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腎尿細管細胞およびミトコンドリアの障害を介した尿路結石形成機序の解明

本研究では、結石形成のメカニズムと女性の結石罹患率が低い理由を解明するために、酸化ストレスと細胞障害の観点から結石形成の性差について検討を行った。さらには細胞障害や酸化ストレスとの関わりを解明することで、新たな結石予防法の開発を目的とした。2011年度における研究では、腎尿細管細胞とミトコンドリア障害からみた性差について研究した。雌雄のマウスにシュウ酸前駆物質を投与し、結石形成に至るまで、腎尿細管細胞とミトコンドリア障害について、雌雄の違いを明らかにした。結石形成モデルマウスの微細構造は、まずミトコンドリアの変形がおこり、尿細管細胞、微絨毛の崩壊、尿細管管腔内への崩壊物質の脱落、そして崩壊物質が凝集することで結晶核の形成を起こしていることが明らかになった。雌マウスでは、これらの形態変化が、雄マウスに比べて、やや遅く経過している傾向が見受けられた。2012年度では結石関連遺伝子であるオステオポンチン(OPN)について検討を行った。雌マウスにおけるOPNの発現は、雄マウスに比べて、結石形成前の発現量が少なく、発現の増加が遅かった。ノックアウトマウスを用いた検討ではwild typeに比べて、シュウ酸前駆物質の投与後、尿細管の微細構造変化が遅く、細胞障害が少なかった。そして結石の形成量が少なかった。雌のOPNノックアウトマウスでは、雄マウスよりもさらに結石形成量が少なかった。今回行った研究の成果はいままで明らかになっていなかった尿路結石形成初期の機序を明らかにし、ミトコンドリアの係わった細胞障害、酸化ストレスの関連性、重要性を明らかにするものであり、ミトコンドリア保護を通した新たな尿路結石予防の可能性が考えられた。そして、これらは、女性ホルモンの新たな作用のひとつである可能性が考えられた。平成23年度における研究では、腎尿細管細胞とミトコンドリア障害からみた性差について研究した。メスのマウスでは、これらの形態変化が、オスに比べて、やや遅く経過している傾向が見受けられた。平成24年度では結石関連遺伝子であるオステオポンチン(OPN)について検討を行った。雌マウスにおけるOPNの発現は、雄に比べて、結石形成前の発現量が少なく、発現の増加が遅かった。さらに、ノックアウトマウスを用いて検討ではwild typeに比べて、シュウ酸前駆物質の投与後、尿細管の微細構造変化が遅く、細胞障害が少なかった。さらに、メスのOPNノックアウトマウスでは、雄よりもさらに結石形成量が少なかった。

今回行った研究の成果はいままで明らかになっていなかった尿路結石形成初期の機序を明らかにし、ミトコンドリアの係わった細胞障害、酸化ストレスの関連性、重要性を明らかにするものであり、ミトコンドリア保護を通した新たな尿路結石予防の可能性が考えられた。そして、これらは、女性ホルモンの新たな作用のひとつである可能性が考えられた。女性の尿路結石症の罹患率は男性と比較して低いが、その原因は不明で、結石発症のメカニズムもいまだ明らかではない。本研究では、結石形成のメカニズムと女性の結石罹患率が低い理由を解明するために、酸化ストレスと細胞障害の観点から結石形成の性差について検討を行う。さらには細胞障害や酸化ストレスとの関わりを解明することで、新たな結石予防法の開発を目的としている。平成23年度における研究では、腎尿細管細胞とミトコンドリア障害からみた性差について研究した。雌雄のマウスにシュウ酸前駆物質を投与し、結石形成に至るまで、腎尿細管細胞とミトコンドリア障害について、主に透過型電子顕微鏡を用いて数時間毎に仔細に形態学的、分子生物学的に検討し、雌雄の違いを明らかにした。結石形成モデルマウスの微細構造は、まずミトコンドリアの変形がおこり、尿細管細胞、微絨毛の崩壊、尿細管管腔内への崩壊物質の脱落、そして崩壊物質が凝集することで結晶核の形成を起こしていることが明らかになった。メスのマウスでは、これらの形態変化が、オスに比べて、やや遅く経過している傾向が見受けられた。今年行った研究の成果はいままで明らかになっていなかった尿路結石形成初期の機序を明らかにし、ミトコンドリアの係わった細胞障害、酸化ストレスの関連性、重要性を明らかにするものであり、ミトコンドリア保護を通した新たな尿路結石予防の可能性が考えられた。研究の進捗状況としては、研究Iの検討「マウス結石モデルを用いて尿路結石形成期における腎尿細管細胞の微細構造の形態変化を、主に透過型電子顕微鏡を用いて、経時的に詳細に検討し、性差による微細構造やミトコンドリア、細胞障害の変化について形態学的、分子生物学的に明らかにする」において、微細構造の観察は行なったが、組織の固定条件等の問題で、繰り返しの作業が重なり、予定外の時間がかかり、いまだ細胞障害の免疫組織学的検討の途中であり、平成23年度の当初の予定であった、両側卵巣摘除マウスの作成、検討の終了にはいまだ至っておらず、現在女性ホルモン投与方法の検討中であり、予定よりもやや遅れている。平成24年度は、(1)「卵巣摘除雌マウス、女性ホルモンを補充した卵巣摘除雌マウスを用いて、平成23年度の結果が女性ホルモンによる結果であるか検証する。」(2)「雄、雌のOPNノックアウトマウスを用いて、細胞障害についての検討を行い、さらに、電子顕微鏡を用いた免疫染色法で、OPNの局在と動態を詳細に検討し、結石形成過程でのOPNと女性ホルモンの関係を明らかにする。」この2点を研究する予定である。そして、結石形成初期において、女性ホルモンが腎尿細管細胞の微細構造と結石マトリックスに与える変化を観察する。そして、これらの結果を踏まえて、新たな結石予防法を開発することを最終目標としている。具体的には、女性ホルモンによる腎尿細管細胞とミトコンドリア障害の抑制効果を両側卵巣摘除を行った雌マウス、そして、卵巣摘除後に女性ホルモンを投与した雌マウスへ、グリオキシル酸を腹腔内投与し、腎臓を摘出、結石形成の観察、成分分析、電子顕微鏡観察、細胞障害についての免疫染色法等における検討を行い、女性ホルモン作用について検討する。
3次元単一突起による平板境界層の乱流遷移機構の解明

平板上の層流境界層内に境界層厚さと同程度の円柱形突起を設置し、その下流に発達する乱流くさびを実験で測定した。実験にはまずI形の熱線プローブで乱流くさび中心断面内での諸量の下流方向変化を調べた後、V,X形の熱線プローブを用い、突起直後の断面と、突起から十分下流に進んだ断面の代表として、突起高さのそれぞれ50倍、200倍下流の断面において、3方向の平均・変動速度を測定し、両断面間の縦渦構造の差異を調べた。熱線風速計の出力電圧はA/D変換され、計算機で処理された。まず、I形熱線プローブの測定から以下のことがわかった。(1)突起直後の乱流くさび内部では平均量は十分に発達した乱流にまで達しておらず、徐々に発達して行く。(2)乱流くさびの中心断面では、くさびは通常の乱流境界層と同じ割合で境界層厚さ方向へ発達する。(3)壁からの距離が一定な平面上の乱流くさびの境界線が直線になる範囲は限られている。(4)平均渦度の等値線を描き、突起下流とある程度離れた断面では、縦渦の配置が違うことがわかった。(5)突起直後の断面においては、断面内に多数の縦渦が存在することが断定された。その縦渦群は、乱流くさび中心に関して、回転方向、渦軸の位置、渦の数がほぼ対称であった。(6)突起から離れた断面では、くさび界面付近に一対の縦渦が存在することが分かった。(7)突起から十分離れた位置における縦渦の発生原因は、Prandt1の第二種の2次流れであるとは言い難い。(8)乱流くさび内では、乱れエネルギ生成項が正になっており、乱れエネルギ生成が行われている。
細胞の増殖・分化促進活性を有する硫酸化グリコサミノグリカン糖鎖の分子認識

(1)カブトガニ軟骨由来のコンドロイチン硫酸Kから新規の四糖七糖、およびイカ軟骨由来のコンドロイチン硫酸Eから新規の四糖をそれぞれ単離し、完全一次構造を決定することに成功した。それらはグルクロン酸-3-硫酸をもつものや、フコースの結合した珍しい構造を含んでいた。それらを基質として、構造解析に必要なコンドロイチナーゼとヒアルロニダーゼの基質特異性を明かにした(論文2報)。(2)サメ軟骨由来のコンドロイチン硫酸Dから新規の八糖を単離し、完全一次構造を決定することに成功するとともに、神経突起伸長促進活性を示すことを明らかにした(論文)。(3)コンドロイチン硫酸の生合成に関わるβ-GalNAc転移酵素とβ-GlcA転移酵素の基質特異性を調べ、受容体基質の硫酸化パターンによって酵素による糖転移の活性が大きく変動することを明らかにした(論文2報)。(4)ブタ小腸由来のヘパリンから新規の四糖、五糖、六糖を単離し、完全一次構造を決定することに成功した(論文)。(5)アフリカツメガエルの尾芽胚から調製したヘパラン硫酸鎖が細胞増殖因子bFGFや細胞の分化誘導調節因子であるFollistatinと特異的な相互作用をすることを見い出し、その分子認識の性質のいくつかの特徴を解明した(論文)。(1)神経突起形成をin vitroの系で促進するコンドロイチン硫酸/デルマタン硫酸鎖に対する特異的単クローン抗体473HDと抗原活性を有している軟骨コンドロイチン硫酸プロテオグリカンを用いて、ELISA inhibition assayの系を確立した(未発表)。(2)サメ軟骨からプロテアーゼによる消化で調製したペプチドグリカンから、特異的単クローン抗体473HDを結合させた抗体カラムによるアフィニテイークロマトフラフィーによって、活性糖鎖画分を単離し、化学組成の特徴を明らかにするとともに、結合のより強い画分ほど突起形成促進活性が強いことを明かにした(未発表)。(3)牛肝臓およびアフリカツメガエルの尾芽胚から調製したヘパラン硫酸標品について、塩基性繊維芽細胞増殖因子、フォリスタチン、ミッドカインなどの細胞増殖調節因子との特異的結合活性を示した(未発表)。(4)カブトガニ軟骨のコンドロイチン硫酸Kから種々の硫酸化四糖、五糖、六糖、七糖断片を単離し、構造決定に成功した。それらはグルクロン酸-3-硫酸をもつものや、フドロイチナーゼとヒアルロニダーゼの基質特異性を明かにした(論文)。(5)上記の硫酸化オリゴ糖を基質として、コンドロイチン硫酸の生合成に関与するβ-GalNAc転移酵素の基質特異性も明かにした(論文)。
資産・負債の時価評価額と未実現損益が株価形成に及ぼす影響に関する実証研究

1.銀行の株価と、取得原価による純資産額、有価証券の時価評価差額、およびデリバティブの時価評価差額の関係を実証的に分析した研究から得られた発見事項は次のとおりである。(1)1株当たり純資産額と株価のプラス相関を所与としても、有価証券とデリバティブの評価益が大きい銀行ほど、株価もよりいっそう高く形成されている。(2)銀行に関する限り、店頭デリバティブの評価損益と金利関連デリバティブの評価損益は、それぞれ統計的に有意な形で株価形成に反映されており、とくに金利スワップの情報が重要である。(3)デリバティブの契約額や想定元本が大きいほど株価もよりいっそう高く、のれんの代理変数として解釈されている可能性がある。2.SEC基準で連結財務諸表を作成する日本企業の株価と企業年金会計の情報項目の関係を実証的に分析した研究から得られた発見事項は次のとおりである。(1)株価水準に対して、年金以外の一般資産と前払年金費用は統計的に有意にプラス相関し、年金以外の一般負債は統計的に有意にマイナス相関する。(2)オフバランスとされている年金基金自体の年金資産の公正価値は株価水準とプラスに相関し、年金給付債務は株価水準と有意にマイナス相関している。3.地価税から推定した土地の時価と株価水準の関連性の実証分析から得られた発見事項は次のとおりである。(1)原価主義の純資産額と同等に、土地の未実現損益と株価水準の間には統計的に有意なプラスの関係が存在する。(2)有価証券の未実現損益は注記等から直接に入手できる公開情報であるが、地価税額からの大まかな推定時価は信頼性の低い情報変数であるが、株価形成に反映されていることから、この情報の目的適合性は極めて高と推測される。現行の会計制度は、財務諸表の本体を取得原価主義で作成し、資産・負債の時価評価額を注記情報として提供している点に着目し、次の3種類の時価情報が東京証券取引所での株価形成に反映されているか否かを実証的に分析したところ、それぞれ次の点が明らかなった。(1)1997年3月決算期から開示の充実が図られたデリバティブ会計情報をとりあげ、東証一部上場の銀行100社をサンプルとして、デリバティブの時価評価損益および契約額と、株価水準の相関関係を調査したところ、評価損益は金額が僅少なため統計的に有意な関係は見られなかったが、デリバティブの契約額が大きい銀行ほど株価が高いことが判明した。(2)1992年から1996年の地価税の納税額が上位100位内の企業をサンプルとして、財務諸表に注記されている保有有価証券の未実現損益、および地価税の納税額から推定した保有土地の未実現損益と株価水準の相関関係を調査したところ、有価証券と土地の両方について、未実現利益が大きい企業ほど株価も高いという強力な関係の存在が証拠づけられた。(3)企業年金制度に関連する母体企業の年金給付債務とその財源資産の時価評価額に注目し、企業年金会計について先進的な処理を求めるSEC基準で連結財務諸表を作成する日本企業24社の1990年から1997年の注記情報をサンプルとして、東証で形成される株価水準との相関関係を調査したところ、注記された年金債務額が大きい企業ほど株価が低く、財源資産の時価評価額が大きい企業ほど株価が高いという統計的に有意な関係が存在することが明らかになった。研究対象としている金融商品・土地・年金債務のうち、本年度は金融商品の時価情報と株価形成の関連性を実証分析した。これは1998年3月決算期から、従来の上場商品のみならず、非上場の店頭取引される金融商品についても、時価評価額の公開が要求されるようになったことに対応したものである。

実証分析の結果、次の事実が判明した。(1)伝統的貸借対照表の1株当たり純資産額が大きいほど株価も高いという関係を所与としてもなお、その企業が保有する有価証券の未実現利益が大きいほど、株価もよりいっそう高くなっている。(2)デリバティブの未実現損益と株価の間には、1997年3月期に関する調査では有意な関連性が発見できなかったが、1998年3月期に関する調査では、プラスの有意な関連性が発見された。(3)そこで1998年についてデリバティブを上場物と店頭物に区分した場合、株価水準との有意な関係は店頭物から生じていることが判明した。(4)またデリバティブを原資産別に区分すれば、金利関連の商品、中でも金利スワップの時価評価額が株価水準と強力に関連することを発見したので、これを貸借対照表にオンバランス処理するための会計方法を併せて考察した。(5)1株当たり純資産額もよび有価証券とデリバティブの未実現利益を所与としても、株価水準はデリバティブの契約額とも統計的に有意なプラスの関係をもっており、のれんの代理変数として機能しているものと解釈される。1998年3月決算期から、銀行のディスクロージャーが大幅に拡充され、実証分析のためのデータが入手しやすくなったので、本年度は銀行が保有する有価証券とデリバティブの時価評価額を中心として、株価形成との関連性を実証的に分析した。研究上の発見事項は次のとおりである。1.貸借対照表から導出される1株当たり純資産額が大きいほど、株価も高いという関係を所与としても、銀行が保有する有価証券の評価益およびデリバティブの評価益が大きい銀行ほど、株価もよりいっそう高く形成されているという形で、これらの時価情報は株価形成に反映されている。2.銀行に関する限り、取引所上場デリバティブより店頭相対取引デリバティブの方が、評価損益が著しく大きく、また原資産別に見た場合、金利関連のデリバティブの評価損益が圧倒的に重要である。この現実とも首尾一貫して、とくに金利スワップの評価損益が統計的に有意な形で株価水準に反映されている。3.デリバティブの評価益が大きいほど株価も高いという関係を所与としても、デリバティブの契約額や想定元本が大きいほど株価もよりいっそう高いという追加的な関係が存在する。したがって市場はデリバティブ取引への関与を、手数料収入の増加やノウハウの蓄積などを考慮してプラスに評価していると思われる。なお本研究は、株価水準と時価評価額の有意な関連性を発見したものであるが、株価変化率と時価変化分の間の関連性までは調査が及んでいない。損益計算書情報の重要性からみて、フロー情報の実証的関連性の有無が、今後の重要な研究テーマとして残されている。
口腔癌のEMT誘導調節機構の解明

口腔扁平上皮癌の浸潤・転移といった進展や癌細胞の悪性化においてEMTが深く関与しており、その分化転換のマスターレギュレーターはSnailである。そのSnailの発現は、そのファミリー分子であるSlugの発現と相互しており、EMT強度の調節をしている。Slugは分化の重要な調節因子であり、基底細胞由来細胞株RT-7における発現とEMT様の細胞走化性の獲得が確認できた。癌細胞においては亜鉛依存性転写因子SnailとSlugの相互発現は、亜鉛トランスポーターであるLIV1とZIP2の発現が相関しており、これらがEMT誘導調節因子として機能していることが明らかとなった。SnailとSlugの相互発現調節と活性化の機構の解析において、癌細胞のSlugをノックダウンするとSnailの発現が上昇し、逆にSlugを過剰発現させるとSnailの発現が抑制されることをRT-PCR法で確認し、相互発現調節機構を見いだした。IL-6刺激でLIV1とSnailの発現上昇と、SnailによるIL-6とTGFβの産生が誘導され、Snail発現の正のフィードバック制御機構を見いだし、その結果、EMT誘導率が上昇した。しかし、同じくZnフィンガー型転写因子Slugを過剰発現させた癌細胞ではIL-6刺激によるLIV1の発現上昇を示すも、Slugの発現量とEMT誘導率に影響がなかった結果を得ており、Slugの上流にIL-6/LIV1は関与していないこと。つまり、Snail発現下においてLIV1の発現は上昇しているも、SlugはSnailによって発現が抑えられているため、SlugはEMT誘導因子として機能しない。そこで、Snail強制発現細胞にSlugを強制発現させ、相互発現制御機構を強制的に解除してやると、EMT誘導因子としての機能が働き、EMT誘導率が上昇した。この結果はTGFβによるEMT誘導時にSnailとSlugの両発現が上昇することを説明できる。話は変わって、各細胞の細胞内亜鉛濃度を蛍光で測定できるキットを用いてFACSスキャンで測定したところ、上皮形質をもつ癌細胞株では高く、EMT誘導率の高い癌細胞株ほど低くなった。LIV1が亜鉛トランスポーターであり、亜鉛依存的EMT誘導因子であるSnailやSlugが活性化するためには細胞内亜鉛濃度が高いほうが都合が良いと考えられたが、実際は逆であった。さらに、不死化線維芽細胞株GT-1やステイブルEMT癌細胞株では細胞内亜鉛濃度が高いポピュレーションがメインであり、亜鉛依存的なこれらシステムの複雑性が伺われた。癌細胞OM-1におけるSnail依存的EMT誘導モデルを既に確立していたため、本年度の解析はスムースに進んだ。しかし、細胞内亜鉛濃度と亜鉛依存的なEMT誘導因子との関係性の理解に苦慮しており、今後の研究の進め方について再考の余地がある。舌癌由来細胞株OM-1をベースに、転写因子Snailを導入したOM-1_Snail、そしてSnailのファミリー分子Snail2(Slug)、そしてSlugおよびSnailを同時に強制発現させたOM-1_Snail_Slug、準安定型Snail依存的EMT phenotype OM-1であるOM-1_Snail clone、最後に安定型EMT口腔底癌由来細胞HOC313を比較すると、段階的なEMT強度を示しており、EMTプログラムを解析する上で非常に有用なモデルとなる。これら細胞の細胞内亜鉛濃度をフローサイトメトリーで検査してみると、EMT強度(ESA発現量基準)が高くなるほど、これら細胞株のメインポピュレーションの亜鉛濃度は低くなった。しかし、安定型EMTのHOC313はサブポピュレーションとして亜鉛濃度が低いのが見られたが、メインポピュレーションはOM-1と同等であった。セミ安定型のOM-1_Snail clone細胞でも同様な分布を示したため、正しくEMTが安定した表現型で、不可逆性に陥ると、亜鉛依存的転写因子の役割が失われてしまうことが推察され、その代わりにエピジェネティックな機構によって安定EMTが支配されると考えられた。すなわち、転写因子の発現と活性化が、臨床的動態(癌の進展)に関わる可逆性EMTの制御において重要であることが明らかになった。亜鉛トランスポーターLIV1(ZIP6)はSnailおよびSlugの核内移行に重要であることは昨年度明らかにした。そこで、亜鉛イオンを細胞内で蛍光染色で可視化した。しかし、EMT形質を示す細胞で細胞内亜鉛の染色が高くなる傾向を示したが、客観的な有意差は見いだせなかった。ZIPファミリー遺伝子のmRNA発現をすべてRT-PCRで確認したところ、ZIP2が明らかにLIV1の発現と逆相関を示した。そこで、このZIP2がEMTならびにSnail(Slug)の活性と関与していると仮定し、現在、ZIP2発現細胞の作製とノックダウン実験の準備している。EMT誘導性転写因子Snailの調節因子としてZIP2をピックアップするところまで進んだ。舌癌由来細胞株OM-1をベースとするSnail依存性EMT誘導モデルを用いて、段階的EMT表現型発現過程における調節機構をEMT誘導因子Snailのファミリー分子であるSlugの役割を解析するにあたり、共に亜鉛依存性転写因子であることから各細胞内の亜鉛イオン濃度とEMT強度の測定・比較をおこない、両者に相関性を示すことが明らかとなった。

そこで、亜鉛トランスポーター分子群の各EMT段階における発現を検討し、正常扁平上皮細胞の分化に関与するZIP2の関与が疑われたため、新たにEMT型OM-1細胞であるOM-1_SnailにウイルスベクターでZIP2を恒常的に発現させたOM-1_Snail_ZIP2を樹立した。この細胞におけるZIP2の発現を蛍光免疫細胞染色で確認し、フローサイトメトリーにて細胞内亜鉛濃度の高いサブポピュレーションが出現した。これら結果によって、ZIP2強制発現によるEMT誘導時におけるEMT表現型出現細胞の抑制が確認できた。また、EMTがほとんど誘導されないOM-1_Slugにおいて、発現するZIP2をsiRNA法でノックダウンしたところ、ZIP2に相対して発現し、EMT誘導時に重要な亜鉛トランスポーターLIV1の発現が誘導されることが確認できた。したがって、ZIP2は扁平上皮の分化に関与する上で、Slugとの関連が示唆され、癌細胞のEMT誘導時においてもこの分化メカニズムが利用されていることが示唆された。口腔扁平上皮癌の浸潤・転移といった進展や癌細胞の悪性化においてEMTが深く関与しており、その分化転換のマスターレギュレーターはSnailである。そのSnailの発現は、そのファミリー分子であるSlugの発現と相互しており、EMT強度の調節をしている。Slugは分化の重要な調節因子であり、基底細胞由来細胞株RT-7における発現とEMT様の細胞走化性の獲得が確認できた。癌細胞においては亜鉛依存性転写因子SnailとSlugの相互発現は、亜鉛トランスポーターであるLIV1とZIP2の発現が相関しており、これらがEMT誘導調節因子として機能していることが明らかとなった。細胞内亜鉛濃度とEMT誘導には非常に重要な関連性があるはずである。しかし、亜鉛トランスポーターLIV1だけでは説明がつかない。そこで、他のトランスポーターとの関連性について検討したい。また、マイクロアレイを用いて新規下流分子を抽出したい。ZIP2がEMT調節因子として重要な分子であると仮定し、今後、ZIP2のゲインオブファンクションとロスオブファンクション実験をおこなって、詳細なZIP2の役割について検討する。口腔外科学当該助成金は少額であり、誤差と考えられます。少額のため誤差の範囲内と思われます。翌年度に有効利用させていただきます。次年度に消耗品購入に充てさせていただきます。
大腸癌におけるTopoI阻害剤感受性の新規バイオマーカー探索と新しい治療法の開発

研究目的:トポイソメラーゼ阻害剤感受性に対する新規バイオマーカーの探索。研究実施計画:トポイソメラーゼ分解に着目した基礎研究を行い、臨床検体を用いてトポイソメラーゼ阻害剤の感受性バイオマーカーを探索する。研究成果:大腸癌においてトポイソメラーゼ阻害剤の感受性バイオマーカーの探索に向けた研究を行った。臨床場面で用いられるイリノテカン(CPT-11)といったトポイソメラーゼ(TopoI)阻害剤はDNAの立体構造の調整に必要なTopoIを標的とした抗癌剤である。消化器癌、肺癌、卵巣癌の治療によく用いられている。これらの抗癌剤はTopoIが分解された状態では効果がないことが知られている。今回、このTopoI分解メカニズムに着目し、CPT11感受性バイオマーカーの探索を行った。本研究ではTopoI分解の際にはTopoIのリン酸化部位であるS10が重要であることを突き止めた。さらに、この部位のリン酸化(TopoI-pS10)の発現がCPT-11の感受性と相関することが示唆された。また、このTopoI-pS10に対するモノクローナル抗体を作成し、TopoI-pS10発現を免疫組織化学染色にて大腸癌切除標本を用いて確認した。TopoI-pS10は癌細胞の核に発現していた。症例によってTopoI-pS10の陰性例、陽性例があることが分かった。現在、これらの症例をレトロスペクティブに解析中であり、実際にCPT-11を用いた症例についてその効果判定と照らし合わせている段階である。また、今後、CPT-11感受性の指標であったSDIとの相関も調べる予定である。
日本刀における連続と変容の表現に着目した歴史的展開の考察

本研究は、日本刀(刀身およびこれを収納する刀装(拵)を含む)について、歴史区分毎の過渡期に発生した表現上の連続と変容の様相を学際的観点から考察するものである。本年度は刀装について検討し、二件の口頭発表を行なった。一件は鳥取・大神山神社の「金熨斗付合口(重要文化財)」と「銀造糸巻太刀(鳥取県指定保護文化財)」について考察した。二口の刀装は金と銀の対照的表現から一対の刀装であったとされ、発表ではその表現を確認するとともに構造・技法上の特徴からも同様のことがうかがえることを指摘した。また、二口の刀剣が元和2年(1616)に亀井政矩によって同社へ奉納されたことを推定し、これらが戦場での装いを示す刀装として理解できる可能性に言及した。その表現は中世と近世の刀装の特徴が共存し、両刀装は、戦国時代から続く連続した要素と近世に新たに一般的となる要素が内在する貴重な作例であると結論づけた。いまひとつは和歌山・丹生都比売神社の「葦手絵兵庫鎖太刀(重要文化財)」について考察した。研究代表者は過去にこの刀装の葦手絵が今様二首に取材し、同種の刀装に祝意の意味が込められていた可能性を指摘したが(『MUSEUM』652号)、当該年度の発表では愛知・徳川美術館において開催された『もじえもじ文字が絵になる、絵が文字になる』展(吉川美穂氏、四辻秀紀氏担当)において示された葦手絵の新たな研究成果に導かれながら改めて検討を行なった。同展では、葦手絵の表現自体に祝意の要素があり、その意図が古代から近世にかけて連続して存在していたことが論証され、平安時代から江戸時代までの葦手絵をあらわした刀装の多くは賀歌に取材していることから、葦手絵の展開と刀装の表現に一致が確認された。従って、丹生都比売神社の葦手絵兵庫鎖太刀は葦手絵の表現意図をよく示した現存する最古の刀装といえ、その歴史的重要性が改めて理解された。当該年度も所蔵者や保管者、発表依頼者の方々からの御理解と御協力をいただき研究を進めることができたため。大神山神社の刀装については、先行研究を整理して表現の特性を見出し新たな歴史的位置づけが図れた。丹生都比売神社の刀装は、徳川美術館の研究成果によって葦手絵について祝意の表現の展開から考察が可能となり、同刀装をより普遍的に理解することができた。口頭発表を行なった大神山神社の刀装については、発表後得た知見を加味して論文発表を行ないたい。研究初年度より進めている刀剣に関する古典籍などの判読を進め、論文あるいは口頭発表で成果を示したい。本研究は、日本刀(刀身および刀身を収納する刀装(拵)を含む)について、歴史区分毎の過渡期に発生した、表現上の連続と変容の様相を学際的観点から考察するものである。日本刀における造形上の理解は、おおよそ600年ほど前から関心が寄せられ、その理解の水準は高度に発達しているものの、日本史全体の展開と結びつけた考察は充分とはいえない。研究代表者は、従来の刀剣研究の手法を基盤にしつつ、学際的な観点を加味することでより正確な日本刀剣史の理解に努めている。研究初年度の29年度は、東京・刀剣博物館、愛知・徳川美術館、福井県立図書館などの御協力のもと、所蔵・保管される、刀剣に関する文献の調査を実施した。その結果、東京国立博物館に所蔵される短刀1口が、鎌倉時代の京都の刀工・粟田口吉光による名物刀剣「岡山藤四郎(おかやまとうしろう)」であることが確認された。吉光は、通称を藤四郎といい、中世以来名工として知られ、岡山藤四郎の名は、岡山城主であった小早川秀秋が所持していたことにちなむ。考察を通じて、秀秋から徳川家康、尾張徳川家へと伝わり、幕末に宮中へ献上された点を論じた。一口の短刀を通じ、日本刀における価値観の連続性が重要であることを示すことができた。また、東京国立博物館本館14室で開催された特集陳列「刀剣鑑賞の歴史」において、図録を発行し、同名の論題において中世から近世初頭までの刀剣鑑賞史を考察した。その結果、日本刀は、室町時代まではその評価基準が「銘(めい)」や「作者」が中心にあったが、安土桃山時代を境にして、従来の基準が温存されつつも「地鉄(じがね)」や「刃文(はもん)」といった造形表現が重視されるようになった過程を論じた。刀剣を鑑賞という文化史のなかで捉えなおすことで、造形表現だけに留まらない様々な要素が連続して存在し、各々の時期に応じてそれらの重要性が変容していく展開を確認することができた。科学研究費助成事業4年計画の1年目である平成29年度は、調査先の御理解と御協力をいただき研究を進めることができ、その成果として査読審査を有する論文を1件発表し、博物館の展示活動においても研究実績を公開することができたため。

一件は鳥取・大神山神社の「金熨斗付合口(重要文化財)」と「銀造糸巻太刀(鳥取県指定保護文化財)」について考察した。二口の刀装は金と銀の対照的表現から一対の刀装であったとされ、発表ではその表現を確認するとともに構造・技法上の特徴からも同様のことがうかがえることを指摘した。また、二口の刀剣が元和2年(1616)に亀井政矩によって同社へ奉納されたことを推定し、これらが戦場での装いを示す刀装として理解できる可能性に言及した。その表現は中世と近世の刀装の特徴が共存し、両刀装は、戦国時代から続く連続した要素と近世に新たに一般的となる要素が内在する貴重な作例であると結論づけた。いまひとつは和歌山・丹生都比売神社の「葦手絵兵庫鎖太刀(重要文化財)」について考察した。研究代表者は過去にこの刀装の葦手絵が今様二首に取材し、同種の刀装に祝意の意味が込められていた可能性を指摘したが(『MUSEUM』652号)、当該年度の発表では愛知・徳川美術館において開催された『もじえもじ文字が絵になる、絵が文字になる』展(吉川美穂氏、四辻秀紀氏担当)において示された葦手絵の新たな研究成果に導かれながら改めて検討を行なった。同展では、葦手絵の表現自体に祝意の要素があり、その意図が古代から近世にかけて連続して存在していたことが論証され、平安時代から江戸時代までの葦手絵をあらわした刀装の多くは賀歌に取材していることから、葦手絵の展開と刀装の表現に一致が確認された。従って、丹生都比売神社の葦手絵兵庫鎖太刀は葦手絵の表現意図をよく示した現存する最古の刀装といえ、その歴史的重要性が改めて理解された。当該年度も所蔵者や保管者、発表依頼者の方々からの御理解と御協力をいただき研究を進めることができたため。大神山神社の刀装については、先行研究を整理して表現の特性を見出し新たな歴史的位置づけが図れた。丹生都比売神社の刀装は、徳川美術館の研究成果によって葦手絵について祝意の表現の展開から考察が可能となり、同刀装をより普遍的に理解することができた。平成30年度も、日本刀や関係文献の調査を継続して行い、刀剣、美術工芸史以外の歴史学の理解も深め、論文などで研究成果を公開することを目指したい。口頭発表を行なった大神山神社の刀装については、発表後得た知見を加味して論文発表を行ないたい。研究初年度より進めている刀剣に関する古典籍などの判読を進め、論文あるいは口頭発表で成果を示したい。刀剣関係の古典籍の判読に研究計画の変更が生じたため。当初、古典籍の判読にかかる作業補助者の雇用を予定していたが、予算と時間の制約によって調査範囲の再検証を行うことになった。次年度より、本年度調査で撮影した画像を中心に、判読作業を積極的に実施する予定である。刀剣に関する古典籍を判読して理解する際、想定以上に異分野の文献による参照が必要となり各費目の支出順序に変更を行なったため。今年度得られた理解を判読補助者と協力するなどして成果発表に結びつけたい。
看護職のリフレクション及び継続学習を促進する他者とのかかわりの様相

精神科看護職171名に自記式質問紙調査を実施した。質問紙には,日本版ESCQ (豊田ら: 2005)(情動の表現と命名[EL],情動の認識と理解[PU],情報の制御と調節[MR]の3下位尺度),経験学習尺度(木村ら: 2011)([具体的経験][内省的観察][能動的実験][抽象的概念化]の4下位因子)を用いた。ESCQ下位尺度の得点をもとに2群に分け,経験学習尺度得点を比較した。また,EIと経験学習との関係は,Pearsonの相関係数を算出した。回収された158名のうち,不備がない102名を分析対象とした。対象者は,女性78名(76.5%)と男性24名(23.5%),平均年齢は42.0歳±SD 9.6(範囲22-59),平均臨床経験年数は,14.8年±SD 9.8 (1-38)であった。[EL]平均得点は3.18±SD 0.57,[PU]2.98±SD 0.58,[MR]2.99±SD 0.57であった。この得点をもとに経験学習尺度の平均得点を比較した。その結果,[PU]および[MR]高群の経験学習尺度得点は低群よりも有意に高かった(t検定, p<0.05)。EIと経験学習との間には,[PU]および[MR]にr=0.30.4 (p<0.01),[EL]にr=0.20.3(p<0.05,[具体的経験][抽象的概念化]を除く)の弱い正の相関が認められた。本研究の結果から,EIが高ければ経験学習も高いことが明らかとなったものの,これらは概ね想定可能な結果であった。また,各群の[具体的経験]と[EL]間には,統計学的な有意差及び相関関係はみられなかった。今後は,どのような対象者が高い[具体的経験]を示すのか,さらなる検討を行う。調査そのものは終了している。これまでの成果の一部の論文化し,投稿手続きを進めている。1.論文の手続きの継続2.研究成果の公開(論文,発表)3.本研究における課題の明確化初年度は,看護師がかかわり先から得ている支援の内容をインタビュー調査や文献レビューなどによって明らかし,質問紙を作成することであった。計画立案時に予定していたインタビュー調査は,対象施設管理者の異動などにより急遽実施が困難となったため,研究協力者との会議,文献レビューや学会参加により新たな情報収集を行いながら,質問紙の内容を検討した。かかわり先を明らかにするため,次年度計画に先立ち,看護職274名に質問紙を配布した。分析の結果,最も多かったかかわり先は同じ部署の同僚(27.9%),次いで同じ部署の上司(25.2%),同じ部署の先輩(18.4%)であった。最も少なかったのは他の部署の後輩(0.9%),次いで他の部署の先輩(1.2%),院外の非医療職(1.8%)であった。次に,かかわり先と属性との関係を比較した(t検定,スピアマンの相関係数)。同じ部署の同僚とのかかわりは,臨床経験26年以上群が5年未満群よりも(p<0.05),50歳代及び60歳代が20歳代よりも有意に多かった(p<0.01)。他の部署の後輩とのかかわりは,高卒群が専門学校卒群よりも有意に多かった(p<0.05)。同じ部署の同僚とのかかわりと年齢(r=0.3)及び臨床経験(r=0.2)には有意な正の相関(p<0.01),他の部署の後輩とのかかわりと学歴には有意な負の相関(r=-0.2, p<0.01)がみられた。現在はこれらの調査結果の分析を深め,結果の発表と論文投稿の準備を行っている。今年度は,計画立案時に予定していたインタビュー調査の急きょ実施が困難となったが,研究協力者との会議や文献レビュー,学会参加などにより情報収集し,質問紙調査を経て看護職のかかわり先について検討した。対象者の性別は女性191名と男性53名、平均年齢±SDは44.8±11.3歳、平均臨床経験年数は17.6±10.7であった。かかわり先は、同じ部署の同僚(28.4%)、同じ部署の上司(25.5%)、同じ部署の先輩(20.0%)の順に多く、エンパワメント平均得点は2.7±0.7であった。分析の結果、同じ部署の同僚とのかかわりは、26年以上群が5年未満群よりも、50歳代及び60歳代が20歳代よりも有意に多く(p<0.05)、他の部署の後輩とのかかわりは、高卒群が専門学校卒群よりも有意に多かった(p<0.05)。

エンパワメント得点は、他の部署の先輩(3.0±0.9)、他の部署の後輩(2.9±0.4)、同じ部署の先輩(2.7±0.7)の順に高く、同じ部署の上司とのかかわりとエンパワメントには有意な正の相関(r=0.2, p<0.05)、同じ部署の先輩とのかかわりと臨床経験には有意な負の相関(r=-0.2, p<0.01)及びエンパワメントには有意な正の相関(r=0.2, p<0.05)、同じ部署の同僚とのかかわりと年齢(r=0.3)及び臨床経験(r=0.2)には有意な正の相関(p<0.01)、他の部署の後輩とのかかわりと学歴には有意な負の相関(r=-0.2, p<0.01)、また過去1年以内の院外研修参加の有無とエンパワメントには有意な正の相関(r=0.4, p<0.01)がみられた。臨床経験が浅いNSは同じ部署の上司や先輩とのかかわりが増すことによってエンパワメントが高まる可能性が示唆された。これは、上司及び先輩、同僚及び後輩との関係を表した結果であった。エンパワメントは、他の部署の先輩及び後輩、同じ部署の先輩とのかかわりを大切にしているNSほど高く、学歴との相関関係から高卒群や専門学校卒群は所属する部署を越えたかかわりを大切にしているといえる。今年度は、エンパワーする看護職の具体的なかかわり先及び属性について分析を深める精神科看護職171名に自記式質問紙調査を実施した。質問紙には,日本版ESCQ (豊田ら: 2005)(情動の表現と命名[EL],情動の認識と理解[PU],情報の制御と調節[MR]の3下位尺度),経験学習尺度(木村ら: 2011)([具体的経験][内省的観察][能動的実験][抽象的概念化]の4下位因子)を用いた。ESCQ下位尺度の得点をもとに2群に分け,経験学習尺度得点を比較した。また,EIと経験学習との関係は,Pearsonの相関係数を算出した。回収された158名のうち,不備がない102名を分析対象とした。対象者は,女性78名(76.5%)と男性24名(23.5%),平均年齢は42.0歳±SD 9.6(範囲22-59),平均臨床経験年数は,14.8年±SD 9.8 (1-38)であった。[EL]平均得点は3.18±SD 0.57,[PU]2.98±SD 0.58,[MR]2.99±SD 0.57であった。この得点をもとに経験学習尺度の平均得点を比較した。その結果,[PU]および[MR]高群の経験学習尺度得点は低群よりも有意に高かった(t検定, p<0.05)。EIと経験学習との間には,[PU]および[MR]にr=0.30.4 (p<0.01),[EL]にr=0.20.3(p<0.05,[具体的経験][抽象的概念化]を除く)の弱い正の相関が認められた。本研究の結果から,EIが高ければ経験学習も高いことが明らかとなったものの,これらは概ね想定可能な結果であった。また,各群の[具体的経験]と[EL]間には,統計学的な有意差及び相関関係はみられなかった。今後は,どのような対象者が高い[具体的経験]を示すのか,さらなる検討を行う。調査そのものは終了している。これまでの成果の一部の論文化し,投稿手続きを進めている。平成29年度は対象者を増やし,さらに調査を実施し,研究計画に従い分析を進めていく。また,随時,学会発表及び論文投稿を行っていく。最終年度は、さらなる分析を進めながら、関連する研究結果の学会発表、そして論文化及び協力施設への報告書作成を行う。1.論文の手続きの継続2.研究成果の公開(論文,発表)3.本研究における課題の明確化データ入力による謝礼(文房具)として予算化したが,研究代表者自身で入力した。そのため次年度使用額が生じた。本研究課題の一部を論文化したが、英文校正やネイティブチェックなどが平成29年度内に完了しなかったため、残額が生じた。次年度は、校正が完了次第、その校正費用と印刷代に支出する。また、計画どおり、関連する学会への参加費と旅費、新たな論文の校正費用、文献費に充てる。消耗品については、可能な限り研究代表者が所属する既存の設備を利用する。結果の一部を論文化し,英文誌への投稿のために翻訳・校正(外注)を進めていたが,年度内の納品と論文投稿先の受理が困難であったため,次年度使用額が生じた。そのため,2019年度は物品費(掲載料・印刷費など)に余剰金を使用する計画である。
古病理学的所見から考察する弥生時代の社会・生活様相について

骨病変の中には、蛋白質から澱粉質中心の食事へと移行することによって、その出現頻度が高くなるものがある。このように食性と相関関係にある骨病変の一つとされてきた所見がクリブラ・オルビタリアである。本所見を観察した結果、縄文時代における集団同様、弥生時代における集団においても、遺跡の立地や宿主となる個体の様相によって骨病変として提示されるデータの出現頻度が異なることも明らかとなった。またクリブラ・オルビタリアの成因はいまだ再考すべき点が多く、食性以外の様相として形質学的特徴についての考察も加味した結果、本所見は高顔の個体に観察される傾向があることが示されている。今年度においては、弥生時代の特性を把握するため、弥生時代のみならず、縄文時代後晩期における古病理学所見に関する調査・研究を実施した。弥生時代に相当する人骨資料は、北部九州などの特定地域を除いて、資料の遺存状態が総じて不良である。そのため、その様相を把握することが困難な状況にある。しかし、弥生時代よりも古い縄文時代に相当する人骨資料における古病理学的所見をみていくことにより、北部九州において弥生時代の特性を明らかにすることは可能である。例えば、縄文時代後期に相当する福岡県山鹿貝塚出土人骨における様相を見つつ、弥生時代中期の福岡県金隈遺跡出土人骨を見ていくと、中期に本格化した日本列島への形質の異なる人々の渡来をあらためて認識することが可能となる。また、弥生時代中期には、骨病変の中には、クリブラ・オルビタリアなど渡来的な形質を持つ個体に出現頻度が増加するものが確認されている。こうしたことから、弥生時代の食生活を考察する手がかりを得ることが可能となった。来年度は、骨病変に関する所見ばかりでなく、食性分析等をも併せて実施し、弥生時代の生活様相に関する所見をさらに得たいと考えている。本年度においては、震災の影響等から十分な調査が実施できなかった状況にある。学術論文については次年度に発表する予定である。以下、本年度における調査概要を記述する。本年度は、弥生時代中期に相当する人骨資料を中心に古病理学的所見を観察する基礎固めを実施した。実際に観察した人骨資料は、北部九州を中心とするものであり、九州大学総合研究博物館や福岡県内の博物館に収蔵されている人骨資料における所見の観察を行った。この他、北部九州の弥生時代人骨に影響を与えていると考えられる韓国南部の様相を探るため、釜山大学に保管されている人骨資料の資料調査を開始した。今年度の調査は、短期間ではあったため、保管されている人骨資料の遺存状態の確認、及び来年度の調査に関する基礎調査を実施した。この他、本年度においては、比較的遺存状態の良好な遺跡(西日本に位置する弥生時代前期中期に相当するもの)に関する基礎データを収集するため、各地の図書館にて発掘調査報告書の複写作業を実施した。これらのデータを基に次年度以降、学術論文・学会発表を実施する予定である。さらに、本年度では、北部九州における弥生中期に相当する人骨資料にみられる古病理学的所見に関する調査を実施し、以下のような結果を得ている。すなわち、弥生時代中期に相当する人骨資料においては、農耕の開始に伴う明確な古病理学的所見の痕跡を見て取ることはできなかった。例えば、ストレス・マーカーの一つであるクリブラ・オルビタリアの所見は、縄文時代に比してやや高くなっているが、その所見は未成人骨を中心としたものであり、成人個体において本所見の出現頻度が高くなるとはいいがたい状況にある。この他、後期の遺構から出土した人骨資料の食性分析を実施した結果、雑穀メインの食性を示唆する数値が得られており、弥生時代になったからといって米食の様相がどの集団でもみてとれるわけではないという結果も得られた。本年度においては、弥生時代の中でも中期に相当する資料を調査することにより、骨病変(この場合はクリブラ・オルビタリア)の出現頻度からその社会・生活様相を探る研究を推進している。弥生時代中期においては、大陸からの稲作技術の伝播によって、その食性が大きく変容したと考えられてきた。これまでクリブラ・オルビタリアなどの一連の所見は、農耕開始に伴う食性の変化によってその出現頻度が高くなるとされてきた。しかし、狩猟採集から農耕への劇的な変化を、ここではみてとることはできていない。狩猟採集民として定義づけれているものの縄文集団の食性は、澱粉質に偏り、虫歯の出現頻度も高い集団が多く、弥生時代前期に相当する資料の場合は変化がみてとれないこと(「基盤研究(C)日本考古学における古病理学的研究の定着と進展」における研究成果からも確認)については指摘済みであるが、中期においてもコメの積極的な摂取を裏付ける痕跡は骨病変から明らかにすることはできてない。

コメの積極的な摂取を考えにくいことについては、骨の同位体分析や考古学的所見などからも指摘されており、今回の研究結果もこうした先学の研究同様、弥生時代のおけるコメの収穫量の低さおよび摂取量の低さを裏付けるものの一つと考える。また、こうした中でも、骨病変として提示される様相は集団によってまちまちである。さらに、低顔(たてに短い)の個体より高顔(たての長い)の個体にクリブラ・オルビタリアの所見が観察されることが多く、今後、形態と遺伝的な様相との考察まで深めていくことを考えている。弥生時代になると水稲耕作技術の普及により、社会・生活様相は一変したとされてきた。しかし、弥生時代に相当する人骨の中には、さまざまな形質を持つものが含まれており、その様相は複雑である。すなわち、大陸からの水稲耕作など技術の伝播はあったものの、列島内で生活する人々は、大きく在来系と渡来系の二つに分けられてきた。本研究では、古病理学的所見から、弥生時代人骨における3つの集団から前期末から中期にかけての様相を垣間見ることが可能となった。すなわち、北部九州に位置する人骨集団の中にも在来的な要素が強いものと渡来的な要素が強いものが含まれていることを確認しつつある。今後は、観察対象資料を増やしていくとともに、共伴遺物や遺構といった埋葬に関わる情報をも併せてみていく必要がある。また、今年度においては、弥生時代を再考するため、縄文時代、及び古墳時代に相当する資料に見られる骨病変に関する所見調査を併せて実施している。縄文時代人骨では、関東地方内においても、骨病変からみて、いわゆる縄文的な様相を呈する集団と弥生時代集団のように歯科疾患の出現頻度が高いものも含まれていた。古墳時代集団においては、人骨の遺存状態が不良であるため、詳細については不明であるが、歯科疾患の出現頻度がやや低い傾向にある。水稲耕作により食生活が一変し、弥生時代はこれまでの時代とは大きく異なる様相を呈すると考えられてきた。しかし、その様相は複雑であり、骨病変から観察を実施すると、水稲耕作による影響は緩やかなものと捉えなおすことが可能となるかもしれない。25年度の研究調査の進展により、研究成果をまとめ上げ、弥生時代における様相を骨病変から詳細に提示していきたいと考えている。震災の影響により、半年ほど、実際の人骨資料を観察できない状況にあった。そのため、研究費を調査より書籍など文献資料の複写に費やすことが中心となり、本年度は次年度に対する準備期間となった。25年度が最終年度であるため、記入しない。弥生時代に相当する資料が北部九州に集中しており、当初予定していた関西地方における人骨資料の調査は、報告書閲覧のみにとどまり、人骨資料の観察が実施できていない。そのため、関西地方出土例については、成果として具体的な報告を実施することができていない。本年度においては、日本各地の博物館に収蔵されている遺存状態の良好な人骨資料に見られる古病理学的所見に関する調査を可能な限り実施し、学術論文などとして提示できる業績として示していく。また、震災等の影響により、査読が遅れている論文の発表も実施できる状況にある。25年度は本研究における最終年度にあたるため、資料調査を実施するもののこれをまとめる作業が中心となる。
毒性金属イオン除去プロセスを革新させる触媒プロセスの研究

金属精錬工場などの排水に含まれる亜ヒ酸やセレン酸などは,毒性が強いにもかかわらず,一般的な方法で除去することが困難である.そのため水中で酸化(亜ヒ酸)あるいは還元(セレン酸)して除去しやすい状態にしてから処理されているが,その酸化/還元反応が非常に進行しにくいという課題がある.これに対して申請者らは,担持白金触媒が亜ヒ酸の酸化に対して著しい反応促進効果を有することを見出した.本研究では,亜ヒ酸酸化の反応挙動を詳しく調べることで,触媒ならびに反応条件を最適化するとともに,反応機構について考察した.同様に,セレン酸に対する白金触媒の有効性も明らかにした.1反応機構ー基礎的な反応データ取得準備研究では反応量を定量出来ていなかったが,本補助金により誘導プラズマ発光分光分析装置(ICP)を購入できたお陰で,三価のヒ素(反応原料),五価のヒ素(生成物),および全ヒ素を個別に定量することができ,反応後数時間で原料である三価のヒ素が完全に消費されていること,また触媒への吸着量が全反応量に対して数%以内であることなど,反応に関する基礎情報をすべて得ることができた.ヒ素の物質収支の整合性も非常に高かった.次に触媒担体の影響を調べた.チタニア,ジルコニア,アルミナ,あるいはシリカ担体に白金を担体した触媒を調製し,中性での反応試験を行った.本反応に有利な高pHで反応試験を始めたが,中性付近でも充分に反応が進行していることがわかり,その条件で実験を進めた.いずれの担体を用いたときも高い活性を示したが,特にジルコニア担体を用いた場合に最も高活性となった.しかし,ジルコニア担体とその他の担体との相違はそれほど大きくはなかった.ただし,アルミナ担体とシリカ担体は,高pH条件での利用が困難であるため,以降の試験ではジルコニアとチタニアを担体として用いることとした.また,白金粒子径の依存性について調べた結果,チタニア担体においては白金粒子径が小さいほど高活性となったが,ジルコニア担体では白金粒子径が触媒活性にほとんど影響しなかった.白金はチタニアと強い相互作用(SMSI)を示すことが知られているため,チタニアにおいてのみ白金粒子径依存性が表れると考えられた.2反応機構ー鉄(II)酸化反応との比較検討Fe(II)の酸化反応実験を行ったところ,反応率の反応時間依存性が亜ヒ酸の酸化反応の場合と類似していた.そのため一概に両者の反応機構が異なるとは言えなかった.したがって,この検討は平成28年度も継続して行って定量的に比較することとした.計画していた実験をほぼ遂行することができた.新規購入し誘導プラズマ発光分光分析装置での分析により,非常に精度の高い実験結果が得られ,準備研究ではわからなかった反応挙動を良く把握できた.一方,正確な実験によって,準備段階で予想していた結果と異なる結果が得られた.そのことにより次年度に検討すべき事項が増えたが,実施計画に影響するほどではなかった.1)亜ヒ酸の酸化挙動と鉄(II)イオンの酸化挙動比較まず亜ヒ酸の酸化反応速度に関して詳細な測定と解析を行った.触媒にはジルコニア担持白金触媒を用いた.また酸素供給速度を変えても反応速度が変わらない供給条件で反応を行っているため,酸素濃度は過剰で,亜ヒ酸濃度のみに依存するとして反応速度解析を行った.その結果,反応速度は20°C80°Cで亜ヒ酸濃度に1次であることがわかり,反応速度の前指数因子(k0=1.05×10^3 L^0.5/mol^0.5)と活性化エネルギー(31.1 kJ/mol)を得た.同様に同じ触媒を用いて,鉄(II)イオンの酸化反応速度を測定したところ,亜ヒ酸酸化と同様に鉄(II)濃度に1次の反応であった.また温度を変えた実験から反応速度の前指数因子(k0=2.56×10^8 L^0.5/mol^0.5)と活性化エネルギー(55.5 kJ/mol)を得た.これら活性化エネルギーの比較から,亜ヒ酸は触媒上で活性化されておらず,白金触媒は溶存酸素の活性化に主に寄与していることが示唆された.しかし,触媒の機能が酸素の活性化のみでは,亜ヒ酸酸化の反応促進効果を説明することは難しいと考えられるため,さらなる検討が必要である.2)亜ヒ酸の化学吸着量測定亜ヒ酸が触媒に強く吸着しているかどうかを調べるため,吸着後に触媒を水洗浄した後の亜ヒ酸吸着量を測定した.亜ヒ酸はジルコニア担体上に多く吸着したため,測定条件を種々変化させたが,白金表面への吸着量を定量することはできなかった.そこで亜ヒ酸があまり吸着しないシリカ担体を用いて白金表面への吸着量を測定したところ,化学吸着と呼べるような強い吸着はないことが示唆された.以上より,白金触媒は酸素を活性化して,その活性酸素によって白金表面に物理吸着した亜ヒ酸が酸化するという反応機構であると考えられた.化学吸着量測定が当初の予想よりも測定困難であることがわかり,一時的な計画の遅れが生じ,研究費の繰り越しも行ったが,最終的には予定通りに進めることができた.