hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
細胞膜の不均質性の意義：低温環境応答機構への関与を例として

主要な結果は、1)細胞膜マイクロドメインにはステロール脂質、スフィンゴ脂質、および、飽和型アシル基を持つリン脂質の含量が細胞膜(平均)よりも高いこと、2)ライムギの主要なステロール脂質が遊離型であるのに対し、カラスムギではアシル基結合型ステロール配糖体であること、そして、3)低温馴化過程におけるステロール脂質とスフィンゴ脂質の変動パターンがライムギとカラスムギで異なっていること、などを見いだした。これらの結果は、細胞膜マイクロドメインの熱力学的特性や生理学的機能、さらには両種の凍結耐性の違いにも影響を与えているものと考えられた。次に、植物の低温馴化機構との関係が全く調べられていなかったGPIアンカー型タンパク質(GPI-AP)についてシロイヌナズナを用いて網羅的解析した結果を整理し、論文として投稿した(第1項の審査結果に基づいて修正原稿を作成し、再投稿中)。さらに、その中から低温馴化に応答して発現量が増加するグルカナーゼ類似タンパク質に注目して解析したところ、このタンパク質をコードする遺伝子の発現量を低下させた変異体は、1)野生型に比較して低温馴化能力が低いこと、2)低温馴化過程でカロースが原形質連絡糸周辺に多く蓄積すること、などを見いだした。これらの結果は、低温馴化過程においてカロースが分解されることが原形質連絡糸を介した物質輸送等に重要であることを示唆しているものと考えられる。本研究は、「細胞膜の不均質性」の環境ストレス応答機構への関与を調べる目的で、低温馴化過程で細胞膜マイクロドメイン組成の変動と細胞膜マイクロドメイン・低温応答性タンパク質が凍結耐性増大に果たす機能を解析した。その結果、1)細胞膜マイクロドメインプロテオームやリピドームは低温馴化過程で動的に変動し、しかも、種間の凍結耐性の違いに応じた特徴的な変動があること、2)エンドサイトーシスに関与するダイナミン様タンパク質1Eが凍結耐性増大に機能的に関与していること、そして、3)GPIアンカー型タンパク質・グルカナーゼ様タンパク質も細胞間物質輸送を介して凍結耐性増大に関与していることなどを明らかにした。マイクロドメインのプロテオーム及びリピドーム解析は順調に進み、低温馴化能力と関連した種間の違いなども検出できた。また、GPIアンカー型タンパク質の網羅的解析においては、いままで報告されていた数倍ものタンパク質を同定することに成功し、本研究で確立した解析方法の優位性を示すことができた。さらに、低温応答性で低温馴化機構に関与しているGPIアンカー型タンパク質の機能解析も順調に進んだ。しかし、MbCDを用いてマイクロドメインを破壊してその影響を見る実験は、実験条件の確立に至らず更なる遂行を断念した。それらをのポジティブなものとネガティブな状況を判断しても当初考えていた成果以上のものが得られているので、「おおむね順調に進展している」と評価した。27年度が最終年度であるため、記入しない。植物本研究課題の最終年度に当たる平成27年度は、いままでに得られた成果を論文化するためのデータ取得を進め、いくつかの成果をまとめて論文化することに集中する。特に、平成26年度に得られた成果(リピドームやGPIアンカー型タンパク質解析)について確実に成果発表を進めたい。
荷電量制御による高分子情報変換膜の開発

ポリアヒチレンに代表される高分子は、共役鎖上に正または負の余分の電荷を持つことができる。この電荷量に対応して、どのようなスペクトル変化がおこるかについて、分子構造、電子構造を中心にして研究を行った。それにはまづ基礎として、ポリアセチレン薄膜の厚さを測定する方法を確立し、これにより複素誘電率と、各種の光学定数を決定した。ヨウ素およびナトリウムをドープした試料について、ドーパント量を正確に分析し、このドーパント量に対応させて、光学スペクトルの変化を研究した。ヨウ素ドーピングの場合、濃度が低い時には、三ヨウ化イオンとして存在するので、主鎖の荷電量は、ヨウ素原子の3分の1であるが、その5%位まで、またナトリウムドーピングの時には、10%位までは、電子吸収スペクトルに、バンド間遷移エネルギーの半分位のところに、いわゆるミツド・ギャップ・バンドが出現し、その強度は、ほぼドーパントの濃度に比例することが示された。ヨウ素をドープした場合に、主鎖の荷電量が6%をこえると、自由キャリヤーの生成によると思われる強い反射スペクトルが観測されるようになる。ナトリウムドーピングの時には、ナトリウム濃度が12%附近で、ラマンスペクトルに大きな変化がおこり、主鎖の構造に、大きな変化の生じたことが示される。これらの結果は、低いドーピングの程度では、主鎖には荷電ソリトンが、対を作って生成され、高いドーピングでは、主鎖はラジアル構造を主体にした、新しいポーラロン格子が形成されていることとして説明される。上述のポリアセチレンについての研究の他に、ポリピロールの電導機構と関係して、ポリピロールの反射スペクトルの解析が行われ、バイ・ポーラロンのすべり運動について研究した。またポリアニリンについても反射スペクトルの研究が行われた。
HIV感染細胞特異的にアポトーシスを誘導するアデノ随伴ウイルス(AAV)

現在のエイズ治療の主流であるHAARTの問題点の一つとして、この治療法に用いられる逆転写酵素阻害剤・プロテアーゼ阻害剤等の薬剤は、HIVの増殖を抑制できるがHIV感染細胞自体は排除できないことが挙げられる。そこで、本研究ではヘキソンを改変したAAVを使用したHIV感染細胞特異的アポトーシスを誘導することを目的とした現在のエイズ治療の主流であるHAARTの問題点の一つとして、この治療法に用いられる逆転写酵素阻害剤・プロテアーゼ阻害剤等の薬剤は、HIVの増殖を抑制できるがHIV感染細胞自体は排除できないことが挙げられる。そこで、本研究ではヘキソンを改変したAAVを使用したHIV感染細胞特異的アポトーシスを誘導することを目的とした本研究における我々の目的は、エイズ治療の分野で問題となっている潜伏状態のHIVの排除を可能にする新しいエイズ治療薬「HIV感染細胞特異的にアポトーシスを誘導するアデノ随伴ウイルス」の開発を行なうことである。現在のエイズ治療の主流であるHAARTの問題点の一つとして、この治療法に用いられる逆転写酵素阻害剤・プロテアーゼ阻害剤等の薬剤はHIVの増殖を抑制できるが、HIV感染細胞自体は排除できないという点が挙げられる。特に、HIVが感染する細胞の一つであるメモリーT細胞は非常に長い寿命を持ち、このため一度HIVに感染すると感染者は永続的にHAARTを続けなければならない。今回我々は、ワクチンとは異なる方法で感染細胞を排除する新しい方法を考案した。それが「HIV感染細胞特異的にアポトーシスを誘導するアデノ随伴ウイルス(AAV)」(図1)である。H19年度には、AAVキャプシド部分遺伝子をIgG結合部位ペプチドに置き換え、DNAシーケンシングで確認した。また、HIVのLTRプロモーターがあるレポーター遺伝子EGFPを発現するシャトルプラスミドも作製した。そのシャトルプラスミドや改変したAAVキャプシドプラスミドなどを用いてAAVベクターを作製した。同様の方法で、ヘルペスウイルスチミジンキナーゼ遺伝子を発現する、キャプシド改変したAAVも作製した。それらのAAVベクター力価は従来のAAVベクターの力価とほぼ同程度で、キャプシド改変を行なっても、ウイルスの性質は変化しないことが明らかとなった。エイズ治療薬はHIVの増殖を抑制できるが、HIV感染細胞自体は排除できない。我々は、ワクチンを用いた方法とは異なる、感染細胞を排除する新しい方法を考案した。AAVキャプシドの一部を抗体結合ペプチドに置換し、ヘルペスウイルスチミジンキナーゼ遺伝子あるいはGFPを発現する改変型AAVベクターを作製した。これらのAAVベクターカ価は従来のAAVベクターとほぼ同程度で、キャプシドを改変しても、AAVの性質は変化しないことを確認した。リンパ系Jurkat細胞はそのすべての細胞表面にCD3を発現しているが、キャプシド改変したAAVは抗ヒトCD3抗体の存在下においても、Jurkat細胞の30%に感染可能であった。ウイルスとCD3抗体の量を増やすことによって、感染率を増加させることができると思われる。一方、マウスの脾臓リンパ細胞の約50%がCD4陽性T細胞であり、改変したAAVと抗体存在下においてのみCD4+細胞に感染可能であった。更に、抗HIV抗体存在下において、HIV感染細胞に感染が成立した。以上より、キャプシド改変AAVベクターは抗体存在下において、抗体の標的細胞に感染可能となることが明らかとなった。現在、AAVベクター、抗体量および細胞感染条件を検討し、HIV感染細胞にヘルペスウイルスチミジンキナーゼ遺伝子を発現するAAVベクターを感染させ、ガンシクロビル作用時における感染細胞の減少量を検討している。更に、キャプシド改変型AAVを使用したin vivoでの検討も行う予定である。
胃主細胞ペプシノーゲン発現遺伝子における細胞内メカニズムの解明

【結論】以上の結果より、モルモット胃主細胞におけるペプシノーゲン遺伝子の発現すなわちペプシノーゲン合成は、細胞内cAMPおよびそれにより活性化されるA-kinaseによってupregulateされ、細胞内カルシウムあるいはprotein kinaseCは遺伝子発現に影響を及ぼさないのではないかと推測された。
洪水用簡易浮遊砂採水器の開発

陸域から海域へ運ばれる土砂の大部分は洪水時に浮遊砂の形態で運ばれるので,これを観測することがこの土砂輸送量を評価するための基礎となる.しかし,市販の採水器は洪水時の早い流れに対しても,位置決めのため,鉛直に吊るす必要があり,このため重く扱いが厄介なものとなっていた.洪水時の浮遊砂の特性を知るためには,多くの時空点での採水が必要であり,これを可能にする軽量で取り扱いが簡単な採水器の開発を本研究の目的とした.浮遊砂量を評価するためには,鉛直方向の濃度分布を測定することが重要であり,高流速の流れに抗して軽い採水器を底付近まで潜水させること,また潜水したとき,その位置は採水器投入点から下流に流された位置となるので,採水地点の鉛直位置を簡単に精度良く知ることの2点が本採水器開発の鍵となる.前者については,前後に翼を取り付け,その向かい角を調整することにより,採水器の姿勢を制御すると同時に,洪水流から下向きの揚力を得え,採水器を流体力によって潜水させることを可能にした.すなわち従来,強い流れは採水器を沈めるために邪魔で,重量を大きくくすることにより潜水させていたのに対し,本研究は流体力を積極的に利用し,軽量のままで潜水を可能にしたものである.後者については,空気柱をビニール管に閉じこめた,マノメータを開発し,採水と同時にマノメータの圧力導入口を閉じることにより,採水地点の圧力を記憶する装置を作り,ヴォイルシャルルの法則より,採水地点の水深を10cm以下の誤差で求められるようにした.試作した採水器は,阿武隅川における回数の出水で現地テストと改良を繰り返した.採取した試料をコールターカウンタを使って分析し,各粒径毎に分けることにより,出水時の浮遊砂の鉛直分布特性を得ており,沈降と拡散の平衡を仮定して導かれたRouseの理論曲線と近い分布を示すものが得られている.陸域から海域へ運ばれる土砂の大部分は洪水時に浮遊砂の形態で運ばれるので,これを観測することがこの土砂輸送量を評価するための基礎となる.しかし,市販の採水器は洪水時の早い流れに対しても,位置決めのため,鉛直に吊るす必要があり,このため重く扱いが厄介なものとなっていた.洪水時の浮遊砂の特性を知るためには,多くの時空点での採水が必要であり,これを可能にする軽量で取り扱いが簡単な採水器の開発を本研究の目的とした.浮遊砂量を評価するためには,鉛直方向の濃度分布を測定することが重要であり,高流速の流れに抗して軽い採水器を底付近まで潜水させること,また潜水したとき,その位置は採水器投入点から下流に流された位置となるので,採水地点の鉛直位置を簡単に精度良く知ることの2点が本採水器開発の鍵となる.前者については,前後に翼を取り付け,その向かい角を調整することにより,採水器の姿勢を制御すると同時に,洪水流から下向きの揚力を得え,採水器を流体力によって潜水させることを可能にした.すなわち従来,強い流れは採水器を沈めるために邪魔で,重量を大きくくすることにより潜水させていたのに対し,本研究は流体力を積極的に利用し,軽量のままで潜水を可能にしたものである.後者については,空気柱をビニール管に閉じこめた,マノメータを開発し,採水と同時にマノメータの圧力導入口を閉じることにより,採水地点の圧力を記憶する装置を作り,ヴォイルシャルルの法則より,採水地点の水深を10cm以下の誤差で求められるようにした.試作した採水器は,阿武隅川における回数の出水で現地テストと改良を繰り返した.採取した試料をコールターカウンタを使って分析し,各粒径毎に分けることにより,出水時の浮遊砂の鉛直分布特性を得ており,沈降と拡散の平衡を仮定して導かれたRouseの理論曲線と近い分布を示すものが得られている.
訪問看護における地域リスクマネジメントネットワーク構築に関する研究

訪問看護師に対して、リスクの頻度とその内容を明らかにするために無記名自記式質問紙調査を実施した。その結果、患者または家族からの暴言を言われた経験、性的いやがらせを受けた経験、暴行を受けた経験などを有していた。多くの訪問看護ステーションはリスクマネジメントのマニュアルを作成していたが、リスクに対する教育をしていなかった。このような実態に基づき、訪問看護師へ、リスクへの対処とステーションにおけるマネジメントのあり方についての研修会を開催した。参加した訪問看護師はリスクへの対処に関する関心を高めることができた。さらに、継続した研修と相談紗の確保など地域における連携の必要性について示唆を得た。平成23年度に実施した訪問看護におけるリスクの現状についての質問紙調査の結果を踏まえ、リスクマネジメントに関する対応について検討をした。リスクマネジメントの対応として、将来、訪問看護師への教育・相談を行うことを視野にいれ、教材を作成した。教材作成には、訪問看護ステーション管理者4名の協力を得て行った。教材として具体的には、訪問看護活用マニュアルとして、訪問看護師と訪問看護を開始する人への説明書を作成した。訪問看護活用マニュアルは、訪問看護師として必要な基本的知識として、制度、ケア等を取り上げたものである。更に、訪問看護における感染予防マニュアルを作成した。感染症予防マニュアルでは、訪問看護で遭遇することの多い感染症とその予防、スタンダードプリコーションを取り上げた。なお岐阜県内市町村における医療廃棄物への対応について調査した。リスクマネジメントとして、看護師のリスクを軽減することは患者へのよい看護の提供につながることなど、リスクマネジメントの現状とあり方のついて、国際がん看護学会に出席し、知見を得た。1.本年度は訪問看護師のリスクに関する質問紙調査を2011年に実施したので、その結果を2001年実施の調査結果と比較した。その結果次のとおりであった。1)2001年調査は、全国の訪問看護ステーション(以下ステーション)名簿から25%抽出した。有効回答数の1574人(有効回答率32.9%)を分析対象とした。2)2011年調査は、全国訪問看護事業協会の加入者から25%抽出した。有効回答数の449人(有効回答率39.4%)を分析対象とした。2)1訪問看護師としての平均勤務年数は、2011年は7年(SD 4.69)であり、2001年の2.38年(SD 2.38)と比べて有意に高かった。2訪問開始前の情報収集に関しては、患者の暴力的行為の事実歴、患者宅での動物の有無、患者の薬物乱用歴の有無、家庭内の不安定な関係などは、いずれの項目において、2011年が2001年と比べて有意に多くの看護師が情報収集していた。訪問開始前のリスクに関する教育の実施割合は、2011年は2001年に比べて有意に多かった。3患者及び家族からの危険な言動に出会った経験の有無は以下の通りであった。1患者・家族からの暴力の経験有(2011年18.3%、2001年5.8%),2患者・家族からの暴言の経験有(2011年54.7%,2001年30.1%),3患者・家族から性的いやがらせ行為を受けた経験有(2011年31.5%,2001年14.8%)4患者の精神的混乱状態の経験有(2011年44.2%,2001年23.2%)等であった。2.看護師への教育を実施するために必要なテキストを作成中である。教育はG県看護協会と協力して訪問看護ステーション研修会として、リスクに対する理解を深め、その対処方法を学ぶ内容を実施予定である。平成23年度は以下の通りの計画で研究を実施した。(1)連携システム構築のための事前調査、(2)訪問看護教育研修の体系化に向けた事前調査、(3)リスクマネジメント疫学的調査(資料収集と調査)の3つである。連携システム構築のための事前調査では、G県内訪問看護ステーション管理者連絡会の管理者と面接した。結果、訪問看護ステーションにおいては、訪問看護師の安全に関するリスクについては、経験を共有したり、管理者として当座の対処をしていたりしていたが、その予防と教育に関してはまだ不十分であるとの認識であった。リスクマネジメントに関する疫学的調査を実施した。全国の訪問看護ステーションの県別名簿から25%の割合で等間隔抽出した訪問看護ステーション看護師あてに自記式質問紙調査を郵送した。449人の訪問看護師から回答を得た。回答者の平均年齢は45.5歳(標準偏差7.8)、訪問看護師経験は平均7.0年(標準偏差4.7)であった。32.7%の回答者が移動中の事故を経験していた。

その事故の時の移動手段は自動車が最も多かった。リスクの経験に関する実態は以下の通りであった。すなわち、「暴言を言われ不快な思いをした」経験を有する訪問看護師が最も多く、「まれにある」41.3%、「ときどきある」9.6%、「よくある」3.8%であった。ついで多かったリスクは、「精神的に混乱状態で困った」を44.2%の看護師が経験していた。「性的いやがらせ行為があった」は31.5%あった。リスクに関する訪問開始前の確認事項として、「家庭内での不安定な人間関係」は過半数を超える訪問看護ステーションで確認していた。しかし、「患者の薬物乱用歴の有無」と「患者の家の動物の有無」「患者の暴力的行動の事実歴」は、それぞれ30%から40%台の低い数値だった。リスクに関する講習や教育は66.8%の訪問看護ステーションでなされていなかった。訪問看護師のリスクマネジメントのネットワーク構築に向けて、教育および相談支援について検討を行った。1.リスクマネジメント教育内容、相談へのニーズを把握する機会として、訪問看護師のリスクマネジメント研修会を実施した。リスクマネジメント予防と対策に関する教育を実施し、その成果、感想を把握した。1)研修会の実施概要1研修会には、岐阜県内訪問看護ステーションに勤務する訪問看護師47名が出席をした。2参加者の70%が、何らかのリスクに遭遇した経験を有していた。経験したリスク内容は、ア:患者の転倒や観察不足のための症状悪化など看護上の過誤、イ:針刺し事故、交通事故、ウ:利用者からの暴力や暴言など。3教育内容では、リスクの予防策として、コミュニケーションのあり方、記録のあり方、中止する(言う)勇気、マニュアルや体制等の環境づくり、エビデンスに基づく手法をもちいること、情報共有、確認と調査、などを重要視していた。4今後の教育として希望する内容は次のようなものがあった。ア:管理学とリスクマネジメント、イ:リスク回避の具体策、日常の業務に即した具体的な方法を勉強する希望、ウ:医療事故の実態とその対応策など2.研修会を実施して、今後のリスクマネジメントネットワーク事業としてのあり方の検討1リスクメネジメントの対処に関するマニュアル本の作成(わかりやすく、使いやすいもの)2継続的な研修会の開催、3それぞれのステーションでの対策や改善などを出し合う交流会の開催3、今後の活動に向けての課題訪問看護におけるリスクマネジメントネットワーク構築としての事業として、継続的な研修会や交流会を持つことの必要性が示唆された。訪問看護ステーションの看護師間でのネットワークを構築することが、リスクマネジメントにつながることになると考える。地域看護本研究において、計画では平成24年度は、リスクマネジメントに関する教育・相談を実施する予定であったが、教材の作製までにとどまった。理由として、研究者が所属大学を移動したためである。研究者は、所属大学の移動により、時間的な余裕が不足した。研究フィールドとの関係は良好であり。25年度においては、実施できる計画をしている。
土壌診断法の開発に基づく複合化学汚染の実態解明と発生源解析への応用

事故や災害等の緊急時環境調査に適用可能な分析法として、土壌および底質中の有害化学物質を迅速にスクリーニングする手法(土壌診断法)を開発した。マイクロ波等を用いた二相系溶媒による多段階抽出法を考案し、GC-MS、ICP-MS等を測定系とすることで、有機汚染物質および重金属類の有無を12日間で判別できるようになった。さらに、土壌診断法を用いて、東日本大震災後のガレキ集積場の土壌汚染調査を実施した。その結果、多環芳香族炭化水素(PAHs)やアルキル化PAHsなどの有機汚染物質が数多く検出された。これらの物質データをもとに、複合汚染の実態解明および発生源解析を行った。新たに製造される化学物質の種類と数は年々急増しており、1年あたり約1000万物質のペースで増え続けている。このことから、近い将来において化学物質による汚染が多様化・複雑化していくことが予想される。また、国内では大型地震が頻発しており、人命や物的被害だけでなく、有害化学物質の流出や災害廃棄物の発生等の化学汚染も懸念されている。ところが、化学汚染に係る現行の公定法には事故や災害を想定した調査マニュアルがないため、現状では汚染状況の把握や発生源調査を早期に行うことが困難である。そこで本研究は、土壌や底質試料を対象に、有害化学物質を迅速・簡易・網羅的に検知する分析法(土壌診断法)の開発に取り組んだ。土壌診断法とは、土壌等の固体試料中の有機汚染物質と重金属類を同時にスクリーニングする手法であり、これまでに報告例がほとんどない分析技術である。これらの化学物質を同時に分析する上で最も重要になるのが、抽出方法である。平成27年度の研究では、マイクロウェーブ抽出装置を用いる2つの抽出方法(一斉抽出法・多段階抽出法)を考案して、これらの比較試験を行った。その結果、重金属類では大きな差異はなかったが、有機汚染物質については段階的に抽出した方が高い定量値が得られることがわかった。そこで、多段階抽出法を対象に重金属類について抽出条件(溶媒・温度・時間)の最適化を行った結果、抽出溶媒は1 N塩酸、抽出温度は100°C、抽出時間は1030分間であることがわかった。この条件をもとに、土壌認証標準物質(JSAC 0402)を用いて試験を行った結果、環境省告示第19号による分析値よりも高い値を得ることができた。以上のことから、有機汚染物質と重金属類を同時にスクリーニングするための基礎検討を概ね完了することができた。本研究では、2つの目的がある。1つ目は、土壌や底質試料を対象に有害化学物質を迅速・簡易・網羅的に検知する分析法の開発である。2つ目は、得られた有害化学物質のデータをもとに複合化学汚染を明らかにし、それらの発生源解析を行うことである。平成27年度では、有機汚染物質および重金属類の同時スクリーニングの基礎検討を行い、それらの最適条件を求めることができた。本法の前処理時間は、1バッチ(10検体同時処理)あたり、約4時間であり、従来数日かかっていた分析時間を大幅に短縮化することに成功した。研究1年目として、第1の研究目的を達成できたと思われる。化学汚染に係る現行の公定法には、事故や災害を想定した調査マニュアルがない。このような緊急時における環境調査では、汚染の全体像を把握することが難しく、調査が長期化するため、その後の対応が遅れることが多い。そのため、緊急時の環境調査にも適用可能な新たな分析法を開発することが急務である。本研究では、土壌および底質中の有害化学物質を迅速・簡易・網羅的に検知する分析法(土壌診断法)を確立するため、有機汚染物質と重金属類を同時にスクリーニングする手法を開発した。これまでに得られた研究成果を以下に示す。1二相系溶媒による抽出法を考案し、有機汚染物質と重金属類を逐次的に抽出する方法を確立した。この手法に基づき、重金属類抽出に関する最適化検討を行った結果、抽出溶媒は1 N塩酸、抽出温度は100°C、抽出時間は1030分間であることが分かった。2土壌認証標準物質(JSAC 0402)を対象に重金属類(Cr, Cu, Zn, As, Se, Cd, Pb)の定量試験を行った結果、各項目の成分含有率に対して濃度比率で60%以上であった。また、環境省告示第19号による認証値よりも高い分析値を示した。3土壌汚染に係る環境基準物質のうち、有機汚染物質7種(チウラムは除く)について標準物質による添加回収試験を行った結果、メチルジメトンを除き、73107%であった。4開発スクリーニング法を用いて、東日本大震災のガレキ集積場の土壌汚染調査を実施した結果、調査地域全体の汚染状況を把握することができ、検出物質の濃度や組成パターンについて、経年的な変化を明らかにすることができた。本研究の目的は、1土壌および底質中の有害化学物質を迅速かつ網羅的に検知するスクリーニング法を確立すること、2得られた有害化学物質のデータをもとに、複合化学汚染の解明および発生源解析への適用を実施することである。前者については、平成27および28年度上期で達成することができた。標準物質による添加回収試験や認証標準物質を用いて妥当性試験を行い、本法性や適用範囲を明らかにした。しかし、後者については、28年度下期に主要機器のマイクロウェーブ抽出装置が故障したため、研究計画に遅れが生じ、当該年度では十分な検討ができなかった。

このため、研究期間を1年間延長し、前年度の検討を継続して実施する。本研究では、事故や災害等の緊急時環境調査に適用可能な分析法として、土壌および底質中の有害化学物質を迅速かつ簡易的にスクリーニングする手法(土壌診断法)を開発した。さらに、スクリーニングによって得られたデータをもとに、複合汚染の実態解明および発生源解析を実施した。(1)土壌診断法(有機汚染物質):マイクロ波抽出とGC/MSデータベース法を組み合わせた手法を確立し、有機汚染物質の有無を即日で判別する迅速スクリーニングを開発した。本法がスキャン測定であるため、夾雑成分の多い底質試料には適用が難しかったが、水とヘキサンを使った二相系溶媒による選択的抽出を考案し、この問題を解決することができた。(2)土壌診断法(有機汚染物質・重金属類):二相系溶媒を用いるマイクロ波抽出をさらに発展させて、有機汚染物質と重金属類を逐次的に抽出する手法を開発した。土壌認証標準物質(JSAC 0402)を対象に有害金属類(Cr, Cu, Zn, As, Se, Cd, Pb)の定量試験を行った結果、環境省告示第19号による認証値よりも高い値が得られた。(3)東日本大震災の試料分析:土壌診断法を用いて震災ガレキ集積場周辺の土壌試料を分析した。その結果、震災直後の試料からはアルカン類やPAHsが検出され、ガレキ処理開始後の試料からはプラスチック製品等に含まれる包材添加剤等の割合が高くなり、検出物質の種類や組成が経時的に変化していることを明らかにした。(4)複合汚染の実態解明・発生源解析:震災試料からはアルキルPAHsも検出され、その濃度がPAHsよりも高かったこと、また周辺に化学コンビナートがあったことから、石油流出の汚染を受けている可能性が考えられた。また、震災試料には適用が難しいが、大気中の粒子状物質ではPAHsの濃度や組成比から発生起源を推定することができた。事故や災害等の緊急時環境調査に適用可能な分析法として、土壌および底質中の有害化学物質を迅速にスクリーニングする手法(土壌診断法)を開発した。マイクロ波等を用いた二相系溶媒による多段階抽出法を考案し、GC-MS、ICP-MS等を測定系とすることで、有機汚染物質および重金属類の有無を12日間で判別できるようになった。さらに、土壌診断法を用いて、東日本大震災後のガレキ集積場の土壌汚染調査を実施した。その結果、多環芳香族炭化水素(PAHs)やアルキル化PAHsなどの有機汚染物質が数多く検出された。これらの物質データをもとに、複合汚染の実態解明および発生源解析を行った。平成28年度は、第2の研究目的である「有害化学物質のデータをもとに複合化学汚染の解明および発生源解析への応用」を中心に取り組む。具体的には、開発分析法をもとに、濃度既知の汚染土壌や底質および認証標準物質を用いて妥当性試験を行い、本法の分析精度(正確度・再現性)や適用範囲を明らかにする。さらに、得られたデータをもとに複合化学汚染の実態解明および発生源解析を行い、化学汚染の解析ツールとしての適用性について検証する。加えて、起源推定に有用なトレーサー物質の検索も行う。平成29年度は、前年度に引き続き、開発スクリーニング法によって得られた有害化学物質のデータをもとに「複合化学汚染の解明および発生源解析への適用」について取り組む。
新規癌抑制遺伝子NAT1が細胞分化に必須の遺伝子転写を制御する分子機構

NAT1は翻訳開始因子の一つであるeIF4Gと相同性を有する蛋白質で、新しい癌抑制遺伝子の候補である。我々は以前、RNAエディティング酵素であるAPOBEC1をトランスジェニックマウスの肝臓で過剰発現させると肝細胞癌を誘導することを報告したが、その肝臓で異常にエディティングされているmRNAとしてNAT1(novel APOBEC1 target #1)を同定した。NAT1のmRNAのエディティングは複数の停止コドンを生み出し、結果としてNAT1蛋白質をほぼ完全に消失させた。eIF4Gは他の翻訳開始因子であるeIF4AやeIF4Eと結合し、それらの機能を統合しているが、NAT1はeIF4Aに結合するがeIF4Eには結合しないことがわかった。またNAT1を過剰発現させると蛋白質合成を抑制した。そこで、NAT1は、eIF4Aへの結合をeIF4Gと競合する結果、蛋白質合成をを抑制するというモデルを提唱した。今回、我々は遺伝子ノックアウトによりNAT1の生体内での機能を検討した。NAT1+/-マウスは外観や生殖能力は正常で、1年以上経過しても腫瘍の多発は認められなかった。一方、NAT1-/-マウス胚は原腸形成期に致死であった。NAT1-/-ES細胞は正常の形態を示し、予想に反して蛋白質合成や増殖速度も正常であった。一方、NAT1-/-ES細胞はフィーダー細胞除去やレチノイン酸刺激による分化が抑制されていた。さらに、NAT1-/-ES細胞ではレチノイン酸により変化する遺伝子発現の大部分が抑制されていた。またレチノイン酸応答配列からの転写も抑制されていた。これらの実験結は、NAT1は全般的な蛋白質合成の抑制因子ではなく、初期発生や細胞分化に関与する特定遺伝子の発現制御因子であることを示唆した。
サーカディアンリズムによるコカイン致死作用の日内変動

SCN(n=4),CPu(n=4)を分画して得た細胞質画分よりmRNAs,膜画分よりζ1サプユニットについて,mRNAsではRT-PCRの後にstressor/infant比との関係について,ζ1ではWestern Blottingによる各CTにおけるタンパク質量として解析を行った,mRNA比解析の結果,LD条件下のSCNにおいてはCT16,20においてc-FosとmPer2においてstressorによる発現の著しい上昇が認められ,これに対して,CPuでは発現比の大きな変動は認められなかった.DD条件下のSCNではCT4,20においてstressorによるmPer2発現の著しい減少が認められ,CPuにおいてもCT4ではmPer2,CT8ではmPer1発現がstressorにより著しく減少していた.ζ1発現量解析の結果,LD条件下のSCNにおいてstressorの有無に関係なく検出感度以下,CPuでは大きな変動は認められず,DD条件下のCPuにおいてCT12でstressorによるタンパク質量の著しい減少が認められた.以上の事から,mRNAsとζ1サプユニット発現はパラレルに関係している事が示唆され,日内変動リズムとストレス応答との間に密接な関係があるものと考えられた.SCN(n=4),CPu(n=4)を分画して得た細胞質画分よりmRNAs,膜画分よりζ1サブユニットについて発現量を解析した.RT-PCRによるmRNAs解析の結果,LD条件下のSCNにおいて,c-fosはCT4,mPer1はCT12においてピークを認める発現リズムを呈し,PBS投与ではc-fos,mPer1ともにCT20で最大となる発現応答を認めた.CPuにおいてはc-fos,mPer1ともにsubjective nightでピーク(CT16)を認めるリズムを呈したが,FBS投与による発現応答は認めなかった.DDにおいてはLDと同様のmRNAs発現リズムを呈したが,SCNにおいてPBS投与によりCT12で最大となる発現応答を認め,LDサイクルとは異なる発現動態を示した.dbpは,LD,DDともにSCNでは発現を認めず,CPuにおいてのみその発現を認めた.SCN(n=4),CPu(n=4)を分画して得た細胞質画分よりmRNAs,膜画分よりζ1サプユニットについて,mRNAsではRT-PCRの後にstressor/infant比との関係について,ζ1ではWestern Blottingによる各CTにおけるタンパク質量として解析を行った,mRNA比解析の結果,LD条件下のSCNにおいてはCT16,20においてc-FosとmPer2においてstressorによる発現の著しい上昇が認められ,これに対して,CPuでは発現比の大きな変動は認められなかった.DD条件下のSCNではCT4,20においてstressorによるmPer2発現の著しい減少が認められ,CPuにおいてもCT4ではmPer2,CT8ではmPer1発現がstressorにより著しく減少していた.ζ1発現量解析の結果,LD条件下のSCNにおいてstressorの有無に関係なく検出感度以下,CPuでは大きな変動は認められず,DD条件下のCPuにおいてCT12でstressorによるタンパク質量の著しい減少が認められた.以上の事から,mRNAsとζ1サプユニット発現はパラレルに関係している事が示唆され,日内変動リズムとストレス応答との間に密接な関係があるものと考えられた.
機械系学生を対象とする原動機を用いた電子制御法学習教材の開発

本研究では市販の原動機を用いて学習用のECUを開発し、主に機械系の学生を対象として提示することで、体験的に電子制御の方法や各センサによる計測システム学習できる教材の製作を行った。製作した装置は、実際に市販されているエンジンを対象として専用の電子制御装置を製作し、学生に提示することでエンジンの制御をイメージさせ、エンジンの制御に必要な燃料噴霧量や点火タイミングなどの制御方法の知識を実践的に習得させることを目的として教材の製作を行った。教材の元となる原動機は、市販の50[cc]空冷4ストロークOHC単気筒エンジンを用い、任意の燃料噴霧量を設定できるような電子制御装置を製作した。また、点火装置には制御が容易であり現在自動車等にも使用されているダイレクトイグニッション装置を使用した。開発したECUはPICマイコンを使用し、燃料噴霧量と点火タイミング、セルモータ、燃料ポンプの信号を制御可能なものとした。また、エンジンが動作している際に各センサの数値を記録できるようデータロガーの配線が可能な装置とした。このデータロガーで取得したデータを用いて、自ら行った操作の影響を後で振り返って学習が可能である。この教材の製作において学外の意見を参考にするため、「平成21年度機器・分析技術研究会実験・実習技術研究会in琉球」においてポスターセッションに参加し意見の交換を行った。製作した教材を使用して本校に在学する機械系の学生を対象とし、実際にエンジンを動作させ動作原理と制御方法について説明を行った。その結果、エンジンの制御方法や動作原理をイメージし、学習することが可能であった。また、一部の学生においては回転数等の簡単なセンサ部分の製作に取り組み始めるなど、学習教材としての有効性を確認することができた。
重症感染症における免疫能低下に対するLAK細胞療法の効果の検討

重症感染証における免疫能低下に対するLAK療法の有用性に関して検討した。結果1)LAK細胞の誘導は雄性C3H-Hejマウスの脾臓を摘出し、その後、脾臓遊離細胞を作成する。5×10^4/mlの遊離細胞に対してIL-2 200U/mlを含む培地にて72時間培養し、LAK細胞を誘導した。2)重症感染症は5×10^5の緑膿菌を腹腔内投与して作成した。対象としては生食を投与した。3)感染症後の生存率はLAK細胞2×10^5を併用した群において有意に生存率の延長を認めた。4)総白血球数およびリンパ球数の上昇はLAK投与群において有意に抑制されていた。5)リンパ球のThy1、2はLAK投与により有意に増加し、L3/T4は有意に抑制されていた。なおLy5,Ly2,PK136には有意差を認めなかった。6)ICAM-1はLAKを投与しない群においてより誘導されていた。7)IL-1aおよびIL-6はLAK投与により有意に抑制された。結論LAK療法はマウス重症感染症における免疫能低下を抑制するとともに、免疫能の低下を抑制することによりその生存率を改善した。
先天性上肢形成不全児のための小型軽量の電動義手の開発

国内の先天性形成不全児の年間出生件数は約400件と推計されている.前腕欠損に対する支援機器としては,前腕義手がすでにあるものの,重さや成長に伴うサイズ変更に課題がある.さらに重度の上腕欠損や肩欠損に対しては,有効な支援機器がほとんど存在しない.そこで本研究では,先天性上肢形成不全児のための小型軽量の電動義手を実現する.電動ハンド,電動肘,電動肩,ソケット(欠損部位を挿入)をモジュール化し,距離センサを用いた操作システムと組み合わせて用いることで,前腕欠損,上腕欠損,肩欠損のすべてに対応可能な電動義手を開発する.国内の先天性形成不全児の年間出生件数は約400件と推計されている.前腕欠損に対する支援機器としては,前腕義手がすでにあるものの,重さや成長に伴うサイズ変更に課題がある.さらに重度の上腕欠損や肩欠損に対しては,有効な支援機器がほとんど存在しない.そこで本研究では,先天性上肢形成不全児のための小型軽量の電動義手を実現する.電動ハンド,電動肘,電動肩,ソケット(欠損部位を挿入)をモジュール化し,距離センサを用いた操作システムと組み合わせて用いることで,前腕欠損,上腕欠損,肩欠損のすべてに対応可能な電動義手を開発する.
形状記憶樹脂で作成した血管ステン

血管ステントは,PTA治療後の再狭窄の予防に,あるいは人工血管に装着して大動脈瘤内に挿入・固定する新しい治療手段として現在世界の血管外科分野の焦点となっている。われわれの研究は,温度によりその形状をコントロールできる特異な性状をもった材料である形状記憶樹脂に注目したものである。まず形状記憶樹脂のメッシュ円筒を作成し,体内で温度をあたえると広がる設定で細く畳んだ状態でカテーテル先端に装着する。動脈内へ末梢から挿入して,温度の高い生理的食塩水を注入して形状を変化させる。柔軟に変化するので,形状記憶合金のような剛体と異なり,血管壁の損傷の危険が少ないと考えられる。われわれは,これまで主にポリノルボルネンを材料として研究を続けてきたが,PL法で恒久的に体内に残すについて問題が生じる可能性が出てきた。そこで,本研究ではポリウレタン系樹脂が生体適合性と抗血栓性に優れている点に着目し,ウレタン形状記憶樹脂(ニッショー総合研究所)について検討を行うこととした。強度,生体適合性,形状記憶性などについての試験を行い,まず強度について曲げ強度,引っ張り強度,応力緩和試験と経時的劣化を見た。生体適合性については,血液適合性で抗血栓性,組織親和性では炎症性と毒性について観察した。形状記憶性は設定した状況で意図した形状に戻るかを調べた。長期人体に埋め込む血管材料はPL法にかなったものでなければならず,経時的劣化,組織親和性,毒性,癌を誘発する可能性などについて長期の観察が必要である。したがって今回期間内に結論には至らなかったが,今後の血管外科治療の上で有力な手段となる可能性が示唆された。とくに既製の人工血管との組み合わせを工夫することにより,intervention治療の発展に寄与することも考えられ今後さらに研究が進められるであろう。研究目的1.設計した温度設定で体外,体内で意図するかたちを示す性状の形状記憶樹脂を選定する。2.その結果得られた樹脂を用いてステントを作成する。3.作成した形状記憶樹脂ステントを実験犬に挿入してその機能が実際に発揮されるかを観察し,データーおよびレントゲン写真を残す。4.ステントの挿入が血圧,血流など生体に及ぼす影響も観察する。5.ステントが内腔で滑脱しないよう固定法を考える。6.ステントを臨床でどのようにカテーテルで挿入するかの工夫をする。研究実績研究項目14については,体外から体内に入れ温度をあたえると形が変わる設定でメッシュ円筒を形状記憶樹脂で作成し,細く畳んだ状態でカテーテル先端に装着して末梢の血管から動脈内へ挿入し,カテーテルを通じて温水を加えて形状を変化させる実験をイヌを用いて行った。その機能は大体において発揮されたので,データーおよびレントゲン写真を残した。ステントの挿入は血圧,血流には大きな影響もなく,ほぼ意図した結果を得た。ただし温度設計上,体温との差が難しくまた変化の速度がゆるい点などまだ不十分さを残す部分があった。研究項目5,6は上記実験時にある程度は検討したが,まだ完成には至っていない。

われわれは,これまで主にポリノルボルネンを材料として研究を続けてきたが,PL法で恒久的に体内に残すについて問題が生じる可能性が出てきた。そこで,本研究ではポリウレタン系樹脂が生体適合生と抗血栓性に優れている点に着目し,ウレタン形状記憶樹脂(ニッショー総合研究所)について検討を行うこととした。強度,生体適合性,形状記憶性などについての試験を行い,まず強度について曲げ強度,引っ張り強度,応力緩和試験と経時的劣化を見た。生体適合性については,血液適合性で抗血栓性,組織親和性では炎症性と毒性について観察した。形状記憶性は設定した状況で意図した形状に戻るかを調べた。長期人体に埋め込む血管材料はPL法にかなったものでなければならず,経時的劣化,組織親和性,毒性,癌を誘発する可能性などについて長期の観察が必要である。したがって今回期間内に結論には至らなかったが,今後の血管外科治療の上で有力な手段となる可能性が示唆された。とくに既製の人工血管との組み合わせを工夫することにより,intervention治療の発展に寄与することも考えられ今後さらに研究が進められるであろう。
構造物の動的空力応答に対するJetを利用したファジィアクティブ制御

外部からエネルギーを供給することによって構造物の振動を制御する能動的な手法に対して,本研究は,アクチュエータとしてJetを採用することを考えた。これは,外力となる風荷重の一部をコントロールすることによって制御力として利用しようとするものであるが,流体力であることから不確定な要素が多い。したがって,最適制御,現代制御理論による制御手法においてJetを用いることは問題が多いと考えられる。そこで,まず,最近最適化問題で注目されている遺伝的アルゴリズムによる自動チューニングを導入したファジィ制御を構造物の振動制御に利用することを検討した。その結果,簡単な模型実験と数値シミュレーションによって,制御信号に忠実に応答する理想的なアクチュエータでなくても,ファジイ制御に遺伝的アルゴリズムを導入した学習機能を付加することによって,最適とは言えないまでも効果的な制御を行うことのできるシステムを構築でき,Jetをアクチュエータとして採用できる可能性が示された。つぎに,対象とする構造物にJetを噴出させたとき,相当する流体力が発生するかどうかということを風洞実験的に調べた。使用した模型は,正方形断面を有するアスペクト比4の矩形柱で,一様流中で実験を行った。Jetの噴出を定常的に噴出させた場合と周期的に変動させた状態で模型に作用する空気力,および後流の流速変動特性などを計測した。その結果,カルマン渦の発生周波数よりかなり低い周波数における準定常的な領域では,Jetの噴出をコントロールすることによって流体力を制御力として利用できるということが示された。一方,カルマン渦との同期領域では,静止模型を対象とした実験であったことから,Jetを制御力として利用するためには,さらに詳細な検討を加えなければならない。しかしながら,流体力学的に興味深い現象も得られ,今後の研究に期待される成果が得られた。
温帯性サンゴ骨格から検証する日本周辺の地球環境変動

日本周辺海域では、サンゴの北上が進行するなど、地球温暖化の影響による環境変動が顕在化している。本研究課題では、サンゴ骨格に注目して、過去100200年間の変動を詳細に復元・検討を行なう。亜熱帯海域については、明瞭な年輪を持つハマサンゴ属のサンゴ骨格を用い、本州南方など温帯域では、卓越する枝状群体のミドリイシ類の骨格について、水温計としての利用法を開発し、環境変遷の復元にあたる。ミドリイシ水温計開発には、水産分野の専門技術の助けにより、従来に比べ格段に良好な状態でサンゴを飼育して、精密な環境制御下で形成された骨格を用いて、気候プロキシの検討を行い、気候変動研究の確度・精度向上を図る。今年度は、化石試料を扱う場合の検討を行った。サンゴ骨格を構成する初生的なあられ石から方解石への続成作用により各間接指標が受ける影響の程度について、熱ルミネッセンス評価法を活用して検討した。現生サンゴの骨格はアラレ石からなるが、化石サンゴでは骨格の一部が方解石に変質している。その変質度が少ないほど、より多くの過去の海洋情報を留めている。そのため、変質度をいかに高精度に見極めるかが課題であった。熱ルミネッセンス評価法は、フーリエ変換型スペクトロメーターを用いて、サンゴの骨格内に含まれる微量元素であるマンガンからの発光を測定して評価する方法で、マンガンの発光の波長がアラレ石と方解石で大きく異なることを利用している。この評価法は従来法に比べ検出感度が高く、従来法では12 %以上の変質度しか判別できなかったが、今回開発した技術はより微小な変質度も判別できるため、信頼性の高い海洋情報を持つ化石サンゴの選定が可能となり、過去の海洋環境を解明する研究の推進に貢献できる。29年度が最終年度であるため、記入しない。本研究課題では、亜熱帯海域については、明瞭な年輪を持つハマサンゴ属のサンゴ骨格を用い、本州南方など温帯域では、卓越する枝状群体のミドリイシ類の骨格について、水温計としての利用法を開発し、環境変遷の復元にあたる。5段階(13°C29°C)の調温水の掛け流しによる恒温水温を用いた温帯性ミドリイシ類の飼育実験が、2012年に海洋生物環境研究所において実施されており、研究課題の初年度は、この骨格分析から着手した。対象生物を養生水温23°Cから、1日1°Cのゆっくりとした昇温/降温による馴化が行なわれた。サンゴ類の光条件は、250 μmol m-2 s-1の昼夜12時間サイクルとして、対象生物へのストレスは十分に低いと考えられる。約6週間の飼育によって、スギノキミドリイシ(Acropora muricata)などの温帯サンゴ類でも約8%の骨格重量の増加が認められ、同位体比および元素分析に十分な試料が得られた。この試料について、骨格の酸素同位体比及びSr/Ca比に、明瞭な温度依存性が認められた。これらは、温帯性サンゴの水温計としての高い利用可能性を示すものである。研究は、おおむね順調に進展している。温帯性サンゴの飼育実験に関しては、各種条件下で成長した骨格試料の収集がかなり先行しており、課題採択直後から、酸素同位体比及びSr/Ca比等の分析に着手することができた。今後は、新たに実施する飼育実験に関して、様々なトラブルの発生が予測される。サンゴの場合には長期輸送による低温障害の発生により、実験に十分な試料が用意できない場合もある。また、実験期間中の機器トラブルにより水温調整機能が失われる事故も懸念される。年複数回の実験を準備し、契約職員を雇用して定期的な目視確認作業にあたるなど、実験トラブルに備える。新潟県柏崎市の海洋生物環境研究所・実証試験場及びで縄県本部町の琉球大学熱帯生物圏研究センター瀬底研究施設における飼育実験で得られた温帯性ミドリイシ類およびハマサンゴ類の骨格試料について、温度指標とされる骨格の酸素同位体比やSr/Ca比が、海水の炭酸系パラメータや成長速度に影響するかどうかを検討した。飼育期間中、定期採水試料について、水の酸素同位体比等を計測した。の酸素同位体比やSr/Ca比は、温度に関して明瞭な応答を示すが、炭酸系パラメータへの依存性は認められなかった。

また、海水の炭素同位体比と有孔虫やサンゴ、その他の炭酸塩骨格の炭素同位体比の関係に注目した解析を進めた。海洋酸性化実験では、二酸化炭素分圧の増加に伴い、添加する二酸化炭素分圧の影響で、海水の溶存無機炭素の炭素同位体比が大きく低下する。有孔虫では、殻の炭素同位体比に海水の炭素同位体比への同調性に大きな差異があることが見出された。これは、石灰化機構の違いを示唆する。平成28年度は、当初予定していた飼育実験に実施できないものがあったが、先行して実施された飼育実験の骨格試料を用いるなど、年度当初の検討目的に見合う分析及び検討を実施できたものと考えている。日本周辺海域では、サンゴの北上が進行するなど、地球温暖化の影響による環境変動が顕在化している。本研究課題では、サンゴ骨格に注目して、過去100200年間の変動を詳細に復元・検討を行なう。亜熱帯海域については、明瞭な年輪を持つハマサンゴ属のサンゴ骨格を用い、本州南方など温帯域では、卓越する枝状群体のミドリイシ類の骨格について、水温計としての利用法を開発し、環境変遷の復元にあたる。ミドリイシ水温計開発には、水産分野の専門技術の助けにより、従来に比べ格段に良好な状態でサンゴを飼育して、精密な環境制御下で形成された骨格を用いて、気候プロキシの検討を行い、気候変動研究の確度・精度向上を図る。今年度は、化石試料を扱う場合の検討を行った。サンゴ骨格を構成する初生的なあられ石から方解石への続成作用により各間接指標が受ける影響の程度について、熱ルミネッセンス評価法を活用して検討した。現生サンゴの骨格はアラレ石からなるが、化石サンゴでは骨格の一部が方解石に変質している。その変質度が少ないほど、より多くの過去の海洋情報を留めている。そのため、変質度をいかに高精度に見極めるかが課題であった。熱ルミネッセンス評価法は、フーリエ変換型スペクトロメーターを用いて、サンゴの骨格内に含まれる微量元素であるマンガンからの発光を測定して評価する方法で、マンガンの発光の波長がアラレ石と方解石で大きく異なることを利用している。この評価法は従来法に比べ検出感度が高く、従来法では12 %以上の変質度しか判別できなかったが、今回開発した技術はより微小な変質度も判別できるため、信頼性の高い海洋情報を持つ化石サンゴの選定が可能となり、過去の海洋環境を解明する研究の推進に貢献できる。平成28年度以降は、対象とするサンゴ種を増やして、環境指標の特性把握を進める。沖縄、天草、串本、西伊豆からのミドリイシ類サンゴを検討する。並行して、分析項目の拡大と新規環境指標の発見にも努める。検討に追加する対象種としては、熱帯・亜熱帯域を代表するコユビミドリイシについて同様の手法を適用しつつ、検討を進める。その他の関連プロジェクトで飼育されたサンゴ・貝類試料も活用し、Sr/Ca比に加え、Mg/Ca比、U/Ca比等を分析して、特に温度と成長速度への共依存性を解析する(U/Ca比については海水pHの影響も検討する)。今後は、化石試料を扱う場合の検討についても進捗をはかる。初生的なあられ石から方解石への続成作用により各間接指標が受ける影響の程度について、顕微ラマン分光計測法や紫外線照射下のルミネッセンス像を活用して検討することを予定している。特に、完新世温暖期の沼サンゴ層(千葉県館山市)から採取された試料については、本研究課題で取り組んできた温帯性サンゴの気候プロキシの適用例として、重点的な分析を実施する。29年度が最終年度であるため、記入しない。
カチオン-π相互作用による基質の活性化に基づいた芳香族C-H官能基化反応の開発

本研究では,金属カチオンおよび芳香族基質間のカチオン-pi相互作用を利用し,従来の触媒系では困難であった単純芳香族化合物のC-H官能基化反応の開発を検討した。カチオン-pi相互作用を最大化するために,金属カチオンを取り込むユニットおよび遷移金属への配位能を有するユニットを持つ二官能性配位子を設計し,種々反応条件の最適化を行うことで,汎用性の高い配位子合成法を確立した。一方で,種々のC-H官能基化を行ったが,効率的な反応の開発には至らなかった。これは設計した配位子の活性化能が低かったことが原因と考えられる。しかし,触媒反応の検討中にアミン類の新たなC-H官能基化を見出すことに成功した。本研究では,基質と配位子間のカチオン-π相互作用による活性化を利用した芳香族C-H官能基化反応の開発を検討した。反応中にカチオン-π相互作用を担う金属カチオンを取り込むことが可能な配位子としてアザクラウンユニットを持つ配位子を設計し,合成を行った。リンカー部位に柔軟なアルキル鎖を持つ配位子では二段階の求核置換反応を行うことで,望みの配位子を合成することに成功した。しかしながら,本合成法ではリンカー部位の構造により,収率の低下および単離が困難となることが分かった。今後は,より汎用的な合成法として,求核置換反応の際の脱離基の検討を行うことで,様々な配位子合成へと展開可能な合成法を確立する予定である。また,合成に成功した配位子を用い触媒反応の検討にも着手している。いくつかの配位子の合成には成功し,すでに触媒反応検討にも着手している。平成27年度からは,多様なリンカー部位を持つ配位子ライブラリーの構築と触媒反応検討を行う予定であり,おおよそ当初の計画通り進展している。本研究では、金属カチオンおよび芳香族基質間のカチオン-π相互作用を利用した単純芳香族化合物のC-H官能基化反応の開発を検討した。従来のC-H官能基化反応の多くは適用可能な基質が配位性官能基を持つものに限られており、官能基を持たない基質または配位性官能基から空間的に離れた位置のC-H結合の官能基化は困難であった。そこで、本研究ではこれらの問題を克服するために、官能基を必要としない高効率、高選択的なC-H官能基化反応の開発に焦点を当てた。理論計算によりカチオン-π相互作用を最大化し得る配位子設計を行った後、実際に望みの配位子の合成に成功した。配位子は遷移金属に対して配位可能なユニット、金属カチオンを取り込むユニット、およびそれらを連結するリンカーユニットから構成されており、合成経路を最適化することで多様なリンカー部位を持つ配位子の迅速合成が可能となった。加えて、本合成法は反応効率が高く、配位子のスクリーニングを容易に行うことができた。合成した配位子を用いてC-H官能基化の開発を検討した。特に、生成物の有用性を鑑みてC-Hホウ素化反応やC-Hカルボキシル化反応の開発を目指したが、当初目的とした芳香族C-H官能基化の開発には至らなかった。これは基質の活性化能が想定したものよりも低く、そのため効率的な反応が進行しなかったためと考えられる。しかしながら、アミン類の新規C-H官能化を見出すことに成功し、新たな研究の展開を見出すことが出来た。まず,様々なリンカー部位や配位部位を持つ配位子のライブラリー構築を行うために,本年度見出した合成法の最適化を行う。具体的には,脱離基などの検討を行い,収率の向上および精製法の確立を目指す。並行して,合成に成功した配位子を用い触媒反応の検討も行う。有機合成化学平成27年度4月18日に研究室で火災があり,その復旧に9か月ほど要した。その間実験を行うことができなかったため,当初の計画よりも物品費や旅費などの使用が少なく次年度使用額が生じた。当初の計画通り,物品費として1,930,953円(前年度繰越額:830,953円),旅費として231,770円(前年度繰越額:-68.230円)およびその他の経費として335,236円(前年度繰越額:135.236円)を計上する。