hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
摂食障害患者における対人関係性障害の病態とその治療についての研究

本年度の目的は摂食障害患者における対人間係性障害を評価するためのアセスメントバッテリーを開発し,当科における入院認知行動療法の効果の検討を行うことであった.【研究1】摂食障害患者を対象に「どのような対人場面でストレスを感じるか」を自由記述によって求めた.その結果,代表的な4つの場面が選択され,対人場面におけるセルフ・エフィカシー尺度が作成された.【研究2】摂食障害患者群と健常群を対象に質問紙調査を行った.調査の内容は(1)社会的スキル尺度(菊池,1988),(2)対人場面におけるセルフ・セルフ・エフィカシー尺度,(3)知覚されたソーシャル・サポート尺度(久田他,1989),(4)家族や友人との関係に対する満足度尺度であった.健常群と臨床群を比較した結果,摂食障害群は健常群よりも社会的スキルや対人交渉場面に対処できるという自信に乏しく,対人関係に満足を感じていないことが示された.知覚されたソーシャル・サポートについては母親から高く,一方,父親や友人からのサポートを低く知覚していることが示された.【研究3】当科における入院治療を終結した神経性食欲不振症制限型患者6名,神経性食欲不振症過食排出患者2名,神経性過食症排出型3名を対象に,研究2で用いた質問紙に加え,集団主張訓練場面および病棟内における社会的スキルについて行動評定を行い,治療前後で比較した.その結果,摂食障害患者の社会的スキルは入院治療によって改善し,また,対人交渉場面に対処することに対する自信や対人関係の質も向上することが示された.本年度の目的は摂食障害患者における対人間係性障害を評価するためのアセスメントバッテリーを開発し,当科における入院認知行動療法の効果の検討を行うことであった.【研究1】摂食障害患者を対象に「どのような対人場面でストレスを感じるか」を自由記述によって求めた.その結果,代表的な4つの場面が選択され,対人場面におけるセルフ・エフィカシー尺度が作成された.【研究2】摂食障害患者群と健常群を対象に質問紙調査を行った.調査の内容は(1)社会的スキル尺度(菊池,1988),(2)対人場面におけるセルフ・セルフ・エフィカシー尺度,(3)知覚されたソーシャル・サポート尺度(久田他,1989),(4)家族や友人との関係に対する満足度尺度であった.健常群と臨床群を比較した結果,摂食障害群は健常群よりも社会的スキルや対人交渉場面に対処できるという自信に乏しく,対人関係に満足を感じていないことが示された.知覚されたソーシャル・サポートについては母親から高く,一方,父親や友人からのサポートを低く知覚していることが示された.【研究3】当科における入院治療を終結した神経性食欲不振症制限型患者6名,神経性食欲不振症過食排出患者2名,神経性過食症排出型3名を対象に,研究2で用いた質問紙に加え,集団主張訓練場面および病棟内における社会的スキルについて行動評定を行い,治療前後で比較した.その結果,摂食障害患者の社会的スキルは入院治療によって改善し,また,対人交渉場面に対処することに対する自信や対人関係の質も向上することが示された.
非線形ディラック方程式に対するモース・フレアー理論

本研究課題の目的は、様々なディラック型の方程式に対するモース・フレアータイプのホモロジーの構成とそれを用いたディラック型方程式の解空間の構造の研究である。ディラック方程式に付随する変分問題は無限次元特有の2つの困難である非コンパクト性と指数無限大の問題を両方とも兼ね備えた問題であるため、応用面だけではなく、理論的にも興味深い研究対象である。本年度は、昨年度から引き続きディラック・測地線のモースホモロジーの構成と応用、およびディラック・調和写像の存在問題を研究した。ディラック・調和写像(およびその特別な場合であるディラック・測地線)は場の理論における超対称性シグマ模型の数学モデルであり、その変分法的な観点からの数学理論は(特に存在問題に関しては)多くの部分が未開発のままである。本年度は昨年度行なったディラック・測地線のモースホモロジーの構成中にあった不備の一部を修正した。また、昨年度から開始したトーラスに値をとるディラック・調和写像の存在に関しても、本年度も引き続き研究を行なった。優2次の非線形項をもつディラック・調和写像の存在問題については、本研究年度中に論文としてまとめ上げて、現在専門誌に投稿中である。また今年度は非線形項が漸近的に2次であるディラック・調和写像の存在問題にも着手し、この場合に適用できる臨界点理論を展開することで、トーラスのトポロジーだけに依存する解の個数の下からの評価を与えることに成功した。これはハミルトン系の周期解の存在問題におけるアーノルド予想の類似を与えるものである。ディラック・調和写像の存在問題に関しては進展があったものの、ディラック・測地線のモース理論に関してはホモロジーの計算の際に必要となるモジュライ空間のコンパクト性に関して予期していなかった困難が新たに見つかったため、予定より研究が遅れている。そのため、全体としてやや遅れていると判断した。ディラック・測地線のモース理論に関しては、今年度問題が見つかったホモロジーの計算方法とは別の計算方法をいくつか試みることで、次年度以降も引き続き研究を続ける計画である。またディラック・調和写像に関しては、今年度得た結果を論文の形に仕上げて、その後モースホモロジーの構成および応用を研究する計画である。また、これらの研究に関連したディラック型方程式のモース理論の研究にも着手する予定である。昨年度から引き続き、非線形ディラック方程式に対するモース・フレアー理論の研究を行った。昨年度までの研究で得ていた、優2次の非線形ディラック方程式に関する結果を、論文として最終的な形で書き上げることが出来た。また今年度は、漸近的線形(汎関数に関しては漸近的2次)の非線形ディラック方程式に対するモース・フレアー理論を研究した。本年度までの研究で、モース・フレアーホモロジーの構成に必要な基本的事項である2つの事柄1)勾配流のなすモジュライ空間のコンパクト性とコンパクト化、2)勾配流空間に対する横断正則性、を非共鳴的・共鳴的な場合の両方においてほぼ全て証明できた。また、ホモロジーの計算の際に必要となるホモロジーの接続定理もほぼ全て証明できた。これらの研究に並行して、Ali Maalaoui氏と共同で、ディラック・測地線に対するモース・フレアー理論の研究に着手した。スピノルに関して3次あるいは優3次の非線形項を持つディラック・測地線汎関数に対して、相対モース指数の定義、勾配流空間のコンパクト性、勾配流の張り合わせ定理、勾配流に対する横断正則性定理など基本的な事柄を証明した。これらの結果は今後モース・フレアー型のホモロジーをディラック・測地線に対して定義する上での基礎となるものである。更に、ディラック・測地線汎関数のモース・フレアーホモロジーが、ルレイ・セール型のスペクトル系列の構造を持つ事を示唆する基本的な観察結果を幾つか得ることができた。漸近的線形な場合の非線形ディラック方程式に対するモース・フレアーホモロジーの構成と計算に関して、基本的な事柄をほぼ全て証明できたことと、ディラック・測地線に対して、今後のモース・フレアー型のホモロジーの構成と計算に関して基本的と思われる事柄を幾つか証明できたことから、共に最終的な論文の形にまではまだまとめあげきれてはいないものの、研究はおおむね順調に進んでいると考えていいと思う。本年度は、昨年度から引き続き非線形ディラック方程式に対するモース・フレアー理論を研究した。昨年度の時点では未完成だった非線形項が漸近的線形の場合のモース・フレアーホモロジーの構成と計算を、今年度の研究で最終的に完成することができた。昨年度までの研究で完成させていた非線形項が優線形の場合のホモロジーとは異なり、漸近的線形の場合は、非線形項をディラック作用素の固有空間へ制限して得られる関数の無限遠方における振る舞いによってホモロジーは決まることを発見した。優線形の場合との結果と合わせると、最終的にディラック方程式に対するモース・フレアーホモロジーを非線形項のある種のホモトピー不変量として定義することができたことになる。また、このホモロジーの具体的な計算結果の応用として、非線形ディラック方程式の解の存在定理を与えることができた。また、非線形ディラック方程式と並行してA. Maalaoui氏と共同で研究をおこなっていたディラック・測地線のモース・フレアーホモロジーの構成に関しては、横断正則性に関する技術的な部分を除いて、ホモロジーの構成およびそのホモロジーに収束するルレイ・セール型のスペクトル系列の存在を証明した。このことから、スピノルに関する非線形項が3次あるいは優3次の場合のディラック・測地線のモース・フレアーホモロジーの消滅定理が従う。

更に、このホモロジーの消滅定理から、ディラック・測地線の存在定理を幾つか証明することができた。本研究課題の主要な部分の一つであった、非線形ディラック方程式に対するモース・フレアーホモロジーの構成とその計算は完成させることができた。もう一つの主要な部分である、ディラック・測地線に対するモース・フレアーホモロジーの構成と計算に関しては、昨年度行った横断正則性の証明の一部に見落としがあり、今年度の研究でこの証明の修復に取り組んだが、現時点でも修正は完成していない。しかし、この技術的な部分を除くと、目標にしていたルレイ・セールのスペクトル系列の構成とホモロジーの計算はうまく遂行できたため、全体としてはおおむね順調に進展していると判断した。本年度は昨年度からの継続で、ディラック方程式に関するモース・フレアータイプのホモロジーを研究した。昨年度終了時点で既に結果を出していた、漸近的に線形な場合の非線形ディラック方程式に対するモース・フレアーホモロジーの構成と計算に関する論文を今年度中に書き上げて投稿した。また、共同で進めていたディラック・測地線に関するモース理論の研究では、昨年度の時点で見つかっていた横断正則性の証明の不備を修正して完成し、プレプリントサーバーに投稿した。この論文では、3次あるいは優3次の非線形項を持つディラック・測地線に対してモースホモロジーの構成と計算法を与え、応用としてディラック・測地線の存在定理をいくつか証明した。さらに今年度は、ディラック・調和写像の研究にも着手した。この問題は、強不定値性と非コンパクト性という無限次元特有の困難を両方とも兼ね備えた変分問題であり、現時点において一般的な解の存在定理は知られていない。問題が変分的に自然に定式化されるため、変分法を用いた一般的な存在定理の確立が望まれている問題である。この問題解決への手がかりを探るために、今年度はターゲットが平坦トーラスという比較的単純な場合を詳しく研究した。今年度の研究において、ターゲットが平坦トーラスでかつ非線形項が優2次である場合には、解の存在と解の個数の下からの評価を与えることができた。これは1次元の場合であるディラック・測地線の場合に対しても新しい結果を与えるものである。滞っていたディラック・測地線に対するモース理論の論文をひとまず完成させたことと、ターゲットが平坦トーラスという特殊な場合ではあるが、ディラック・調和写像の存在定理を変分法を用いて与えたことから、研究は概ね順調に進展していると判断した。本研究課題の目的は、様々なディラック型の方程式に対するモース・フレアータイプのホモロジーの構成とそれを用いたディラック型方程式の解空間の構造の研究である。ディラック方程式に付随する変分問題は無限次元特有の2つの困難である非コンパクト性と指数無限大の問題を両方とも兼ね備えた問題であるため、応用面だけではなく、理論的にも興味深い研究対象である。本年度は、昨年度から引き続きディラック・測地線のモースホモロジーの構成と応用、およびディラック・調和写像の存在問題を研究した。
非対称生物ニューラルネットワークによる情報の生成、保存および再構築の研究

生物ニユ-ラルネットワークの構造と機能は密接な関係を有し、情報の生成、保存そして、情報の再構築まで、大切な関係を示すものと言える。我々は、始めにニューラルネットワークの非対称構造および対称構造のネットワークに注目した。これらの構造が機能とどのように関係づけられるのか検討する。生物ニューラルネットワークの非対称構造として網膜レベルではReichardらのFlyの視覚系のニューラルネットの研究、更にBarlowとLevickによるrabbitの網膜の方向性を持った動きに対する細胞の検出の研究、VictorとShapleyによるcatの網膜の非線形性を持つY型細胞の研究、そしてNakaらによるcatfishの網膜の非線形性を持つ細胞と非対称性の回路の構成など興味のある研究をもとに、どのようにすればニューラルネットの回路構成(構造)と機能が分かるかという問題に取り組んだ。この問題は構造の同定問題と機能の同定問題に帰着する。ここでは条件として入力となる刺激とニューロンからなる回路の出力を観測して、その中の回路構造が分かるかという構造の同定問題とその回路の機能が分かるかという機能の同定の問題の解析を進めた。ニューラルネットワークの入力刺激と出力が観測される場合、入出力相関がこの二つの同定の問題に対する解決の情報を有している。上述した緒研究のganglion細胞の応答では回路網の構造となる線形系の経路、非線形系の経路の出力の細胞として、いくつかのクラスに分類される。すなわち入力刺激に対しての応答が線形的に働くbipolar細胞の応答に似ているものや非線形性の回路の出力を反映しているamacrine細胞の応答に似ているものがある。これらの異なるクラスの細胞の応答である出力間の相関が大きな意味を有している。ここでは、方向性と動きの情報を生成する回路の条件を示した。また、非対称回路による情報の保存のための条件を示した。そして、上位ネットワークでの情報の再構築の検討を行なった。
π共役集積構造を利用したプロトン共役多電子系の構築

本研究はこの「一段階多電子移動」を「プロトン内蔵π共役高分子のレドックス過程」と連動させて「プロトン移動と共役した新しい多電子循環系」の構築を目的とする。これを気体小分子(酸素など)活性の電子媒体として作動させた分子変換系を確立し、集積型金属錯体の新しい化学機能として提案する計画を推進した。以下今年度の成果について述べる。1.一段階多電子過程を担う銘体集積構造の制御要件の解明同一の電位で複数の電子を連続的に移動させることのできる錯体、μ-オキソバナジウム複核錯体[V^<III>OV^<IV>(salen)_2])が酸素4電子還元触媒として働くことを見出した。4-3価の低原子価錯体は酸素に接触後、4-5価の高原子価オキソ鉗体[V^VOV^<IV>O(salen)]_2]へ変換される。低原子価および高原子価両方のm-オキソ複核錯体を反応系より単離されたことにより、酸素4電子過程の中間鉗体構造が初めて確定された。μ-オキソ複核鉗体(V^<III>OV^<IV>)に酸素分子が配位、μ-ジオキソが開裂して高原子価オキソ複核鉗体(V^VOV^<IV>O)が生成する。これがプロトン付加の脱水を伴いながら基質を2電子酸化、低原子価鉗体(V^<III>OV^<IV>)に再生される循環機構が解明された。μ-ジオキソ構造への一段階4電子移動が酸素4電子還元の重要な要件であることを結論付けた。2.プロトン内蔵型レドックス高分子の合成大気中性下でもμ-ジオキソ集積構造への連続的な多電子移動を可能にするため、レドックス担体として作動する新規ポリジカルポキシアニリン(PCAn)を合成した。従来の共役高分子に較べ幅広いpH領域(pH=07)で2段の安定な酸化還元波を示す事が明かとなった。配位基を持ち、酸性のドメインを形成、さらに自己ドープ型導電性高分子なので幅広いpH領域でレドックス活性を保持できることが特徴である。
膵の分化を誘導する遺伝子及びその情報伝達系の解明

(1)野生株(2)デキサメサゾン処理(3)アクチビンA処理(4)アクチビンA+ベータセルリン処理したAR42J細胞から総RNAを抽出し、mRNA Differential Display法を用いて発現レベルの変化する遺伝子を同定し、その塩基配列を決定した。ノザンブロットを用いて発現レベルの変化を時間的、量的に詳細に検討し、その中で膵の分化に深く関与する遺伝子を(2)より11個、(3)より7個、(4)より20個同定した。情報伝達に関与する蛋白、膜蛋白、分泌蛋白、細胞骨格構成蛋白等の既知の遺伝子の他に未知の遺伝子も数多く得られた。膵の分化を調節する情報伝達系はほとんど解明されていないが、AR42J細胞のインスリン産生細胞への分化はMAPKKの阻害剤PD098059によって抑制された。すなわち膵内分泌細胞への分化にはMAP kinase cascadeの情報伝達系が重要であることが示唆された。そこで、AR42J細胞がインスリン産生細胞へ分化する過程で発現レベルが上昇する(4)より得られた20個の遺伝子の中でPD098059によって発現が抑制されるものは分化に深く関与していると考えられ、ノザンブロットで検討したところ13個の遺伝子の発現が抑制された。この中で未知の遺伝子は5個あり、その中でも特に変化の著しい3個の遺伝子をcDNAライブラリーよりクローニングした。2個はbrain-specificsodium phosphate cotransporter、tricarboxylate carrier proteinとホモロジーをもつ遺伝子であり、1個は全く未知の遺伝子であった。現在これらの遺伝子がコードする蛋白の機能解析を進めている。
有機リン蛍光色素の創製とバイオイメージングへの応用

前年度までに得られたホスファローダミン色素の中でも,キサンテン骨格の9位をジメトキシフェニル基で置換したPREX 710は,特に高い化学的安定性と光安定性を有する。PREX 710は細胞膜透過性を有し,ミトコンドリア特異的に局在することがわかった。PREX 710は近赤外領域に吸収および蛍光極大をもつため,様々なオルガネラ染色剤との共染色が可能である。実際,細胞膜染色剤のDiIと核染色剤であるSiR-DNAをPREX 710と同時に添加することで,各オルガネラのマルチカラーイメージングを達成した。また,PREX 710で染色したHeLa細胞を30秒おきに7時間半,連続撮影したところ,細胞分裂する様子をライブで捉えることに成功した。最後に,PREX 710を用いたin vivo深部イメージングを実施した。PREX 710でラベル化したデキストラン(分子量70,000)をマウス尾静脈から投与し,脳深部の血管イメージング画像を取得した。その結果,表層から300-400マイクロメートル深部にある血管を検出することができ,脳血管を3次元的に画像化することができた。以上の結果は,PREX 710が新しい近赤外蛍光色素として有用であることを示している。ホスファローダミン色素の安定性を評価する過程で,興味深い現象を発見した。すなわち,ホスファローダミン色素をpH 11-12の水溶液中に溶解させると加水分解反応が進行し,アミノ基の1つが酸素原子に置換された選択的にロドールが得られた。さらに,強塩基であるpH 13以上の水溶液中では,もう一段階加水分解がおこり,2つとも酸素原子に置換されたフルオレセイン誘導体が生成した。ホスファロドールは,ユニークな溶媒依存性を示し,低極性溶媒中では電荷をもたない骨格であるが,極性溶媒中では双性イオンとして存在していることを明らかにした。29年度が最終年度であるため、記入しない。リンを鍵元素として用いた新規蛍光プローブとして,キサンテン環の10位の酸素原子をホスホリル基(P(R)=O)に置換した化合物を種々合成し,それぞれの光物性およびpH応答性について検討した。まず,フルオレセイン誘導体であるホスファフルオレセイン(POF)について合成検討を行い,合成前駆体であるキサントン骨格を高い収率で得ることに成功した。これによってグラムスケールで化合物を合成することが可能になり,様々な誘導化が可能になった。得られたPOFはpH応答性を示し, pHが3から9に上がるにつれて吸収極大波長が488 nmから627 nmに大きく長波長シフトすることがわかった。また,POFをいずれの波長で励起しても633 nmを蛍光極大とする赤色蛍光を示した。そこでこの特性を利用し,細胞内pHのレシオイメージングを行った。細胞内pHをそれぞれ4.5と6.5に調整した細胞を用い,POFをロードしたところ,等吸収点である532 nmで励起した場合は両者の蛍光強度に大きな差が認められなかったのに対し,627 nmで励起した場合は,pH 6.5の細胞からのみ強いシグナルが観測された。すなわち,POFは赤色から近赤外蛍光を示す優れた蛍光色素であり,蛍光イメージングプローブとして非常に有用な骨格であることが示された。蛍光色素骨格に対してリン原子を導入することにより特徴的な電子構造をもたせ,分子サイズを大きく変えることなく光物性に大きな変化を与えることができる。本研究は,種々の有機リン蛍光色素を創製し,これをバイオイメージングへ展開していくことを目的としている。昨年度は,キサンテン環の酸素原子をホスホリル基に置換した蛍光分子の効率的な合成法を確立することに成功し,様々な含リン蛍光色素を得ることができた。また,詳細な光物性の検討から蛍光プローブとしての有用性を評価し,生細胞を用いた蛍光イメージングも達成している。よって本研究課題はおおむね順調に進展しているといえる。ローダミン色素の10位の酸素原子をホスホリル基(P(R)=O)に置換したホスファローダミン(PRs)を種々合成し,それぞれの光物性,光安定性,および反応性について検討した。PR色素は水中で700nmおよび740nm付近にそれぞれ吸収および蛍光極大波長を有していた。まず,ローダミン骨格に導入した9位のアリール基の置換基効果について検討した。2位にメチル基を導入したもの(PR1)は,水酸基やチオレートなどの求核剤が存在した場合,近赤外域の吸収および蛍光帯の著しい減少が認められた。そこで次に,2および6位にメチル基を導入したPR2を合成し,その物性を評価した。その結果,PR2はPR1に比べて化学的安定性は格段に向上したが,キセノン光照射により,いずれの色素も光褪色した。一方,2, 6位にメトキシ基を導入したPR3は,化学的安定性に加え,光安定性も格段に向上することがわかった。そこでPR3を化学修飾できるように変換したPREX710を新たに合成し,細胞イメージング実験に着手した。IgG抗体をPREX710でラベル化し,これを用いて微小管の抗体染色を行った。共焦点レーザー顕微鏡を用いて観察したところ,非特異的な吸着はほとんど認められず,微小管のみが選択的に染色された。

PREX710と同程度の光物性を有するCy5.5と共焦点顕微鏡下における光安定性について比較した。Cy5.5では光照射後数分以内にほぼシグナルが検出されなくなったのに対し,PREX710は10分間照射しても80%以上のシグナル強度が保持されていた。最後にPREX710の光安定性を一分子レベルで検証した。ガラス基板に色素を固定し,640 nmのレーザー光を照射した場合の一分子蛍光を観測したところ,褪色したのは約20%程度に留まった。一方,市販品であるAlexa647では10秒以内に蛍光シグナルは全く観測されなくなった。以上の結果から,PREX710は近赤外蛍光ラベル化剤として非常に優れた機能を有していることが示された。リン原子を骨格に含むキサンテン骨格は蛍光イメージングにおいて優れた光物性を示すことを明らかにしてきた。例えば,ホスファローダミンPRはリンオキシドの電子的な効果により,分子サイズを保持したまま近赤外域に吸収および蛍光極大をもつことを明らかにした。また,HOMO準位が低いことに起因して耐光性も高く,長時間のイメージングにも耐えうる。さらに特筆すべき点は,一分子蛍光イメージングにおいても2分以上光り続けており,既存の蛍光色素に比べ100倍以上のフォトンバジェットを得たことである。これらの成果はPR色素の幅広い応用の可能性を示すものである。これに加えて本研究を遂行するなかで,PR色素の加水分解によるホスファロドール(PRO)への変換反応を発見した。本変換反応の一般性を示すとともに,吸収および蛍光特性の溶媒依存性を明らかにした。以上の研究成果に関する論文は現在執筆中である。ホスファキサンテン色素の骨格開発のみならず新たな機能や特性を見出したことから,本研究課題は当初の計画以上に進展しているといえる。前年度までに得られたホスファローダミン色素の中でも,キサンテン骨格の9位をジメトキシフェニル基で置換したPREX 710は,特に高い化学的安定性と光安定性を有する。PREX 710は細胞膜透過性を有し,ミトコンドリア特異的に局在することがわかった。PREX 710は近赤外領域に吸収および蛍光極大をもつため,様々なオルガネラ染色剤との共染色が可能である。実際,細胞膜染色剤のDiIと核染色剤であるSiR-DNAをPREX 710と同時に添加することで,各オルガネラのマルチカラーイメージングを達成した。また,PREX 710で染色したHeLa細胞を30秒おきに7時間半,連続撮影したところ,細胞分裂する様子をライブで捉えることに成功した。最後に,PREX 710を用いたin vivo深部イメージングを実施した。PREX 710でラベル化したデキストラン(分子量70,000)をマウス尾静脈から投与し,脳深部の血管イメージング画像を取得した。その結果,表層から300-400マイクロメートル深部にある血管を検出することができ,脳血管を3次元的に画像化することができた。以上の結果は,PREX 710が新しい近赤外蛍光色素として有用であることを示している。ホスファローダミン色素の安定性を評価する過程で,興味深い現象を発見した。すなわち,ホスファローダミン色素をpH 11-12の水溶液中に溶解させると加水分解反応が進行し,アミノ基の1つが酸素原子に置換された選択的にロドールが得られた。
分子軌道法による吸着構造解析を活用したエチレン吸着剤設計法の開発

金属イオンを添着したシリカゲル,アルミナ表面のクラスターモデルを設定し,非経験的分子軌道法プログラム(Gaussinan94)によって構造最適化を行い,最適構造における全エネルギーE1を計算した.また,エチレン,エタンの構造最適化を行い,全エネルギーE2を求めた.モデル表面と吸着質が種々の配置をとる場合の吸着系の全エネルギーE1を計算した。ΔE(=E2+E3-E1)が相互作用エネルギーとなる.先ず,種々の金属塩とエチレンとの相互作用エネルギーを計算し,ΔEが最大となるように金属塩を選定した.次に銀イオンあるいは銅イオンを添着したシリカゲル表面でのエタンとエチレンの吸着構造最適化を行い,相互作用エネルギーを求めた.さらに,硝酸銀と塩化銅をシリカゲルに添着した吸着剤を含浸法,CVD法を用いて作製し,エタンとエチレンの吸着選択性に実験的検討を加えた.その結果,以下の結論が得られた.(1)金属塩-エチレンの相互作用エネルギーを分子軌道計算により求めたところ,エタンーエチレン分離のための添着質として硝酸銀と塩化銅が適している.(2)塩化銅添着シリカゲルを調整する際,適量の塩化銅を数回に分けて添着させる多回CVD添着法が有効である.(3)塩化銅添着シリカゲルの銅原子の添着状態は添着量とともにCu^+に近い状態からCuClに近いまで変化する.(4)分子軌道計算および吸着実験により,塩化銅,硝酸銀添着シリカゲルあるいは硝酸銀,塩化銅添着アルミナはエチレン高選択性を示すことが示された.金属イオンを添着したシリカゲル,アルミナ表面のクラスターモデルを設定し,非経験的分子軌道法プログラム(Gaussinan94)によって構造最適化を行い,最適構造における全エネルギーE1を計算した.また,エチレン,エタンの構造最適化を行い,全エネルギーE2を求めた.モデル表面と吸着質が種々の配置をとる場合の吸着系の全エネルギーE1を計算した。ΔE(=E2+E3-E1)が相互作用エネルギーとなる.先ず,種々の金属塩とエチレンとの相互作用エネルギーを計算し,ΔEが最大となるように金属塩を選定した.次に銀イオンあるいは銅イオンを添着したシリカゲル表面でのエタンとエチレンの吸着構造最適化を行い,相互作用エネルギーを求めた.さらに,硝酸銀と塩化銅をシリカゲルに添着した吸着剤を含浸法,CVD法を用いて作製し,エタンとエチレンの吸着選択性に実験的検討を加えた.その結果,以下の結論が得られた.(1)金属塩-エチレンの相互作用エネルギーを分子軌道計算により求めたところ,エタンーエチレン分離のための添着質として硝酸銀と塩化銅が適している.(2)塩化銅添着シリカゲルを調整する際,適量の塩化銅を数回に分けて添着させる多回CVD添着法が有効である.(3)塩化銅添着シリカゲルの銅原子の添着状態は添着量とともにCu^+に近い状態からCuClに近いまで変化する.(4)分子軌道計算および吸着実験により,塩化銅,硝酸銀添着シリカゲルあるいは硝酸銀,塩化銅添着アルミナはエチレン高選択性を示すことが示された.金属イオンを添着したシリカゲル表面のクラスターモデルを設定し,非経験的分子軌道法プログラム(Gaussinan94)によって構造最適化を行う.最適構造における全エネルギーE1を計算、する.また,エチレン,エタンの構造最適化を行い,全エネルギーE2を求める.モデル表面と吸着質が種々の配置をとる場合の吸着系の全エネルギーE1を計算する.△E.(=E2,+E3-E1)が相互作用エネルギーとなる.先ず,種々の金属塩とエチレンとの相互作用エネルギーを計算し,ΔEが最大となるように金属塩を選定した,次に銀イオンあるいは銅イオンを添着したシリカゲル表面でのエタンとエチレンの吸着構造最適化を行い,相互作用エネルギーを求めた.さらに,硝酸銀と塩化銅をシリカゲルに添着した吸着剤を含浸法,CVD法を用いて作製.し,エタンとエチレンの吸着選択性に実験的検討を加えた.その結果,以下の結論が得られた.(1)金属塩-エチレンの相互作用エネルギーを分子軌道計算により.求めたところ,エタン-エチレン分離のための添着質として硝酸銀と塩化銅が適している.(2)シリカゲル上の銀イオンと銅イオンにおけるエチレンの相互作用エネルギーはエタンよりも格段に大きく,エチレン吸着選択性が発現する.(3)含浸法により硝酸銀水溶液から沸点で硝酸銀をシリカゲルに添着できるが,塩化銅は含浸法でシリカゲルに添着できない.(4)塩化銅を融点より若干低い温度で加熱し,発生蒸気をシリカゲルに沈着させるCVD法が塩化銅添着シリカゲルの作製に有用である.ただし,添着量を増加させるには数回添着合せる必要がある.(5)硝酸銀または塩化銅添着シリカゲルを作製したところ.

硝酸銀添着シリカゲルではエチレン吸着量はエタン吸着量の最大27倍,塩化銅添着シリカゲルでは最.大5倍となる.金属イオンを添着したシリカゲル,アルミナ表面のクラスターモデルを設定し,非経験的分子軌道法プログラム(Gaussinan 94)によって構造最適化を行い,最適構造における全エネルギーE1を計算した.また,エチレン,エタンの構造最適化を行い,全エネルギーE2を求めた.モデル表面と吸着質が種々の配置をとる場合の吸着系の全エネルギーE1を計算した.ΔE(=E2+E3-E1)が相互作用エネルギーとなる.先ず,種々の金属塩とエチレンとの相互作用エネルギーを計算し,ΔEが最大となるように金属塩を選定した.次に銀イオンあるいは銅イオンを添着したシリカゲル表面でのエタンとエチレンの吸着構造最適化を行い,相互作用エネルギーを求めた.さらに,硝酸銀と塩化銅をシリカゲルに添着した吸着剤を含浸法,CVD法を用いて作製し,エタンとエチレンの吸着選択性に実験的検討を加えた.その結果,以下の結論が得られた.(1)金属塩-エチレンの相互作用エネルギーを分子軌道計算により求めたところ,エタン-エチレン分離のための添着質として硝酸銀と塩化銅が適している.(2)塩化度添着シリカゲルを調製する際,適量の塩化銅を数回に分けて添着させる多回CVD添着法が有効である.(3)塩化銅添着シリカゲルの銅原子の添着状態は添着量とともにCu^+に近い状態からCuClに近いまで変化する.(4)分子軌道計算および吸着実験により,塩化銅,硝酸銀添着シリカゲルあるいは硝酸銀,塩化銅添着アルミナはエチレン高選択性を示すことが示された.
非喫煙者肺腺癌の生物学的事象:なぜEGFR変異は肺腺癌と東アジア人に集積するのか?

21世紀、肺癌治療は大きく改善した。それは上皮増殖因子受容体(EGFR)特異変異が肺腺癌組織でのみ集積し、人種的にアジア人に高頻度で、経口リン酸化酵素阻害薬の標的効果による。本研究は、肺癌の生物学的解明を目的に、NOD-SCIDマウスで同変異細胞株の臨床類似肺転移形成に成功し、他方当該変異の人種差の解析として、発端者SNP解析や家族多発例でのexome解析により、ゲノム背景の関連候補遺伝子を見出した。本知見による将来的な予防、治療への応用が期待される。肺腺癌は非喫煙者にも発癌をみ、肺発癌の基本的事象をゲノム背景にもつことが推測される。分子標的創薬理念から生まれたEGF(上皮増殖因子)受容体チロシンキナーゼ阻害薬(EGFR-TKI)は、肺腺癌例に著効し、肺癌組織特異EGFR-TK活性型変異が分子標的として集積し、過剰シグナルによる細胞死抑制を打破する等、全く斬新なREVERSE ONCOLOGY肺腺癌生物学を明らかにした。本研究は、かかる肺腺癌の生物学的背景をさらに解析するため、以下の二方向の解明が目的である。A:活性型変異の選択理由の解明:生着環境・生理的リガンド等の検討:●肺転移動物モデルとして、蛍光標識となるpDN-IRESEGFPを導入した標識肺腺癌細胞株(PC9:EGFR-TKdel型活性型変異株、A549:EGFR野生型+k-ras活性型変異株)を経静脈的にNOD scidに注入したところ、A549株は6wで肺に広範な播種をみたが、PC9では限られていた。色素排出によるside populationはA549に認め、PC9ではわずかであった。●肺組織特異EGFリガンドのTGF-α、amphiregulinのcDNAをpcDNA3.1を用いて肺腺癌細胞株に導入し、その産生と細胞死抑制を評価した。●活性型変異による過剰シグナル下の蛋白リン酸化のうち、接着分子リン酸化をWestern blotting等で評価した(化学発光撮影装置LAS4000miniを備品として購入)。B:体細胞変異であるEGFR活性型変異が東アジア人に集積する生物学的背景:●本年度は「ヒト上皮成長因子受容体遺伝子変異をもつ肺癌患者における肺癌発癌関連遺伝子同定に関する研究」(東北大学倫理委員会承認(2009-294))により変異個体の検体収集を開始した。●また高感度変異同定PNA-LNA法に適したPCR機器(Smart Cycler:備品として購入)をもちい、当初予定した中国を変更して、EGFR活性型変異が多数例存在するマレー系アジアとして、インドネシア大学との共同研究を開始した。[連携研究者]・埼玉医科大学萩原弘一:ゲノム解析の指導・宮城県立がんセンター菅村和夫、前門戸任:幹細胞実験、肺腺癌患者の集積21世紀、肺癌治療は大きく改善した。EGF(上皮増殖因子)受容体チロシンキナーゼ阻害薬(EGFR-TKI)は、肺腺癌例に著効し、肺癌組織特異EGFR-TK活性型変異という新規Driver変異理念として帰結した。本研究は、かかる肺腺癌の生物学的背景をさらに解析するため、以下の二方向の解明を目的とし、H22年度は以下の結果を得た。A:活性型変異の選択理由の解明:生着環境・生理的リガンド等の検討:●肺組織特異EGFリガンドのamphiregulin cDNAをpdDNA3.1を用いて肺腺癌細胞株に導入し、gefitinibとtaxolを用い細胞死を検討したところ、抗細胞死増強効果が見られた。B:体細胞変異であるEGFR活性型変異が東アジア人に集積する生物学的背景:●初年度東北大学倫理委員会承認(2009-294)に従い、変異個体の末梢血DNAを収集し、まず65例のSNPアレー解析を得たので、今後ホモ接合マッピングを行う。●高感度変異同定PNA-LNA法用機器を用い、ゲノム背景解析を行うべく、EGFR活性型変異が多数例存在するマレー系アジアのインドネシア大学と家族性肺腺癌家系集積の共同研究を開始した。EGFR遺伝子変異をもつ肺癌は日本人を含む東洋人に多く集積しているため、我々は日本人肺癌患者を対象に、EGFR遺伝子変異を有する肺癌発癌関連遺伝子の同定を試みた。まず、EGFR遺伝子変をもつ肺癌患者の末梢血より有核細胞を分離し、ゲノムDNAを精製した。105例の患者ゲノムを、Affymetrix社Genome-Wide Human SNPArray 6.0を用いて、SNP解析を行った。この解析により既知の60万ヶ所のSNP情報を得た。

しかしながらSNP解析により得られたこれらの情報は、直接の原因遺伝子同定には至らない可能性があるため、近年発達したエキソーム解析を用いて、さらに解析を行った。症例のなかに、家族性にEGFR遺伝子変異をもつ家系が2家系含まれていたため、この症例に着目し、エキソーム解析を行った。肺癌家系の2家系合計6人の患者を対象とし、Agilent社のSure Selectキットを用いて、ゲノムから全エクソンを濃縮した。次世代高速シークエンサーを用いて、全エクソンシークエンスを行った。その結果約6万の一塩基置換が検出されたため、そこから既知のゲノム変異データベースに存在する変異を除き、さらにタンパク質の機能に変化を与える可能性のある変異(アミノ酸置換、ナンセンス変異等)を抽出し、対照群として同時にエクソンシークエンスを行った健常人遺伝子と比較して、候補遺伝子を絞り込んだ。その結果、遺伝形式が優性遺伝で両家系に変異のある遺伝子は9個、劣性遺伝でホモの変異とすると80個、コンパンドヘテロとすると15個の候補遺伝子が同定された。これらの遺伝子がEGFR遺伝子変異をもつ肺癌の発癌関連遺伝子の候補であることが示唆された。
高レベル放射性廃棄物地層処分環境におけるチタン不働態皮膜のカソード劣化過程

高レベル放射性廃棄物の地層処分環境におけるチタン製オーバーパックの腐食挙動を明らかにすることを目的として,還元性の模擬ベントナイト接触水中におけるチタン表面酸化皮膜の変質過程と応力腐食割れ挙動について検討した。得られた主要な成果は次のようにまとめられる。1.長期間浸漬による腐食電位変化の測定と表面皮膜性状変化の解析:ベントナイト接触水+00.5M-NaCl溶液(温度:50°C,95°C)中で浸漬腐食試験を行い,腐食電位と表面皮膜性状の変化を調べた。その結果,腐食電位はほぼ一定であり,NaCl濃度の影響もほとんどないことが分かった。皮膜性状の中では化学組成に変化が見られ,1年半までは時間の経過と共に皮膜中のOH結合の割合が僅かずつ増加するが,それ以降の変化は少ないことが分かった。2.空気中生成皮膜のカソード劣化過程の解析:空気中生成皮膜で覆われたチタンを模擬ベントナイト接触水(5.72mM-Na_2SO_4+7.99mM-NaHCO_3)に浸漬し,電気化学的カソード分極を行いながら皮膜性状の変化を解析した。その結果,腐食電位から-0.8Vまでの電位範囲では,皮膜の厚さや組成に大きな変化は起こらないが,電位が-0.8V以下になると,膜厚は減少し,皮膜の屈折率は低下,吸収係数は増加することが分かった。このような屈折率および吸収係数の変化は予備酸化条件(温度50°Cおよび100°C,湿度40%と80%)の違いによらずほぼ同じであった。3.カソード分極下におけるチタンの応力腐食割れ挙動の解析:模擬ベントナイト接触水中で定電位応力腐食割れ試験を行った。その結果,水素発生域の電位では水素脆化を原因とする割れが発生するが,地層処分の実環境に相当する電位範囲では割れの発生は起こりにくいことが推察された。1.研究目的高レベル放射性廃棄物を地層処分する方法として,我が国では炭素鋼あるいはチタン製のオーバーパックと圧縮ベントナイトの緩衝材を人工バリアとして設置することが検討されている。しかしながら,深部地下の還元性地下水中におけるチタン表面酸化皮膜の変質過程や水素吸収および応力腐食割れ挙動は未だ分かっていない。本研究では,地層処分環境におけるチタンの腐食挙動を明らかにすることを目的とする。2.研究成果(1)長期間浸漬による腐食電位変化の測定と表面皮膜性状変化の解析:地層処分環境を模擬した腐食環境である00.5M-NaClを含む模擬ベントナイト接触水(50°Cおよび95°C)にTiを浸漬し,腐食電位の経時変化を測定した。また,一定時間間隔で試料を取り出し,表面皮膜の厚さと光学定数,化学組成,表面形態の変化を調べた。腐食電位は浸漬直後の約一週間は時間と共に低下し,その後ほぼ一定となった。電位変化に及ぼすNaCl濃度影響は認められなかった。表面酸化皮膜の厚さと光学定数および表面形態は時間によらず一定であった。皮膜の化学組成については,時間の経過と共にOH結合の割合が僅かずつ増加する傾向が見られたが,酸化状態は同じであることは判明した。(2)空気中生成皮膜のカソード劣化過程の解析:空気中生成皮膜で覆われたチタンを模擬ベントナイト接触水に浸漬し,電気化学的カソード分極を行いながら皮膜性状の変化を解析した。

その結果,腐食電位から-0.8Vまでの電位範囲では,皮膜の厚さや組成に大きな変化は起こらないが,電位が-0.8V以下になると,膜厚は減少し,皮膜の屈折率は低下,吸収係数は増加することが分かった。このような屈折率および吸収係数の変化は皮膜中のTi^<3+>とOHイオンの存在割合が増加に起因することが分かった。高レベル放射性廃棄物の地層処分環境におけるチタン製オーバーパックの腐食挙動を明らかにすることを目的として,還元性の模擬ベントナイト接触水中におけるチタン表面酸化皮膜の変質過程について検討し、以下のような成果を得た。1.長期間浸漬による腐食電位変化の測定と表面皮膜性状変化の解析:昨年度に開始したベントナイト接触水+00.5M-NaCl溶液(温度:50°C,95°C)中での浸漬腐食試験を継続し,腐食電位と表面皮膜性状の変化を調べた。その結果,腐食電位はほぼ一定であり,NaCl濃度の影響もほとんどないことが分かった。皮膜性状の中では化学組成に変化が見られ,時間の経過と共にOH結合の割合が僅かずつ増加した。2.空気中生成皮膜のカソード劣化挙動に及ぼす皮膜生成条件の影響:カソード劣化挙動が空気中生成皮膜の生成条件によってどのように変化するかを知るために,まず温度(50°Cおよび100°C)と湿度(40%と80%)の異なる空気中におけるTiの酸化皮膜成長過程を解析した。その結果,皮膜の厚さは温度と湿度によらずほとんど〃同じであるが,温度と湿度が高いと,皮膜中の低原子価Tiの割合が増すことが分かった。次いで,これらの皮膜を模擬ベントナイト接触水中で電気化学的カソード分極し,皮膜性状の変化を解析した。その結果,電位が-0.8V以下になると,膜厚は減少し,皮膜の屈折率は低下,吸収係数は増加するが,このような皮膜変質挙動は空気中生成皮膜の形成条件によらずほぼ同じであることが分かった。高レベル放射性廃棄物の地層処分環境におけるチタン製オーバーパックの腐食挙動を明らかにすることを目的として,還元性の模擬ベントナイト接触水中におけるチタン表面酸化皮膜の変質過程と応力腐食割れ挙動について検討し,以下のような成果を得た。1.長期間浸漬による腐食電位変化の測定と表面皮膜性状変化の解析:一昨年度に開始したベントナイト接触水+00.5M-NaCl溶液(温度:50°C,95°C)中での浸漬腐食試験を継続し,腐食電位と表面皮膜性状の変化を調べた。皮膜性状の中では化学組成に変化が見られ,1年半までは時間の経過と共に皮膜中のOH結合の割合が僅かずつ増加するが,それ以降の変化は少ないことが分かった。2.カソード分極下におけるチタンの応力腐食割れ挙動の解析:ベントナイト接触水中のチタンの電位が水素発生域まで低下すると,チタン素地面での水素吸収により水素脆化が起こる可能性がある。この水素脆化と,これを起点とする応力腐食割れ挙動を知るために,模擬ベントナイト接触水(5.72mM-Na_2SO_4+7.99mM-NaHCO_3)中で定電位応力腐食割れ試験を行った。その結果,水素発生域の電位では水素脆化が原因となる割れが発生するが,地層処分の実環境に相当する電位範囲では割れの発生は起こりにくいことが推察された。
セルラ-ゼの相乗効果を利用した直接〓酵菌の育種

本研究はトリコデルマのセルラ-ゼと強い相乗効果を示すアスペルギラスクレア-タスを分離し、酵素アクセラ-ゼを得たことを出発点としている。これらの酵素を混合使用すると、草本植物繊維が完全糖化できた。この混合酵素からいくつかのセルロ-ス分解に必要な新しい酵素を発見した。本研究はこれらの酵素の遺伝子のクロ-ニングを行い、これらの遺伝子を酵母に導入して、セルロ-スよりエタノ-ルを生成する酵母の育種を計ることを目的として計画された。アスペルギラスFI CMCaseの大腸菌及び酵母菌体内での発現については昨年度に報告した。そこで、生産性の向上さらに最終的なセルロ-ス発酵性酵母の造成へのアプロ-チとして、FIーCMCaseの分泌生産について検討した。分泌シグナルとしてFIーCMCase自身のシグナル配列を用いた。酵母由来のGAPプロモ-タの下流にシグナル配列を介してFIーCMCase遺伝子を連結したプラスミドをサッカロミセスに導入したところ菌体外にセルラ-ゼ活性が認められた。形質転換体では精製標品と同じ分子量の2万4千の蛋白、さらに分子量2万八千の蛋白が観察され、両蛋白ともにセルラ-ゼ活性を有していた。分子量2万8千の蛋白は糖鎖の付加と考えられた。種々の異なる酵母を宿主にしたとき、DC5株が最高であった。CMCase活性の殆どが菌体外に認められ最高約300units/lに達した。以上の結果から、今後FIーCMCase遺伝子とともにβーglucosidase遺伝子を酵母に導入することによってセロオリゴ糖からエタノ-ルを生産させることが可能であると考える。
臼歯修複用ポーセレンおよびレジン系材料の評価

歯質接着性レジン材料の開発に伴い、審美的修複材料としてポーセレン、レジン等を応用した修複処置が実際の臨床で広く普及してきている。しかし、これらの臨床術式はまだ確立されておらず、その修複処置の予後を大きく左右されると思われ、本研究においては修複方法についても加味し検討を行った。即ち、小臼歯および大臼歯にポーセレンインレー修複(CosmotechII GC社製)、レジンインレー修複(クラレ社製)を行い、経時的にリコールしレプリカ模型にて咬耗状態を知るとともにその臨床症状についても観察した。その際、ポーセレン修複時には窩洞形成後、歯髄保護として最深部のみグラスアイオノマーセメントで裏層した群と象牙質全面を低粘性レジンでコーティングした群の2群について比較した。その結果、最深部をグラスアイオノマーで裏層した群に、修復後臨床的不快症状として数例の冷水痛が短期にわたって認められたが、象牙質全面を低粘性レジンでコーティングした群については何ら不快症状は認められなかった。これは、象牙質面を全面にわたってグラスアイオノマーセメント等で裏層することにより、この不快症状が防止されると考えられる。レジンインレー修復の場合には、象牙質全面を低粘性レジンでコーティング後修復したため、臨床的不快症状は認められなかった。また、18カ月後までの観察における咬耗状態としては、肉眼的に咬耗していると認められる100mumの咬耗量を示すものは認められなかった。しかし、レプリカのSEM観察によりレジンセメントの軽度の咬耗が認められ、インレー体の辺縁部においては、ポーセレン、レジンとも微小破折が散見された。インレー体の耐磨耗性は、ポーセレンでほぼエナメル質と等しく、レジンでは直接充填の耐磨耗性に等しい結果が得られた。以上より、インレー体としてはポーセレンはレジンに比べ耐磨耗性が高いことが示唆された。また、レジンセメントの物性の向上が必要であることが判明した。
発汗に関連する交感神経機能の客観的評価法に関する研究

1.12例の健康成人において、深吸気、聴覚刺激、電気刺激(右正中神経刺激と両側眼窩上神経刺激)、頚部磁気刺激の5種類の刺激法を用いて右手掌からsympathetic skin response(SSR)を記録し、潜時、振幅と8反応における潜時及び振幅の変動係数を測定し、比較した。その結果、頚部磁気刺激法を用いた場合、最短潜時、最大振幅を示し、又、最小の変動係数を示し、最も安定したSSRが得られることが明らかとなった。2.頚部磁気刺激法を用いて、手掌、足底以外の多数の皮膚表面からSSRを記録する条件を検討した。通常の室温下(2328°C)で、被検者の皮膚温が32°C以下の場合、手掌、足底以外の部位から明瞭な反応は得られなかった。しかし、四肢及び体幹に加温操作を加え、皮膚温を34°C以上に上昇させ、さらに約6080°Cの温水を約100200ml程度飲用してもらうという処置をした後、全ての記録部位から再現性よくSSRが記録された。従って、頚部磁気刺激法を用いれば、通常の室温下でも温熱刺激を加えることにより、手掌、足底以外の部位からもSSRを再現性よく誘発可能であることが明らかとなった。3.健康成人23例(平均39歳)全例において、上記方法を用いて右上腕、前腕、上前腸骨棘、大腿、膝、下腿の全記録部位からSSRが記録され、その立ち上がり潜時(sec)は各々、0.98±0.11、1.17±0.11、0.97±0.07、1.11±0.08、1.31±0.09、1.51±0.09であった。交感神経節後線維の伝導速度は、上肢で1.32±0.21m/sec、下肢で0.99±0.11m/secと算出され、上肢の方が下肢より有意に伝導速度が速かった。4.発汗障害を呈する3例の臨床例(腰仙部神経節切除術施行患者1例、Adrenoleukodystrophy 1例、アルコール性多発神経炎1例)でSSRを用いて発汗障害分布の評価を検討したところ、ラップ・フィルム法を用いた温熱性発汗試験における発汗低下の部位とSSRの誘発不能部位が極めてよく相関した。SSRは比較的簡便に施行可能であり、発汗障害分布の評価に有用と考えられた。
対流圏におけるハロゲン不均一反応の研究

対流圏での、特に海洋上でのハロゲンの生成メカニズムを解明する事は、オゾンの消失過程を理解する上で大きな部分を占めていることは良く知られている。しかし、現状で報告されているハロゲン生成メカニズムをもちいたモデル計算では、観測データを十分に説明する事が出来ていない。未知のハロゲンの生成メカニズムとして今一番研究が望まれている分野は不均一反応を介したハロゲンの生成メカニズムである。そこで、"ハロゲンの不均一反応による生成メカニズムの解明"を研究目的として選択し、特に反応性の高いヨウ素に焦点をあて研究を行った。多面的にヨウ素の不均一反応を介した生成機構を調べるために、前年次に設計、開発した質量分析器を用いた不均一反応生成物測定装置を用いて、大気でのヨウ素の生成経路の一つと予想されているオゾンとヨウ素イオンの不均一反応の研究を行った。本年次の研究結果より、鉄イオンが反応場に存在する場合、主生成物であるヨウ素の放出が大きく増加する事が判明した。本研究で開発した装置と同時にUV-VIS吸収分光計やエレクトロスプレー質量分析計を用いて溶液内での反応を追跡した。測定結果より、鉄イオンによる反応促進効果は鉄イオンがOH-を捕捉するためである事が判明した。本研究結果により、OH-を捕捉しpH緩衝剤として働く化学種の存在によるヨウ素の放出増加が示唆されるため、これまで多くが不明であったヨウ素放出経路解明に大きく貢献すると考えられる。上記研究と平衡して、大気ハロゲンとの反応が考えられるHO_2ラジカルの測定や、フェニルペロキシラジカルの生成収率の圧力依存の測定を行った。ハロゲンは自己触媒作用によって微量でもオゾンを効率よく消費し、地表の約7割を占める海洋上で起こっている事が報告されている(Read et al.Nature 2008,453,1232-1235.)。そのため、対流圏での、特に海洋上でのハロゲンの生成メカニズムを解明する事は、オゾンの消失過程を理解する上で大きな部分を占めているということが判る。また、現状で報告されているハロゲン生成メカニズムをもちいたモデル計算では、観測データを十分に説明する事が出来ていない。従って、筆者は"ハロゲンの不均一反応による生成メカニズムの解明"を研究テーマとして選択し、特に反応性の高いヨウ素に焦点をあて研究を行った。多面的に上記の不均一反応機構を調べるために、質量分析器を用いた不均一反応生成物測定装置の開発を行った。オゾンとヨウ素イオンの不均一反応の測定を行った結果、ヨウ素及びHOIの放出が確認された。HOIは大気中で光分解によりOHラジカルを生成することが知られている重要な化合物である。これまでオゾンとヨウ素イオンの不均一反応によりHOIが気相に放出されるという報告例は無く、この結果は重要であると考えられる。今後定量的な測定を行い、大気化学への影響を考察していく予定である。また同様に、一酸化窒素とヨウ素イオンの不均一反応の生成物の測定を行った。測定結果よりこの反応によるヨウ素の気相への放出が確認された。一酸化窒素とヨウ素イオンの不均一反応は報告例が無くこの結果は重要であると考えられる。今後更なる測定を行い、メカニズムの解明を行う予定である。装置開発として中赤外レーザー分析法の開発も平行して行った。差周波発振中赤外分光法と波長変調分光法を組み合わせた装置を開発し気相N_2Oの測定を行った。また、量子カスケードレーザーを用いた中赤外レーザー分光装置の開発も行い、気相HO_2ラジカルの測定を行った。将来的に不均一反応生成物の同定及び定量への応用を考えている。
麻酔と手術侵襲に対する免疫応答のサイトカイン拮抗物質を臨床応用した評価法の確立

本研究の目的は、生体制御システムとして神経系、内分泌系、免疫系は相互に関連しているという見地に立ち、麻酔及び手術侵襲時の神経-内分泌-免疫系トライアングル相関について特に免疫学的立場から解明することであった。平成5年度科学研究実績によって、胃亜全摘術での全身麻酔では1)単なる前身麻酔よりも硬膜外麻酔併用麻酔法の方が手術侵襲に対してstress freeであること、2)手術侵襲に対して神経系、内分泌系、免疫系は三位一体となって変動することが既に示唆されていた。そこで今回はさらに、癌患者と非癌患者の免疫応答の差異に関する研究を行った。麻酔法は何れも「全身麻酔+硬膜外麻酔併用」とし、手術による疼痛刺激の影響をPerimed社製レーザードップラー血流量計にて測定した。併せて手術中および手術後のOKT4/OKT8比とnatural killer細胞活性およびinterleukin-1 receptor antagonistとTNF binding protein濃度を測定した。その結果、手術による疼痛刺激の影響に明らかな差は見られなかったが、細胞性免疫の指標であるOKT4/OKT8比とnatural killer細胞活性については癌患者群では手術中から有意に抑制が見られ、interleukin-1 receptor antagonistとTNF binding protein濃度については手術後にやはり癌患者群で有意な上昇が見られた。以上から、手術時には癌患者では非癌患者に比べて免疫応答が極めて早期から抑制されている可能性が示唆された。