵素固定化ゲルを開発した。バイオ燃料の製造を模擬した実験系である酵素リパーゼを用いたオレイン酸のエステル化反応において、当該ゲルが高性能であることを実証した。共重合ゲルの疎水部が油溶性基質の拡散を促し、親水部が酵素に適度な水環境を提供したためと考えられる。平成27年度は、マイクロカプセルを鋳型として多孔質ゲルを作製できるサスペンションゲル化法に、mmオーダーのゲル粒子を作製できる沈降重合法を組み合わせた手法を提案・確立し、酵素固定化多孔質ゲル粒子および微生物固定化多孔質ゲル粒子を作製した。酵素リパーゼを固定化した多孔質ゲルの酵素反応特性を、4-ニトロフェニル酢酸の加水分解反応をモデルとして検証し、従来の酵素固定化均質ゲルと性能比較した。酵素固定化多孔質ゲル粒子は、モデル反応を良く触媒し、その活性が低下することなく12回の繰り返し利用が可能だった。従来の均質ゲルの合成と同時の酵素の包括固定法では酵素が重合反応場に曝されて失活すること、およびサスペンションゲル化法ではマイクロカプセルが酵素を保護してその失活を防げることを明らかとした。アンモニア酸化細菌を固定化した多孔質ゲルをアンモニアの酸化(硝化)反応に適用した。連続槽型反応器を作製し、これにアンモニア水溶液を連続供給してゲル内の微生物を増殖させる馴養を行い、約2ヶ月の連続運転で固定化微生物は十分な活性を示すようになった。今後、反応特性を定量的に評価する。アンモニアの酸化反応で有用な高酸素透過性の高分子ゲルを狙いとして、コンタクトレンズをヒントに、シリコーン系のポリマーを配合した高分子ゲルを作製した。ゲル中の溶存酸素濃度および酸素透過性の測定評価手法を確立した。酸素透過性の劇的な向上は見られなかった。今後、ゲルを改良する。平成27年度の研究の目的は、1生体触媒固定化ゲル粒子の作製、および2長期反応への適用可能性の検証だった。1については、酵素と微生物のそれぞれを固定化したゲル粒子の作製技術を確立し学会発表した。2については、酵素固定化ゲルが繰り返し酵素反応に利用できることを実証し論文を投稿中である。微生物固定化ゲルに関しては、連続槽型反応器を作製し、微生物を増殖させる馴養を行っており、研究を順調に進めている。平成28年度は、アンモニア酸化細菌を固定化した多孔質ゲル粒子をアンモニアの酸化(硝化)反応に適用した。それ以降の数ヶ月の間も一定の反応活性を維持し、アンモニアの連続処理に成功した。初期アンモニア濃度を実験パラメータとした回分実験でアンモニア酸化反応初速度を測定し、種々のモデル式でフィッティングした。反応速度は、Edwards式などの高濃度の基質が反応を阻害するモデルで表現できた。

多孔質ゲルは、その反応速度が従来の均質ゲルのそれと比べて速いという良好な結果が得られ、アンモニア排水処理への適用可能性が大いに示された。酵素リパーゼを固定化した多孔質ゲル粒子をトリオレインとエタノールのエステル交換反応(バイオディーゼル燃料製造のモデル反応)のに適用した。多孔質ゲルはこの反応を触媒したが、その反応速度は従来の均質ゲルと比べて遅かった。多孔質ゲルの孔の鋳型に用いたアルギン酸カルシウムがゲル内に残存して、酵素の触媒活性を低下させたことが窺われた。本研究では、新規なゲルの作製法であるサスペンションゲル化法を提案・確立し、この手法により作製される高分子多孔質ゲルの独立した孔(μmオーダー)に生体触媒(微生物および酵素)を包括固定した微生物固定化ゲルおよび酵素固定化ゲルを創製した。当該ゲルは、良好な基質と生成物の拡散透過性を付与し、生体触媒をネイティブな状態で包括固定できる点に特長を有する。当該ゲルの性能をエネルギー・環境分野での反応(バイオ燃料の製造、排水処理など)を例に検証し、その適用可能性を示した。平成26年度の研究の目的は、1サスペンションゲル化法による生体触媒固定化多孔質ゲルの作製と特性評価、および2固定化生体触媒の反応特性の評価だった。1については、サスペンションゲル化法による多孔質ゲルの作製技術を確立し論文発表した。生体触媒固定化多孔質ゲルの作製にも成功した。2については、固定化酵素反応および固定化微生物反応を現在進行中で取り組んでいる。また、平成27年度以降に掲げていた目的である高分子の機能化に取り組んだ。具体的には、疎水性モノマーと親水性モノマーの共重合ゲルを開発し、当該ゲルへの固定化酵素が油性媒体中での反応に対して高性能であることを明らかとし論文発表した。平成28年度(最終年度)は、アンモニア酸化細菌固定化ゲルのアンモニアの酸化(硝化)反応特性を評価し、反応メカニズムを解明する。具体的には、回分反応実験の反応速度解析、ゲル相を通過する物質の拡散透過性、および固定化微生物の反応活性を明らかにする。そして、連続槽型反応器を用いたプロセスの設計指針を構築する。微生物固定化担体の酸素透過性の向上を狙ってシリコーン系のポリマーを配合した高分子ゲルを開発する。酵素リパーゼ固定化ゲルのトリオレインとエタノールのエステル交換反応特性を評価し、バイオディーゼル燃料の製造プロセスの設計指針を構築する。28年度が最終年度であるため、記入しない。工学平成27年度は、当初の計画通り、酵素固定化ゲルおよび微生物固定化ゲルの反応特性を評価し、反応メカニズムを解明する。モデル反応は、酵素ウレアーゼを用いた尿素の加水分解反応およびアンモニア酸化細菌を用いたアンモニアの酸化(硝化)とする。回分反応実験の反応速度解析、ゲル相を通過する物質の拡散透過性、および固定化酵素および固定化微生物の反応活性を明らかにして、当該ゲルにおける反応メカニズムを解明する。反応系ごとに反応速度の向上を達成する高分子材料開発を行う。
トキソプラズマ原虫分泌蛋白質（ＰＳＰ＃７）の病原性における役割の解析

26年度が最終年度であるため、記入しない。
細胞周期進行の抑制とその解除の分子システム

卵細胞型細胞周期においては、減数分裂の始め(G2期)と終わり(G1期)に特異的な細胞周期の停止があり、加えて減数分裂間期にはS期の抑制がある。これらの停止とその解除、および抑制の分子機構の解明が本研究の目的であり、以下の成果を得た。1. G2期停止とその解除:ヒトデ未成熟卵でのG2期停止は、Weel以外のWeel様チロシンキナーゼに主として依存していることをまず明らかにした。この停止の解除に際しては、cdc2キナーゼの活性化因子であるCdc25フォスファターゼの初期リン酸化とWeel様キナーゼの抑制が、cdc2キナーゼの活性化に先立っておこると判明した。この初期リン酸化と抑制にかかわる因子の活性も同定した。2.減数分裂間期におけるS期抑制:アフリカツメガエル卵抽出物を用いて、減数分裂周期におけるM/M期移行を再現できる無細胞系“meiotic extracts"を開発した。これを用いて、減数分裂間期におけるS期抑制のためには、MosがMAPキナーゼを介する経路と介さない経路の両方により機能する必要性、および、この時期にWeel蛋白質の蓄積量が不十分である必要性が判明した。3.成熟未受精卵のG1期停止:ヒトデ成熟未受精卵におけるG1期停止およびS期抑制には、MAPキナーゼ活性が必要にして十分であることをまず明らかにした。さらにMAPキナーゼの活性調節因子として、ヒトデのMosホモログのcDNAをクロン化した。ヒトデ卵成熟時におけるMosの機能解析から、種々の生物に共通したMosの機能は、減数第一分裂終了時には潜在的には既に初期胚型体細胞周期に移行しうる状態になっているのを回避し、減数第二分裂をもたらすことにあると考えられた。卵細胞型細胞周期においては、減数分裂の始め(G2期)と終わり(G1期)に、特異的な細胞周期の停止がある。これらの停止およびその解除の分子機構の解明が本研究の目的であり、本年度はヒトデ卵を用いて以下の成果を得た。1.未成熟卵G2期停止とその解除:(1)未成熟卵ではcdc2キナーゼの不活性化因子が高い活性を持ち、これによりG2期停止が保障されている。この停止解除にあたっては、不活性化因子の抑制、およびcdc2キナーゼの活性化因子であるcdc25フォスファターゼの初期リン酸化が、cdc2キナーゼの活性に依存せずにおこると判明した。(2)cdc25フォスファターゼは、cdc2キナーゼを活性型に分子内修飾するだけでなく、cdc2キナーゼを細胞内の不溶性画分から可溶性画分へ遊離させることが判明した。しかもこの可溶化には、cdc25蛋白質はリン酸化型である必要があるが、そのフォスファターゼ活性は必要としなかった。この可溶化は、そのあとcdc2キナーゼが核内に移行して核膜崩壊や染色体凝縮等のM期を実現するのに貢献していると考えられる。2.成熟末受精卵のG1期停止:減数分裂を完了した末受精卵では、cdc2キナーゼはすでに活性を失っているにもかかわらず、MAPキナーゼ活性は高い状態を維持していた。そこで、末受精卵中で構成的に活性型のMEK(MAPキナーゼ・キナーゼ)を過剰発現させると受精してもS期が開始しないこと、およびこれとは逆にMAPキナーゼのフォスファターゼあるCL100を末受精卵中で過剰発現させると受精しなくともS期が開始することが判明した。

これらの結果は、成熟末受精卵におけるG1期停止およびS期抑制には、MAPキナーゼが必要にしてかつ十分であることを示している卵細胞型細胞周期においては、減数分裂の始め(G2期)と終わり(G1期)に特異的な細胞周期の停止があり、加えて減数分裂間期にはS期の抑制がある。これらの停止とその解除、および抑制の分子機構の解明が本研究の目的であり、本年度は以下の成果を得た。1.G2期停止の解除:ヒトデ未成熟卵でのG2期停止の解除に際しては、cdc2キナーゼの活性化因子であるcdc25フォスファターゼの初期修飾が、cdc2キナーゼの活性に依存せずにおこると判明している。この初期修飾はリン酸化であると予想されていたが、このたび^<32>Pの取り込みから、この点を確証できた。さらに2次元フォスフォペプチドマッピングにより、この初期リン酸化特異的ペプチド断片を特定することができた。現在、このペプチド断片中のリン酸化部位を同定中である。2.減数分裂間期におけるS期抑制:アフリカツメガエル卵では、このS期抑制はMosおよび蛋白質合成に依存しており、Mosの下流にはMAPキナーゼが想定されている。そこで、S期抑制におけるMos-MAPキナーゼ系の役割を、我々が開発したアフリカツメガエル卵抽出物由来の減数分裂周期を再現する無細胞系“meiotic extracts"を用いて解析した。Mosの活性中和抗体、MAPキナーゼの免疫沈降による除去、出芽酵母由来の構成的に活性型のMAPKKKであるΔN-STE11等を活用した結果、MAPキナーゼは、少なくとも蛋白質合成系を活性化しサイクリンBの速やかな蓄積を保障することにおいて、第2減数分裂への移行に必須であると判明した。しかし、Mosを抑えた場合は、MAPキナーゼ活性を支えても第1減数分裂終了後にS期に入った。これらの事実は、減数分裂間期においては、MosはMAPキナーゼを介する経路と介さない経路の両方によりS期を抑制していることを意味している。卵細胞型細胞周期に特異的な細胞周期の停止とその解除、および抑制の分子機構を解明することが本研究の目的であり、本年度は以下の成果を得た。1.G2期停止と解除:M期開始因子であるcdc2ナキ-ゼは、G2期に停止したヒトデ未成熟卵中では細胞質に局在し、G2期停止の解除に際して核内に集積する。この分子機構を解除したところ、cdc2ナキ-ゼはG2期でもM期でも常に核内に移行しているが、G2期には核からの排出が起こる結果見かけ上細胞質局在となり、M期開始にあたってはこの核外移出が停止するために核内集積が起こると判明した。さらに、核外移出はサイクリンB中のcytoplasmicretention signal配列に依存し、そのうちのSer/Thr残基のリン酸化が核外移出能の消失をもたらす可能性が判明した。現在、このリン酸化をひきおこるキナーゼを同定中である。2.減数分裂間着にけるS期抑制:我々が開発したアフリカツメガエル卵抽出物由来の"meiotic extracts"を用いて解析したところ、減数第1分裂の終了に際しては、M期サイクリンの分析が停止した時点では、cdc2キナーゼを不活化するweelファミリーキナーゼは未だ再活性化されていないと判明した。この結果、新たに合成されたサイクリンBは自動的に活性型cdc2キナーゼを構成し、S期をスキップして減数第2分裂への移行が実現するとみなされる。3.成熟未受精卵のG1期停止:ヒトデ成熟未受精卵のG1期停止は、MAPキナーゼ活性に依存することを初年度に明らかにした。
アクティブな熱制御による液体燃料改質反応の高度化

本研究では、メタノール部分酸化改質反応を用いた数kW級小型燃料改質器について、改質器内部での反応制御と反応機構解明の双方の観点から水素含有ガス生成の最適化を図る。そこで反応制御手法の一つとして、改質器内部に通気性固体を導入し、反応の安定化および高度化を実現するため熱工学の観点から反応特性を実験および数値解析的に検討した。本年度は、通気性固体の一種であるセラミックハニカムの下流端に反応領域を安定化させて、その反応位置、形状、および反応特性に及ぼす要因を伝熱工学的観点から検討することとし、通気性固体を小型改質器に適用した場合の設計指針を提案することを目的として研究を行った。得られた主な成果は次のとおりである。1.セラミックハニカムを利用した小型燃料改質器において、メタノールの燃焼上限界を超えた幅広い当量比条件において安定した反応が維持できたが、水素生成効率はメタノール転換率と水素選択生成率両者の影響を受けるため、量論当量比よりも燃料過濃条件で改質効率が最大値をとることが分かった。2.出力条件に応じて火炎の位置および形状が変化し、低当量比条件および低出力条件では火炎がハニカム内に侵入し、火炎温度、改質性能共に急激に減少した。これはハニカムの消炎効果によるものであり、ハニカムと火炎との相対位置が改質性能に強く影響を及ぼすことが分かった。3.ハニカムの消炎効果による火炎の温度低下は、ハニカムから管壁に向かう熱伝導およびハニカム固相表面から下流側領域に放出されるふく射の両者によるエネルギー損失が主要因であることが分かった。4.火炎のさらに下流側にハニカムを追加し、ふく射変換体として利用することで改質ガスの持つエンタピーの一部を上流側に再生し、予混合気の予熱促進効果が得られた。また、ハニカムの主流方向位置によってエネルギー再生量が変化し、火炎位置を制御できる可能性を示した。
ウエルシュ菌ガス壊疽に伴う急性腎不全の発症機構におけるα・θ両毒素の役割の解析

本研究の目的はガス壊疽の原因菌が産生する毒素が急性腎不全の発症において果たす役割を明らかにすることにある。平成10年度から11年度にかけての研究から得られた成果は、以下の通りである。1.毒素の分腎投与による左右腎機能の比較左腎動脈に32HUのθ毒素を注入し、1日後に左右の腎クリアランス機能を測定比較したところ、健側のイヌリンクリアランス(Cin)とパラアミノ馬尿酸クリアランス(Cpah)はそれぞれ0.925±0.012,4.165±0.509であったのに対して、患側のCinとCpahはそれぞれ0.151±0.010,0.672±0.214であり、患側のクリアランス機能が有意に低下していた。2.単離摘出腎臓の生体外灌流実験系による毒素作用の研究摘出左腎臓に1HU/mlのθ毒素を灌流すると腎動脈灌流圧は急激に上昇した。灌流圧の上昇は、毒素灌流開始後0.5分後に現れる比較的小さなピークと灌流開始後3分で現れる大きな違いピークの二つのピークより構成されていた。3.単離摘出腎動脈の血管収縮性に対する毒素作用の研究単離摘出した左腎動脈は、フェニレフリンによる最大収縮収縮張力が有意に増加した。またアセチルコリンによる血管弛緩は30HU/mlの毒素によってほぼ完全に消失したがニトロプルッシッドによる血管弛緩には有意差が認められなかった。以上の結果より、θ毒素は血管内皮細胞に作用して、内皮細胞依存性の血管弛緩を抑制し、その結果腎臓の循環抵抗が増大して腎臓の乏血が生じることが明らかになった。ガス壊疽の重大な合併症の一つに急性腎不全があり、ガス壊疽の予後を決定する重要な因子の一つである。本研究の初年度にあたる平成10年度では、ガス壊疽原因菌として最も頻度が高いウエルシュ菌が産生するθ毒素が腎臓のクリアランス機能におよぼす影響を明らかにすることを目的に、毒素の分腎投与によるin vivoでの左右腎機能の比較の実験から以下の結果を得た。1.静脈内θ毒素投与による亜急性致死量の決定。θ毒素のラット(平均体重約300g)に対する急性致死量は8,00010,000HUであったが、急性期に死亡を免れた動物は全て1週間後においても生存していた。これらの結果から、θ毒素の腎クリアランス機能に対する影響を明らかにする亜急性実験においては、1,0003,000HUの毒素が適当であることが明らかになった。2.静脈内θ毒素投与による腎クリアランス機能の測定1,000HUのθ毒素をラットの右大腿静脈から投与し、腎クリアランス機能を経時的に測定した。毒素投与前の尿量(UV)、イヌリンクリアランス(CIN)、パラアミノ馬尿酸クリアランス(CPAH)、濾過分画(FF)は、それぞれ0.405±0.033,1.463±0.181,4.493±0.489,0.689±0.043であり、毒素投与後のUV,CIN,CPAH,FFはそれぞれ0.521±0.149,1.604±0.251,5.588±1.474,0.658±0.093でいずれの機能指数にも有意差は認められなかった。3.毒素の分腎投与による左右腎機能の測定左の腎動脈に直接θ毒素を注入し、一日後に左右の輸尿管から直接尿を採取することによって、毒素の腎クリアランス機能に及ぼす影響を調べた。

32HUの毒素を左腎動脈に注入したラットでは、健側(右)腎のCINおよびCPAHは0.925±0.012,4.165±0.509であったのに対して、患側(左)腎のCINおよびCPAHは0.151±0.010,0.672±,214と著しい低下を示していた。以上の結果より、θ毒素の腎機能に対する作用は、数分から1時間程度で極大に達する致死毒作用や細胞障害作用などとは異なり、日単位の潜時が必要なことが解った。これらの結果を基に平成11年度においては摘出腎に対するθ毒素の作用を解析し、毒素の腎毒作用に影響を与える生体側因子の解析を進める予定である。ガス壊疽の重大な合併症の一つに急性腎不全があり、ガス壊疽の予後を決定する重要な因子の一つである。平成10年度に得られた研究実績を基礎に、ガス壊疽原因菌として最も頻度の高いウエルシュ菌が産生するθ毒素が腎臓のクリアランス機能におよぼす影響をさらに詳細に検討して以下の結果を得た。1.単離摘出腎臓の生体外灌流実験系による毒素作用の研究体重250350gのSprangue-Dawleyラットの左腎動脈にカニューレを挿入した後、左腎臓を摘出し95%酸素と5%二酸化炭素の混合ガスで飽和し37°Cに保温したKrebs液で腎臓を灌流した。1.8ml/minの定流量で臓器を灌流した時の腎動脈灌流圧は、57.5±7.3mmHgであった。灌流液に1HU/mlのθ毒素を添加すると腎動脈灌流圧は急激に上昇した。灌流圧の上昇は、毒素灌流開始後0.5分後に現れる比較的小さなピークと灌流開始後3分で現れる大きな遅いピークの二つのピークより構成されていた。2.単離摘出腎動脈の血管収縮性に対する毒素作用の研究ラットから単離摘出した左腎動脈の環状標本について、phenylephrine添加による血管収縮およびacetylcholine添加による血管弛緩に対するθ毒素の影響について検討した。θ毒素で処理した腎動脈は、phenylephrineによる最大収縮収縮張力が有意に増加した。さらに毒素処理腎動脈のacetylcholineによる血管弛緩は30HU/mlの毒素によってほぼ完全に消失した。しかしnitroprussideによる血管の弛緩には有意差が認められなかった。以上の結果より、θ毒素は血管内皮細胞に作用して、内皮細胞依存性の血管弛緩を抑制しする。その結果、腎臓の循環抵抗が増大して腎臓の乏血が生じることが明らかになった。
培養組織からの地衣体の再形成の物質生産

(1)国内(小笠原,四国,近畿,本州中部)および国外(ハワイ,フィンランド,スエーデン,ドイツ)より採集した地衣類を加えて、約150株の培養組織を誘導した。(2)培養組織より地衣体の再形成を試み、形態形成の条件を調べた。有効な条件は貧栄養(2-3%の寒天培地)、温度条件(15°C-18°C)、照度(2000ルックス明暗周期)である。(3)チチレツメゴケについて、in vitroでの地衣体形成を形態的に調べた。(4)12種のツメゴケ属について培養組織の誘導を試み、そのうち6種について天然と類似の地衣体の形態形成を見た。ことにヒロハツメゴケでは天然ではあまり見られていない藍藻形態型、ならびに緑藻型とのキメラ様地衣体をin vitroで得た。(5)ツメゴケ属では培養地衣体は天然地衣体と同様なデプシド類、トリチルペン類を含有していた。Usnea hirtaでは地衣体の形成に伴ってウスニン酸含量の増加を見た。またイソウスニン酸、アトラノリンも検出した。これらの微量の地衣成分の同定と定量には、高速液体クロマトグラフィーが有効であった。(6)培養組織より地衣構成菌と共生藻を分離し、地衣菌のプロトプラストの誘導、チトクロームの研究をはじめ他の研究者への材料提供を実施した。生きた生物としての地衣の活用をはかり、実験生物学への仲間入りを果たした。(7)培養によって得たUsnea hirtaの構成菌は単独で地衣体様の構造を示した。(8)培養知見からは地衣類は、菌類を主とした特殊な生態系であるとの考えを深くした。1.主要研究設備であるインキュベ-タ-2個(温度設定の他に、タイマ-、照明付き)を購入し、在来のインキュベ-タ-2個もタイマ-、照明付きに改造し、4個のインキュベ-タ-によって、照度、温度の条件設定をした上で、チヂレツメゴケの培養組織からの地衣体の発生と発達を組織学的に調べた。2.培養地衣体の組織構造は天然のものに極めて類似しているが、組織学的には相違する点も多いことが判明した。3.当初予想した設定温度(15°C、18°C、20°C)による地衣体形成の差は見られなかった。4.チヂレツメゴケで地衣体再生に成功したので、新たに9種類のツケゴケ層地衣類をフィンランド、富士山、磐梯山で採集、培養組織の誘導を実施した。現在、いくつかの種類ですでにチヂレツメゴケと同様の地衣体形成の初期状態がみられている。5.ツメゴケ以外の地衣類についても四国の剣山系(4種)、富士山(2種)、磐梯山(2種)やフィンランド(10種)の地衣を採集し、培養組織を誘導中である。胞子発芽による培養株の確保も始めた。6.地衣体再生実験をマイカ上で実施した。7.天然の地衣体、培養地衣体の二次代謝産物(特に微量成分)について研究するために、HPLCによる研究を開始した。8.ウメノキゴケとイワタケ類(いずれも天然物)の成分分析の結果、レカノ-ル酸(デプシド)の構成単位であるオルセリン酸、ジロフォ-ル酸の構成単位であるレカノ-ル酸を、それぞれ初めて検出した。地衣成分の生合成の中間産物の検出により、成分の生産状況についての研究の足がかりをつかんだ。これらの研究では、購入した分取クロマトによって成分を単離し、同定確認に役立った。