hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ワンポット多段階反応を利用した非天然型芳香族アミノ酸の合成

私はこれまでにスルホンの2重脱離反応を利用した芳香族化合物の簡便な合成法を確立している。本研究はこの反応を鍵ステップとしてアミノ酸など様々な官能基を有する芳香族化合物の合成を目指した。当初、アミノ酸残基を保護したスルホンを合成し出発原料に用いる予定であったが、満足できる結果は得られなかった。一方、この研究過程において、極めて興味深い芳香族化合物の合成に成功した。すなわち、2組のジフェニルアセチレンがVの字型に向かい合った「マガジンラック型分子」の合成に成功した。ここで得られた「マガジンラック型分子」は特異な3次元構造を持つことから構造有機化学的に興味が持たれる。さらに、ホスト分子としての認識能や有機材料としての様々な機能が期待されるが、これまで合成に成功した例は知られていない。一方私は、これまでの研究過程で蓄積してきた知見を基に、芳香族アセチレン化合物のカップリング反応を鍵反応として「マガジンラック型分子」の合成を実現した。ここで得られた「マガジンラック型分子」のX線構造解析を行ったところ、結晶中では「マガジンラック型分子」が大きく歪んでいることが観測された。また、芳香環部分が異なる「マガジンラック型分子」でも結晶中では分子が大きく歪んでいることが分かった。一方、「マガジンラック型分子」の溶液中での挙動をNMRで観測したところ、分子全体が極めて高い対称性を保っていることが分かった。また、低温NMRを観測した場合にもこの高い対称性が見られたことから、溶液中ではこの「マガジンラック型分子」が極めて柔軟であり、コンフォーメーションが容易に変化することが分かった。天然には存在しない型のアミノ酸を簡便にかつ大量に合成する方法が開拓できれば、アミノ酸を利用した材料化学や医薬開発の分野に新たな展開が拓けることが期待される。今年度は入手が容易な天然型アミノ酸を原料とするビルディングブロックの合成を検討した。我々のグループはこれまでにスルホンを出発原料として簡便な実験操作で芳香族化合物を合成することに成功している。したがって、天然型アミノ酸を原料に用いてスルホン部分を有するビルディングブロックを調製、続いてこのブロックから芳香環を合成すれば、これまでに知られていないアミノ酸が容易に入手できると考えた。アミノ酸はアミノ基とカルボン酸を近くに持っている。そのため、アミノ基およびカルボン酸の両方を同時に保護し不活性化する必要がある。ところがこれら2つの官能基のいずれか一方を保護し不活性化する手法は知られているものの、2つの官能基をを同時に両方とも保護する簡便な方法はこれまでに知られていない。そこでアミノ酸のアミノ基およびカルボン酸を簡便な手法で同時に不活性化し、反応後には容易に脱保護が可能な保護基の開発を行った。まず、2つの官能基に対してそれぞれ古くから知られている保護を色々な組み合わせで行った。しかし、当初目的とした堅牢かつ簡便な保護・脱保護操作を満足する組み合わせは今までに見つかっていない。すなわち、これまでに報告されている手法を用いたアミノ酸の保護では、芳香環を導入する反応条件では不安定であった。一方、過酷な反応条件にも充分な安定性を持つ保護基を利用した場合には、脱保護の際に厳しい反応条件が必要となるなど、デメリットも多い。そこで、全く新しい観点に立ち、これまでにない新しいアミノ酸の保護方法やアミノ酸の等価体の合成を行うことにした。現在も引き続き、新たな保護基の開発およびアミノ酸等価体の開発を行っている。
海底熱水循環が海洋溶存有機物の分布に及ぼす影響に関する研究

海水には多くの炭素が得溶存有機物として存在し、その総量は大気中にCO2として存在する炭素の量に匹敵すると見積もられている。しかし、その海洋溶存有機物の挙動についてはほとんど解明されていない。本研究では、海底下から噴出する熱水活動と溶存有機物の関係を調べた。その結果、熱水活動は基本的には海洋中の溶存有機物を減少させるが、その効果は極めて小さい。しかし、海底から噴出した熱水が海洋中に拡散していく過程で形成するプルーム中では、微生物の大量増殖に伴い溶存有機物が生産され、海洋の溶存有機物の分布に大きな影響を与えていることが明らかになった。海底熱水活動に伴い、そもそも海水中に溶存している有機物は海底下で起こる熱水循環過程で除去されるのか、それとも地下生物活動などに伴い有機物の供給源となるのか、を明らかにすることを目的に、地質背景の異なる複数の熱水系から採取された熱水試料中の溶存有機炭素(DOC)濃度および低分子有機酸(ギ酸、酢酸)の分析を行った。本年度は、伊豆-小笠原弧上の水曜海山、沖縄トラフの鳩間海丘、伊平屋北部、南奄西海丘、鹿児島湾内の若尊火口の5カ所の熱水系から採取された試料について分析を行った。分析に先立ち、本研究費で導入した有機酸分析システムについて、これまで海水中の低分子有機酸分析に用いていたDIONEX社製イオンクロマトグラフと比較を行い、ギ酸、酢酸の分離性能が同等であること、検出感度は現時点で目標レベルには達していないもののDIONEXのものよりは優れていることを確認した。分析の結果、DOC濃度は300°Cを超す高温の熱水試料であっても、幅広い濃度を示すが、熱水循環の経路に有機物を含むような堆積物を伴わない水曜海山では、周辺の熱水の影響のない海水より低いDOC濃度を示すことがわかった。一方、熱水端成分組成の高いアルカリ度とアンモニア濃度から沖縄トラフでは熱水循環の経路に有機物を含む堆積物の寄与が伺えるが、DOC濃度は水曜海山より有意に高くなっていた。しかし、沖縄トラフの試料でもアルカリ度とアンモニア濃度が他の熱水より低い伊平屋北部では、DOC濃度は海水のそれより低いことがわかった。これらの結果から、海水中のDOCは基本的に熱水循環過程で岩石に瞬着、もしくは高温の反応帯で分解されることによって除去されているが、堆積性有機物の寄与がある熱水系では、堆積物由来の有機物を再び取り込みつつ湧出していると考えられる。有機酸については現在分析を進めているところである。本年度は、沖縄トラフの鳩間海丘、伊平屋北部、鹿児島湾内の若尊火口の3カ所の熱水系から採取された試料について分析を行った。また、同時に前年度本研究費で導入した有機酸分析システムについて、検出感度向上のための分析条件の検討を進めた。分析の結果は、前年度の結果を裏付けるもので、DOC濃度は熱水系の地質背景を反映し、300°Cを超す高温の熱水試料であっても、堆積物に覆われた熱水系では周辺海水より高いDOC濃度を示し、堆積物に欠く熱水系では周辺海水よりも低いDOC濃度であることが明らかになった。低分子有機酸についてはギ酸および酢酸について検出限界濃度0.1μM/kgの条件で分析が出来る状態となった。この条件で本年度採取した試料の分析を進めたところ、DOC濃度とほぼ同様な傾向を示し、堆積物に覆われた熱水系では酢酸の濃度が高い傾向にある。しかし、堆積物に欠く熱水系から採取された高温熱水試料にもギ酸が検出され、熱水成分であるシリカの濃度と酢酸およびギ酸の濃度に相関が認められることから、これら有機酸は熱水噴出孔下の熱水溜まりもしくは岩石と海水が高温条件で反応する海底下深部に由来すると考えられる。このことから、これら成分は必ずしも熱水噴出孔下生物の影響を強く受けているものではないことを示唆している。有機酸の分布については次年度詳細に検討を進める。

本年度は、沖縄トラフの鳩間海丘、伊平屋北部、多良間海丘の3カ所の熱水系から採取された試料について分析を行うと共に、低分子有機酸の高感度分析に取り組んだ。本年度は特に高温の熱水に限らず、噴出孔から噴きだした後、海水と混ざりながら上昇する熱水プルーム試料についても解析を勧めた。分析の結果、高温の熱水にはあまり溶存有機物は存在しないものの、周辺海水に比べ濃度がわずかに低い値にとどまり、中央海嶺やカルデラを伴う海底火山の研究例から推定されている熱水のフラックスに基づき海水中の溶存有機炭素リザーバーに対する熱水循環の寄与を評価したところ、その寄与はごくわずか(0.1%以下)であることがわかった、しかし、熱水プルームについては周辺海水に比べ、23割ほど溶存有機炭素濃度が高く、プルームのフラックスから検出した溶存有機炭素の生産速度は、光合成プランクトンによって海面表層で生産され深海にもたらされる有機炭素量と同等であることが推察された。よって、熱水活動そのものは海水への有機炭素の供給源として働いている可能性が高いと考えられる。有機酸の測定については、複数の誘導態化による高感度分析を試したが、熱水の場合、溶存する金属や還元物質の妨害のためか、期待した感度に到達することができなかった。今後のさらなる分析条件の検討が必要であることがわかった。
無機ナノロッドおよび液晶高分子に基づく動的ハイブリッド材料創成

無機ナノロッドの動的配向制御を実現するため、その駆動力となる液晶高分子の組織構造を効果的に動的制御する材料設計をおこなった。ネマチック液晶高分子の側鎖に非液晶性のアルキル鎖を導入することで、機能性分子を受容し側鎖メソゲンとの相互作用の効果を高められることを見出した。またサブ100nmの液晶高分子薄膜における光配向挙動、低分子液晶による構造形成促進などを明らかにし、ナノロッド配向の動的制御に必要な要素技術を展開した。ネマチック液晶高分子に基づく構造形成、および、その動的制御を実現するため、側鎖メソゲンに対して低分子液晶や機能性分子が効果的に相互作用し、メソゲンの配向を柔軟に制御しうる材料を設計する必要がある。この観点から、ネマチック液晶高分子と低分子との相互作用を中心に、材料設計および合成を進めた。機能性分子の側鎖メソゲンへの相互作用および高次構造形成を示す指標として、キラル分子によるキラルネマチック液晶相形成を検討した。フェニルベンゾエート部位をメソゲンとして有するメタクリレートモノマーから、原子移動ラジカル重合法により単峰性ネマチック液晶高分子を合成した。キラル分子として、Sー811およびISOー(6OAB)2を用い、ネマチック液晶高分子との親和性および液晶性への影響を調べた。示差走査熱量測定、偏光顕微鏡観察などの結果から、いずれのキラル分子もネマチック液晶高分子に相溶すること、らせん誘起力の大きいISOー(6OAB)2を添加した場合にキラルネマチック相が形成されることを見出した。さらに、ネマチック液晶高分子の側鎖に、非液晶性の側鎖をランダムに導入することで、機能性分子のメソゲンへの相互作用を促す材料設計を行った。フェニル基またはアルキル鎖を導入したネマチック液晶性ランダム共重合体を合成し、非液晶性側鎖がキラル分子との親和性に与える影響を調べた。アルキル鎖の導入した場合に、キラル分子のアルキル鎖との相互作用により親和性が向上することを見出した。また、無機ナノロッドへのネマチック液晶高分子のグラフト密度、および、配向形成を補助する最適な低分子ネマチック液晶を明らかにするため、液晶相転移温度や分子構造の観点から低分子ネマチック液晶の選定を行い、分子協調的相互作用の有無などについての基礎的知見を得た。ネマチック液晶高分子に基づくナノ構造の制御性を高める分子設計の点で重要な知見を得た。動的ハイブリッド材料の基礎となる、ネマチック液晶高分子の光配向運動を検討した。本研究の主材料であるネマチック液晶高分子PMA(4OPB)の側鎖メソゲンはフェニルベンゾエート基であるが、この官能基は光Fries転位を起こすことが報告されている。これに着目し、高分子薄膜内でも紫外光照射による光Fries転位、および、これに起因したメソゲンの光配向が生じるかどうかを調べた。膜厚約30nmのPMA(4OPB)薄膜を調製し、紫外光の照射による光化学反応の進行を調べたところ、Fries転位に由来する吸収スペクトル変化が確認され、サブ100nmの薄膜内でもバルク状態と同様に光Fries転位が進行することが分かった。薄膜に直線偏光紫外光を照射し、その後アニール処理を施すことによる、メソゲンの配向状態の変化を追跡した。照射エネルギー、アニール温度、アニール時間の各パラメータを調節し、入射光の偏光軸と直交する方向にメソゲンが配向する形で光配向が誘起されることが分かった。膜厚約100nmの薄膜と比較したところ、膜厚30nmの薄膜の方が配向度が低く、配向に要する時間が長い傾向にあった。基板界面および空気界面によるメソゲン運動の束縛の影響を受けていることが示唆された。薄膜状態における運動性を向上させる必要が示されたため、低分子液晶との複合化を図った。示差走査熱量測定による相溶性の評価から低分子液晶材料の選定を進め、光配向挙動への影響を調べたところ、配向に要する時間が短時間化することが見出された。ハイブリッド材料に動的運動性を与える基礎として、本研究の主材料である液晶メソゲンのサブ100nm薄膜における光配向を実現するとともに、膜厚依存性から薄膜特有の運動性についての知見を得た。動的ハイブリッド材料を実現するのに重要な知見を得たものであり、研究の進展はおおむね順調であると考える。無機ナノロッドは多様な機能に基づくナノスケールデバイスの基礎として注目されている。本研究課題では、無機ナノロッドと液晶高分子および低分子材料との複合化、さらには光応答材料材料の導入などにより、液晶分子の組織化能力を最大限に活用し、ナノロッドを任意に配向させることを可能とする材料創製を目指したものである。基本となるネマチック液晶高分子として、側鎖メソゲンに対して低分子液晶や機能性分子が効果的に作用する材料設計を進めた。前年度までに、機能性分子の側鎖メソゲンへの相互作用・高次構造形成を示す指標としてキラル分子によるキラルネマチック液晶相形成を検討し、フェニルベンゾエート骨格を側鎖メソゲンとするネマチック液晶高分子にイソソルビド誘導体を相溶させることでキラルネマチック層が発現すること、非液晶性側鎖をランダムに液晶高分子に共重合させることでキラル分子との相互作用が促進されることを見出した。

またフェニルベンゾエート基の光Fries転移に基づく光配向現象を活用するため、液晶高分子薄膜の光応答性を検討し、100nm以下へ薄膜化することによる配向応答性の低下、基板および空気界面による分子運動の束縛を示す結果を得るとともに、低分子液晶の補助による配向促進の可能性を見出した。最終年度では、液晶高分子の光応答および運動性をさらに促進させる材料設計を進めた。フェニルベンゾエート基をメソゲンとするネマチック液晶高分子を主体とし、これに非液晶性アルキル側鎖をランダムに導入することで、低分子液晶材料を相溶させることによる光再配向が促進され、100nm以下の薄膜状態において非液晶性側鎖および低分子材料の導入前と比べて飛躍的に短時間化することに成功した。基板界面による束縛の影響を解消し自由度の高いナノロッド配向を実現する道筋を拓いた。無機ナノロッドの動的配向制御を実現するため、その駆動力となる液晶高分子の組織構造を効果的に動的制御する材料設計をおこなった。ネマチック液晶高分子の側鎖に非液晶性のアルキル鎖を導入することで、機能性分子を受容し側鎖メソゲンとの相互作用の効果を高められることを見出した。またサブ100nmの液晶高分子薄膜における光配向挙動、低分子液晶による構造形成促進などを明らかにし、ナノロッド配向の動的制御に必要な要素技術を展開した。ネマチック液晶高分子により形成されるナノ構造を柔軟に制御すること、さらに、この制御性を向上させることが本研究課題の基礎となる。機能性部位の導入によるメソゲンの配向性の制御を促進するという材料設計の方針に基づき、無機ナノロッドにグラフトする密度の制御のみではなく、ネマチック液晶高分子の側鎖を間引いたランダム共重合体を用いることが有用であることを見出した。また、低分子液晶の分子構造や液晶温度範囲の観点から材料の選定を進めるに至っている。ナノロッドの配向構造を自在に制御する基礎的知見を蓄積しており、研究の進展はおおむね順調であると考えている。桂皮酸誘導体など、より効率的な配向運動および架橋による材料固定を可能とする材料の導入について、研究連携者との連携を強める。得られたネマチック液晶高分子をナノロッドにグラフトし、ハイブリッド材料の動的運動の実現につなげる。また半導体に限らずプラズモニクス材料などからなるナノロッド材料への展開可能性について学会活動などで議論し、多様な材料への展開可能性を探る。機能材料化学ネマチック液晶性メソゲンに機能性分子をアクセスさせる高分子材料設計や、構造形成を促進する低分子液晶に関して得た知見に基づき、今後は、半導体ナノロッドの配向形成メカニズムの解明へフィードバックすることで、精密なナノロッド配向を実現する材料の最適化を行う。また、光配向制御を実現するため、これまでの知見で得た液晶高分子の側鎖に光り反応性部位を導入し、直線偏光照射によるメソゲンの光配向現象を確立し、これをナノロッドにグラフトすることで、光応答性の検討を進める。最終的に多様なナノロッドの配向制御およびデバイス構築を達成するため、ナノロッドや電極端子などの適切な配置についての議論を並行して進める予定である。研究連携者との打ち合わせを、学会期間と併せること等により旅費経費が見込みより低く抑えられた。また、光反応性分子として従来用いていた分子を適用して汎用的な材料とできたことによる材料費が低く抑えられた。液晶高分子のモノマー合成のスキームをほぼ確立したこと、一部の機能性分子については他の研究室の協力により提供を受けられたことなどから、材料合成に要する試薬購入費が低く抑えられた。
登校拒否児の生体リズムに関する研究〓治療・予後との関連において

1.今回の研究は登校拒否症の治療と予後に重点をおいたので、まず、治療をして当科で使用している抗うつ剤の登校拒否症に対する治療効果を検討してみた。対象は当科に受診したときの治療が明らかで、かつ予後の判明している47例で、このうちamitriptyline,clomipramine,levomepromazine,sulpyrideなどの抗うつ剤使用群のうち、登校状況が改善したものは53%であった。一方、非使用群では60%が軽快しており、抗うつ剤が登校拒否に対して必ずしも有効とは言えない結果となった。しかし、コントロール・スタディではないので、実際に抗うつ剤を投与した症例は一般に投与しなかった症例よりも重症例が多く、有効率が低い結果となった可能性が否定できない。2.登校拒否児へのChronotherapyとしての抗うつ剤の使用の裏付けとして、三環系抗うつ剤がサーカディアン・リズムに及ぼす影響をラットをつかった動物実験で検討中である。一つの方法として、ラットの明暗周期の位相をずらし、再同調するまでの早さでリズムへの影響を見ることが可能であるが、デジプラミン、イミプラミン、クロミプラミン投与群と、対照群では再同調率に差は見られなかった。3.前回の研究で、登校拒否児では生体リズムの様々なパラメータで異常が見られることを指摘した。そこで今回はこれらの生体リズムの異常と予後との関連を検討した。その結果、尿量および尿中Na排泄量、夜間深部体温、心拍数では入院時の検査で異常が見られた群と正常であった群とで予後に差は見られなかった。また、β-エンドルフィンでは、入院検査後まもなくの予後調査では、日内変動の有無と予後との関連性が見られたが、今回調査をした長期予後では関連性が薄くなっていた。しかし、これらの結果も予後の判明している例数が十分でなく、確定的なことは言えなかった。登校拒否児では,かなりの頻度にリズムの乱れ,すなわち朝の起床と夜の就眠が遅れる傾向にある.これは終液睡眠脳波や深部体温のパターン, β-エンドルフィシ,皮膚電位,心拍数,尿中電解質,尿中カテコールアミンの日内変動などのパラメーターについて検査するとかなりの頻度で異常が見られることが前回の報告で判明した.このうち,今回は終夜睡眠脳波について,睡眠のパターンを,さらに客観的に表示するために,レムーノンレム睡眠の周期性について検討した.これはGlobusらの方法を応用したもので,レム期ノンレム期にそれぞれ1, 0という数字を与え,これによる時系列から二値自己相関図を書かせるもので,対照群と比べ,登校拒否群ではレムーノンレム睡眠の周期性に乏しいという結果が得られた.前回,様々のパラメーターについて検査を行った症例の経過および転帰を詳細検討するために,当科初診より約2年を経過した55例についてアンケート調査を行った.このうち,現在登校しているものは35例(63%)で,まったく休まず登校しているものは26例(47%),休みながらも登校可能なものは9例(16%)であった.

一方,現在も登校していないものは20例(37%)であったが,高校を中退したものや,中卒のみのものがあわせて10例あり,これを除くと予後の悪いものは10例(17%)であった.β-エンドルフィンおよびコルチゾールの日内変動に着目し,この両者ともリズム異常を来たしているものと,両者とも正常であったものと比較すると,予後不良群は両者とも異常の6例中4例(67%)に見られたのに対し,両者とも正常の8例中では2例(25%)のみであった.このように,生体リズムの乱れと予後とは関連があるものと推察されるが,そのほかのパラメーターと予後との関係については現在検討中である.1.今年度は登校拒否症の治療と予後との関連を検討した。まず、治療として当科で使用している抗うつ剤の登校拒否症に対する治療効果を検討してみた。対象は当科に受診したときの治療が明らかで、かつ予後の判明している47例で、このうちamitriptyine.clomipramine.levomepromazine.sulpyrideなどの抗うつ剤使用群のうち、登校状況が改善したものは53%であった。一方、非使用群では60%が軽快しており、抗うつ剤が登校拒否に対して必ずしも有効とは言えない結果となった。しかし、コントロール・スタディではないので、実際に抗うつ剤を投与した症例は一般に投与しなかった症例よりも重症例が多く、有効率が低い結果となった可能性が否定できない2.登校拒否児へのChronotherapyとしての抗うつ剤の使用の裏付けとして、三環系抗うつ剤がサーカディアン・リズムに及ぼす影響をラットをつかった動物実験で検討中である。一つの方法として、ラットの明暗周期の位相をずらし、再同調するまでの早さでリズムの影響を見ることが可能であるが、デジプラミン、インプラミン、クロミプラミン投与群と、対照群では再同調率に差は見られなかった。3.今年度は、研究のまとめとして、今までの研究で登校拒否児に異常の見られた生体リズムの様々なパラメータについて予後との関連を検討した。その結果、尿量および尿中Na排泄量、夜間深部体温、心拍数では入院時の検査で異常が見られた群と正常であった群とで予後に差は見られなかった。また、β-エンドルフィンでは、入院検査後まもなくの予後調査では、日内変動の有無と予後とに関連性が見られたが、今回調査をした長期予後では関連性が薄くなっていた。しかし、これらの結果も予後の判明している例数が十分でなく、確定的なことは言えなかった。
マグネシウム合金の非対称繰返し曲げ加工による高機能化

六方晶金属はすべり系が制限されているため冷間成形性が悪くマグネシウム合金の展伸材は利用が制限されている.成形性の改善には底面集合組織のランダム化必要とされるため,繰返し曲げ加工をAZ31マグネシウム合金に実施した.対称曲げに比べて上下ロールの径が異なる非対曲げは焼鈍し後に高い成形性を示した.EBSD解析により連続非対称曲げ加工することで{0001}底面集合組織が弱化されRD方向へランダム化される傾向が確認でき,板厚中心部においても双晶変形が多く発現させることができるため180°Cで12時間焼鈍しすることで,加工前の板厚中心硬さを維持しつつ,成形性の向上を図ることが出来た.ロールピッチは40mmで上ロール3本で下ロールが4本のロール曲げ装置を用いて繰返し曲げ加工を行う.ロール径はΦ32を用い,ロール幅は120mmとした.送り速度は110mm/sとした.供試材にはマグネシウム合金AZ31の板厚0.5mmおよび1.0mmの圧延材を幅80mm,長さ250mmにシアにより切断したものを使用した.ロールの押し込み量を調節し,1パスあたりそれぞれ,0.016,0.018の塑性ひずみが表層に導入されるようにした.1パスあたりのひずみはロールによる2回の曲げ曲げ戻しサイクルの累積ひずみである.1.0mmに対しては,0.047の塑性ひずみを導入する試験も実施した.加工前に400°Cで1時間焼鈍し,加工後の焼鈍(400°Cで1時間)の有無の影響を調査した.焼鈍が無い場合は加工パス数の増加に伴い硬さはHv60からHv70程度まで上昇するが,成形性の指標であるエリクセン値3.05から2.96に低下した.焼鈍材では硬さは加工前と比べるとHv55に低下したが,7パス加工材では板厚によらず,エリクセン値は3.3まで上昇した.引張試験の結果から,降伏応力は加工後の焼鈍で低下するが,引張強さはほとんど変化していないため,強度を保ちつつ,成形性をわずかではあるが増加させることができたといえる.また1パスあたりの塑性ひずみが大きい方が少ない累積ひずみで特性を変化出来ることが分かった.エリクセン値からもまだまだ冷間加工に使えるレベルには達していない.ロールピッチは40mmで上ロール3本で下ロールが4本のロール曲げ装置を用いて繰返し曲げ加工を行う.対称曲げではロール径をφ32、非対称曲げでは、下ロールをφ32,上ロールをφ28とした.供試材にはマグネシウム合金AZ31の板厚1.0mmの圧延材を使用した.ロールの押し込み量を調節し,1パスあたりそれぞれ,0.047の塑性ひずみが表層に導入されるようにした.1パスあたりのひずみはロールによる2回の曲げ曲げ戻しサイクルの累積ひずみである.加工前に400°Cで1時間焼鈍し,加工後の焼鈍(400°Cで1時間,180°Cで1時間、160°Cで1時間)の有無の影響を調査した.対称曲げでは、焼鈍しが無い場合は加工パス数の増加に伴い硬さはHv60からHv73程度まで上昇するが,成形性の指標であるエリクセン値3.05から2.96に低下した.焼鈍材では硬さは加工前と比べると400°C、180°C、160°Cでそれぞれ、Hv55,Hv45,Hv67となりエリクセン値はそれぞれ,3.4,3.56, 3.2となった.180°Cと160°Cでは大きな違いが見られたがこの20°Cの間に再結晶温度が存在するからである.非対称曲げでは、加工により、Hv73まで上昇し,エリクセン値は3.20に上昇した.硬さは対称曲げとほぼ同等であったがエリクセン値はわずかに上昇する結果となった.焼鈍材では硬さは加工前と比べると400°C, 180°C, 160°Cでそれぞれ,Hv49,Hv42,Hv60となりエリクセン値はそれぞれ、3.9,3.57, 3.4となった.これらのことより,硬さと成形性のバランスから非対称曲げの効果が確認された.幾何学的に求められるひずみが等しい条件で曲げ加工を行ったが,非対称曲げではせん断ひずみが大きくなる.この影響を有限要素法によっても解析したが,明確なひずみ分布の違いを得ることが出来なかった.解析に求める応力ひずみ曲線に圧縮ー引張の非対称性を導入し解析を行う予定である.研究は計画通りに進んでおり,異径ロールによる上下非対称曲げと焼鈍しにより対称な時よりも成形性が向上する結果が得られている.有限要素解析を実施し,ひずみ分布を検証したが,解析されたひずみ分布の差よりも大きな変化が実験では現れており,そのメカニズムに関しての検討が必要である.ロールピッチは40mmで上ロール3本で下ロールが4本のロール曲げ装置を用いて繰返し曲げ加工を行った.

対称曲げではロール径をφ32,非対称曲げでは,下ロールをφ32,上ロールをφ28とした.供試材にはマグネシウム合金AZ31の板厚1.0mmの圧延材を使用した.ロールの押し込み量を調節し,1パスあたりそれぞれ,0.047の塑性ひずみが表層に導入されるようにした加工前に400°Cで1時間焼鈍し,加工後の焼鈍(400°Cで1時間,180°Cで1時間,160°Cで1時間)の有無の影響を調査した.対称曲げでは,焼鈍しが無い場合は加工パス数の増加に伴い硬さはHv60からHv73程度まで上昇するが,成形性の指標であるエリクセン値3.05から2.96に低下した.焼鈍材では硬さは加工前と比べると400°C,180°C,160°Cでそれぞれ,表層硬さは,Hv55,Hv45,Hv67中心部硬さは、Hv60, Hv63, Hv70となりエリクセン値はそれぞれ,3.4,3.56, 3.2となった. 180, 400°Cでは表層に再結晶粒が観察された.またEBSD解析により160°C,180°Cの焼鈍材では中心部に双晶が10%程度観察され,集合組織の分散も観察された.非対称曲げでは,加工により,Hv73まで上昇し,エリクセン値はわずかに低下した.焼鈍材では硬さは400°C, 180°C, 160°Cでそれぞれ,表層では,Hv49,Hv42,Hv60,中心部では,Hv60, Hv63, Hv70エリクセン値はそれぞれ,3.9,3.57, 3.4となった.また双晶の分率も15%程度と対称曲げより高かった.これらのことより,硬さと成形性のバランスから非対称曲げの効果および,表層と中心部の組織制御により強度と成形性のバランスを取ることが出来ることが確認された.成果報告(国際会議)のために期間を延長したが,非対称曲げによる,傾斜組織制御を効果的に行うことができることを示すなど実験は順調に進んでいる.しかしながら実験で得られた非対称曲げの効果を有限要素法による変形解析から検討している応力構成式が適切でないためか,ひずみ分布の違いが得られていない.ロールピッチは40mmで上ロール3本で下ロールが4本のロール曲げ装置を用いて繰返し曲げ加工を行った.非対称曲げで,下ロールをφ32,上ロールをφ28とした.供試材にはマグネシウム合金AZ31の板厚1.0mmの圧延材を使用した.ロールの押し込み量を調節し,1パスあたりそれぞれ,0.047の塑性ひずみが表層に導入されるようにした加工前に400°Cで1時間焼鈍し,加工後の焼鈍(400°Cで1時間,180°Cで1時間,160°Cで1時間)の有無の影響を調査した.この条件はH2627年の成果に基づき1パスあたりの加工量が大きいほど効果的に組織変化を起こすことが出来ることより決定した.曲げ加工により,Hv73まで上昇し,エリクセン値はわずかに低下した.焼鈍材では硬さは400°C, 180°C, 160°Cでそれぞれ,表層では,Hv49,Hv42,Hv60,中心部では,Hv60, Hv63, Hv70となりエリクセン値はそれぞれ,3.9,3.57, 3.4となった.また双晶の分率も15%程度と対称曲げより高かった.H29年度はパス数の増加および温間V曲げ試験(パンチの先端R=2mm)を実施した.パス数を2パス加工から4パス加工に増加させたが,強度上昇はほとんどなく,エリクセン値も低下したことより曲げひずみの増加に伴う内部欠陥の増加の影響が考えられる.曲げ試験では100°Cではすべての熱処理条件で表層の割れが生じたが,150°Cでは400°C, 180°Cでの焼鈍材は割れなく曲げることが出来た。これらのことより,硬さと成形性のバランスから非対称曲げの効果および,表層と中心部の組織制御により強度と成形性のバランスを取ることが出来ることが確認された.六方晶金属はすべり系が制限されているため冷間成形性が悪くマグネシウム合金の展伸材は利用が制限されている.成形性の改善には底面集合組織のランダム化必要とされるため,繰返し曲げ加工をAZ31マグネシウム合金に実施した.対称曲げに比べて上下ロールの径が異なる非対曲げは焼鈍し後に高い成形性を示した.EBSD解析により連続非対称曲げ加工することで{0001}底面集合組織が弱化されRD方向へランダム化される傾向が確認でき,板厚中心部においても双晶変形が多く発現させることができるため180°Cで12時間焼鈍しすることで,加工前の板厚中心硬さを維持しつつ,成形性の向上を図ることが出来た.
眼球振動計測を用いた内視鏡下副鼻腔手術(ESS)副損傷危険警告システムの開発

内視鏡下副鼻腔手術(以下ESS)は慢性副鼻腔炎を代表とする鼻・副鼻腔疾患の標準的治療として位置づけられている。しかし、様々な医原性副損傷を来すことが報告されている。これら副損傷で最も多いのは、眼窩副損傷であり、とりわけ眼窩壁損傷が最多である。眼窩壁損傷を来した場合でも、眼窩侵入などの軽度障害であれば、眼球運動障害を引き起こす可能性は低いが、マイクロデブリッターのようなpowered instrumentを使用して副損傷が生じた場合には、外眼筋損傷などの高度障害が引き起こされることが予想される。ESS施行時の眼窩損傷リスク検知システムの作成を最終目標とし、リスク検知システム作成のpreliminary studyとして、ESSの施行時に、PVDFフィルムを使用し眼球の微小振動を計測し解析する。【目的】PVDFフィルムによる眼球・眼窩振動測定が危険察知の指標となり得るか検討する。【方法】ESS時にPVDFフィルムを患者の両目の瞼の上に乗せ固定する。フィルムに加わる振動によって生じる電荷信号を測定しFFT解析を行った。MDが眼窩内側壁付近にある時間帯のデーターを「要注意状態」と定義し,中鼻甲介方向の内側篩骨洞でMDを使用している時間帯は「安全状態」であると定義し、それぞれに対しMDがもたらす微小振動に注目し、振幅値の左右比を解析した。【結果】13件の実際の手術症例、2件の献体症例(倫理委員会で承認済み)で計測した振動波形に対して検討した。生体では160Hzで安全状態より要注意状態の振幅比が大きい症例が11症例見られ、80Hzでは5例であった。献体2件では殆どの周波数で要注意状態の方が振幅比が大きかった。【考察】症例ごとに振幅比の傾向に違いがあるが,80 Hz、160 Hz帯域の振幅比に注目することで要注意状態と安全状態を判別できる可能性が示唆される。理由PVDFフィルムを使用し、ESS時の眼球の微小振動を測定した。手術後に手術中の内視鏡動画とそれに伴う振動波形を術者と測定者が確認し合い分析した。MD操作位置と左右のPVDFフィルムとの距離が異なるため,左右のフィルムから得られる出力値には差が生じることが推測される.そこで,要注意状態と安全状態での計測結果の比較を行うために,各症例で計測した振動波形に対して,80 Hzと160 Hz帯域を中心に0.1 sごとの最大振幅の時間変化を求めた.削除側と対側の最大振幅から振幅比(削除側振幅/対側振幅)の時間変化を求め,要注意状態および安全状態の各時間帯における振幅比の平均値を症例毎に求めた。13件の実際の手術症例、2件の献体症例(倫理委員会で承認済み)で計測した振動波形に対して検討した。献体2件では殆どの周波数(80、160、320、400Hz)で要注意状態の方が振幅比が大きかった。更に献体では眼窩内側壁内へ侵入した場合の測定も可能であったが、どの注目した周波数においても要注意状態の方が振幅比が大きかった。これらの結果から考察すると症例ごとに振幅比の傾向に違いがあるが,160 Hz帯域の振幅比に注目することで要注意状態と安全状態を判別できる可能性が示唆される。しかし、以前から課題としている手術中にリアルタイムに術者に伝える機能の開発が進まない事、適切なPVDFフィルムの形状開発の遅延によって進捗状況としてはやや遅れていると考える。測定の精度・安定性の確保が第一と考える。1眼窩の形状によりPVDFフィルムの装着不備で安定した測定ができない症例があるため、同じPVDFフィルムでも弯曲の形状に対して安定した測定を行えるような形状の物を使用することを試行していく。FDT-PVDFフィルムは,長方形のピエゾセンサ部からオフセットをとって柔軟性のある回路材であるピエゾポリマーテール(柔軟性のあるリード線)が延びており,出力先に対してBECコネクタによって接続される.FDT-PVDFフィルムを用いて眼窩の弯曲した面をモデル化した水風船と,人体ノイズの影響を確認するため前腕で計測したところ、計測は可能であったため期待が持てたが、今のところ実症例では適切な計測が困難である。今後はメーカーに確認し、オーダーメードによるフィルム作成を検討していく。2手術中にリアルタイムに内視鏡画面と解析画面がリンクできるようなシステムの構築が本研究には不可欠である。電気通信大学に依頼して同システムが実現可能か検討してもらっており、技術的には可能と返答を得ているので推進していく。3症例を積算しデーターを蓄積することにより、より正確な評価基準を構築していく。特に、生体で眼窩内側壁を切除する症例での振動測定を行えると信憑性が高まる。4適切な分析方法の検討。現在あるデーターの洗い直しを行い、レトロスペクティブにも分析法の妥当性を検討する。以上を今後の推進方策としていく。しかし、副鼻腔は周囲を眼窩、頭蓋底と接し、視神経、内頚動脈などの重要な器官が副鼻腔に突出しており、様々な医原性副損傷を来すことが報告されている。

これら副損傷で最も多いのは、眼窩副損傷であり、とりわけ眼窩壁損傷が最多である。眼窩壁損傷を来した場合でも、眼窩侵入などの軽度障害であれば、眼球運動障害を引き起こす可能性は低いが、マイクロデブリッターのようなpowered instrumentを使用して副損傷が生じた場合には、外眼筋損傷などの高度障害が引き起こされることが予想される。ESS施行時の眼窩損傷リスク検知システムの作成を最終目標とし、リスク検知システム作成のpreliminary studyとして、ESSの施行時に、PVDFフィルムを使用し眼球の微小振動を計測し解析する。検出した振動は手術器具の種類や操作部位によって、その大きさや周波数成分が異なるため、これらの振動波形を目標症例数で収集することにより安全部位、危険部位の差異を明確にすることが可能と予測される。現在までの測定結果では、眼球の微小振動を測定し、手術後に手術中の内視鏡動画を見直し、危険領域と安全領域を術者と計測者で確認し合い、同部位操作時での両眼球の微小振動を比較したところ、安全、危険の判断はある程度可能であり、特にマイクロデブリッターによる篩骨洞の眼窩内側壁周辺の処置時に80Hzと160Hzの振動が眼窩内に伝わる特徴を有する症例が存在する事を確認した。さらには貯蔵したデータを生かして他の解析方法でも確認する事や、術中リアルタイムに解析が行えるシステムの構築も試みている。PVDFフィルムを使用し、ESS時の眼球の微小振動を測定した。手術後に手術中の内視鏡動画とそれに伴う振動波形を術者と測定者が確認し合い分析した。MD操作位置と左右のPVDFフィルムとの距離が異なるため,左右のフィルムから得られる出力値には差が生じることが推測される.そこで,要注意状態と安全状態での計測結果の比較を行うために,11件の症例で計測した振動波形に対して,80 Hzと160 Hz帯域における0.1 sごとの最大振幅の時間変化を求めた.削除側と対側の最大振幅から振幅比(削除側振幅/対側振幅)の時間変化を求め,要注意状態および安全状態の各時間帯における振幅比の平均値を症例毎に求めた。80 Hzでは,安全状態より要注意状態の方が平均振幅比が大きい例が3症例のみ見られた。対して,160 Hzでは,安全状態より要注意状態の方が平均振幅比が大きい例が9症例見られた。症例ごとに振幅比の傾向に違いがあるが、80 Hz帯域の振幅に注目するよりも160 Hz帯域の振幅に注目することでより要注意状態と安全状態での特徴的な傾向が見られることが分かった。しかし、手術中にリアルタイムに術者に伝えることが困難である事や、眼窩の形状に個人差があり症例によって計測値が安定しないため計測した全ての症例で有効な計測値が得られておらず、本当に160Hzの振動が有意なのかは検証が必要である。よって進捗状況としてはやや遅れていると考える。内視鏡下副鼻腔手術(以下ESS)は慢性副鼻腔炎を代表とする鼻・副鼻腔疾患の標準的治療として位置づけられている。しかし、様々な医原性副損傷を来すことが報告されている。
正浸透プロセスに特化した熱相転移を伴う超低漏洩性駆動溶液の開発

正浸透膜法は水が自発的に移動するという現象を利用した省エネルギー的な手法であり、本手法の実現には、処理対象水よりも高い浸透圧を有し、かつ膜からの漏洩性が低い駆動溶液(DS)の開発が求められる。さらに、処理対象水から水を引き抜いて得られる希釈されたDSは容易に純水と分離される機能性が必要となる。しかしながら、これらの高機能性DSの開発は難しく、本格的な実用化はなされていない。本研究では、廃熱などの未利用エネルギーで相転移を起こす超低漏洩性DSを創製し、DSの再生・回収プロセスを含む総エネルギー消費を低減することで、既存の逆浸透膜法を超える省エネルギー海水淡水化技術の確立を目指す。
古代インドにおける難治性疾患患者に対する療養システムの研究

本研究は、初期の仏教で行なわれた「がん」等の難治性疾患患者に対する医療の特徴を、Ayurveda(古代インド医学)との関連から再検討することを目視した萌芽的研究であり,1.難治性疾患の種類、2.診断後の対応、3.療養問題、以上の点について、仏教の資料と、医学書Susrutasamhita(NSP,1938,pp.312-313)等医学書の記述を対比させながら、古代インドの療養システムが仏教を中心に形成されていく背景と過程を明らかにした。Visuddhimagga(HOS Ch.1 109,p.32,PTS pp.39-40,Paramatthamenjusa Varanasi 1969,Vol.1 p.104)に悪性腫瘍(乳癌)と推測される在家信者に対する対応の例が見出される。悪性腫瘍に苦しむ在家者(母)が、出家者(娘)を通じて医薬品による治療を仏教教団内の出家者(息子)に求める。しかし、出家者(息子)は、薬物ではなく、在家の患者(母)に「言葉の薬」を処方し、出家者(妹)に全身のマッサージを実行される。それが奏効して患者は病苦から開放される。悪性腫瘍等の厄介な病気に対して薬物療法が有効でない場合に、瘉しの手段としての「言葉」や、マッサージ(タッチ)等を用いて、精神面のサポートを与え、治療効果を上げ、苦痛の緩和をはかることは、僧団内ではいわば仏陀以来の伝統的医療とも考えた。
斜面崩壊開始条件のエネルギー的評価のための基礎的研究

砂斜面上で剛体ブロックモデルを滑動させる振動台実験と静的引張実験を比較することで斜面崩壊閾値がどのような条件で決まるかを検討した.滑りが始まる1波ごとのエネルギー閾値と静的引張実験でのブロックの力変位関係がピークを示す点までのエネルギーがほぼ同等な値を示すことがわかり,実際の斜面においても滑り土塊のこのエネルギーを知ることにより地震時斜面崩壊が始まる閾値の評価ができる可能性があることがわかった.砂斜面上で剛体ブロックモデルを滑動させる振動台実験と静的引張実験を比較することで斜面崩壊閾値がどのような条件で決まるかを検討した.滑りが始まる1波ごとのエネルギー閾値と静的引張実験でのブロックの力変位関係がピークを示す点までのエネルギーがほぼ同等な値を示すことがわかり,実際の斜面においても滑り土塊のこのエネルギーを知ることにより地震時斜面崩壊が始まる閾値の評価ができる可能性があることがわかった.斜面崩壊開始閾値が加速度一定の条件では決まらないとの筆者のこれまでの研究知見に基づき、本研究では閾値がなぜ振動エネルギーで一意的に表わされるかについての基本メカニズムの解明のため、一定勾配の斜面上に置いた砂斜面を対象とした小型模型振動台実験と静的載荷実験をおこなうための装置を作製した。具体的には以下を目指して、予備実験を進めている。1.斜面勾配が簡便に変えられる斜面模型を製作し、その上の一定厚さの砂層上に剛体模型を設置して振動台により剛体の滑動破壊実験を行い、破壊開始時の損失エネルギーE_<EQ>の閾値と、それに与える斜面勾配、砂層厚さなどの影響を測定する。2.同じ剛体模型に静的荷重を載荷して破壊実験を行い、その荷重変位関係から破壊時の損失エネルギーE_sと、それに与える斜面勾配、砂層厚さなどの影響を測定する。3.上記1,2の実験でのE_<EQ>の閾値とE_Sの比較によって、斜面崩壊開始時の損失エネルギーを砂層のせん断特性から定量化する可能性を探る。現在までに、セメントを混入した砂層の上の剛体モデルを対象に、上記1,2が基本的に実験可能であることを明らかにした。今後、振動台実験と静的載荷実験でのエネルギー比較を行っていく予定である。斜面崩壊開始閾値が加速度一定の条件では決まらず,むしろ振動エネルギーにより一意的に表されるとの筆者のこれまでの研究知見に基づき,本研究では閾値がなぜ振動エネルギーで決まるかについての基本メカニズムの解明のため,砂層斜面上に置いた剛体ブロックを対象として自由減衰振動による振動台実験を行った.斜面の滑りに使われる振動エネルギーは,まったく同じモデルでブロックを固定した場合との減衰エネルギーの違いから算出した.また振動実験とまったく同じ条件でブロックの重心に慣性力が加わって滑り出す条件を模擬した静的水平引張実験を行った.注目したパラメータとしては斜面勾配を1020度,砂層厚さを17cmとしている.その結果,振動により剛体ブロックが滑り出すまでの累積エネルギーは層厚が厚いほど大きくなるが,これは層厚が厚い場合には砂層内部で履歴減衰により失われるエネルギーも大きくなるためと思われる.一方,滑り出す限界での1サイクル中のエネルギーは層厚に関わらずほぼ一定となり,しかも静的水平引張実験の力変位関係において,力がピークに達するまでになされる仕事にほぼ一致することが分かった.つまり,滑り開始のエネルギー閾値は滑り面に沿った力変位関係のピークまでの仕事に対応していることが分かった.以上から,実際の斜面の地震時崩壊についても,想定滑り面に沿った力変位関係を考え,そのピーク値に達するまでになされる仕事(エネルギー)が地震波動により供給されれば,斜面崩壊が始まるとして地震時の崩壊可能性が評価できることが分かった.従来,地震時の斜面安定の評価には,静的震度を考慮した滑り面法や加速度時刻歴を用いたNewmark法が用いられてきたが,これらの方法で崩壊後の大きな変形量や下流への影響範囲を評価することは困難である.そこで,これまで斜面崩壊のエネルギーバランスを用いて,エネルギーの観点から流動変形量を定量的に評価することを目指し,単純な剛体ブロックモデルにより複雑な崩壊や斜面崩壊が始まる際の閾値をエネルギーで評価できる可能性を明らかにしてきた.しかし,実際の斜面で崩壊が始まる際の閾値を決める条件は,まだよくわかっていない.そこで,砂斜面上で剛体ブロックモデルを滑動させる振動台実験と,水平力による引張実験を行い,両実験を比較することで斜面崩壊の閾値がどのような条件で決まるかを検討した.その結果,振動台実験の1波ごとのエネルギーと静的引張実験でのブロックの力変位関係がピークを示す点までのエネルギーがほぼ同等な値を示すことがわかり,このエネルギーにより地震時斜面崩壊が始まる閾値が決まる可能性があることがわかった.
新たに見出した慢性腎臓病発症マウスの変異遺伝子スクリーニング

慢性腎臓病(CKD)は現代の国民病となり、患者数の増加、医療経済の圧迫は深刻である。本研究において、我々はCKDの病理発生に関与する遺伝子座をDBA/2マウスの第12番染色体上に発見し、DBA/2 renal cyst“drecy"と命名した。病理学的解析から、drecy遺伝子座はDBA/2マウスの遠位尿細管上皮の小胞やイオンの輸送又は細胞接着に関連する分子の変化に関与していた。これらのイベントは遠位尿細管上皮細胞の表現型異常を、遂には嚢胞形成を誘導していると考えられた。遺伝子発現解析から、その発症にはD12Mit182-83領域に含まれる遺伝子群、特にGreb1が強く関連すると考えられた。慢性腎臓病(CKD)は現代の国民病であり、患者数の増加、医療経済の圧迫は深刻である。我々はCKD原因遺伝子をコードする遺伝子座をDBA/2マウスの第12番染色体上に発見し、DBA/2 renal cyst “drecy"と命名した。drecy遺伝子座は遠位尿細管上皮細胞の形態異常と嚢胞形成に関与する。一方、このゲノム領域と腎臓病の関連性は報告されておらず、drecy遺伝子座は未知のCKD原因遺伝子を包含している。本研究では、drecy遺伝子座上のCKD原因遺伝子の同定に挑み、その遺伝子異常の有無を、CKDに罹患したヒトおよび伴侶動物で検証する。本研究はCKDの診断・治療における新たな標的分子を提供し、臨床への応用展開を目的とする。本年度はDBA/2マウスの腎病理像を精査し、CKD原因遺伝子の選抜を行った。遠位尿細管の形態異常は雌雄DBA/2マウスに加え、他の近交系マウスでは特に雌C3H/Heマウスに高率に出現し、遠位尿細管上皮傷害マーカー(IL-1F6)を発現し、一部の上皮細胞は細胞増殖活性を示した。各近交系マウスに薬物投与によって糖尿病及び急性腎障害を誘導したところ、DBA/2マウスは対照のC57BL/6マウスよりも重篤な遠位尿細管傷害を示す傾向にあった。また、このような遠位尿細管の形態異常や嚢胞形成は加齢の進んだイヌやコットンラットの腎臓でも認められた。本年度はDBA/2マウスの腎病理組織像の精査とCKD原因遺伝子の選抜を目標としていた。イヌやコットンラットからもデータが得られ、原因遺伝子候補の絞り込みまで進んでおり、上記の評価とした。これまで、DBA/2の異常な尿細管は遠位尿細管上皮傷害マーカー(IL-1F6/IL-36a)を発現し、drecyに包含される遺伝子の中でDBA/2のGreb1 mRNAの腎臓内発現量がC57BL/6のそれよりも有意に高く、その蛋白は遠位尿細管上皮細胞に局在することを示した。また、DBA/2の正常な遠位尿細管において、小胞の融合・輸送に重要なCD9、細胞接着関連分子及びNa+/K+ ATPaseの免疫染色陽性反応は基底側にみられた。一方、嚢胞形成上皮細胞ではCD9陽性反応が減弱し、細胞接着関連分子及びNa+/K+ ATPaseは上皮細胞間の細胞膜に強く局在した。特に、DBA/2の腎臓におけるCD9、E-cadherin及びOccludinの遺伝子発現がC57BL/6のそれよりも低かった。嚢胞形成上皮細胞の一次線毛は嚢胞の拡大と共に伸長した。drecy遺伝子座を包含するB6.D2-(D12Mit182-83)コンジェニックマウスは低頻度ながら遠位尿細管の拡張を示した。Greb1をマウス腎由来M1培養細胞に過剰発現させると、CD9とE-cadherinの遺伝子発現は減少し、Vimentinのそれは上昇した。以上、DBA/2では、遠位尿細管上皮の小胞やイオンの輸送又は細胞接着に関連する分子の変化が上皮細胞の表現型異常を、遂には嚢胞形成を誘導し、その発症にはdrecy領域に含まれる遺伝子群、特にGreb1が強く関連すると考えられた。今後は、本年度絞り込んだ遺伝子がCKD原因遺伝子であるエビデンスを掴む。以下の研究計画を予定している。計画1.マウス腎

上皮細胞株に原因遺伝子の発現ベクターを導入して過剰発現させ、対照コントロールと形態変化、ならびに導入後の遺伝子発現変化をマイクロアレイで網羅的に解析する。また、DBA/2の遺伝学的背景で原因遺伝子のノックアウトマウスを作出し、CKD病変を野生型マウスと比較する。本マウスではCKD病変が軽減あるいは変化することを予測している。培養細胞の解析はCKD原因遺伝子の異常が引き起こす細胞内イベントを明らかにし、ノックアウトマウスの解析ではCKD原因遺伝子であることの確固たるエビデンスを得る。計画2.CKDに罹患したヒトと伴侶動物を対象に、同定したCKD原因遺伝子の異常を調べる。CKDと診断されたヒト、イヌ、あるいはネコの腎臓組織を用いて、同定したCKD原因遺伝子の発現を調べる。また、Laser Microdissection法とin situ hybridization法でmRNAの局在を、免疫染色で蛋白の局在を、シークエンス解析でCKD原因遺伝子の塩基配列と出現バリアントの差をCKD群と健常群で比較する。CKD原因遺伝子の異常が発現量差に起因する場合は、プロモーター領域の多型をCKD群と健常群で比較する。獣医学、腎臓病学、分子形態学支出予定が1,820,000円中、残額は8,032円であり、ほぼ予定どおりの執行状況である。次年度の試薬等の購入に利用する。
オートファジーが関与する小胞体品質管理機構の解明

小胞体におけるタンパク質品質管理にはミスフォールドタンパク質を速やかに小胞体からサイトゾルへ排除し、ユビキチンプロテアソーム系で分解する小胞体関連分解(ERAD)が存在する。タンパク質品質管理機構の破綻は神経変性疾患など多くの重篤な病気の原因となり得る。我々は、小胞体で初めて還元活性に特化した還元酵素ERdj5を同定した。ERdj5はジスルフィド結合を介して形成される高分子量の分解基質を還元し、一本のポリペプチドにすることによって小胞体からサイトゾルへ逆行輸送させていることが分かった(R. Ushioda etal. Science 2008、R. Ushioda et al. Mol. Biol. Cell. 2013)。しかし、小胞体内腔で巨大な凝集体を形成するいくつかの基質はERADではなく、オートファジー経路で分解される。我々はERADで分解できないコラーゲン凝集体による小胞体恒常性破綻を観察してきた。特に肝硬変を呈した肝星細胞ではコラーゲン凝集の蓄積が小胞体ストレスを介したアポトーシスを引き起こすことは、報告されていた。さらにオートファジーを阻害させた場合では、コラーゲン凝集は亢進し、アポトーシスも促進された。コラーゲン産生細胞である肝星細胞におけるアポトーシス誘導はは肝硬変治療の戦略の一つとして考えられる(K. Kawasaki, R.Ushioda et al. 2015 J. Biol. Chem.)。また興味深いことにERdj5と同様にJドメインとチオレドキシン様ドメインを有する新規小胞体タンパク質を同定し、MAMに局在していることを突き止めた。また、この因子により、オートファゴソーム形成が負に制御される可能性が示唆された。オートファジーのネガティブレギュレーターの発見は数少なく、興味深い。この因子の詳細な機能解析を行い、論文投稿を目指したい。27年度が最終年度であるため、記入しない。小胞体関連分解ではミスフォールドタンパク質の蓄積による小胞体ストレスから細胞を守るため、小胞体からサイトゾルへ逆行輸送させ、サイトゾルのユビキチンプロテアソーム系で分解させる小胞体関連分解と呼ばれる一連の分解系が存在する。逆行輸送チャネルから排出されない巨大な凝集体の除去機構は不明な点が多いのが現状であった。我々は基質としてコラーゲンを用い、コラーゲン特異的分子シャペロンHsp47ノックアウトによりコラーゲンを蓄積させた。肝星細胞において、コラーゲンの蓄積は、オートファジーを惹起させ、また小胞体ストレス依存的なアポトーシスを誘発していることが明らかになった。Hsp47ノックアウトおよびオートファジー阻害はコラーゲンを小胞体に蓄積させ、肝星細胞の数を肝臓から減少させることがきる。このことは肝硬変の治療戦略にとって新しい知見となった(K.Kawasaki, R.Ushioda et al. 2015 J. Biol. Chem. )。以前の報告からHsp47siRNAを肝臓に運ぶ技術は確立されており、また、連携研究者である永田和宏教授のもとで新しくHsp47阻害剤の開発されており、オートファジー阻害を基にした治療戦略を考えていきたい。さらに我々は小胞体に局在し、オートファジーの活性を制御する新しい因子の同定に成功している。現在、この因子に関して制御メカニズムの解明、線虫を用いたフェノタイプ解析を行っている。凝集体コラーゲンがオートファジーで定常的に分解されることがわかり、オートファジーの阻害が細胞死を招くことを見出した。