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アットリスク精神状態群に対する精神病顕在発症を予防する心理的面接法の開発

1.英国における早期精神病予防の実際に関する知見を得るため、東北大学医学部精神神経学教室の松本和紀先生、大室則幸先生、仙台白百合女子大学人間発達学科の森本幸子先生と共に平成21年6月28日7月1日にマンチェスター大学のPaul French先生(臨床心理学)を訪問し、認知行動療法を交えたアットリスク精神状態群(ARMS)の人々に対する早期介入に関する研修を受けた。マンチェスター地方の臨床心理士は社会的地位が精神科医と同等に高く、顕在発症にはつながらない擬陽性の症状を呈しているクライアントも混在している可能性の高いARMSに対しては拙速に抗精神病薬を投与するよりも臨床心理士による心理療法に力点を置いていた。7月1日午後7月3日はロンドン大学内のInstitute of PsychiatryのMcGaue教授を訪問し、ロンドンにおける早期介入の実際を学んだ。ロンドンはマンチェスターと比べ、ARMSの人々に対し、早期から微弱な抗精神病薬の投与も併用した心理療法が行われている率が高く、世界的潮流となっている脳画像研究も積極的に行われていた。2.平成21年11月29日に東京新霞ヶ関ビル瀬尾ホールで開催された第13回日本精神保健・予防学会の学術集会、平成22年3月26日27日にかけて九州大学医学部百年講堂で開催された日本統合失調症学会に参加し、AMRSの早期予防に関する研究について情報交換を行った。3.精神病院ならびにスクールカウンセラー先で新たな心理面接を行い、データを集積した。心理面接の際には、WAIS-III、WISC-IIIによるIQや認知機能の側面、ロールシャッハテストによる思考障害や衝動統制の側面からもARMSの段階で踏みとどまっている症例と顕在発症している症例の異同を検討中である。なお、この研究結果は平成22年11月29日12月1日にオランダのアムステルダムで開催予定の国際早期精神病学会(IEPA)第7回大会で聖隷浜松病院の精神科部長生田孝先生とポスター発表を行う予定である。
歯周組織幹細胞のエピジェネティクスとその制御の分子基盤

本研究課題では、歯根膜細胞のエピジェネティクス情報とその生物学的意義について、DNAメチルに焦点を絞り解析を行なった。平成21年度の研究結果から、マウス歯根膜組織由来MPDL22細胞の増殖や分化におけるDNAメチル化の関与は明らかとならなかった。そこで本年度は、引き続きMPDL22細胞を用いて、炎症反応制御や創傷治癒過程に重要な役割を担うアデノシンの産生酵素であるCD73分子に着目し、同分子の発現がDNAメチル化によって制御されているのか否かについて解析した。CD73は、転写開始点の上流にCpGアイランドが存在し、また加齢に伴い減少するという報告がある。そこで、MPDL22にDNAメチル化阻害剤である5-aza-2'-deoxycytidine (5-aza-dC)を作用させ、CD73分子の発現をFACSにて解析した。その結果、同試薬による処理、非処理でCD73分子の発現に著名な差は認めなかった。次に、ヒト歯根膜細胞(HPDL)の細胞機能におけるDNAメチル化の役割を明らかにするために、HPDLに発現する全遺伝子を対象とし、DNAメチル化によりサイレンシングされている遺伝子を網羅的にスクリーニングした。すなわち5-aza-dCをヒト歯根膜細胞に、50%細胞増殖抑制を示す1μMの濃度で4日間作用させ、遺伝子発現をマイクロアレイにて解析した。その結果、同試薬の処理により発現が10倍以上上昇した遺伝子を56個同定した。そのうち転写開始点の上流10kb以内にCpGアイランドが存在する遺伝子は、NCBI Map Viewerを用いた解析によって、44個同定された。これら遺伝子の発現は、5-aza-dC非処理では非常に低く抑えられており、同試薬処理により発現が誘導されるスイッチオン型の発現パターンを示したことから、DNAメチル化によってサイレンシングされている可能性が示唆された。このような歯根膜細胞のエピジェネティクス情報の集積は、歯根膜組織の特異性を見出す一助になると考えられる。本研究課題では、歯周組織幹細胞、歯根膜細胞のエピジェネティクス情報とその生物学的な意義について、DNAメチル化に焦点を絞り解析を進めている。本年度は、歯根膜組織特異的遺伝子であるPLAP-1とperiostinの両遺伝子に着目し、ゲノムDNA配列をもとにプロモーター領域におけるCpGアイランドの存在について探索した。結果、両遺伝子のプロモーター領域にCpGアイランドと考えられる領域は存在しなかった。そこで、歯根膜組織由来細胞の全遺伝子を対象とし、DNAメチル化がその細胞機能を制御しているのか否かについて、DNAメチル化阻害剤である5'-azacytidineをマウス歯根膜細胞株であるMLDP22に作用させ、その細胞形態や増殖、分化に及ぼす影響について解析を行った。まず同試薬の細胞毒性について検討を行ったが、10nM-10μMの濃度で細胞の形態や増殖に影響を与えないことを確認した。次にMPDL22を10nM-10μM 5-azacytidine存在、非存在下でアスコルビン酸、グリセロリン酸による石灰化誘導を行い、同細胞の分化、あるいは石灰化ノジュール形成にDNAメチル化が関与しているのか否かについて検討した。培養21日目におけるアリザリンレッド染色の結果、いずれの濃度においても同試薬非存在下とほぼ同等の石灰化ノジュール形成を認めた。この結果より、マウス歯根膜組織由来MPDL22細胞では増殖や分化に関わる遺伝子群においてDNAメチル化による制御がないことが示唆された。現在、間葉系幹細胞様の未分化な細胞群を含むheterogenousな細胞であるヒト歯根膜組織由来細胞を用いて同様の実験を遂行中である。
多発性骨髄腫患者におけるレナリドミドの副作用発現に及ぼす影響因子の解明

多発性骨髄腫(MM)の予後は、免疫調整薬など新規薬剤の導入により改善している。レナリドミド(LEN)およびデキサメタゾンの併用療法(Ld療法)は、高い有効性が示されており、広く行われている。しかしながら、しばしば好中球減少をきたし、重篤な感染症を発現するリスクがある。本研究では、Ld療法における重篤な好中球数減少の危険因子について検討した。治療開始前の好中球数が低値である患者は、重篤な好中球数減少の発現頻度が高いことが示された。治療前の好中球数が低いハイリスク患者では好中球数をより慎重にモニタリングすべきであることが示唆された。【目的】多発性骨髄腫(MM)は治療困難な疾患ではあるが、免疫調整薬などの新規薬剤の導入により、著しく予後が改善している。レナリドミド(LEN)の治療継続に影響を及ぼす有害事象の一つとして、好中球数減少が報告されおり、治療継続には、早期に好中球数減少に対する介入が必要である。そこで、神戸市立医療センター中央市民病院におけるLd療法での重篤な好中球数減少の発現について、リスク因子の解析を行った。【方法】2011年5月から2016年9月までにLd療法が行われたMM患者89名を対象とし、Grade 3以上の好中球数減少の発現に及ぼすリスク因子を検討した。すべての診療情報は電子カルテより後方視的に収集し、好中球数減少の重篤度は、CTCAE v4.0を用いて評価した。Grade 3以上の好中球数減少のリスク因子解析には多変量ロジスティック回帰分析を用いた。【結果】対象患者の年齢中央値70歳、国際病期分類I-II / III:61/28例、LENおよびDEXの投与量中央値はそれぞれ15 mg、20 mgであった。LENの投与量は全例で腎機能に応じた量が投与された。Grade 3以上の好中球数減少が発現した患者は、42例(47.2%)であり、そのうち15例(16.9%)はGrade 4であった。多変量解析の結果、治療開始前の好中球数は有意なリスク因子であった。【考察】治療開始前の好中球数が低値である患者は、重篤な好中球数減少の発現頻度が高いことが示唆された。安全かつ有効なLd療法を行うため、薬剤師は、腎機能に応じた投与量であるか、減量基準に合致していないかなど、薬剤が適正に使用されていることを確認する必要がある。また、治療前の好中球数が少ないハイリスク患者では、好中球の推移をより厳重にモニタリングすることで、より安全にLd療法を遂行可能になると考える。測定予定のレナリドミドの血中濃度測定に関して、倫理委員会での承認が得られておらず、まだ測定実施に至っていないため、当初の予定よりやや遅れている状況である。レナリドミド(以下、Ld)は、効果と副作用との関連性に着目したデータが国内外で非常に少ない。しかし、Ldは、患者数は少ないが致死的な経過をたどり得る多発性骨髄腫に対する中心的治療薬であり、腎障害、皮膚障害、末梢神経障害、骨髄抑制など様々な副作用が高率に発現する。また、多発性骨髄腫は進行とともに腎機能低下を伴うため、腎排泄型薬剤であるLdの使用に際しては細心の注意が必要である。そこで、Ld療法における重篤な好中球数減少の危険因子について検討した。その結果、治療開始前の好中球数が低値である患者は、重篤な好中球数減少の発現頻度が高いことを明らかにした。つまり、治療前の好中球数が低いハイリスク患者では好中球数をより慎重にモニタリングすべきであることが示唆された。腎機能が有意な危険因子として示されず、その理由としては、Ld療法では腎機能に応じてLdの投与量を調節することが考えられた。また、近年、がん治療の進歩は目覚ましく、支持療法薬としての制吐薬の開発も進んでいる。一方で、造血器腫瘍に対する化学療法は、抗がん薬を連日しかも大量投与するレジメンが多く、悪心・嘔吐への対策は急務であった。そこで、新規制吐薬パロノセトロン(以下、Palo)の効果と安全性について評価した。その結果、R-CHOP療法では、従来のグラニセトロン(以下、Gra)に比較し、遅発期、全期間におけるPaloの有意な制吐効果を明らかにした。また、ABVD療法では、GraとPalo投与間で制吐効果に有意な差を認めず、コルチコステロイド併用により、有意な制吐効果が得られることを明らかにした。一方、発熱性好中球減少症は、コルチコステロイド併用群において有意な影響を認めた。さらに、ベンダムスチンを2日間投与するレジメンでは、Graベースの制吐効力及び安全性が、Paloベースの制吐効果に比べて劣っていないことを明らかにした。

治療開始前の好中球数が低値である患者は、重篤な好中球数減少の発現頻度が高いことが示された。治療前の好中球数が低いハイリスク患者では好中球数をより慎重にモニタリングすべきであることが示唆された。多発性骨髄腫は進行とともに腎機能低下を伴うため、腎排泄型薬剤であるレナリドミド(LEN)の使用には注意が必要なことから、LENの血中濃度を測定しながら管理を行う。また、多発性骨髄腫は進行とともに骨髄抑制を認めるが、LENは副作用として骨髄抑制を高頻度に発現するため、骨髄抑制の有害事象が重なり合う。そこで、LENの副作用に影響を及ぼす血中濃度以外の因子として、併用薬との相互作用や、臨床検査値、食事などの要因を解明する。レナリドミドの血中濃度評価と効果と副作用、相互作用に影響を及ぼす因子の解明を目指して、倫理委員会での承認申請を迅速に行う。29年度が最終年度であるため、記入しない。がん化学療法における支持療法29年度が最終年度であるため、記入しない。
思春期の高機能広汎性発達障害児をもつ親の精神的健康と養育態度に関する研究

思春期の高機能広汎性発達障害(HFPDD)児をもつ親の精神的健康と養育態度の特徴を明らかにすることを目的とした。児童精神科病棟に入院・外来通院中の中学生のHFPDD児とその両親を対象とし、質問紙調査を実施した。28.6%の親にうつ病のリスクがあり、母親の方がより高いリスクをもっていた。親の精神的健康に影響を及ぼす要因について、母親では、社会との関係、登校状況、多動・不注意、向社会性、父親では、社会との関係が示唆された。また、養育態度が安定している親の方が、子どもの行動は安定し家族機能は高かった。したがって、HFPDD児をもつ親を支援する際は、子どもの社会性・行動と養育態度への支援が必要である。高機能広汎性発達障害児(以下、HFPDD児)は、その障害特性から、身体的・精神的にも著しい変化がみられる思春期では、健常児に比べて内在化・外在化を呈する二次障害を引き起こしやすいという報告がある。その二次障害の予防には、周囲の大人の支援が必要であるといわれているが、思春期と障害の独特の特性より育てにくさを感じストレスは高いと考えられる。また、親の精神的健康と養育態度とは関連があると報告もあり、子どもへの影響も推察される。そこで、思春期のHFPDD児とその親を対象に、質問紙調査を用い、思春期のHFPDD児をもつ親の精神的健康や養育態度の特徴を明らかにし、今後の看護の支援を検討することを目的とした。本年度は、2施設に対し本研究の説明を行い協力の承諾を得た。それぞれの施設の倫理審査委員会の承諾を得て、研究を開始した。対象となる入院患児やその家族に対して研究リクルートを実施し、データを収集した。しかし、各病院の倫理審査委員会の承認に時間がかかったこと、入院患児に対象者が少なかったこと、保護者の協力をあまり得られなったこと等から、協力を得られた対象者が少ない状況であった。次年度は、協力医師を増やすこと、リクルート対象を外来まで拡大すること、対象児の年齢を拡大すること、リクルート期間を延長することによって、協力対象者を増やしていく予定である。同時にデータの入力・分析を行い、研究のまとめを実施していく。本研究において、思春期の高機能広汎性発達障害(以下、HFPDD)児をもつ親の精神的健康と養育態度の特徴を明らかにし、今後の看護支援を検討することを目的とした。最終年度では、昨年度から引き続きデータ収集を実施しデータ分析を行った。全体として次のような結果が得られた。思春期(中学生)のHFPDD児をもつ親とその子ども(HFPDD児)に質問紙調査を実施し、46名(母親24名、父親22名)の親、22名の子どもから回答が得られた。全体として、32.6%の親(母親:41.7%、父親:22.7%)にうつ病のリスクがあることが明らかとなった。その母親は、父親に比べてうつ病のリスクが高いと示唆された(p=0.006)。養育態度に関しては、FDT尺度を用い、養育安定群(A型、B型)と不安定群(C型、D型)に分けた。安定群の親は59.5%、不安定群の親は40.5%であった。養育パターン2群間でうつ病リスクを比較した結果、不安定群の親の方に、高いリスクがあった(p=0.001)。家族機能に関しては、安定群の親の方が、家族機能がよかった(p=0.001)。また、母親、父親の精神的健康に影響する要因を統計的に調べた結果、母親では、1.社会との関係、2.子どもの登校状況、3.子どもの多動・不注意、4.子どもの社会性、5.子どもの行為、6.家族との関係の6点が精神的健康に影響する要因となっていた(調整済R2乗0.865)。一方、父親においては、1.社会との関係、2.子どもの情緒の2点が精神的健康に影響を与えていたことがわかった(調整済R2乗0.865)。以上の結果から、思春期のHFPDD児をもつ親の3割にうつ病のリスクがあることがわかった。特に、母親の方がうつ病リスクが高くその要因も多いことが明らかとなった。今後、親支援には、子どもの要因、家族・社会との関係を含め、包括的に考える必要があると示された。精神看護学本年度で得られたデータは3ケースと非常に少なかった。その理由として次のことが考えられる。1.倫理審査委員会の承認が遅れたこと。2.協力施設での全体的に対象者が通年に比べて少なかったこと。

3.入院している対象児の家庭事情等により、協力対象者がすくなかった。次年度はデータ数を増やす方策として、以下のことを考えている。1協力病院内における研究協力医師を増やす予定である。2対象者が中学生をもつ親としているが、この年代の対象者が少ない状況であるため、前思春期年代の子どもやその親を対象として追加していく予定である。現在、思春期の時期が拡大していく傾向があること、小学校高学年生(前思春期)と中学生(思春期)との比較検討ができることから、対象者を拡大しても、本研究の目的達成には支障がないと考える。3リクルート場所を入院から外来へと拡大する予定である。4対象者のリクルートを延長していく予定である。研究開始が遅れたことや対象児が少なかったこと等の理由から、研究協力してくれた対象者が少なかった。そのため、当初計画してあった質問紙、謝礼、そのほかの物品の購入がすくなく、繰越金額が大きくなった。次年度において、繰越金分では、本年度購入する予定でった研究に必要な質問紙、謝礼、その他の消耗品(紙、封筒、等)等に使用していきたい。次年度は、引き続き研究リクルートを実施し、またデータ入力・分析を実施するため、統計分析ソフトやパソコンなどを購入する予定である。
エンジン油の劣化による摩耗防止性能の変化

摩擦摩耗の軽減に寄与しているエンジン油は,酸化,熱分解,汚染および添加剤の消耗等により徐々に劣化して行く.本研究は,このようなエンジン油の劣化がその摩耗防止性能に及ぼす変化を明らかにすることを目的にした.ガソリンエンジン中での使用によって劣化した油,劣化生成物と考えられる過酸化物・脂肪酸・水を添加したモデル劣化油などの中で,鋼と窒化けい素の摩擦摩耗試験を行ない,以下に示すような結果を得た.(1)エンジン油の摩耗防止性能は,ガソリンエンジン中での劣化によって大幅に変化する.(2)全酸価の初期値からの増加は,鋼の摩耗量と明確な相関を示す.全酸価の増加に伴って,鋼の摩耗はまずわずかな減少を示したのち急激に増大する.(3)モデル劣化油は,酸等のわずかな添加によっては鋼の摩耗を軽減するが,多量に添加すると摩耗を増大させる.この傾向は,劣化エンジン油について見られた結果と共通している.(4)メタノ-ルの燃焼成生物である蟻酸の影響は,高級脂肪酸の影響と定性的には同じであるが、摩耗量の変化はより低濃度で生ずる。(5)モデル劣化油が窒化けい素の摩耗に及ぼす影響は,水による極端な摩耗増大を除くと,鋼の場合と同様である.(6)水が存在すると,窒化けい素は低速/高荷重の高摩擦・高摩耗率の領域と高速/低荷重の低摩擦・低摩耗率の領域を生じ,その間の遷移条件は水の存在形態によって異なる.摩擦摩耗の軽減に寄与しているエンジン油は,酸化,熱分解,汚染および添加剤の消耗等により徐々に劣化して行く.本研究は,このようなエンジン油の劣化がその摩耗防止性能に及ぼす変化を明らかにすることを目的にした.ガソリンエンジン中での使用によって劣化した油,劣化生成物と考えられる過酸化物・脂肪酸・水を添加したモデル劣化油などの中で,鋼と窒化けい素の摩擦摩耗試験を行ない,以下に示すような結果を得た.(1)エンジン油の摩耗防止性能は,ガソリンエンジン中での劣化によって大幅に変化する.(2)全酸価の初期値からの増加は,鋼の摩耗量と明確な相関を示す.全酸価の増加に伴って,鋼の摩耗はまずわずかな減少を示したのち急激に増大する.(3)モデル劣化油は,酸等のわずかな添加によっては鋼の摩耗を軽減するが,多量に添加すると摩耗を増大させる.この傾向は,劣化エンジン油について見られた結果と共通している.(4)メタノ-ルの燃焼成生物である蟻酸の影響は,高級脂肪酸の影響と定性的には同じであるが、摩耗量の変化はより低濃度で生ずる。(5)モデル劣化油が窒化けい素の摩耗に及ぼす影響は,水による極端な摩耗増大を除くと,鋼の場合と同様である.(6)水が存在すると,窒化けい素は低速/高荷重の高摩擦・高摩耗率の領域と高速/低荷重の低摩擦・低摩耗率の領域を生じ,その間の遷移条件は水の存在形態によって異なる.本年度は,ほぼ研究計画どおりに実施でき,以下の主な結果を得た.1.劣化に伴うエンジン油の一般性状の変化: 2気筒,OHC形式の小型ガソリンエンジンの耐久試験で劣化させたエンジン油を採取して,その一般性状を調べた.粘度,全酸価,残留炭素分,不溶分等が増加し,全塩基価が減少した.また酸化防止剤,摩耗防止剤等の添加剤が消耗されていた.2.劣化エンジン油による摩耗試験とキャラクタリゼ-ション:現有の3円筒/リング摩耗試験機を用いて,上記劣化油を潤滑剤として実験を行い,摩耗と全酸価及び全塩基価の関係を求めた.全酸価が新油に比べて約1mgKOH/g以上増加すると摩耗が急激に増大した.一方全塩基価はその初期値に関係なく,塩酸法で約2mgKOH/g以下になると摩耗が増大した.このような油の劣化に伴う摩耗の増大は,添加剤が消耗され,酸化生成物が増加して,摩擦面に有効な保護膜が形成できなくなって生じるということが,摩擦面のXPS分析結果から分かった.3.モデル劣化油による摩耗試験:重要な劣化成分として,潤滑油の主成分である炭化水素が酸化反応して生じるヒドロペルオキシドを選び出し,エンジン油に強制混合してモデル劣化油を作り,それを潤滑剤として摩耗試験を行った.ヒドロペルオキシドの混合量が増すと,摩耗が増加した.摩耗痕のEPMA分析で,摩耗防止添加剤成分がほとんど検出されなかったことから,添加剤がヒドロペルオキシドと反応し,摩擦面に保護膜が形成できなくなったものと考えられる.劣化予の一般性状変化と摩耗防止性能の関係が,モデル劣化油によって確認できたので,次年度は,いわゆる新燃料・新素材エンジンへの対応を検討する.平成2年度までの研究において、エンジン中での劣化によるエンジン油の一般性状の変化とその摩耗防止性能の間に、明確な関係があること,劣化生成物と考えられるいくつかの化合物を添加したモデル劣化油を用いた実験によって,鋼の摩耗に関し定性的に対応する結果のえられることなどが分かった.平成3年度においては,メタノ-ル・セラミック・エンジンを想定して,平成2年度の研究手法をセラミック材料に適用し,過酸化物・脂肪酸・水などを添加したモデル劣化油中,および各種の存在形態の水中における窒化けい素の摩察摩耗試験を行なって,以下に示すような結果を得た。

(1)窒化けい素の摩耗に及ぼす,エンジン油中のモデル劣化生成物の影響は,水の影響を除いてそれらが鋼の摩耗に及ぼす影響と定性的に類似していて,摩耗はわずかな添加によって低下するが,ある量以上の添加によって逆に増加する傾向を示す.(2)エンジン油中の水分は,添加量の増加に伴って単調に摩耗を増大させ,かつその影響はきわめて大きい.(3)水分が存在する場合の窒化けい素の摩察特性には,高荷重/低速における高摩察領域と,低荷重/高速における低摩察領域とが存在する.両領域の間にはストライベック曲線状の遷移がおこるが,その遷移を生ずる条件は水の存在形態によって異なり,低摩擦領域は,純粋な水のほうが油に溶けた水の場合より容易に現われ,またエマルション中では観察されない.摩耗はこの高摩擦領域において著しく,低摩擦領域ではほとんど生じない.
交流及び共同学習を推進する環境整備に関する実証的研究-障害理解授業を中心に-

障害者基本法や学習指導要領等において、障害のある子どもと障害のない子どもとが相互理解を深める交流及び共同学習の推進が明記されている。本研究では通常の学級において、交流及び共同学習をすすめていくために、障害理解授業の実施の在り方、他者を理解する力や自己を理解する力を育む教育活動の在り方や、交流及び共同学習の事前学習の在り方等について実践的に検討した。成果は研究報告書にまとめ公開した。障害者基本法一部改正や中央教育審議会答申等によって、障害のある児童及び生徒と障害のない児童及び生徒との「交流及び共同学習」の推進が強く求められている。本研究はこれらを受け、通常の学級における障害理解授業の実施等、「交流及び共同学習」を推進するために整備すべき環境を明らかにすることを目的としている。本年度は研究初年度にあたり、(1)障害理解授業の教材や学習プログラムの開発と(2)学校現場における交流及び共同学習を推進する環境整備に関する実地調査の2点を実施した。障害理解授業研究は聴覚障害を中心に実施した。小学校の第4学年3学級において通常の学級の担任が実施する国語科と道徳とを連続して行う授業の一部と聴覚障害疑似体験を4単位時間実施した。新たに考案した難聴体験教材によって「聞こえそうで聞こえない」状態で学校生活を送る困難さやその解決法について、児童らとともに様々に協議し、難聴への理解が深められた。また他の小学校では保護者向けに講演を実施し、障害に関する基本的知識の紹介や疑似体験から障害理解を促す試みを実施した。実地調査では、養護学校との交流及び共同学習について学年ごとのねらいと配慮事項を吟味しながら実施している小学校、特殊学級に通常の学級の児童を招く形で交流及び共同学習を進めている小学校、通級による指導を受けている児童の在籍学級で障害理解授業を実施している小学校を訪問し協議した。これらの学校の担当者については次年度研究協力者として委託する予定である。障害者基本法や中央教育審議会答申等によって「交流及び共同学習」の推進が求められている。本年度は、(1)障害理解授業の教材や学習プログラムの開発と(2)他者理解力を育てる学級経営や授業の検討、(3)学校現場における交流及び共同学習を推進する環境整備に関する実地調査、(4)研究協議会開催の4点を実施した。教材や学習プログラムの開発は視覚障害と聴覚障害を中心に実施した。教材の精選を実施しつつ、新たな試みを実施した。視覚障害では「障害のある人と共に活動する」授業、聴覚障害では障害状況を1日通して体験する授業を実施した。授業研究から障害理解のためには適切な他者理解力の育成が不可欠であり、他者理解力の育成には自分を知ること、自分を表現できること、すなわち自己認識や自己理解が重要であることが明らかになった。実地調査として、特別支援学校を訪問し、各学部と小学校、中学校、高等学校との交流及び共同学習について、ねらいと配慮事項等を資料収集した。実施後の評価観点の設定、年齢によって実施しにくい状況や環境があるなどの課題があきらかになった。次年度は、通常の学級において障害理解授業も取り入れた他者理解力の育成に向けての取組を中心に更に実際的な研究を実施、とりまとめる計画である。本研究の目的は,障害理解授業等「交流及び共同学習」を推進するために整備すべき環境を明らかにすることである。本年度は以下のように実践研究を検討,整理し,研究成果報告書を作成した。(1)障害理解授業の教材や学習プログラムの検討:研究代表者が10年間にわたって実施してきた障害理解授業「やさしさってなんだろうな?」を分析し,6年間一貫して展開する学習プログラムと教材を精選した。この成果を用いて通常の学級の担任が学級の特性を活かした授業展開を実施した。子どもたちは,この授業によって障害のある人を理解するにとどまらず,周囲他児との関係について学んだり,自分自身について学んだりすることが明らかになった。(2)他者理解力を育てるための学級経営や授業の検討:(1)の研究過程において障害や障害のある人を理解するためには,他者理解力と自己理解力とが必要であるとの仮説が提起され,授業研究を実施した。その結果「自分はどう考え,どう動いていくのかよいか」を主体的に考え,議論をくり返すことが,他者理解力や自己理解力を育むことにつながることがわかった。(3)交流及び共同学習を円滑に実施するための条件の検討:特別支援学校との交流及び共同学習を継続的に実施している小学校から資料収集した。その結果,教育課程に交流及び共同学習を明確に位置づけること,評価の視点を明確に持つこと,実施前後の打合せを丁寧に実施すること,子どもたちの気づきを教師が気がつく余裕のある授業展開をすること,子どもたちに親しみのある活動を入れておくことなどが,重要であることが明らかになった。

これらの成果を総合的に考察し研究成果報告書『友だちをわかろうとすること,自分を知ろうとすること-交流及び共同学習や障害理解授業で子どもたちが学ぶもの-』(国立特別支援教育総合研究所F-150)を作成し公開した。
ブロモウイルスの宿主特異性と移行性に関する分子細胞生物学的研究

報告者は、すでに遺伝子操作系の確立された植物RNAウイルスであるブロモウイルスのbromemosaic virus(BMV)とcowpea chlorotic mottle virus(CCMV)を用いて、ウイルスの宿主特異性について研究している。本研究の目的は、外被蛋白質遺伝子および宿主特異性に重要な役割を果たしている3a移行蛋白質遺伝子が、ウイルスの細胞間移行において果たしている役割を分子細胞生物学的手法によって詳細に調べることである。本研究では、CCMV/ササゲの系を用い、接種葉における各種変異体ウイルスの移行を細胞レベルで解析した。In situ hybridization法を用いて突然変異体ウイルスの接種葉における移行を解析した結果、3aタンパク質遺伝子変異体が一細胞に局在することが示されたことから、3a遺伝子がウイルスの細胞間移行に重要な役割を果たしていることが明らかとなった。また、3a遺伝子をBMVの3a遺伝子で置換されたCCMVは、数細胞移行した後に移行を停止したことから、このようなキメラウイルスの移行は宿主植物の何らかの反応によって阻止されていることが示唆された。外被蛋白質遺伝子の欠損変異体について、その移行が接種葉内部のどの組織で停止しているかを解析するため、マーカー遺伝子を用いた変異体ウイルスの解析系の確立を試みた。外被蛋白質遺伝子やポリメラ-セ遺伝子の部分領域等をGFP遺伝子で置換した変異ウイルスあるいはGFP遺伝子とBMV, CCMVのサブゲノムプロモーターの遺伝子カセットをCCMV RNA3の種々の領域に挿入した変異ウイルスを作製した。これらの変異体RNAをササゲ葉に接種後、経時的に葉に紫外線を照射し、GFPの検出を試みた結果、いずれの接種区においても変異体ウイルスの存在を示す緑色の蛍光は、観察されなかった。今後はさらに、GFP遺伝子をウイルス遺伝子と融合した変異体ウイルスについても検討していく予定である。報告者は、すでに遺伝子操作系の確立されたブロモウイルスのbromemosaic virus(BMV)とcowpea chlorotic mottle virus(CCMV)を用いて、ウイルスの宿主特異性について研究している。本研究では、CCMV/ササゲの系を用い、接種葉における各種変異体ウイルスの移行を細胞レベルで解析するため2つのアプローチを試みた。1.ウイルスゲノム上の3a遺伝子および外被蛋白質遺伝子をレポーター遺伝子(β-glucuronidase(GUS)遺伝子)と置換し、組織化学的手法を用いて突然変異体の移行を追跡する。2.ウイルス蛋白質またはウイルスRNAを直接検出し、突然変異体の移行を追跡する。アプローチ1ではGUS遺伝子が期待どおりに活用できなかったので、新たにGFP(Green Fluorescent Protein)遺伝子をレポーター遺伝子として用いたウイルス検出法の確立を検討する予定である。アプローチ2では、digoxigeninラベルしたプローブを用いたin situハイブリダイゼーションの系を確立できた。この系を用いて突然変異体ウイルスの接種葉における移行を解析した結果、3a遺伝子変異体が一細胞に局在することが示されたことから、3a遺伝子がウイルスの細胞間移行に重要な役割を果たしていることが明らかとなった。一方、外被蛋白質遺伝子の欠損変異体のウイルスRNAを今回確立した方法で検出するのは非常に困難なため、次年度はGFP遺伝子をレポーター遺伝子として用い、ウイルスの移行を解析する系の確立を新たにめざす予定である。

平成6年度までにササゲクロロティックモトルブロモウイルス(CCMV)の接種葉における移行を調べるためのアッセイ系が確立できたので、本年度はその系を用いて各種変異体ウイルスの移行を繰り返し実験によって解析し、各遺伝子の移行における役割を推定した。一方、そのような実験系と並列して、最近とくに注目を集め始めているGreen Fluorescent Protein(GFP)遺伝子をレポーター遺伝子として用い、ウイルスの移行を解析する系の確立を新たにめざした。1.In situ hybridization法を用いた変異体ウイルスの解析において多量の試料を観察し、ウイルスの細胞間移行を定量化し、各種ウイルスの接種ササゲ葉の裏表皮における移行性についてデータをまとめ上げた。その結果、3a遺伝子変異体が一細胞に局在することが示され、3a遺伝子がウイルスの細胞間移行に重要な役割を果たしていることが明らかとなった。また、3a遺伝子をブロムモザイクブロモウイルス(BMV)の3a遺伝子で置換されたCCMVは、数細胞移行した後に移行を停止したことから、このようなキメラウイルスの移行は宿主植物の何らかの反応によって阻止されていることが示唆された。2.外被蛋白質遺伝子の欠損変異体について、その移行が接種葉内部のどの組織で停止しているかを解析するため、マーカー遺伝子を用いた変異体ウイルスの解析系の確立を試みた。外被蛋白質遺伝子やポリメラーゼ遺伝子の部分領域等をGFP遺伝子で置換した変異ウイルスあるいはGFP遺伝子とBMV,CCMVのサブゲノムプロモーターの遺伝子カセットをCCMV RNA3の種々の領域に挿入した変異ウイルスを作製した。これらの変異体RNAをササゲ葉に接種後、経時的に葉に紫外線を照射し、GFPの検出を試みた結果、いずれの接種区においても変異体ウイルスの存在を示す緑色の蛍光は、観察されなかった。今後はさらに、GFP遺伝子をウイルス遺伝子と融合した変異体ウイルスについても検討していく予定である。
タンパク質によるグアニン四重鎖の巻き戻し原理の解明

本研究は,タンパク質やDNAの立体構造に着目した研究を進めることによって,ヒトやバクテリアの細胞に備わったゲノム維持機構についての,新たな知見を得ることを目的としている。グアニン四重鎖は,グアニン(G)に富む配列の一本鎖DNAに自発形成される,特殊な形状のDNA構造である。ヒトを含む哺乳類の細胞において,ゲノムDNAに生じたグアニン四重鎖の解きほぐしが滞ると,染色体の末端を保護しているテロメアの短縮など,様々なゲノム異常が引き起こされると考えられている。本研究の初年度の研究では,グアニン四重鎖と相互作用するタンパク質について,構造解析の候補となるタンパク質領域の範囲検討を進めた。期間中に海外の研究グループから,関連性が高いと考えられる論文が発表されたため,その知見との整合性を調べる解析も行った。一方で,ゲノムDNAに損傷を引き起こす物質に着目した,タンパク質の研究も進めた。活性酸素は,呼吸等の生命活動のなかで必然的に生じる有害物質で,細胞のゲノムDNAに広範囲の損傷を引き起こすことが知られている。活性酸素による損傷が蓄積すると,細胞に突然変異やアポトーシスが誘導されて,疾患の原因になることも分かってきている。本研究では,生物が,活性酸素からゲノムDNAを守るために進化させた酵素反応の仕組みを明らかにするために,活性酸素分解活性を有するタンパク質の立体構造研究を進めた。バクテリアに備わった同反応機構についての知見を,共著論文として国際科学ジャーナルに発表することができた。グアニン四重鎖と相互作用するタンパク質について,構造解析を進めるうえで必要な知見を得ることができた。また,活性酸素を分解するタンパク質についても,酵素反応機構の一端を明らかにすることができた。引き続き,グアニン四重鎖と相互作用するタンパク質を対象とした構造研究を進める。また同時に,活性酸素を分解するタンパク質についても,立体構造を軸とした研究を進めることで,酵素反応の仕組みを明らかにすることを目指す。期間中に海外の研究グループから,本研究の内容と関連性が高いと考えられる論文が発表された。その影響への対策として,研究計画の見直しが必要になったため。今後,未使用額の研究費は,物品や試薬の購入,学会で研究成果を発表するための旅費,科学雑誌で研究成果を論文発表するための出版料などに使用する予定である。
プロトン駆動力制御ネットワークの遺伝学解析

チラコイド膜のH+/K+アンチポーターと考えられるKEA3の野生型とdpgr変異型(高活性型)をシロイヌナズナで高発現させた。後者は、弱い生育遅延をもたらした。野生型高発現株は、プロトン駆動力に対する膜電位の貢献が増大したが、dpgr型は、プロトン駆動力のサイズが減少した。野生型高発現株は、プロトン濃度勾配依存の電子伝達制御が弱く影響を受けたが、dpgr型株は、大きく影響を受けた。どちらも、変動光に対して感受性を示した。pgr5-2は、サイクリック電子伝達に弱い異常を示す。この変異株の背景で、NDHを欠損するcrr2及びndhS変異を導入した。二重変異体は、生育に異常は示さないが、NPQの誘導とphotosynthetic controlの誘導に大きな異常を示した。NDHがプロトン濃度勾配の形成に働くことを直接的に証明することに成功した。サイクリック電子伝達を触媒するNDH複合体が、KEA3のノックアウト背景で、プロトン濃度勾配の解消に必要であることを示唆する結果を得た。このことは、NDH複合体は、プロトン濃度勾配が大きくなりすぎたときに、それを解消する逆反応を触媒する可能性を示唆している。大きすぎるプロトン濃度勾配は、シトクロムb6f複合体で電子伝達を抑制する。光合成をスムーズに立ち上がらせる為には、プロトン濃度勾配を最適化する必要があり、KEA3とともにNDH複合体がその機能を果たしている。ほぼ計画通りに研究が進展している。KEA3の高発現株の解析は、幾分予想外の結果であり、今後はKEA3の基本的な機能を修正する必要があるかもしれない。NDH複合体のプロトン駆動力制御についてデータが蓄積しているので、研究をまとめる。フラベリアにおけるKEA3の機能について、形質転換体の解析を進める。シロイヌナズナのチラコイド膜局在のH+/K+アンチポーターKEA3を欠損するkea3-1変異株と恒常的に活性が上昇したdpgr変異株にサイクリック電子伝達に異常を示すpgr5及びcrr2変異株(NDH複合体を欠損)をそれぞれ交配し、二重変異体を得た。それぞれの二重変異体と一重変異体、野生株の光合成の誘導を一晩並びに30分の暗所処理後に測定した。pgr5変異株は、NPQの誘導に異常を示すが、この表現型は、一晩暗処理後、kea3-1背景で軽減された。一晩暗処理後、光合成の始動時に、KEA3の機能が重要であることが示唆された。また、同じく一晩暗処理後、crr2 dpgr二重変異体で、光合成始動時にリニア電子伝達の誘導が異常であった。このことから、光合成始動時にNDH複合体が、おそらく逆反応を介して電子シンクとしてはたらく仮説を立てた。シロイヌナズナ野生株、pgr5変異株、crr2変異株から破壊葉緑体を単離し、リニア電子伝達とサイクリック電子伝達によりプロトン駆動力形成をECSで解析した。またATP合成速度をATPを定量することで求めた。変異株のリニア電子伝達は、概ね野生株と変わらなかった。一方で、pgr5変異株は、サイクリック電子伝達によるプロトン駆動力形成とATP合成速度に、野生株と比較して顕著な低下が見られた。また、野生株にアンチマイシンAを処理したところ、pgr5様の表現型を確認した。予想外なことに、アンチマイシンAは、pgr5変異株のATP合成も阻害した。C4植物のフラベリアを用いて、KEA3を細胞特異的にノックダウンするコンストラクを作成し、形質転換を行った。一方、dpgr型のKEA3を細胞特異的に発現するコンストラクトをフラベリアに導入した。ほぼ計画通りに進んでいる。KEA3を中心とした研究では、NDH複合体の想定していなかった生理機能が見えてきた。プロトン駆動力は、多くの装置により厳密に制御されており、多重変異体の背景で、その生理機能がはじめて見えてくる場合がある。新規変異体の探索は、理研との共同研究により当初計画より大規模にかつ効率よく行えることになった。次年度より、スクリーニングを開始する予定である。サイクリック電子伝達によるプロトン駆動力、ATP合成への貢献の評価では、単離したチラコイド膜の無傷性を確認する必要が生じた。この問題は次年度以降に取り組む。シロイヌナズナpgr1変異株は、シトクロムb6f複合体にミスセンス変異をもち、複合体がチラコイドルーメンの酸性化に対し感受性になっている。これにより、b6f複合体のチラコイドルーメン酸性化による制御が強化された。一方、pgr5変異株は、サイクリック電子伝達を欠損し、チラコイドルーメンの酸性化が充分ではない。二重変異株では、pgr5変異株で見られたPSIの光感受性が軽減された。しかしながら、pgr1変異により、PSIIの光感受性が増大した。このことから、b6f複合体における電子伝達制御は、PSIの保護には働くが、強くなり過ぎると逆にPSIIに傷害を与えることが明らかになった。そのため野生株において、b6f複合体における制御は最適化されており、PSIの光阻害を回避するには、サイクリック電子伝達によりPSIの電子受容体を確保することも重要であることが明らかになった。

葉緑体包膜およびチラコイド膜に局在するタンパク質のシロイヌナズナのノックアウトラインプールに対し、CO2フリー、1%酸素中でクロロフィル蛍光を指標に、光合成制御の異常な変異株を選抜した。また一晩、暗処理した植物で、光合成の誘導を見ることでも、変異株を選抜した。現在まで、12の遺伝子の変異株を候補として単離している。C4植物のフラベリアにおいて、H+/K+アンチポーターKEA3が維管束鞘細胞に局在することを示唆する結果を得た。また維管束鞘細胞でKEA3の発現を阻害すると致死になるが、弱く阻害すると光合成の異常が起きることを観察した。この表現型は、次世代で確認が必要である。ほぼ計画通りに研究が進展している。スクリーニングでは、あまり想定していなかった遺伝子の変異が関連する表現型を与えることが明らかになった。研究を行う変異株を慎重に選択する必要があるが、研究の守備範囲を少し広くし、プロトン駆動力制御に関わる周辺現象も理解する必要がある。フラベリアの解析は、KEA3の生理機能が当初考えていた以上に重要である可能性が出てきた。抗体の特異性や形質転換体の育成など、慣れない材料で苦労したことが多く、次年度、さらに慎重にデータの再現性をみる可能性がある。チラコイド膜のH+/K+アンチポーターと考えられるKEA3の野生型とdpgr変異型(高活性型)をシロイヌナズナで高発現させた。後者は、弱い生育遅延をもたらした。野生型高発現株は、プロトン駆動力に対する膜電位の貢献が増大したが、dpgr型は、プロトン駆動力のサイズが減少した。野生型高発現株は、プロトン濃度勾配依存の電子伝達制御が弱く影響を受けたが、dpgr型株は、大きく影響を受けた。どちらも、変動光に対して感受性を示した。pgr5-2は、サイクリック電子伝達に弱い異常を示す。この変異株の背景で、NDHを欠損するcrr2及びndhS変異を導入した。二重変異体は、生育に異常は示さないが、NPQの誘導とphotosynthetic controlの誘導に大きな異常を示した。NDHがプロトン濃度勾配の形成に働くことを直接的に証明することに成功した。サイクリック電子伝達を触媒するNDH複合体が、KEA3のノックアウト背景で、プロトン濃度勾配の解消に必要であることを示唆する結果を得た。このことは、NDH複合体は、プロトン濃度勾配が大きくなりすぎたときに、それを解消する逆反応を触媒する可能性を示唆している。大きすぎるプロトン濃度勾配は、シトクロムb6f複合体で電子伝達を抑制する。光合成をスムーズに立ち上がらせる為には、プロトン濃度勾配を最適化する必要があり、KEA3とともにNDH複合体がその機能を果たしている。KEA3の高発現株の解析は、幾分予想外の結果であり、今後はKEA3の基本的な機能を修正する必要があるかもしれない。理研から送られてきた変異株プールを用いて、スクリーニングを行うことで、ネットワークに関連する新規遺伝子を探索する。すでに得られている変異株に加えて、遺伝学によるネットワークの総括的な理解を目指す。C4植物フラベリアでのKEA3に機能の理解を、得られる形質転換体を用いて進める。シロイヌナズナを用いたプロトン駆動力の制御ネットワークの解明は、新規変異株を加えて、遺伝学、生理学によりさらに進展させる。
酸化還元活性金属錯体の薄膜構造精密制御とバイポーラトランジスタへの応用

本研究では、(1)酸化及び還元に対し活性な分子性金属錯体の薄膜相における精密構造解析を行い、薄膜相における高均一性分子配列制御及びバルク結晶相とは異なる"薄膜結晶相"の探索を第一目的とした。また本研究では、(2)酸化還元活性オルトキノン金属錯体を用いて、配位子上で混合原子価状態をつくりだし、ドナー性配位子部位とアクセプター性配位子部位の直接的な分子間相互作用により、有効な重なり積分とバンドの広がりを促し、バンド伝導に基づいた高速の移動度を達成することを目的とした。最後に(3)バイポーラTFT活性能を評価することで作成した薄層相の構造均一性を評価し、「薄膜相構造-電子物性相関」を総合的に明らかにする。具体的課題としては、より均一性の高い(単結晶性の高い)薄膜相を得るために、薄膜成長条件(錯体分子構造、蒸着速度、基盤温度、蒸着速度、キャリアガス種、基盤種等)の最適化を行う。またより高い移動度を達成することを目的に、薄膜の単結晶性の向上や酸化還元電位(HOMO-LUMO準位、ギャップ)の最適化を遂行すると共に、バンド伝導に必要な錯体分子間相互作用の増強に基づくデバイス能の向上を試み、世界に先駆的に錯体分子バイポーラTFTを開発することを目的とする。昨年度は酸化及び還元活性なビスジイミノセミキノネート錯体を用いて電界効果トランジスタ能の発現に初めて成功した。分子性金属錯体のFET活性能に関する報告例は皆無に近い。得られた薄膜性錯体は理想的に駆動するp型デバイスであり、移動度は0.0138cm2/Vs(飽和領域)である。また、デバイス特性は真空中及び大気中でも変化なく、薄膜の安定性も示された。以上の知見をもとに、同様の錯体である[Pt(diiminosemiquinonate)2],[Pd(diiminosemiquinonate)2]を用いたFETを開発し、金属種依存性を明らかにした。Ni,Pt,Pdのうち、Ni錯体が最も高い移動度を示した。本年度は更に、目的であるアンバイポーラ能を発現することを目的に、Ni錯体を用い、基盤にPMMAを処理し、電極にはCaを用いることでn型FET能の発現に成功した。またアニーリングにより、n型特性が発現することも成功した。これは加熱処理による電子トラップサイトの減少が原因と考えられる。以上得られた成果により世界にさきがけて金属錯体を用いたアンバイポーラ型FETの創成に成功したと言える。本研究では、(1)酸化及び還元に対し活性な分子性金属錯体の薄膜相における精密構造解析を行い、薄膜相における高均一性分子配列制御及びバルク結晶相とは異なる"薄膜結晶相"の探索を第一目的とする。本研究では、(2)酸化還元活性オルトキノン金属錯体を用いて、配位子上で混合原子価状態をつくりだし、ドナー性配位子部位とアクセプター性配位子部位の直接的な分子間相互作用により、有効な重なり積分とバンドの広がりを促し、バンド伝導に基づいた高速の移動度を達成する。また、(3)バイポーラTFT活性能を評価することで作成した薄層相の構造均一性を評価し、「薄膜相構造-電子物性相関」を総合的に明らかにする。今年度は酸化及び還元活性なビスジイミノセミキノネート錯体を用いて電界効果トランジスタ能の発現に初めて成功した。得られた薄膜性錯体は理想的に駆動するp型デバイスであり、移動度は0.0138cm^2/Vs(飽和領域)である。我々は、更に電界効果により発生するactive speciesを特定することを目的に種々のスペクトル測定を電界印可下で行うと共にアンパイポーラ能発現を試み、高性能の分子性半導体デバイスを設計するための重要な知見を得た。具体的課題としては、より均一性の高い(単結晶性の高い)

薄膜相を得るために、薄膜成長条件(錯体分子構造、蒸着速度、基盤温度、蒸着速度、キャリアガス種、基盤種等)の最適化を行う。またより高い移動度を達成することを目的に、薄膜の単結晶性の向上や酸化還元電位(HOMO-LUMO準位、ギャップ)の最適化を遂行すると共に、バンド伝導に必要な錯体分子間相互作用の増強に基づくデバイス能の向上を試み、世界に先駆的に錯体分子バイポーラTFTを開発することを目的とする。昨年度は酸化及び還元活性なビスジイミノセミキノネート錯体を用いて電界効果トランジスタ能の発現に初めて成功した。分子性金属錯体のFET活性能に関する報告例は皆無に近い。得られた薄膜性錯体は理想的に駆動するp型デバイスであり、移動度は0.0138cm2/Vs(飽和領域)である。また、デバイス特性は真空中及び大気中でも変化なく、薄膜の安定性も示された。以上の知見をもとに、同様の錯体である[Pt(diiminosemiquinonate)2],[Pd(diiminosemiquinonate)2]を用いたFETを開発し、金属種依存性を明らかにした。Ni,Pt,Pdのうち、Ni錯体が最も高い移動度を示した。本年度は更に、目的であるアンバイポーラ能を発現することを目的に、Ni錯体を用い、基盤にPMMAを処理し、電極にはCaを用いることでn型FET能の発現に成功した。またアニーリングにより、n型特性が発現することも成功した。これは加熱処理による電子トラップサイトの減少が原因と考えられる。以上得られた成果により世界にさきがけて金属錯体を用いたアンバイポーラ型FETの創成に成功したと言える。
高度不飽和脂肪酸不飽和化酵素の特異的阻害剤の探索・作用機構の解明とその利用

(A)高度不飽和脂肪酸不飽和化酵素を阻害する化合物を探索し、4種類の化合物グループを見出した。(1)リグナン化合物:(+)体、(-)体にかかわらず、△5不飽和化酵素の非拮抗阻害剤。ゴマに含まれる(+)-セサミン、(-)-アザリニンともに△5不飽和化酵素を特異的に阻害した。(2)没食子酸エステル類:△5、△6不飽和化酵素の非拮抗阻害剤。プロピルガ-レートは△5、△6不飽和化酵素を阻害し、その分子構造のうちカルボン酸のエステル化と3位水酸基の存在が阻害活性に必須であった。(3)クルクミン類:△5、△6不飽和化酵素の非拮抗阻害剤。阻害活性を示すには対象構造の半分があれば良く、その中の二重結合と共役した芳香環、4位水酸基、3位メトキシ基が必須であった。(4)ジヒドロピリジン系カルシウム拮抗薬:△5または△6不飽和化酵素の不拮抗阻害剤。ニカルジピン、ニフェジピンがそれぞれ△5、△6不飽和化酵素を特異的に阻害した。(B)フラン環含有脂肪酸(F-acid)生産菌Shewanella putrefaciensをモデル系として、高度不飽和脂肪酸(PUFA)生産微生物のPUFA生合成経路に対する影響が認められている抗酸化剤およびその類縁化合物の、F-acid生合成に対する影響を検討した結果、p-ニトロ安息香酸にF-acid生合成阻害活性を見出した。1)抗酸化剤propylgallateを培地に添加してM.alpina 1S-4を培養すると、著しくPUFAの生成が抑制され、不飽和化酵素の阻害が示唆された。ラット肝ミクロソームの系で、propyl gallateはΔ5 desaturase (Ki=26μM)とΔ6 desaturase (Li=17μM)を非拮抗的に阻害した。Propyl gallateの分子内構造のうち、阻害活性を持つためにはカルボン酸のエステル化と3位水酸基の存在が必須であるが、アルキル側鎖の鎖長はあまり厳密には規定されないことがわかった。2)香辛料タ-メリックの黄色成分curcuminは、M.alpina 1S-4のDGLA蓄積を促進することが知られていたが、ラット肝ミクロソームの系で調べたところ、Δ5 desaturase (Ki=36μM)とΔ6 desaturase (Ki=28μM)を非拮抗的に阻害した。阻害活性を示すためには、curcuminの対称構造の半分の部分があればよく、その中の、二重結合と共役した芳香環、4位水酸基、3位メトキシ基が必須構造であった。3)カルシウム拮抗薬の中で、ジヒドロピリジン系のmicardipineがラット肝ミクロソームのΔ5 desaturase (Ki=62μM)を、nifedipineがΔ6 desaturase (K1=44μM)をそれぞれ特異的に阻害した。いずれも、不拮抗阻害と考えられた。(A)アラキドン酸生産菌Mortierella alpinaおよびラット肝ミクロソームをモデル系として、高度不飽和脂肪酸不飽和化酵素を阻害する化合物を広く探索し、以下の4種類の化合物グループを見出した。(1)リグナン化合物:(+)体、(-)体にかかわらず、Δ5不飽和化酵素の非拮抗阻害剤。(2)没食子酸エステル類:Δ5、Δ6不飽和化酵素の非拮抗阻害剤。(3)クルクミン類:Δ5、Δ6不飽和化酵素の非拮抗阻害剤。(4)ジヒドロピリジン系カルシウム拮抗薬:Δ5またはΔ6不飽和化酵素の不拮抗阻害剤。(B)フラン環含有脂肪酸(F-acid)

生産菌Shewanella putrefaciensをモデル系として、高度不飽和脂肪酸(PUFA)生産微生物のPUFA生合成経路に対する影響が認められている抗酸化剤およびその類縁化合物の、F-acid生合成に対する影響を検討した結果、p-ニトロ安息香酸にF-acid生合成阻害活性を見出した。
ナノメータ微粒子薄膜ブリッジ接合を用いた単電子デバイスの研究

微小トンネル接合の2次元アレイとしてモデル化される金属微粒子薄膜の寸法を、電荷ソリトンの寸法に比べて十分小さくすると、1次元アレイあるいは単接合のように明確な単一電子トンネル効果が期待でき、単一電子デバイスの動作温度を飛躍的に増加させることができる。本研究では金属微粒子薄膜をナノメータ寸法のブリッジ型素子に加工し、電界効果型の単電子トランジスタを作製し、これらの高感度センサ、論理回路、新機能デバイスへの応用を目指した。本年度では以下の結果を得た。1.走査トンネル顕微鏡によりNbN,Pd,Au,NbN/BN Cermet等の各種の薄膜の微粒子構造を観察し、微粒子粒径が小さく均一な微粒子薄膜の探索を行った。その結果、Pd微粒子薄膜が良好な微粒子構造を有することが明かとなった。2.Pd微粒子薄膜を用いたブリッジ素子を作成し、低温における電子伝導特性を調べた。これより、粒界微小トンネル接合のチャージングエネルギーを導出し、構造から得られる理論値と良く一致することを示した。さらに、低温における電子伝導特性が、正負の電荷ソリトンの結合に起因した電荷KT効果に支配されることを示した。3.NbN微粒子薄膜を用いたナノメータ微粒子薄膜ブリッジ素子を作製し、これらの低温での電子伝導特性ならびにゲート電界印加効果を調べた。これにより、本素子が単電子トンネル接合の擬1次元的な電子伝導特性を持つことを明らかにした。しかしながら、得られた電界効果の大きさは、理論から期待される大きさに比べて小さいことがわかった。この理由として、接合パラメータの分布効果と薄膜周辺の固定電荷の存在が考えられる。そのため、数値シミュレーションにより2次元アレイの電子伝導特性のパラメータ分布効果を調べ、固定電荷の存在により電界効果の振幅が劇的に減少することを見出した。