hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ロタキサン型フェノール樹脂を基にした環動部位を有する熱硬化性樹脂の創成

軸分子となるビオロゲンポリマーの高分子量化を試みた。しかし、カチオン反応の反応性が低いためか、得られたポリマーは繰り返しユニットが8-10程度のオリゴマーしか得ることができなかった。そこで、主鎖をポリTHFへと変更し、ポリロタキサンの合成を試みた。その結果、液体であるトリエチレンオキシド鎖導入Pillar[5]areneに軸分子を混合し、キャッピング反応を行うことで、ポリロタキサンを得ることに成功した。イオン性基を含有していないPillar[5]areneからなるポリロタキサンの初めての合成例である。研究代表者は、新しい環状ホスト分子であるPillar[5]areneを得ることに成功した。Pillar[5]areneは電子ドナー分子であるヒドロキノンから構成されており、その空孔内部は非常に電子豊富な環境である。そのため、電子不足なビオロゲンをゲスト分子として取り込むことができる。研究代表者はこれを利用して、ビオロゲンを連結させたビオロゲンポリマーを軸、Pillar[5]areneを輪、嵩高いアダマンチル基をストッパー成分とした、Pillar[5]areneポリロタキサンの合成に成功した。そこで本研究では、Pillar[5]areneポリロタキサンを基にした環動部位を有する熱硬化性樹脂の創製を目指した。しかしビオロゲンポリマーを利用したPillar[5]areneからなるポリロタキサンは、主鎖のビオロゲンポリマーの分子量が十分でないために、環動するための高分子鎖長は十分でなかった。そこで、本年は十分に高分子量体のポリTHFを軸分子としたポリロタキサンの合成を試みた。初めに両末端にアジド基を有するポリTHFを合成した。その後に、トリエチレンオキシド鎖を導入した液体Pillar[5]areneに、両末端にアジド基を有するポリTHFを溶解させ、キャッピング反応を行った。その結果、用いるトリエチレンオキシド鎖を導入したPillar[5]areneの割合が多いほど、ポリロタキサンの形成効率及び、被覆率は向上した。軸分子としてビオロゲンポリマーやポリエチレン、フェノール性環状ホスト分子としてPillar[5]areneを輪成分として用いることで、Pillar[5]areneを基としたポリロタキサンの合成を試みた。その結果、ビオロゲンポリマーを用いた場合は、ビオロゲンポリマーの分子量が十分ではなく、ビオロゲンポリマー鎖長は、Pillar[5]areneが環動するためには十分でなかった。それより、ビオロゲンポリマーの高分子化を試みたが、十分な分子量のビオロゲンポリマーを得ることは困難であった。ビオロゲンを二官能性のジブロモアルカンで連結する反応が、高効率で起こらないためだといえる。そこで、軸分子を、市販の高分子量である高密度ポリエチレンを軸分子として用いた場合、ポリエチレンとPillar[5]areneの溶融温度以上である140度で両者を混合することで、ポリ擬ロタキサン構造を形成することが明らかとなった。さらには、ポリ擬ロタキサン構造の形成により、ポリエチレンの融点は、120度から150度へと、約30度ほど大きく向上することが分かった。ポリエチレンは、汎用性高分子であることから、その熱的特性を大幅に変化させることは、非常に重要ある。本手法でのポリ擬ロタキサンの形成は、溶融状態でポリエチレンにPillar[5]areneを混合するのみであることから、非常に簡便であり、低コストであることから、学術的な興味ももちろん、工業的な応用も期待される。当初の目標であった、ビオロゲンポリマーを軸としたポリロタキサンの合成は、非常に困難であった。一方、軸分子をポリエチレンにすることで、単に混合するのみで、ポリ擬ロタキサンが形成できることを見出すことができた。市販のポリエチレンは、非常に高分子量であるため、Pillar[5]areneが環動するのに十分な鎖長であるといえる。軸分子をポリエチレン、輪成分をPillar[5]areneとしたポリ擬ロタキサンの末端をキャッピングすることにより、ポリロタキサンの合成を行う。それにより、更なるポリエチレンの熱特性向上が見込めると予測される。さらには、輪成分であるPillar[5]areneを架橋することにより、熱可塑性樹脂であったポリエチレンを、熱硬化性樹脂へと転換する。軸分子をポリエチレン、輪成分をPillar[5]areneとしたポリロタキサンの合成、及び得られたポリロタキサンを架橋するためには、多数の試薬が必要となる。さらには、架橋反応には、加熱反応装置、撹拌装置、硝子器具等の実験設備が必要となる。さらには、得られた成果を、高分子学会年次大会、高分子討論会、日本化学会年会等で、幅広く世間に広める必要がある。そのため、物品費及び旅費を計上した。
幹細胞工学によるトランスジェニック鳥類を用いたバイオ医薬品生産基盤の創製

ニワトリなどの家禽鳥類をバイオ医薬品生産のための生体バイオリアクターとして使用することを目的に、新たな技術基盤として、幹細胞工学技術をトランスジェニック鳥類作製に利用するためにニワトリ多能性幹細胞の誘導技術の開発を試みた。そのために、(1)ニワトリ多能性幹細胞培養技術の開発、(2)ニワトリ胚細胞トランスクリプトーム解析によるニワトリ多能性幹細胞誘導因子の探索について検討を行った。幹細胞工学によるトランスジェニック鳥類作製技術を確立するために、iPS細胞誘導技術を導入することでニワトリiPS細胞の樹立を目的として研究を行った。生殖系列キメラが作製可能なニワトリ胚盤葉期胚細胞や各発生段階における始原生殖細胞(PGC)に、マウスで報告されているiPS細胞の誘導に必要な遺伝子のニワトリホモログ(オーソログ)遺伝子をウイルスベクターにより導入し、新たに開発したニワトリLIFなどの未分化維持に必要なサイトカインを生産するフィーダー細胞上で培養することによって、iPS細胞を誘導することとした。本年度は、まずフィーダー細胞の樹立から研究を開始した。ニワトリ細胞のゲノムやmRNAから、ES細胞、iPS細胞、PGCの未分化維持に有効とされているLIF,bFGF,SCFのニワトリcDNAを採取した。これらの遺伝子を発現ユニットとして有するレトロウイルスベクターによってSTO細胞に遺伝子導入し、クローニングによって導入した遺伝子を高発現する細胞株を樹立した。また、これらの遺伝子を複数発現する細胞株の樹立も行った。ニワトリ胚盤葉期胚細胞を使って、これらの細胞株の未分化維持能力を測定したところ、LIFとSCFを共発現するSTO細胞をフィーダー細胞として用い、LIFとbFGFを生産するSTO細胞の培養上清を培地に添加した場合が最も未分化維持能力が高いことがわかった。フィーダー細胞の作製と同時に、iPS誘導因子遺伝子として報告がある、Oct4,Klf4,Sox2,c-Myc,L-Myc,Nanog,Nr5a2のニワトリホモログをこれまでの報告やゲノム情報から同定し、これらのcDNAをニワトリ細胞ゲノムやmRNAから取得した。これらの遺伝子を発現ユニットとして有するレトロウイルスベクター生産用プラスミドを作製した。これらのウイルスベクターを用いてニワトリ胚性繊維芽細胞(CEF)にiPS誘導因子の遺伝子導入を行い、上記のフィーダー細胞上で培養することによるiPS細胞の誘導を行っている。ニワトリcLIFおよびcSCF遺伝子を導入した遺伝子改変STO細胞(STO/LS)によるニワトリ胚盤葉細胞培養では、胚盤葉細胞が未分化維持できることを示したが、長期培養での急速な細胞劣化が観察された。SNL細胞をフィーダーとした場合では、長期培養においても劣化しないことから、ニワトリcLIFおよびcSCF遺伝子を導入した遺伝子改変SNL細胞(SNL/LS)を作製し、この細胞をフィーダー細胞として、ニワトリ胚盤葉細胞を培養したところ、培養4日目でも高い割合でアルカリホスファターゼ陽性を示し、胚盤葉細胞培養における未分化維持に有効であることがわかった。また、未分化維持やリプログラミングに必要な遺伝子を見出すために、胚盤葉細胞で発現しているRNAから、大規模シーケンサーを用いて網羅的な配列解析を行った。その結果、胚盤葉細胞では、38,520個の遺伝子が発現しており、バリアントを含めて2,949個の転写因子遺伝子を抽出することができた。同時に、胚性繊維芽細胞とES細胞を対照細胞としてDNAマイクロアレイ解析を行い、胚性繊維芽細胞をベースにして発現プロファイルを比較したところ、2倍以上の発現上昇した遺伝子が、11,634個(胚盤葉細胞)、10,835個(ES細胞)、0.5倍以下発現遺伝子が、9,631個(胚盤葉細胞)、7,835個(ES細胞)であった。大規模シーケンサーによるトランスクリプトーム解析で得られた転写因子遺伝子から、DNAマイクロアレイ解析を行った2,643個の遺伝子を比較したところ、胚盤葉細胞において、2倍以上の遺伝子発現量の増大が認められる転写因子遺伝子を227個同定することができた。これらの中には、iPS化における山中因子以外の遺伝子も含んでおり、未分化維持やリプログラミングに有効な遺伝子を含むものと考えられる。幹細胞工学によるトランスジェニック鳥類作製技術を確立するために、iPS細胞誘導技術を導入することでニワトリiPS細胞の樹立を目的として研究を行っている。前年度に作製した遺伝子導入フィーダーは、マイトマイシンC処理を行うと2週間をこえる長期維持ができないため、マウスやヒトES細胞やiPS細胞で実績のあるSNL細胞を親細胞として、ニワトリLIF, bFGF, SCF遺伝子を導入したフィーダー細胞を作製した。新たに作製したフィーダー細胞では、長期培養でも維持できることがわかった。この細胞を用いてニワトリ胚盤葉期細胞を培養したところ、以前作製したものより未分化維持能力が若干劣るものの未分化培養が可能であった。フィーダー細胞の作製と同時に、ニワトリ胚性繊維芽細胞にiPS誘導因子遺伝子を導入することによるニワトリiPS細胞誘導についても検討を行った。

前年度に取得したOct4, Klf4, Sox2, c-Myc, L-Myc, Nanog, Nr5a2のニワトリホモログの遺伝子に、Glis1, RARα, RARβも加えて検討した。現在までのところ、適当な遺伝子の組合せによって未分化マーカーであるアルカリホスファターゼ陽性細胞の出現は見られるが、安定して継代培養可能な細胞株は得られていない。引き続きiPS誘導因子遺伝子の導入によるニワトリiPS細胞誘導実験を行っている。さらに、未分化維持に必要なニワトリ特有の因子を探索するために、分化万能性が知られているニワトリ胚盤葉期細胞で発現しているRNAを抽出し、大規模シーケンサーを用いた網羅的な配列解析を行っている。現在、配列データが出たところであり、ゲノム情報から転写産物遺伝子の同定を行い、リプログラミングや未分化維持に有効な遺伝子のスクリーニングを行う予定である。ニワトリiPS細胞を樹立するために必要な未分化維持因子を生産するフィーダー細胞の樹立とニワトリiPS化因子の遺伝子を取得することに成功した。25年度が最終年度であるため、記入しない。長期間培養維持可能な遺伝子導入フィーダー細胞の樹立に成功した。この細胞をフィーダーとして用いることで、ニワトリ胚盤葉期細胞の未分化維持に有効であることがわかった。ニワトリの体細胞からiPS細胞を樹立するために必要な因子として、マウス細胞でリプログラミングに効果が報告されている因子のニワトリ遺伝子を新たに取得することに成功した。ニワトリにおける分化万能性維持に関連する遺伝子を選抜するために、ニワトリ胚盤葉期細胞で発現しているRNAを抽出し、大規模シーケンサーを用いた網羅的な配列解析に着手した。これまで未分化維持因子を生産するフィーダー細胞の親細胞として理研細胞バンクから入手したSTO細胞を用いているが、細胞増殖停止のためのマイトマイシンC処理を行うと細胞の長期維持が行えないという欠点を有することがわかった。このため、フィーダー細胞の親細胞としてSNL細胞への変更を検討する。iPS化因子の遺伝子導入によるニワトリiPS細胞の樹立を引き続き検討するとともに、胚盤葉細胞や各発生段階のPGCのトランスクリプトーム解析によってニワトリiPS細胞誘導やPGCへ分化誘導するための新たな遺伝子候補の選抜を試みる。SNL細胞を親細胞として未分化維持因子導入することで得られた遺伝子導入細胞をフィーダー細胞として用いて胚盤葉期細胞の培養を行い、フィーダー細胞の性能を定量的に評価する。これまで得られたSNL細胞を親細胞とする遺伝子導入フィーダー細胞は、親細胞が異なる以前作製した細胞より未分化維持能が劣るため、さらに性能の良い細胞の取得を試みる。ニワトリ胚性繊維芽細胞にiPS誘導遺伝子を発現させるためのレトロウイルスベクターにより遺伝子導入を行い、遺伝子導入フィーダー細胞上で培養することによって、ニワトリiPS細胞の誘導を行う。また、ニワトリ胚盤葉期細胞で発現しているRNAから、大規模シーケンサーを用いた網羅的な配列解析によって得られた配列データから、ゲノム情報を用いて転写産物遺伝子の同定を行い、リプログラミングや未分化維持に有効な遺伝子を選抜する。
A群レンサ球菌による小児咽頭炎重症化機構の分子解析

A群レンサ球菌による咽頭炎は小児に多く発症し,疼痛と炎症による嚥下障害を引き起こすため,口腔機能管理上からも問題視されている.近年では,国内の患者報告数が激増している.学童期の小児が罹患する咽頭炎の主な原因菌であるA群レンサ球菌の産生する細菌毒素CF(CAMP factor)が咽頭上皮細胞への同菌の付着・侵入に対する影響を検索した.計画の最終年度では,咽頭上皮細胞の食作用との関連に着目し、生化学的に解析を行った。ヒト咽頭上皮細胞Detroit562にA群レンサ球菌SSI-9野生株,A群レンサ球菌CF遺伝子欠失株または細菌毒素CFを015分間作用させ,食作用に関連のあるシグナルであるAktの活性化についてウェスタンブロッティング法を用いて解析した.その結果,野生株および細菌毒素CF処理した細胞では,経時的なAktの活性化が認められた.また,ELISAの結果でも同様に,A群レンサ球菌野生株および細菌毒素CF処理した細胞ではPI3KおよびAktの活性化が認められた.しかしながら,PI3K阻害剤またはAkt阻害剤にて処理したDetroit562細胞に野生株および細菌毒素CFを作用させるた場合では,PI3KおよびAktの活性化は阻害されることが判明した.これらの結果より,A群レンサ球菌の細菌毒素CFは,咽頭上皮細胞のPI3K/Aktシグナル経路を活性化することにより,同菌の細胞への付着・侵入を促進していることが示唆された.国内外においてA群レンサ球菌感染症の発症機構の解明と病因論に基づいた有効な制御法の確立が望まれているものの,現在,A群レンサ球菌による咽頭炎予防のためのワクチンは実用化されていない.本申請研究の成功を通じて,小児における咽頭炎発症ならびに重症化の予防研究へ発展させ,歯科学が主導となり口腔関連感染症の医療費削減にも寄与し,社会的な貢献を果たしたいと考えている.学童期の小児が罹患する咽頭炎の主な原因菌であるA群レンサ球菌の産生する細菌毒素CF(CAMP factor)が咽頭上皮細胞への同菌の付着・侵入に対する影響を検索した.ヒト咽頭上皮細胞Detroit562にA群レンサ球菌SSI-9野生株,およびA群レンサ球菌のCF遺伝子欠失株を2時間感染させた.その結果,血清非存在下において,CF遺伝子欠失株は野生株と比較してDetroit562細胞への付着・侵入菌数は有意に少なかった.また,Detroit562細胞に細菌毒素CF組換えタンパク質を作用させた後に,CF遺伝子欠失株を感染させたところ,CF遺伝子欠失株の細胞への付着・侵入菌数は細菌毒素CF添加濃度依存的に増加した.また,Detroit562細胞に細菌毒素CFを作用させると細菌毒素CFが細胞膜上に局在した.さらに,CF遺伝子欠失株を感染させると,細菌毒素CFは細胞膜上から細胞質へ移行することが判明した.また,異物が細胞内に侵入する際に関連があるとされる細胞膜リン脂質の構造変化に着目し,細菌毒素CFによるDetroit562細胞の膜変化について解析した.その結果,細菌毒素CFを作用させてもDetroit562細胞の細胞膜リン脂質分解酵素の活性化は認められなかった.A群レンサ球菌による咽頭炎は近年,国内における患者報告数が急増している.そのため,A群レンサ球菌感染症の発症機構の解明と病因論に基づいた有効な制御法の確立が望まれている.しかしながら,現在,A群レンサ球菌による咽頭炎予防のためのワクチンは実用化されていない.本申請研究では,細菌毒素CFを抗原とする咽頭炎予防ワクチン開発を目指しており,その成功を通じて,小児における咽頭炎発症ならびに重症化の予防研究へ発展させ,歯科学が主導となり口腔関連感染症の医療費削減にも寄与し,社会的な貢献を果たしたいと考えている.咽頭上皮細胞へのA群レンサ球菌の付着・侵入について,細菌カウント法と免疫染色を行い,細菌毒素CFの存在により,細胞への菌の付着・侵入が亢進すること,また菌の感染により細菌毒素CFが細胞質内へ移行するという結果を得ることができた.これらの結果について,学会で報告を行うとともに,その一部を学術雑誌に掲載した.A群レンサ球菌による咽頭炎は小児に多く発症し,疼痛と炎症による嚥下障害を引き起こすため,口腔機能管理上からも問題視されている.近年では,国内の患者報告数が激増している.学童期の小児が罹患する咽頭炎の主な原因菌であるA群レンサ球菌の産生する細菌毒素CF(CAMP factor)が咽頭上皮細胞への同菌の付着・侵入に対する影響を検索した.計画の最終年度では,咽頭上皮細胞の食作用との関連に着目し、生化学的に解析を行った。ヒト咽頭上皮細胞Detroit562にA群レンサ球菌SSI-9野生株,A群レンサ球菌CF遺伝子欠失株または細菌毒素CFを015分間作用させ,食作用に関連のあるシグナルであるAktの活性化についてウェスタンブロッティング法を用いて解析した.その結果,野生株および細菌毒素CF処理した細胞では,経時的なAktの活性化が認められた.

また,ELISAの結果でも同様に,A群レンサ球菌野生株および細菌毒素CF処理した細胞ではPI3KおよびAktの活性化が認められた.しかしながら,PI3K阻害剤またはAkt阻害剤にて処理したDetroit562細胞に野生株および細菌毒素CFを作用させるた場合では,PI3KおよびAktの活性化は阻害されることが判明した.これらの結果より,A群レンサ球菌の細菌毒素CFは,咽頭上皮細胞のPI3K/Aktシグナル経路を活性化することにより,同菌の細胞への付着・侵入を促進していることが示唆された.国内外においてA群レンサ球菌感染症の発症機構の解明と病因論に基づいた有効な制御法の確立が望まれているものの,現在,A群レンサ球菌による咽頭炎予防のためのワクチンは実用化されていない.本申請研究の成功を通じて,小児における咽頭炎発症ならびに重症化の予防研究へ発展させ,歯科学が主導となり口腔関連感染症の医療費削減にも寄与し,社会的な貢献を果たしたいと考えている.A群レンサ球菌が咽頭上皮細胞に侵入するメカニズムとして,細胞の食作用に着目して生化学的に解析を行う.また,A群レンサ球菌の細菌毒素CFをマウスの静脈に投与することで,細菌毒素CF免疫化マウスを作製する.同マウスの鼻腔にA群レンサ球菌を感染させ,鼻腔組織への付着・侵入菌数について,免疫組織学的に解析する.今後は,ワクチン開発を視野に入れ,研究を推進する所存である.
重複遺伝子の進化機構の解明

トラフショウジョウバエ(Drosophila kikkawai)はゲノム中に4コピーのアミラーゼ遺伝子をもつ。重複アミラーゼ遺伝子のひとつであるAmy1遺伝子について研究を行った。トラフショウジョウバエのAmyl遺伝子のコード領域1.5kbとその5'上流域約1.7kbおよび3'下流域約300bpをキイロショウジョウバエ(Drosophila melanogaster)に遺伝子導入(異種間トランスフォーメイション実験)すると、宿主であるキイロシゴウジョウバエにおいてトラフショウジョウバエと同様の遺伝子発現パターンを示すことを明らかにした。このことはキイロショウジョウバエの遺伝子発現調節に関わるトランスエレメントは機能的にはトラブシゴウジョウバエと同等であり、進化的に保存されていることを示唆する。また、2種間で観察される遺伝子発現の違いは遺伝子コード領域の近傍配列が原因であることを示唆する。そこで、Arny 1遺伝子の5'上流域におけるアミラーゼ遺伝子の発現調節機能について調べるため、Amy1遺伝子5'上流域のdeletion mutantationによるDNA constructの作製およびP因子仲介形質転換法による異種間トランスフォーメイション実験を行った。その結果、(1)異なる2つの餌(アミラーゼ酵素の基質である澱粉とその分解産物であるグルコース)に応答するシス調節配列はAmyl遺伝子コード領域の近傍の上流域に存在する、(2)澱粉の餌でアミラーゼ遺伝子発現を誘発するシス調節配列が少なくとも2つは存在する。これらは、上記(1)の餌応答シス調節配列よりさらに上流域に位置する、また、(3)餌に依存しないアミラーゼ遺伝子発現を抑制するシス調節配列が存在し、その配列は、トラフショウジョウバエとキイロショウジョウバエで同一である、ことが明らかになった。本研究の成果は学術雑誌GENE(2008年)に掲載された。トラフショウジョウバエ(Drosophila kikkawai)の重複アミラーゼ遺伝子のコピー間で遺伝子発現調節の違いをもたらすシスエレメントを同定するため、本年度は分子集団遺伝学的解析(Inomata & Yamazaki 2002)で5'上流域における中立進化からの有意なずれが観察されたAmy1遺伝子について研究を行った。これまでの異種間トランスフォーメイションによるパイロット実験で、Amy1遺伝子1.5kbおよびその5'上流域約1.7kbと3'下流域約2kbを含んだ約5.2kbのDNA領域のうち、少なくともAmy1遺伝子とその5'上流域約1.7kbおよび3'下流域約300bpがあれば、キイロショウジョウバエにおいてトラフショウジョウバエの遺伝子発現パターンを示すことがわかった。この約1.7kbの領域には、キイロショウジョウバエとの塩基配列比較からアミラーゼ遺伝子発現に関わると推測されるいくつかのシスエレメント配列が存在する。そこで、Amy1遺伝子5'上流域のdeletion mutantationによるDNA constructの作製を行った。分子集団遺伝学的解析からAmy1遺伝子では推定上のCATモチーフ近傍や環境応答に関わる推定上のシスエレメント配列の2つの多型サイト間に強い連鎖不平衡が見つかった。それらhaplotypeの進化的意義を検討するためにAmy1遺伝子5'上流域のsite drected mutagenesisによるDNA constructの一部を作製した。上記の作製したDNA constructをP因子仲介形質転換法によってキイロショウジョウバエ(Drosophila melanogasterに導入した(異種間トランスフォーメイション実験)。各DNA constructについて複数の系統を交配実験により確立した。これら確立した系統について、DNA constructが導入されたゲノムの場所を明らかにしているところで、アミラーゼ遺伝子発現調節領域の同定のための系統準備が可能になりつつある。トラフショウジョウバエ(Prosophila kikkawai)はゲノム中に4コピーのアミラーゼ遺伝子をもつ。Amy1遺伝子のコード領域1.5kbに加え、その5'上流域約1.7kbと3'下流域約300bpをキイロショウジョウバエ(Drosophila melanogaster)に遺伝子導入(異種間トランスフォーメイション実験)すると、宿主であるキイロショウジョウバエにおいてトラフショウジョウバエと同様の遺伝子発現パターンを示すことを昨年度明らかにした。このことはキイロショウジョウバエのトランスエレメントは機能的にはトラフショウジョウバエと同等であり、進化的に保存されていることを示唆する。本年度は、Amy1遺伝子の5'上流域におけるアミラーゼ遺伝子の発現調節機能について調べるため、Amy1遺伝子5'上流域のdeletion mutantationによるDNA constructの作製およびP因子仲介形質転換法による異種間トランスフォーメイション実験を発展させた。その結果、(1)異なる2つの餌(アミラーゼ酵素の基質である澱粉とその分解産物であるグルコース)に応答するシス調節配列はAmy1遺伝子コード領域の近傍の上流域に存在する、(2)澱粉の餌でアミラーゼ遺伝子発現を誘発するシス調節配列が少なくとも2つは存在する。これらは、上記(1)の餌応答シス調節配列よりさらに上流域に位置する、また、(3)アミラーゼ遺伝子発現を抑制する餌に依存しないシス調節配列が存在する、ことが明らかになった。

トラフショウジョウバエのAmyl遺伝子のコード領域1.5kbとその5'上流域約1.7kbおよび3'下流域約300bpをキイロショウジョウバエ(Drosophila melanogaster)に遺伝子導入(異種間トランスフォーメイション実験)すると、宿主であるキイロシゴウジョウバエにおいてトラフショウジョウバエと同様の遺伝子発現パターンを示すことを明らかにした。このことはキイロショウジョウバエの遺伝子発現調節に関わるトランスエレメントは機能的にはトラブシゴウジョウバエと同等であり、進化的に保存されていることを示唆する。また、2種間で観察される遺伝子発現の違いは遺伝子コード領域の近傍配列が原因であることを示唆する。そこで、Arny 1遺伝子の5'上流域におけるアミラーゼ遺伝子の発現調節機能について調べるため、Amy1遺伝子5'上流域のdeletion mutantationによるDNA constructの作製およびP因子仲介形質転換法による異種間トランスフォーメイション実験を行った。その結果、(1)異なる2つの餌(アミラーゼ酵素の基質である澱粉とその分解産物であるグルコース)に応答するシス調節配列はAmyl遺伝子コード領域の近傍の上流域に存在する、(2)澱粉の餌でアミラーゼ遺伝子発現を誘発するシス調節配列が少なくとも2つは存在する。これらは、上記(1)の餌応答シス調節配列よりさらに上流域に位置する、また、(3)餌に依存しないアミラーゼ遺伝子発現を抑制するシス調節配列が存在し、その配列は、トラフショウジョウバエとキイロショウジョウバエで同一である、ことが明らかになった。本研究の成果は学術雑誌GENE(2008年)に掲載された。
付属語音調変異の同時間的な動態記述と変異生成機序の解明

本研究の目的は、式保存型付属語に生じつつある音調変異(起伏化による中和)の実態を記述し、変異の要因と機序を解明することである。平成30年度は1韻律長の影響に関する定量的・理論的分析、2形容詞語幹に「そうだ」が付属した節での音調中和実態の記述、3接尾辞「方(かた)」の式保存特性ならびに音調中和実態の記述を中心に研究を行い、以下の知見を得た。1音調変異は概して前接動詞の拍数が増えるほど起こりやすく、特に前接動詞が2拍以下である形式と3拍以上である形式との間には変異の生起頻度に統計的有意差が認められる。今年度は「たい」節・「そうだ」節に関して得られたデータを精査し、2拍という韻律長が変異の成否を左右する閾値として働いていることを、定量データに基づいて実証した。加えて、この閾値が持つ言語的意味について、韻律階層理論に基づく理論的考察を行った。その成果は論文として投稿し、現在刊行準備中である。2本研究は当初、式保存型付属語が動詞に後接した構造での音調変異の記述をねらいとしていたが、形容詞語幹に「そうだ」が付属した節(Aソウダ節)においても変異が生じている事実が捕捉された。このため、Aソウダ節の音調実態に関する録音調査を新たに実施した。分析の結果、Aソウダ節での音調変異は動詞含みのソウダ節における変異よりもはるかに高頻度で発生し進行中であるとの実態がとらえられた。この成果は研究発表において公表した。3Aソウダ節に加え、接尾辞「方(かた)」が動詞連用形に付属した形式(例「遊び方」など)も式保存特性を示すことをとらえ、かつ、この形式においても音調変異が進行中であるとの初期観察を得た。これを踏まえ、「動詞連用形+方」における音調実態を捕捉するための録音調査も新たに実施した。その結果については現在整理中であり、近いうちに分析を開始する予定である。本研究を推進するうえで不可欠な補充調査を実施し、加えて、新たに発掘された課題に関する2件の調査も年度中に実施できた。現在、各付属語について音調中和実態の記述と分析を進めており、さらに必要な追加調査の内容についても検討を進めている。調査計画の基本的な見通しはこれまでの考察を通じてすでに得られている。平成30年度は式保存型付属語のうち特に「たい」と「そうだ」に焦点をあて、それらに前接する動詞の韻律長が音調変異の促進にもたらす影響について考察を進め、定量分析・理論分析の両側面から知見の導出を行った。定量分析に関しては、前年度の課題として残されていた統計手法の検討(検定の多重性の回避)を終えた上で、変異強度の量的予測に寄与する統計的知見を導き出すことができた。加えて、「形容詞+そうだ」節および「動詞連用形+方」句においてもその音調に式保存特性があることを捉えたうえで、これらの形式においても音調中和に向かう変異が進行中であることを、録音調査を通じて捉えることができた。これらは当初予定していた観察の幅を広げる成果であり、進行の途上にある音調中和事象の性質を多角的に記述するうえで重要な知見である。今後の課題は大きく分けて3つある。1変異機序の分析・2追加調査・3成果公開に向けた準備である。1については、音調変異の進行に寄与する要因として周辺文節の音調の影響に着目し、アクセント句形成を制御する音韻制約の働きを理論的見地から明らかにする。式保存型付属語を含む形式での音調変異の生起頻度には、それに先行する文節と後続する文節の音調指定(無核か有核か)が強く干渉するとの分析結果がすでに得られている。それを踏まえ、音調変異の動因ならびに進行機序について、より実像に近い事実に立脚した説明原理の導出を目指す。2については、話者の出身地域ないし母方言の影響を考慮した追加調査を計画している。これは、主に「そうだ」を含む節の音調について、話者の出身地域のアクセントの特性が変異の生起頻度に影響を与えていると目される調査結果が得られているからである。変異の進行強度はとくに無アクセント地域出身話者において目立って高く、これは当初の予測にはなかった新たな知見である。この点について実態記述の精細化を図る。3については、分析・考察の帰結を逐次論文等で公表することに加え、これまでの研究成果を踏まえた上で、研究成果の包括的公表を視野に入れた準備を行う。本研究の目的は、式保存型付属語に生じつつある音調変異(起伏化)の実態を記述し、変異の要因と機序を解明することである。平成29年度は主に「たい」「そうだ」を含む節について第一次調査の実施および結果の分析を行い、1音調変異の動因・2韻律長と変異・3活用形と変異・4統語的要因について以下の知見を得た。これらの成果は研究発表および論文において公表した。1当該付属語の音調変異は、複合動詞での山田法則の衰退や第I類形容詞のアクセント変化など、元来平板音調をとる形式が起伏化するタイプの変異現象と共通の動因を持つ。すなわち音調対立の中和を指向した変異である。2変異は概して前接動詞の拍数が増えるほど起こりやすい。

とくに前接動詞が2拍以下である形式と3拍以上である形式との間には変異の生起頻度に統計的有意差が認められ、これはタイ節であれソウダ節であれ一致した挙動である。2拍という韻律長は最小語に相当するものであることから、韻律最小性が変異の成否を分ける閾値として働いていることが示唆された。3変異の進度には活用形による差が認められる。タイ節では、特に終止形において8割に及ぶ高頻度で変異が進んでいるのに対して連体形では5割程度に留まる。これは、終止形の現れる文末位置が終端下降イントネーションの起こる位置でもあり、変異との親和性が高いこと(起伏化の好発条件を備えていること)による。4タイの連用形を含む節のうち、動詞接続形式(タクナル)と否定接続形式(タクナイ)とでは、前者のほうが変異が抑制されやすい。これには統語構造の違いが関与している。前者では動詞句の無標音調(ー2型)が維持されやすく、それが変異に対する抵抗要因として働いている。一方、後者ではそうした要因が構造上存在しないため、変異が順当に指向されやすい。本研究を推進するうえで不可欠な第一次調査を年度内に実施することができた。現在、各付属語について結果の分析を進めるとともに、第二次以降の調査の課題について検討を進めている。この作業は現在実施中の分析の結果に即して行う必要があるため、若干の試行錯誤を経ざるを得ないが、基本的な見通しは本年度の考察を通じてすでに得られている。本年度は式保存型付属語のうち特に「たい」を含む節の音調変異について重点的な分析と考察を実施し、研究全体の方向性を定めるうえで示唆に富む知見を得た。残る課題としては、分析上必要な統計手法の検討(検定の多重性の回避)がある。変異強度の量的予測や要因間の影響の強弱関係を探るうえで有効と考えられる手法を現在検討中である。「たい」以外の付属語における音調変異の実態についても分析を進めているところである。並行動作を表す助詞「ながら」については、前接動詞の拍数が極小であっても比較的変異が生じやすいことなど、タイ節音調の分析結果からやや逸脱した実態が捉えられたが、これはむしろ、音調句形成の機序に関する新たな知見に結びつくとの見通しがある。また助動詞「そうだ」については、他の付属語に比べ変異生起率が低い水準に留まる傾向があることを突き止めているほか、話者の出身地域(南関東かその周辺の地域か)により新型選好の度合いが異なるという、当初想定していなかった興味深い実態も把握できた。この点は今後の新たな探究課題の開拓につながる萌芽的な知見である。本研究の目的は、式保存型付属語に生じつつある音調変異(起伏化による中和)の実態を記述し、変異の要因と機序を解明することである。平成30年度は1韻律長の影響に関する定量的・理論的分析、2形容詞語幹に「そうだ」が付属した節での音調中和実態の記述、3接尾辞「方(かた)」の式保存特性ならびに音調中和実態の記述を中心に研究を行い、以下の知見を得た。1音調変異は概して前接動詞の拍数が増えるほど起こりやすく、特に前接動詞が2拍以下である形式と3拍以上である形式との間には変異の生起頻度に統計的有意差が認められる。今年度は「たい」節・「そうだ」節に関して得られたデータを精査し、2拍という韻律長が変異の成否を左右する閾値として働いていることを、定量データに基づいて実証した。加えて、この閾値が持つ言語的意味について、韻律階層理論に基づく理論的考察を行った。その成果は論文として投稿し、現在刊行準備中である。
マイクロ加工技術によるゲノムDNAの分子解剖

RNAポリメラーゼは染色体DNA上を滑り拡散しながらプロモーター配列と結合し、転写複合体を形成してから、DNAのらせんに沿ってRNAを合成するという一連のモーター運動を行なう。この運動は、染色体DNAの弾性変化および超らせん密度変化により、促進と阻害の制御を受けている可能性がある。このモデルの真偽を直視解明するために、DNA分子をチップ上で展延、配列、固定することで弾性と超らせん密度を操作できるゲノムマニピュレーション技術を開発した。染色体の長さに応じて2種類の手法を使い分けており、(1)半屈曲性のkbpサイズのDNAは、交流電界中、誘電泳動力(DEP)によって直線状に伸展して溝畦型構造体中に吊り下げる(ウナギ目打式)、(2)長さが巨大であるためDEPでは伸展が困難なMbpサイズのDNAは、直流電界中、電気浸透流(EOF)によってファイバー展開する(流しそうめん式)、ことが実現された。つぎに、ウナギ目打式によるT7ファージ由来RNAポリメラーゼのモニター運動の1分子実時間観察と、流しそうめん式による分裂酵母由来染色体ファイバーの水溶液中における形状観察を行なった。酵母1細胞から直接染色体をEOFによって引き出したところ、DNAのファイバーは最長0.4mmまで伸長されたDNAファイバーに沿って毛糸状の物質が局在していることが可視化され、これは細胞中で合成されたRNAとその源であるプロモーター配列の分布を反映していることが示唆された。また、DEPで伸長固定したファージDNAを用いて転写アッセイを行なったところ、RNAポリメラーゼ分子のモーター運動は速度の異なる2つの運動成分から構成されていることを発見し、遅い成分はプロモーター配列からのプロセッシブなRNA合成(ケモメカニカル運動)、早い成分は転写不全が生じた配列からのRNA切断による遊離(ラチェット型ブラウン運動)であることを明らかにした。
地下水の水質の形成機構に関する水文学的研究

本研究は、地下水の水質の形成機構を、流動に伴う水質変化の過程に注目して明らかにすることを目的としている。すなわち、地下水の滞留時間(地下水と地層との接触時間)が長くなることに伴う水質変化の過程を、溶存イオン濃度の増加・減少と組成の変化から考察し、水質進化の進んだ地下水が形成されていく過程を明らかにしようとするものである。具体的には、地表水の伏没浸透による初期条件としての不圧地下水の水質の決定に始まり、涵養地域からの流動に伴う被圧地下水の水質変化を、溶存イオンの置換と溶出・吸着との関連から考察した。調査対象地域としては伊勢平野北部の第三紀丘陵部を選び、自噴井(深度40m180m)から得られた被圧地下水の水温・水質の季節変化を明らかにし、地下水涵養域の不圧地下水との比較検討を行った。水質については、溶存成分の主要7項目の分析に加えて、トリチウム濃度の測定も実施し、地下水の滞留時間の算定を試みた。臨海部における被圧地下水の滞留時間の最大値は約60年と考えられ、これに対し丘陵部の被圧地下水はトリチウム濃度の高いものが多く、循環速度の比較的速いことが特徴である。被圧地下水中の全陰イオンに占める重炭酸イオンの割合と自噴井の深度との関係について考察した結果、比の値は深度とともに大きくなる傾向にあることが明らかとなった。このことから、深度の大きな帯水層における地下水がより長い滞留時間を持つことが説明され、水質組成は滞留時間と定性的に知る上で良い指標となることが判明した。さらに、調査対象地域を涵養域からの流動方向に従って地域区分し、各々の区域に含まれる地下水の水質組成の平均値を算出したところ、涵養域からの距離がしだいに大きくなるにつれ、地下水の水質から判断される滞留時間が長くなっていく過程が明らかとなった。本地域では、被圧地下水の涵養に丘陵部の背斜軸の存在が大きな役割を持っていることも特徴である。伊豆諸島のなかで八丈島東山(三原山)における降下テフラ層序と遺跡の立地の調査を行い、姶良Tn火山灰(AT:町田・荒井、1976)と鬼界アカホヤ火山灰(KーAh:町田・新井、1978)を発見した。これらの広域テフラを鍵層にすることによって明らかになったことを以下にのべる。1.ATは1985年8月、町田洋氏(都立大)と調査を行った際に、末吉の北(あかん田)で初めて発見され、その後、石積ケ鼻や登竜峠の西などでも認められた。東山火山東麓では、ATが軽石流堆積物(末吉軽石流)直下の軽石層に狭在する。これら一連の軽石質堆積物は現在の成層火山(西・東白雲山、東台子山、三原山)が形成される以前の古期カルデラから噴出したものと考えられる。この古期カルデラは、一色(1959)の考えたものより大きく、その直径は46kmに及ぶ。また古期カルデラの形成は、姶良カルデラの噴火と極く近い時期と推定でき、AT直上の軽石流堆積物中の木炭の^<14>C年代値は24,400±430y-B-P(H-5132)、21,600±320y-BP(H-5133)であった。

2.東山火山南麓の湯浜遺跡は、日本では類例がない縄文時代の無文土器を出土することで知られている。ここでのテフラ層序は、上位からIXII層に層序区分されていて、K-Ahは、VIII層の、この無文土器を含む褐色風化火山灰層中から検出された。したがって湯浜遺跡は縄文時代早期終末期に位置づけられる。3.東山火山の地形発達は、〔第1期〕古期成層火山の形成、〔第2期〕古期カルデラの形成と降下軽石流の噴出、〔第3期〕新期成層火山(西-東白雲山、東台子山)の形成、〔第4期〕新期カルデラと三原山の形成、〔第5期〕山頂小カルデラと中央火口丘の形成からなる。なお西山火山(八丈富士)が活動を開始したのは、約1万年前に遡る。伊豆諸島の火山噴出物中からは、縄文時代以降の多数の人類遺跡が発見されている。昨年度に引き続き、これらの人類遺跡と火山噴出物の対比・編年を行なうことによって、伊豆諸島のテフロクロノロジ-研究を行なった。その成果は次のように要約できる。1)伊豆諸島における広域テフラの追跡から、八丈島、三宅島、神津島、利島などで、火山噴出物と鬼界-アカホヤ火山灰(K-Ah)との層位関係が明らかになり、八丈島の東山火山で姶良Tn火山灰(AT)を発見した。2)伊豆諸島において火山噴出物中から発見される遺跡・遺物との層位関係から、鬼界-アカホヤ火山灰が縄文早期週末の層準指示層であることが確実となり、湯浜遺跡の年代決定が可能になった。3)八丈島の東山火山の形成史をテフラ層序、広域テフラ、土器型式、放射性炭素による年代測定結果から検討した結果、カルデラが21,00022,000年前の姶良Tn火山灰の噴出と極めて近い時代に形成されたことが明らかになった。また東山火山の活動は、約15,000年前からデイサイト質から玄武岩質の火山噴出物を主体とする火山活動に変化した。4)神津島、新島、ベヨネ-ズ列島などに由来すると考えられる流紋岩質ダイサイト質火山灰を、伊豆半島の大室山火山群のテフラ層中や房総半島の立川・武蔵野ロ-ム層中に追跡することによって、これらの地域で人類遺跡と火山噴出物を対比・編年するうえで大きく役立つと考えられる。
植物根由来の酸性フォスファターゼによる土壌中の有機態リン酸の分解能力の検討

1)実験方法(1)リン濃度を変えた水耕培養液によりアズキ、インゲン、エンドウ、ササゲ、ダイズ、トマト、キャベツ、トマト、ニンジン、ビ-トを栽培し、根からの浸出液を採取し、酸性フォスファターゼの活性を調査した。また、有機態リン酸含量の異なる土壌にこれらの浸出液を添加し、その後の活性を調べた。(2)根圏土壌を一定の距離から採取するためにRhizoboxを作成した。このRhizoboxは大きく3つの区画からなり、中央の区画(根が伸長する区画)は両側の区画よりナイロンネットで区切った。マスフローによる影響を最小にするために、ポットの両脇に容器を置き、布の端をその中に、もう一端を中央の区画に入れる形で水を与えた。栽培に用いた土壌の中央の区画にArbuscular菌根菌のGlomus mosseaeを接種し、サヤエンドウ、ダイズおよびトウモロコシを栽培し、栽培後、中央の区画の跡地土壌を分析した。また、両側の区画については根面から一定の距離(4mm間隔)ごとに土壌を分析した。2)実験結果(1)根の重量当りの酸性フォスファターゼ活性はキャベツ、ニンジン、ビ-ト、トマトで高く、マメ科作物では全般的に低かった。土壌に添加した浸出液の一定時間経過後の酸性フォスファターゼ活性は、添加した土壌により異なり、黒ボク土で大きく活性が低下した。また、いずれの土壌も5日後には元の活性の約1割程度に低下した。(2)交換性カルシウム、マグネシウム、カリウム、ナトリウムのいずれも根面からの距離が近い場所で減少しており、本装置はマスフローの影響が少なかったと考えられた。中央の区画での跡地土壌の有機態リン酸は、ダイズが最も減少していた。低リン状態で栽培した作物の方が、根面に近い場所で有効態リン酸の減少が大きかった。尚、Arbuscular菌根菌の感染はいずれの植物でもほとんど認められなかった。土壌中の酸性フォスファターゼ活性や各種リン酸については現在分析中である。
微粒子プロセスにマイクロ波加熱を適用した新規なナノ粒子材料合成反応場の構築と利用

マイクロ波は物質を直接・内部加熱できるため、選択的加熱、ヒートスポットやスーパーヒートが可能であり、様々なプロセスで用いられてきている。マイクロ波加熱による反応速度や収率の向上,新規な反応経路の出現,選択性の向上などが報告されているが、その厳密な機構は十分には解明されていない。本研究では、流動層,乾式・湿式粉砕,マイクロ流路輸送にマイクロ波加熱を利用することで、新規な連続式の反応場を構築した。新規に開発したMW-TG装置で、マイクロ波加熱による熱的・非熱的効果の機構解明を行い、機能性ナノ粒子の合成,粒子複合化や廃棄物からのレアメタル回収などの低コスト化を可能とした。マイクロ波加熱はヒートスポットやスーパーヒートの形成などにより各種反応の進行を著しく促進する反面、不均一な温度分布に起因する反応ムラを生じるという問題がある。本研究では、この問題点を克服しつつ利点をより一層生かした高効率かつ迅速な機能性粒子合成プロセスを開発する。すなわち、流動層,乾式・湿式粉砕,マイクロ流路輸送などの微粒子プロセスにマイクロ波加熱を組合わせた新規な連続式の反応場を構築し、複合酸化物ナノ粒子やバイオマス由来水分解触媒の合成、廃棄物の放射性物質吸着剤への再資源化などに利用することを目的とする。また、電磁界と伝熱の連成シミュレーションに基づいてマイクロ波加熱式熱重量分析装置を開発し、マイクロ波加熱が各種反応に与える熱的・非熱的効果の影響に関する機構解明を行うことを第2の目的とする。今年度は、マイクロ波加熱流動層型反応装置を完成させた。すなわち、原料の供給と集塵装置による製品の回収を連続的に行えるように新規に設定した。マイクロ波照射法として、定在波式とキャビティー式のいずれの照射法が本法に適するかを実験的に検討すると同時に、最適な運転条件や装置形状を明らかにした。さらに、この装置を用いてITOナノ粒子迅速合成,チタン酸リチウムナノ粒子合成などに利用し、その性能の評価を行った。その結果、反応時間を数十分の一にすることに成功した。さらに、反応装置内の電磁界強度・伝熱3次元連成シミュレーションを行った。このシミュレーションで求められる被加熱原料の吸収エネルギー(電力密度)がすべて熱に変換されるとして、熱伝導を考慮した熱流体シミュレーションから温度分布を算出した。また、シミュレーションの妥当性を実験との比較で検証した。本年度はマイクロ波加熱式熱重量分析装置の開発を中心に行った。すなわち、マイクロ波加熱式熱重量分析装置を新たに開発し、その性能評価を実験と数値計算によって行った。一定温度上昇速度下における吸収マイクロ波と試料質量変化を同時に正確に実測できる構造とし、反応の進行の関係を従来の加熱法と比較する手法により、学術的に重要なマイクロ波加熱の熱的・非熱的効果や反応促進メカニズムを解明することを目指した。特に今回は、酸化銅ペレットの誘電損失や誘電率の温度依存性を測定し、文献との比較を行った。その結果、ペレットの温度分布を3次元数値シミュレーションで再現できた。当初の計画通り、マイクロ波加熱式熱重量分析装置の開発を開発できた。本装置により資料が吸収したマイクロ波エネルギー量を正確に測定できることを、数値シミュレーションとの比較によって、検証できた。また、異なる温度域においても精度よく吸収マイクロ波量を測定できた。さらに、マイクロ波吸収量と質量と温度の同時測定も可能にし、硝酸銅水溶液からの脱硝過程における3者の関係を計測した。その結果、脱硝反応に要するエネルギー量を測定でき、従来のTG-DTAと類似した値が観測できた。また、反応場の最適化や分析装置の設計指針を与えるために、反応場内の電磁界強度・伝熱3次元連成シミュレーションを行った。このシミュレーションで求められる被加熱原料の吸収エネルギー(電力密度)がすべて熱に変換されるとして、熱伝導や自然対流なども考慮した熱流体シミュレーションから温度分布を算出した。算出した温度における誘電損失などの物性を再計算し、再度電磁界シミュレーションを行う。このステップを収束するまで繰返す連成シミュレーション法を確立できた。よって、上記の通り判断した。

また、電磁界と伝熱の連成シミュレーションに基づいてマイクロ波加熱式熱重量分析装置を開発し、マイクロ波加熱が各種反応に与える熱的・非熱的効果の影響に関する機構解明を行うことを第2の目的とする。上記の目的を達成するために、流動層,乾式・湿式粉砕,マイクロ流路輸送などの微粒子プロセスにマイクロ波加熱を組合わることで新規な連続式の反応場を構築し、環境・エネルギー問題の解決,革新的新規デバイスを構築するナノ粒子材料創製に応用し、これらの高効率化,低コスト化を実現した。また、反応場設計の最適化に使用できるシミュレーション法を開発し、マイクロ波加熱による反応メカニズムを解明するための熱重量分析装置も開発した。平成28年度は、「マイクロ波加熱式熱重量分析装置の開発と反応促進機構の解明」なるテーマで、マイクロ波加熱式熱重量分析装置を開発した。一定温度上昇速度下における吸収マイクロ波と試料質量変化を同時に正確に実測できる構造とし、反応の進行の関係を従来の加熱法と比較する手法により、学術的に重要なマイクロ波加熱の熱的・非熱的効果や反応促進メカニズムを解明した。さらに、マイクロ波プロセスの設計指針を与えるシミュレーション手法を完成させた。マイクロ波は物質を直接・内部加熱できるため、選択的加熱、ヒートスポットやスーパーヒートが可能であり、様々なプロセスで用いられてきている。マイクロ波加熱による反応速度や収率の向上,新規な反応経路の出現,選択性の向上などが報告されているが、その厳密な機構は十分には解明されていない。本研究では、流動層,乾式・湿式粉砕,マイクロ流路輸送にマイクロ波加熱を利用することで、新規な連続式の反応場を構築した。新規に開発したMW-TG装置で、マイクロ波加熱による熱的・非熱的効果の機構解明を行い、機能性ナノ粒子の合成,粒子複合化や廃棄物からのレアメタル回収などの低コスト化を可能とした。1)マイクロ波加熱流動層型反応場の構築と固相反応・気固反応への利用マイクロ波加熱流動層型反応場、即ち、石英ガラス製反応器下部から気体を供給し、原料粉体層を流動化させた。ここにマイクロ波を照射する装置形状とした。なお、原料の供給と集塵装置による製品の回収を連続的に行えるように設定した。マイクロ波照射法として、定在波式とキャビティー式のいずれの照射法が本法に適するかを実験的に検討すると同時に、最適な運転条件や装置形状を明らかにした。また、この反応場を粒子固相反応(ITOナノ粒子迅速合成,チタン酸リチウムナノ粒子合成)や迅速気固反応(木質バイオマスチャーからのメタンガス合成)などに利用し、その性能の評価を行った。2)反応場内の電磁界強度・伝熱3次元連成シミュレーション法の確立とその検証反応場の最適化や分析装置の設計指針を与えるために、反応場内の電磁界強度・伝熱3次元連成シミュレーションを行った。このシミュレーションで求められる被加熱原料の吸収エネルギー(電力密度)がすべて熱に変換されるとして、熱伝導を考慮した熱流体シミュレーションから温度分布を算出した。対象とする反応が高温であるために、さらに新規なシミュレーション手法が必要となることがわかった。
モンゴル人の乳製品多量摂取による口唇口蓋裂発現予防効果に関する研究

(1)モンゴル国に赴き、口唇口蓋裂発生調査を行った。その結果、Arkhangai県2名、Bayan-Ulgii県1名、Bayankhongor県4名、Bulgan県1名、Govi-Altai県1名Orkhon県5名、Umnugovi県1名、Uvs県3名、Khovd県2名、Khentii県1名、僻地21名、Ulaanbaatar県2名の合計23名を確認した。(2)口唇・口蓋裂易発生系の実験モデルとして利用されているA/J系マウスを使用し、妊娠前からの乳製品の摂取が本症発生率に与える影響について調べ、モンゴルの学術調査で入手した乳製品による予防効果について検討した。A/J系マウスに妊娠2週間前より妊娠期間中を通してチーズ及びマウスの一般繁殖用飼料であるCA-1を自由摂取させ、チーズを摂取しないコントロール群と本症発生率を比較した。飼料はコントロール群にはCA-1のみ、実験群にはCA-1とチーズを与え、実験(1)では日本で製造、市販されているプロセスチーズを用い、実験(2)ではモンゴルで作られたチーズを用いた。妊娠18日目に、帝王切開にて母獣から胎仔を摘出し、実体顕微鏡下にて顔面、口腔の異常を検索した。その結果、コントロール群では、本症発生数は生存胎仔134例中11例(8.2%)となり、裂型別では口蓋裂6例(4.5%)、口唇口蓋裂5例(3.7%)であった。実験群では、日本のチーズを摂取した群(実験(1))で生存胎仔137例中6例(4.4%)となり、裂型別では口蓋裂2例(1.5%)、口唇口蓋裂4例(2.9%)であった。また、モンゴルのチーズを摂取した群(実験(2))は生存胎仔83例中4例(4.5%)となり、裂型別では口蓋裂0例(0.0%)、口唇口蓋裂4例(4.5%)であった。実験(1)、実験(2)ともに本症発生率はコントロール群との間に有意な差はみられなかったが、実験(2)のモンゴルのチーズを摂取した群で口蓋裂発生数が0%と減少した。さらにモンゴルで作られたチーズで別のサンプルのものについても、マウスを用いて同様に実験を行った。モンゴル人の乳製品多量摂取による口唇口蓋裂発現予防効果に関する研究に関しての3年間に渡る研究計画の1年目として、以下の如く研究を実施した。1.研究計画に従い、モンゴル国での口唇口蓋裂発現率を調査して成果の一部を発表した。2.夏目長門(研究代表者)、千田彰(研究分担者)、前田初彦(研究協力者)、高濱和也(研究協力者)、がモンゴル国にて現地調査を行った。(平成17年8月16日21日)3.上谷美幸(研究協力者)がモンゴル国にて現地調査及び食品栄養分析を行った。(平成17年8月16日26日)4.モンゴル人の母親を対象とした乳製品の摂取状況を調査するための質問調査用紙を作成した。5.乳製品に関するケースコントロールスタディ方式で質問紙法による調査を開始した。