hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
一階柱脚の降伏を避ける工法を用いた鋼構造損傷制御骨組に関する研究

本研究では,1全層梁降伏型を形成する骨組の要求性能評価と簡易保有水平耐力設計法の提案,2二方向地震動を受ける場合に柱が弾性保持するための要求性能の把握,3骨組の層剛性・耐力からみた柱の要求性能と弾性通し柱による層間変形抑制効果の検討,4主架構無損傷化を目指した制振ブレースの適用及び鉄骨柱支点部のディテールの開発を明らかにした。本研究における柱脚を降伏させない最下層柱脚機構を骨組に適用することで,梁崩壊時まで柱が弾性保持すための性能を仮想仕事法を用いた簡易保有水平耐力設計法を提案した。そして,本柱脚機構と制振ブレースを併用することで,巨大地震においても主架構が無損傷となるシステムを考案した。一般的な鉄骨ラーメン構造物に適用されている埋め込み型柱脚は,最下層の水平層剛性が高く,層間変形角が小さくなるものの,上層に比べて柱の脚部と柱頭での作用曲げモーメントのバランスが悪く,脚部の作用曲げモーメントは柱頭に比べて大きくなることから,脚部で降伏し,水平変形の増加に伴い,倒壊する可能性もある。本研究では,巨大地震に対して柱を弾性保持させ,建物の倒壊を防ぎ,地震後も安定した挙動とするために,全層梁降伏型ラーメン構造を確立するための柱脚機構の開発を検討した。そこで,RC基礎梁からRC柱を立ち上げ,上部鉄骨柱と下部RC柱を簡易接合し,鉄骨柱支点部で地震時の曲げ応力の反曲点とする新しい柱脚機構を提案した。軸力とせん断力のみを伝達し,モーメントを負担しないRC柱と鉄骨柱の接合部(以降,鉄骨柱支点部と呼ぶ)のディテールを実用化するために,できる限り簡易で経済的な機構とした。さらに,工期短縮の可能性と施工性,特に建て方時の問題点を明示し,実用性の高い柱脚機構を確立した。巨大地震を受ける鉄骨ラーメン骨組の終局時においても全層梁降伏型メカニズムを形成し,最下層柱脚を降伏させない新しい柱脚機構について,最下層下部RC柱と上部鉄骨柱の接合部(鉄骨柱支点部)の実用化を行った。特に,鉄骨柱支点部は,簡易で経済的なピン機構として,軸力とせん断力のみを伝達する機構であることから,軸圧縮力,せん断力を受ける場合の鉄骨柱支点部の載荷実験を行い,支点部を構成する各部位の応力伝達メカニズムを解明し,設計式を提案した。さらに,高軸力下において水平荷重を受ける最下層柱の部分架構モデルの繰返し載荷実験を行い,鉄骨柱支点部の応力伝達メカニズムやピン性能を確認するとともに,上述の設計式の妥当性を検証した。・二方向地震動を受ける場合に柱及び鉄骨柱支点部が弾性保持するための要求性能の把握昨年度までの研究では,骨組の一構面を対象としているが,骨組には地震動が両方向から入力される。その際,柱に作用する曲げモーメントは,一方向入力に対して45度入力で最大√2倍となりうるものの,地震動の二方向の相関性を考えると,かなり安全側の評価となる。そこで,これまで用いてきた39層24スパンの鉄骨ラーメン骨組を対象として,入力角度をパラメータとして静的増分解析を行い,梁と柱の降伏時の最大層間変形角や部材崩壊時の最大層間変形角を把握した。45°以外から外力に対しては,大きな外力が作用する構面の梁が降伏し,他方の梁は弾性となるため,各層でねじれを生じること,また45°入力時には,梁に比べて柱が早期の降伏し,その後,崩壊に至るまでの最大層間変形角は低下することを明らかにした。次に,最大速度を基準化した観測地震動数十波による地震応答解析を行い,両構面の梁から作用する柱のせん断力,曲げモーメントや作用方向を統計的に調べ,柱の要求性能を明らかにした。静的増分解析と同様,梁に比べて柱が早期に降伏し,最大速度75kineでは,柱崩壊する可能性があることを示した。そして,静的増分解析で45°入力の場合以上に,損傷が中柱に集中することから,従来の保有水平耐力設計法では予測できない崩壊メカニズムを形成することを明らかにした。4)骨組の層剛性・耐力からみた柱の要求性能と弾性通し柱による層間変形抑制効果の検討これまでに,骨組内で地震力を負担する柱(以降,耐震柱)とそれに取り付く梁の曲げ耐力比や曲げ剛性比を対象として,骨組の終局時に柱が弾性保持するための要求性能を明らかにした。しかし,構造物内には米国型架構のように,建物の自重のみを支持し,水平力を負担しない軸力支持柱や連想耐震壁は,心棒として高さ方向に層せん断力を均一化する役割を持つことが明らかにされている。本研究では,有限要素法による地震応答解析により,高さ方向への層せん断力の均一化効果と耐震柱が弾性保持するための要求性能を明らかにする。通し柱が高さ方向の層せん断力の均一化,つまり層間変形集中の抑制を担う。この通し柱の柱脚をピン支持とし,通し柱と梁端をピン接合した骨組の縮小模型振動台実験を行い,本柱脚機構を用いた骨組の動的応答特性に対する通し柱の損傷分散メカニズムを明らかにした。また,地震応答解析によりこのような通し柱の曲げ剛性と層せん断力の均一化との関係を明らかにし,耐震柱の負担せん断力の軽減作用についても把握した。

6)本提案型柱脚を適用した損傷制御骨組における鉄骨柱支点部のディテールの開発本研究では,本提案型柱脚を適用した損傷制御骨組でも,鉄骨柱支点部に制振ブレースのガセットプレートを設置する場合のディテールの開発と設計法を検討する。鉄骨柱支点部には,柱のせん断力と軸力に加えて,制振ブレースから作用する軸力が鉄骨柱支点部の軸力とせん断力として作用する。そこで,鉄骨柱支点部がピン機構を保持しつつ,制振ブレースからの応力伝達が確実に伝達できる接合部ディテールを試作し,柱及び制振ブレースの作用軸力,せん断力を与えた鉄骨柱支点部の載荷実験を行い,簡便で経済的な接合部ディテールを提案した。なお,本項目は試作による検討であり,来年度も継続的に実施する。過去3年間の研究成果を踏まえ,総括として,「本提案型柱脚を適用した座屈拘束ブレース付き鉄骨ラーメン骨組の保有耐力設計法」を確立した。最初に,鉄骨ラーメン骨組の柱が弾性保持することを条件として,最大層間変形角と層せん断力の関係をD値法を基にして,陽な形の式で誘導した。具体的には,最初の梁が降伏するまでは,従来のD値法を用い,梁と柱の曲げ剛性比から柱曲げモーメントの反曲点を求め,層間変形角と層せん断力の関係を求める。梁降伏後はその梁の曲げ剛性を0として,取り除き,上層までを一つの層とみなして,反曲点を算定し,層間変形角増分と層せん断力増分を求める。これを最初の層間変形角と層せん断力の関係に逐次足し合わせることで,全層梁降伏時までの層せん断力と層間変形角の関係が求められる。上記の方法は,一方向外力に対してのみであったが,二方向外力に対して構面それぞれに対して,この修正D値法を適用することで求めることができる。上記の手法を踏まえて,座屈拘束ブレース付き鉄骨ラーメン骨組への適用を試みた。ただし,座屈拘束ブレースが取りつく構面(制振構面)では,梁にブレースからの軸力が作用することから,特に圧縮軸力に対しては梁の塑性変形能力を低下させることになる。そこで,ブレースの保有性能(梁には作用軸力の大きさ)と梁の塑性変形能力の関係を求め,梁の塑性変形能力に達するまでもしくは全層梁降伏時という制約条件を設けて,層間変形角と層せん断力の関係を定式化し,柱の要求性能(剛性と耐力)を提示した。さらに,本提案柱脚を有する鉄骨ラーメン骨組の縮小模型実験により,上記の手法の妥当性を明らかにした。本研究では,1全層梁降伏型を形成する骨組の要求性能評価と簡易保有水平耐力設計法の提案,2二方向地震動を受ける場合に柱が弾性保持するための要求性能の把握,3骨組の層剛性・耐力からみた柱の要求性能と弾性通し柱による層間変形抑制効果の検討,4主架構無損傷化を目指した制振ブレースの適用及び鉄骨柱支点部のディテールの開発を明らかにした。本研究における柱脚を降伏させない最下層柱脚機構を骨組に適用することで,梁崩壊時まで柱が弾性保持すための性能を仮想仕事法を用いた簡易保有水平耐力設計法を提案した。そして,本柱脚機構と制振ブレースを併用することで,巨大地震においても主架構が無損傷となるシステムを考案した。実験及び解析的検証がともに順調に進展した。27年度が最終年度であるため、記入しない。耐震構造当初の予定通りの進捗状況であることから,計画書に基づいて「5)激震時に柱脚を降伏させない損傷制御骨組の設計法の提案」,「6)本提案型柱脚を適用した損傷制御骨組における鉄骨柱支点部のディテールの開発」を進めることとする。昨年度は,目標に掲げた「下層鉄骨支点部の軸力伝達機構の解明とディテールの開発」,「鉄骨柱支点部のせん断力伝達機構の解明とディテールの開発」に関する載荷実験を行い,実構造物に適用できるディテールを開発した。これにより,来年度からディテールの設計法の確立を目指す。
新規ナノ粒子アジュバンドを利用した犬癌ワクチンの臨床応用

本研究では、犬の癌ワクチン開発を目標に、腫瘍特異的抗原由来ペプチドを作成し、安全性が高い生体吸収性の新規のナノ粒子アジュバントと共に犬に投与した。その結果、抗体価の上昇がみられた一方で、細胞性免疫の誘導は確認できなかった。担癌動物への投与(1例)では、副作用はみられなかったが、臨床的な効果は確認できなかった。有用な癌ワクチンにするためには改良が必要であるが、癌ワクチン開発について基礎的な情報を得ることができた。また研究の過程で免疫療法の標的となるTRP-2分子の遺伝子単離や多くの腫瘍抗原の発現系の構築に成功した。さらに犬で多発する肥満細胞腫表面でのKIT分子の発現を解析する方法を確立した。本年度はイヌの口腔内メラノーマを対象に研究を行った。免疫治療のターゲットとしてイヌで高率に発現し、ヒトやマウスで標的にされるMelan-A、TRP-2(tyrosinase-related protein 2)を選択した。はじめにイヌの治療用ペプチドワクチンの作製を行った。Melan-A、TRP-2について、免疫用ペプチドをそれぞれ合成した。これら2つのペプチドにKLHを付加し、ウサギおよび老齢犬に投与した。老齢犬への投与の際には、新規に開発された疎水化γ-ポリグルタミン酸ナノ粒子をアジュバントとして用いた。その結果、ウサギおよび老齢犬で投与したペプチドに対する抗体産生が認められたが、細胞性免疫誘導の証拠は認めなかった。有効なペプチドワクチン開発のためには今後改良を重ねる必要がある考えられた。またDNAワクチンの作成を試みた。口腔内メラノーマ組織からcDNAを作製し、EBNA-1を含む発現プラスミドにイヌMelan-A、TRP-2遺伝子を挿入した。遺伝子配列の解析では、Melan-Aは報告されている配列と完全に一致した。イヌTRP-2はイヌ配列は報告されておらず、ヒトのアミノ酸配列と比較してN末端に31残基のアミノ酸が付加される構造であった。Melan-A、TRP-2遺伝子発現プラスミドをHEK293細胞にトランスフェクションしたところ、導入細胞での両蛋白の発現が認められた。また、ウェスタンブロットでは、Melan-Aはヒトと同様に21-23KDa付近にバンドを認め、二量体を形成していると考えられた。一方、イヌTRP-2は70-85KDa付近にバンドを認めた。予測された分子量よりも大きく、糖鎖付加されていることが推測された。今回構築した発現プラスミドは実際にMelan-A, TRP-2を発現し、糖鎖も付加されるため、DNAワクチンとして応用できる可能性があると考えられた。伴侶動物の獣医療では腫瘍は重要な疾患となっている。本研究では犬で多い腫瘍を対象に新規ナノ粒子をアジュバントとした癌ワクチン開発を行った。犬で完治困難な、B細胞型リンパ腫と悪性黒色腫を対象とした。B細胞型リンパ腫に対してはCD20分子を標的と第2細胞外領域のアミノ酸残基からエピトープと推測される部分で分子内ジスルフィド結合を持つペプチドを合成した。悪性黒色腫については、黒色腫特異的な発現するMelan-AおよびTyrosinase-related protein-2 (TRP-2)を標的としてペプチド合成を行った。TRP-2についてはこれまで報告がなかったため、本研究によりcDNAの塩基配列を決定し、データベースへ登録した。これら合成ペプチドをアジュバントと共にウサギに接種したところ抗体価の上昇がみとめられ、抗原性を持つことが示された。次にペプチドをKeyhole limpet hemocyanin (KLH)とコンジュゲートした後、ナノ粒子アジュバントに吸着させ、リンパ腫の犬(CD20)および健常犬に投与した。その結果、ペプチドに対する抗体産生は認められたが、末梢血B細胞の減少やメラノーマ細胞株に対する細胞性免疫の誘導は確認できなかった。今後、抗原ペプチドやアジュバントを改良することにより有効なワクチン開発につなげられると考えられた。また、DNAワクチンを開発する目的でCD20ーGFP融合蛋白およびmelan-A, TRP-2発現プラスミドを構築しHEK293細胞へ導入したところ導入遺伝子由来蛋白の発現が確認され、DNAワクチンとして用いることができる可能性が示された。さらに犬で多い肥満細胞腫について将来的な免疫療法を確立するために、モノクローナル抗体を用いた細胞表面KIT蛋白の解析系を作成し、KIT蛋白が犬の肥満細胞腫の半数程度で発現していることを明らかにした。●犬CD20のエピトープの同定と犬CD20ペプチドの合成CD20は4回膜貫通型の膜蛋白である。人やマウスにおけるこれまでの研究でCD20を認識する抗体のエピトープは第2細胞外領域付近にあることが多い。

そこで本研究では、犬の相同領域について分子内シスルフィド結合を保った30アミノ酸からなるペプチドを合成した。このペプチドをキャリアー蛋白と共にウサギへ免疫し、ペプチドに対する抗体価が上昇することが確認できた。●治療適応を判定するための抗CD20抗体の作成合成したペプチドをウサギに免疫したところ抗体価の上昇が確認された。この免疫したウサギの血清を犬の末梢血中B細胞と反応させたところ、ウサギで誘導された抗血清は犬B細胞と反応せず細胞膜上のCD20分子を認識しないことが明らかとなった。そこで再度、このペプチドをマウスに免疫したところ、やはり抗体価の上昇はみられるが犬B細胞への反応は確認できなかった。この結果からCD20に対する抗体を作成するには、立体構造が重要であることが示唆された。そこで、細胞に遺伝子導入した全分子で免疫し、犬CD20に対するモノクローナル抗体を作成することにした。犬の末梢血からmRNAを抽出し、それをテンプレートにRT-PCRを行い、犬CD20分子を増幅した。これまでに犬CD20分子のアミノ酸コーディング領域の全長の遺伝子クローニングを終了し、塩基配列を決定している。現在、マウス細胞で発現させるためのプラスミドを制作中である。本課題では、犬の癌を対象にした癌ワクチン研究を行っている。3年計画でこれまで2年が経過した。その間、リンパ腫、メラノーマという犬で発症頻度が高く、従来の治療法では治癒が困難な疾患をターゲットとして、抗原ペプチドの同定と合成およびDNAワクチンの作成を行ってきた。これらのうちペプチドワクチンについては、実際に合成を行い、国内で新たに開発された生体吸収型ナノ粒子をアジュバントとして実験動物および実際の症例に投与を行うことができた。研究段階では抗体価の上昇など一定の免疫効果が得られており、治療効果を判定する治験を行う技術的な基盤を整えられたと考えている。この点で本研究は当初の計画どおり順調に進行している。DNAワクチンについてリンパ腫からはCD20、メラノーマからはmelanA, TRP2を標的抗原としてその遺伝子単離と発現プラスミドの構築に成功している。さらに培養細胞を用いた実験ではこれらの組み換えプラスミドによる蛋白の発現を確認している。一方でこれらのプラスミドを用いたDNAワクチンについてはフィールドでの使用について制限(規制)があり臨床試験を行ういたっていない。これまで当初の目的であった技術的な課題は克服しつつあり、研究の達成度としては概ね順調に進展していると自己評価している。当初の23年度の予定としては●犬CD20のエピトープの同定と犬CD20ペプチドの合成●治療適応を判定するための抗CD20抗体の作成を行う予定であった。ペプチド合成については順調に行うことができたが、犬の細胞表面上のB細胞を認識する抗体を誘導することは成功していない。免疫動物としてウサギとマウスを試したが、その両者で誘導できないことから細胞上のCD20に対する抗体を作成するためには、立体構造を保ったまま免疫する必要がある。そこで、当初の予定どおり、犬CD20発現プラスミドを作成し、モノクローナル抗体を作成する方向で研究を進めている。
大規模干拓地における環境及び経営的に持続可能な農業生産システムの構築

我が国の畜産経営は、家畜排せつ物に由来する悪臭や水質汚染といった畜産環境問題の解決が課題とされている。この様な環境問題を解決するためには、畜産農家が行っている経営内農地への過剰な堆肥散布を中止し、これらの堆肥をすべて経営外へ販売する必要がある。そこで本研究では、特にこの問題が深刻化している岡山県笠岡湾干拓地の畜産農家(17戸)を対象に、環境保全型畜産経営の確立方策を検討した。堆肥の販売促進には輸送・散布・袋詰めなどの新たな販売サービスを行う必要がある。そして、これらの販売サービス行う労働力には、日中に発生している余剰労働力(10時15時の5時間程度)が活用可能である。日中の余剰労働力のみを利用して堆肥販売を行うには、畜産農家間の協力によって堆肥販売に必要となる労働力を配分する必要がある。そこで、農家1戸当たり堆肥販売へ1人出役した場合(10時15時の5時間/日)、堆肥販売へ参加する農家数に応じて各農家の負担がどの程度必要になるのか、分析を行った。対象地域において、現在堆肥の販売意向がある半数の農家が協力して販売を行った場合、農家1戸当たりが堆肥販売のために出役しなければならない日数は、月に9日間(11月1月の繁忙期は16日間/月)であった。さらに、すべての農家が協力して販売を行った場合、農家1戸当たりの出役日数は4日間/月(11月1月は8日間/月)に減少することを明らかにした。個々の畜産農家は、経営状況をはじめ、環境に対する意識や堆肥の利用状況、過剰散布の程度、つまり、環境へ及ぼす影響度が異なる。また、新たに共同で堆肥販売を行うにあたっては、供給する堆肥の量や、費用負担、労働負担の程度も異なることが予想される。今後は、このような個々の畜産農家の合意形成を可能とする販売システムや収益配分のあり方を検討し、農家間のネットワークを構築することが必要となる。そこで本研究では、特にこの問題が深刻化している岡山県笠岡湾干拓地の畜産農家を対象に、環境保全型畜産経営の確立方策を検討した。環境問題の根本的な解決には、堆肥販売を基軸とした新たな環境保全型経営が経営的に成立する必要がある。そこで、干拓地周辺の耕種農家ヘアンケート調査を行い、堆肥需要側のニーズを明らかにした。次に数理計画法を用いて、堆肥供給側である畜産農家の堆肥販売戦略を検討した。結果として、堆肥の販売促進には輸送・散布・袋詰めなどの新たな販売サービスを行う必要がある。そして耕種農家の作目ごとに異なるニーズを把握し、それに対応して「販売サービスの組み合わせ」「販売価格」「販売量」を設定するといったきめ細かい販売計画が必要となる。これによって、新たな環境保全型経営は経営的に成立することが可能となる。さらに、環境保全型経営への移行には畜産農家の環境に対する意識や堆肥販売への意向など、主観的な要因も関係している。また、現地の水質・土壌分析結果などの情報提供は、農家の意識に影響を与えると考えられる。そこで、畜産農家ヘアンケート調査を行い、農家の環境意識や堆肥の販売意向を明らかにした。また、アンケート調査と同時に農家への情報提供を行い、情報提供が農家意識へ及ぼす効果を分析した。結果として、畜産農家は干拓地の環境問題を十分に認識していなかった。そして、農家への情報提供(水質・土壌分析結果、耕種農家の堆肥ニーズなど)は、農家の環境意識と堆肥販売意欲を向上させることが明らかとなった。

また、新たに共同で堆肥販売を行うにあたっては、供給する堆肥の量や、費用負担、労働負担の程度も異なることが予想される。今後は、このような個々の畜産農家の合意形成を可能とする販売システムや収益配分のあり方を検討し、農家間のネットワークを構築することが必要となる。
光反応を利用した新規フルオラス高分子の創製

我々がこれまでに開発した低分子化合物における光ペルフルオロアルキル化反応を高分子化合物の合成に応用し、新しいタイプの含フッ素高分子化合物の合成に取り組んだ。その結果、電子不足ジエンとジヨードペルフルオロアルキルとの反応が速やかに進行し、これまでにない、含フッ素ポリマーを得ることに成功した。また、この反応で得られるポリマーはフッ素含量が少ないにもかかわらず、高い撥水性を示すことを明らかにした。含フッ素ポリマーは、耐光性、耐薬品性、撥水・撥油性に優れ、我々の生活に欠かすことのできない材料であり、その開発は重要な課題となっている。本研究は、申請者の開発した光ペルフルオロアルキル化反応を基盤として、新しい、光反応による含フッ素高分子化合物の創製を目的とし、2つの手法による含フッ素ポリマーの合成を行った。一つ目はオレフィンを有するポリマーへの光ペルフルオロアルキル化反応によるアプローチである。計画時にはポリビニルアルコールをアクリル化し、モデルポリマーとする予定としていたが、この反応の再現性が得られなかったことから、市販のポリブタジエンを用いて反応を検討した。その結果、溶液中での反応で、ペルフルオロアルキルが導入できることを明らかとした。現在、生成物の詳細な構造の決定を行っている。今後、様々なオレフィンを有するポリマーに本反応を適用し、その性質を解明する予定である。二つ目の手法はジエンとジョードペルフルオロアルキルを用いた光ポリマー化反応の検討である。初年度はまず、ジエンとヨードペルフルオロアルキル、オレフィンとジョードペルフルオロアルキルを用いた低分子量での反応の条件の検討を行った。その結果、光付加条件下でチオ硫酸ナトリウム水溶液存在下、速やかに反応が進行することが明らかとなった。そこで、ジエンとジョードペルフルオロアルキルの反応を行ったところ、12時間の光照射によりMw=8663,Mw/Mn=1.7のフッ素の入った化合物の生成を確認した。これは重合度11のオリゴマーであると考えられ、今後、構造の決定、性質の解明を行う予定である。本研究は、申請者の開発した光ペルフルオロアルキル化反応を基盤として、新しい、光反応による含フッ素高分子化合物の創製を目的とした。ジエンとジヨードペルフルオロアルキルとの反応においては様々なジエン、ジヨードペルフルオロアルキルの組み合わせにおいてポリマー化反応が進行し、新規含フッ素ポリマーの合成法と成り得ることを明らかとした。また、NMR実験によりその反応機構について検討し、まずジエンとジヨードペルフルオロアルキルが1:1で反応しモノマーを形成した後、縮合重合的に反応が進行することを明らかとした。この反応は縮合重合的に反応することから反応時間によりポリマー鎖長を制御することができ、分散度の小さなポリマーが得られる。反応はヨウ素移動型で進行することから生成物はヨウ素を含むが、塩基処理によるオレフィンへの変換、シラン存在下での水素トラップ型の反応にも成功している。また、得られたポリマーの撥水性の評価を行い、フッ素含量が小さいにもかかわらず高い撥水性を示すことを明らかとした。このように、本研究では新規光ラジカル反応による長鎖を有さず、かつ長鎖をもつ化合物と同様の撥水性を有する含フッ素ポリマーの合成法を確立した。この手法は含フッ素モノマーの合成を必要としないことから、簡便に機能化した含フッ素ポリマーの合成法と成り得、今後様々な応用研究へと発展が可能であると考えられる。
脂肪組織由来間葉系前駆細胞を用いた下部尿路障害モデル再生の検討

腹圧性尿失禁モデルラットを用い、脂肪由来間葉系前駆細胞(ADSC)の傍尿道注入により、損傷された下部尿路機能が改善するかを解明した。雌性SDラットを用いて膣過伸展(VD)モデルを作成した。尿道機能の評価として尿漏油辻圧(LPP)を測定した。ラットの皮下脂肪からADSCを分離し、外尿道括約筋の5ヶ所に注入し、7及び14日後にLPPを測定した。結果は、ADSC移植はVD無しではLPPに有意な変化を示さないのに対し、VD有りでは有意なLPP上昇(回復)効果を示した。組織学的には、移植後7日目に移植細胞の生存が確認され、移植後14日目には移植部位で膠原繊維が増加する像が観察された。平成25年度は、下部尿路障害モデルを作成して尿漏出時圧(Leak Point Pressure; LPP)の測定法を確立し、確立した手法にて脂肪組織由来間葉系細胞の投与実験に着手した。1.下部尿路障害モデルの作成:陰部神経切断モデルと膣過伸展モデルを確立した。陰部神経切断モデルでは、内総腸骨動脈の腹側を横切る神経を骨盤神経と同定し、骨盤神経と交差して内総腸骨動脈の背側を走る神経を陰部神経と同定した。当該神経を57mm切除し、陰部神経切断モデルを作成した。膣過伸展モデルでは、フォーリーカテーテル(6Fr)を膣に挿入してバルーンに蒸留水を3ml注入し、この状態で4時間留置した。2.LPP測定法の確立:測定直前にT8-T9レベルで脊髄を離断し、膀胱内圧測定用に膀胱頂部にカテーテルを留置した。測定はラットをスリングスーツに固定し、覚醒状態で実施した。膀胱カテーテルを圧トランスデューサに接続し、外尿道口より尿が漏出するまで生食を3ml/minで膀胱内に急速注入した。これを1分間隔で8回実施し、その平均値を尿漏出時圧(LPP)とした。A/D変換器を通した信号はPower Lab Chart®コンピュータソフトウェアにてグラフ化した。陰部神経切断モデルでは、対照群と比較して切断直後及び4週間後にLPPの低下はみられなかった。その原因として、神経切断に伴う平滑筋の代償作用があるとの報告があったため、LPP測定時に平滑筋をブロックするHexamathoniumの投与前後でLPPを測定した。Hexamathoniumの投与前後でLPPの低下が確認されたため、平滑筋の代償が起こっている、すなわちモデル作製は報告通り機能していることが分かった。一方、膣過伸展モデルでは、対照群と比較してモデル作成直後、4及び7日後にLPPが約20%低下した。ラットを用いて脂肪由来間質細胞(ADSC)の自家移植実験を実施し、7及び14日後に尿漏出時圧(LPP)の低下が回復するか否かについて検討した。[方法]雌性未経産SDラット(240320g)を用いて深麻酔下で膣過伸展(VD)モデルを作成した。尿道括約筋の断裂はMasson's Trichrome染色にて組織学的に確認した。LPP測定直前に深麻酔下で脊髄をTh9レベルで切断、膀胱頂部にカテーテルを留置した。測定時に生理食塩水を3ml/minで膀胱内に急速注入すると、膀胱の反射収縮で尿が漏出する。この時、コントロールでは外尿道括約筋の収縮による二峰性の膀胱圧波形を示すが、VDでは二峰性波形が出現する頻度が低いか、波形の高さ自体が低い(LPP低下)。このようなモデル動物の皮下脂肪から間質細胞(ADSC)を酵素消化にて分離し、外尿道括約筋の2、4、6、8及び10時の方向に5ヶ所細胞を自家移植した効果を7及び14日後に調べた(細胞投与量;2.5×106/point)。統計解析は、VD及びADSC移植の有無で合計4群について、SPSSを用いて行った。[結果]ADSC移植はVD無しではLPPに有意な変化を示さないのに対し、VD有りでは有意なLPP上昇(回復)効果を示した。医学平成25年度は、ラットにおける下部尿路障害(腹圧性尿失禁)モデルを作成して尿漏出時圧(Leak Point Pressure; LPP)の測定法を確立することである。

そのために陰部神経切断モデルと膣過伸展モデルの2つを作成し、尿漏出時圧を測定したが、どちらのモデルにおいても尿漏出時圧が低下し、低下している期間を決定することができた。平成26年度からは、これまでの結果をコントロールとして、脂肪組織由来間葉系細胞の移植実験を行い、尿漏出時圧低下が回復するか否かを検討する予定である。平成25年度は研究の初年度であり、全額使用できるまでの研究ができなかった。平成26年度以降は実際に動物より脂肪組織由来間葉系細胞の投与を行い実験するので、ラットより自家鼠蹊部脂肪組織を採取し、酵素消化にて回収、さらに外尿道口周囲を取り囲む外尿道括約筋に直接投与するなどの実験が必要である。
ゲノムシャッフリングに基づく循環選抜育種に用いる優性の雄性不稔イネの解析

ヘテロ接合体で優性に働く核コードの雄性不稔性は、自殖性植物のイネを効率的に他殖させ、循環選抜育種を行う際に有用であり、遺伝子の単離が求められている。我々は、フィリピンのイネ品種Lebedに台中65号(T65)を連続戻し交雑して得られた雄性不稔系統が、優性に働く核コードの雄性不稔性によるものであると考え、本研究では、雄性不稔遺伝子のクローニング、原品種Lebedが持つと予測される雄性不稔抑制遺伝子のクローニング、さらに、循環選抜育種の実証試験を行うことを目的とした。平成29と30年度に行った遺伝学的解析の結果、第10染色体に存在するLebed由来の雄性不稔遺伝子がヘテロのときに不稔になることを明らかにしてきた。雄性不稔系統にT65を戻し交雑して得られた個体から候補領域内で組換えを起こしている個体を選抜し、その稔性を調査した。その結果、候補領域を120 kb(日本晴相当)に絞り込むことができた。Hiseq Xにより得たLebedの全ゲノムシーケンシングでは、候補領域に塩基配列が途切れているギャップが1ヶ所存在したが、日本晴と同様に9個の遺伝子が予測された。花粉発達の異常は減数分裂期の直後から現れるため、減数分裂期の葯を含む穎花における発現をRT-PCRで調査した。その結果、4個の遺伝子で発現が見られ、5個の遺伝子で発現が見られなかった。さらに、発現が確認できた4個の遺伝子の塩基配列を調査したところ、3個の遺伝子のコーディング配列に1塩基の置換や数塩基の挿入が存在した。このことから、この3個の遺伝子が雄性不稔原因遺伝子の有力候補と考えられた。また、Lebedの塩基配列のギャップに日本晴ゲノムにはない未知の遺伝子が存在する可能性も考えられた。平成30年度は、雄性不稔遺伝子(Sterility: S)の解析として、ファインマッピングを目標としたが、候補領域を120 kb(日本晴相当)に絞り込み、候補遺伝子の塩基配列を明らかにしたので、当初の計画以上に進展していると判断される。さらに、これまでの成果をとりまとめ、国際雑誌RICEに掲載された。このため、当初の計画以上に進展していると判断した。1.雄性不稔遺伝子(Sterility: S)の解析:平成30年度に得られたLebed×T65戻し交雑集団を用いてS遺伝子ファインマッピングを継続する。Lebedゲノムの塩基配列を決定する。候補領域に存在する遺伝子の発現を調査するとともにcDNAの塩基配列を明らかにすることで、候補遺伝子を絞り込みクローニングを目指す。2.雄性不稔抑制遺伝子(Epistasis: E)の解析:雄性不稔遺伝子をヘテロに持つBC2F1集団(BC1F1可稔個体×T65)を用いた雄性不稔抑制遺伝子のラフマッピングの結果、6番染色体のKNJ8-indel 445付近に雄性不稔抑制遺伝子が存在することが示唆されている。Lebed ×T65F2をさらに展開し、E遺伝子のマッピングを継続する。3.循環選抜育種の実証試験:Lebedに由来する雄性不稔遺伝子が他の品種でも優性に機能することを確かめるため、様々なイネ品種(コシヒカリなどの日本の主要品種および海外の品種;World ricecore collection (WRC)を花粉親として、Lebed ×T65雄性不稔系統に交雑する。これらは、循環選抜育種に用いる育種素材となると期待される。我々は、フィリピンのイネ品種LEBEDに台中65号(T65)を連続戻し交雑して得られた雄性不稔系統が,優性に働く核コードの雄性不稔性によるものであると考え、本研究では、雄性不稔遺伝子のクローニング、原品種LEBEDが持つと予測される雄性不稔抑制遺伝子のクローニング、さらに、循環選抜育種の実証試験を行うことを目的とした。平成29年度に行った遺伝学的解析の結果、10番染色体にヘテロで機能する雄性不稔遺伝子(Sterility: S)を持ち、不稔性は胞子体型に働くことを明らかにした。10番染色体の候補領域がヘテロになると、ほとんど全ての花粉にデンプン蓄積が見られず、葯が裂開しなかった。発育過程の葯切片を観察したところ、タペート細胞と中間層細胞の崩壊に異常が見られた。LEBED×T65BC6F1世代384個体、および、BC7F1世代192個体を用いてファインマッピングを行った結果、INDELマーカーKNJ8-indel704とC5-indel8296に挟まれた領域に雄性不稔遺伝子が存在することが分かった。さらに、内側にINDELマーカーを作製して調査したところ、雄性不稔遺伝子の候補領域を243 kb (日本晴相当)に絞り込むことが出来た。一方で、雄性不稔遺伝子をヘテロに持つF1は可稔性であったことから、雄性不稔遺伝子を抑制する遺伝子(Epistasis: E)の存在が示唆された。

雄性不稔遺伝子をヘテロに持つBC2F1集団(BC1F1可稔個体×T65)を用いた雄性不稔抑制遺伝子のラフマッピングの結果、6番染色体のKNJ8-indel 445付近に雄性不稔抑制遺伝子が存在することが示唆された。平成29年度は、雄性不稔遺伝子(Sterility: S)の解析としてラフマッピングを目標としたが、候補領域を243 kb (日本晴相当)に絞り込むことができたため、当初の計画以上に進展していると判断される。雄性不稔抑制遺伝子(Epistasis: E)の解析においてもラフマッピングを行う目標としていたが、目標通り実行することができた。これまでの成果をとりまとめ、国際学会で発表するとともに、国際雑誌RICEに投稿することができ、一部修正掲載可となっている。このため、当初の計画以上に進展していると判断した。ヘテロ接合体で優性に働く核コードの雄性不稔性は、自殖性植物のイネを効率的に他殖させ、循環選抜育種を行う際に有用であり、遺伝子の単離が求められている。我々は、フィリピンのイネ品種Lebedに台中65号(T65)を連続戻し交雑して得られた雄性不稔系統が、優性に働く核コードの雄性不稔性によるものであると考え、本研究では、雄性不稔遺伝子のクローニング、原品種Lebedが持つと予測される雄性不稔抑制遺伝子のクローニング、さらに、循環選抜育種の実証試験を行うことを目的とした。平成29と30年度に行った遺伝学的解析の結果、第10染色体に存在するLebed由来の雄性不稔遺伝子がヘテロのときに不稔になることを明らかにしてきた。雄性不稔系統にT65を戻し交雑して得られた個体から候補領域内で組換えを起こしている個体を選抜し、その稔性を調査した。その結果、候補領域を120 kb(日本晴相当)に絞り込むことができた。Hiseq Xにより得たLebedの全ゲノムシーケンシングでは、候補領域に塩基配列が途切れているギャップが1ヶ所存在したが、日本晴と同様に9個の遺伝子が予測された。花粉発達の異常は減数分裂期の直後から現れるため、減数分裂期の葯を含む穎花における発現をRT-PCRで調査した。その結果、4個の遺伝子で発現が見られ、5個の遺伝子で発現が見られなかった。さらに、発現が確認できた4個の遺伝子の塩基配列を調査したところ、3個の遺伝子のコーディング配列に1塩基の置換や数塩基の挿入が存在した。このことから、この3個の遺伝子が雄性不稔原因遺伝子の有力候補と考えられた。また、Lebedの塩基配列のギャップに日本晴ゲノムにはない未知の遺伝子が存在する可能性も考えられた。平成30年度は、雄性不稔遺伝子(Sterility: S)の解析として、ファインマッピングを目標としたが、候補領域を120 kb(日本晴相当)に絞り込み、候補遺伝子の塩基配列を明らかにしたので、当初の計画以上に進展していると判断される。さらに、これまでの成果をとりまとめ、国際雑誌RICEに掲載された。1.雄性不稔遺伝子(Sterility: S)の解析:雄性不稔遺伝子(S)の候補領域を243 kb (日本晴相当)に絞り込んでいるので、平成29年度に得られたLEBED×T65戻し交雑集団を用いてS遺伝子のファインマッピングを継続する。候補領域に存在するLEBEDの遺伝子とその発現を調査し、S遺伝子候補を明らかにする。2.雄性不稔抑制遺伝子(Epistasis: E)の解析:LEBED×T65BC2F1の集団の中でS遺伝子をヘテロに持ち、可稔性の個体はE遺伝子を保持していると期待される。このような個体にT65を戻し交雑した種子を得ているので、これらを栽培し、稔性が高い個体に戻し交雑を続行し、E遺伝子マッピング集団を得る。
象牙芽細胞と神経の機能的結合の実証

象牙質知覚に関して、エナメルー象牙質接合部が、各種機械刺激に対して最も閾値が低いと言はれている。しかし、歯の知覚神経はこの部に分布しておらず、象牙質ー歯髄境界付近に終っている。従って、象牙質外層から、歯髄に向かっての刺激伝導の機構が存在する筈だが、これについては未だ解明されていない。動水説では、象牙質に与えた刺激が、歯細管内の液体の移動を引き起こし、それにより神経末端が刺激されると言う。この説は、間接的実験に拠るもので、未だ事実として受け入られてはいない。他方、象牙芽細胞を受容細胞とする説は、象牙芽細胞と神経末端との接触部に化学シナプスが存在しないため、あまり顧みられなかった。この研究報告は、象牙芽細胞と神経末端間の、電気シナプス(即ち、gap junnction)の存在を明かとした、最初の報告である。1)麻酔ネコの下顎犬歯切端を切断し、歯髄腔を開き、そこより微少電極により、象牙芽細胞の膜電位を記録することに成功した。2)静止膜電位は、通常ー5055mVであった。3)下歯槽神経刺激による、逆行性反応を象牙芽細胞から記録することができた。4)これは、神経の活動電位が象牙芽細胞に伝搬したものに外ならず、gap junnctionの存在を意味する。5)逆行性反応は多くの場合all or noneであった。6)このall or none現象は、殆ど全ての神経末端が同期発火する為に起こるものと思われ、同期は象牙芽細胞間に存在するgap junnctionに依るものと考えられる。7)脱灰に耐える、コバルトイオン及びニッケルイオンによる細胞内染色法と組織標体作成手法を確立した。8)この方法により、現在、象牙芽細胞と神経末端間のgapjunnctionの可視化を試みている。
可視光水完全分解反応に向けた高性能ナノ粒子触媒の開発

本年度は、全ナノ粒子型の水完全分解光触媒の新規開発を目指し、Pt/CdSヘテロ接合ナノ粒子、さらにCoOx/CdSヘテロ接合ナノ粒子の合成と可視光照射下における光触媒的水(完全)分解活性評価を行った。まず、ナノ粒子化による光触媒活性向上を狙ってPt/CdSヘテロ接合ナノ粒子の合成を試みた。本研究では光電着法よりも高分散にPt相をヘテロ成長できると期待される、液相下でのPt/CdSナノヘテロ構造の構築を試みた。適切なPt前駆体塩の選択と反応温度の低減によって、あらかじめ合成したCdSナノ粒子表面上にPtナノ粒子を選択的にヘテロエピタキシャル成長させることができた。合成したヘテロ接合ナノ粒子の水素生成能を評価すると、CdSナノ粒子単独やCdSナノ粒子にPtを光電着法で担持したものよりも高い活性を示すことが分かった。しかしながら、活性自体は非常に低いものであり、今後は水素生成能の向上に向けて配位子を除去し適切な担体上に担持することが必要と思われる。さらに、酸素生成助触媒として知られるCoOxをCdSナノ粒子上にヘテロ成長させることで、耐光腐食性CdSベース光触媒の構築を目指した。Co塩をCdSナノ粒子存在下で熱分解すると、CoOxと思われる相がヘテロ接合した新奇ヘテロ接合ナノ粒子が合成できた。しかし、同定にはさらにHR-TEMやSTEM分析による詳細な分析が必要である。得られたヘテロ接合ナノ粒子の犠牲在存在下での水素生成能を評価すると、CdSナノ粒子単独よりも低い活性が得られた。さらに、正孔補足剤を加えない系で酸素生成能や水完全分解活性を評価すると、単独のCdSナノ粒子はもとより、合成したヘテロ接合ナノ粒子も全く活性を示さなかった。これは、ヘテロ接合したCoOx相が助触媒として全く機能せずCdS表面のサイトを塞ぐ効果しかなかったことを示唆する。今後は、ヘテロ接合相の材料の選択やより精密なナノ構造制御といったアプローチによって、耐光腐食CdSベース光触媒ナノ粒子の合成が可能になると思われる。(1)GaN:ZnO光触媒の飛躍的活性向上に向けて可視光応答型水完全分解光触媒として名高いGaN:ZnO半導体光触媒は、水素生成サイトとして機能する助触媒ナノ粒子を表面に担持することで水分解活性が発現する。現状では、ポスト焼成処理したGaN:ZnOにRh_<2-y>Cr_yO_3ナノ粒子を担持した場合に最高活性を与えることが示されており、このナノ粒子を液相合成して組成・粒径・形状といった構造をナノスケールで制御することが昨年度の達成目標であった。実際には昨年度は、Rh_<2-y>Cr_yO_3ナノ粒子以外でも高活性を与える助触媒である、Rh/Cr_2O_3(コア/シェル)ナノ粒子のRh粒径効果をより詳細に評価すべく、Rhの担持量制御と担持過程におけるRh酸化数の評価を行った。GaN:ZnO表面へのRh/Cr_2O_3(コア/シェル)ナノ粒子の担持は、液相合成したRhナノ粒子を吸着過程を経てGaN:ZnO表面へ焼成担持し、次いで光電着によってCr_2O_3シェルを生成させるという手順で行っている。そこで、Rhナノ粒子吸着過程における吸着量を制御することで、Rh担持量制御の達成を図った。ナノ粒子濃度や溶媒組成によってRhナノ粒子吸着量の制御を試みたところ、ナノ粒子溶媒をエタノール/水混合系として水の割合を増加させると吸着量が増加し、0.3-1.0 wt%(吸光度減衰からの見積り値)の範囲で制御できることが分かった。この値は、ほぼ焼成担持後のRh担持量と等しいものと考えられる。GaN:ZnO光触媒活性の正確なRh粒径依存性を明らかにするためには、Rh粒径の異なる試料においてそれぞれ最適な担持量を明らかにし、最適担持量における活性を比較することで、最も高い光触媒活性を与えるRh粒径を決定することができる。現在、溶媒組成により制御可能となった担持量の範囲で、GaN:ZnOの光触媒活性がどのように変化するか調査中である。次いで、粒径の異なるRhナノ粒子を担持した際のRh酸化数をXANES(X線吸収端近傍構造)測定により評価すると、焼成担持後にはいずれの試料も同等の酸化数にまで酸化されていることが分かった。

さらに、酸素生成助触媒として知られるCoOxをCdSナノ粒子上にヘテロ成長させることで、耐光腐食性CdSベース光触媒の構築を目指した。Co塩をCdSナノ粒子存在下で熱分解すると、CoOxと思われる相がヘテロ接合した新奇ヘテロ接合ナノ粒子が合成できた。しかし、同定にはさらにHR-TEMやSTEM分析による詳細な分析が必要である。得られたヘテロ接合ナノ粒子の犠牲在存在下での水素生成能を評価すると、CdSナノ粒子単独よりも低い活性が得られた。さらに、正孔補足剤を加えない系で酸素生成能や水完全分解活性を評価すると、単独のCdSナノ粒子はもとより、合成したヘテロ接合ナノ粒子も全く活性を示さなかった。これは、ヘテロ接合したCoOx相が助触媒として全く機能せずCdS表面のサイトを塞ぐ効果しかなかったことを示唆する。今後は、ヘテロ接合相の材料の選択やより精密なナノ構造制御といったアプローチによって、耐光腐食CdSベース光触媒ナノ粒子の合成が可能になると思われる。震災・研究室異動の影響も大きいが、研究遂行状況の確認と計画の微修正を適宜行わなかったために遅れが生じたことは否めない。大目標の達成に向け、月間、週間、日間の現実的な計画を作成し、よく練り込む必要がある。昨年度はメインテーマよりも副次的なサブテーマに注力していた感があるので、計画通りメインテーマにしっかりと取り組む。基本的には、報告した研究計画に則り研究を遂行する予定である。特に、(2)の全ナノ粒子型の可視光応答水完全分解光触媒の創成に注力し、耐光腐食光触媒の開発を目指す。最後の一年となるので、何らかの成果を上げるべく研究に邁進する。
分子性・結晶性複合酸化物による触媒設計のための基礎工学研究

分子性・結晶性複合酸化物を基盤にした触媒設計を試みた。バルク構造が規定できるヘテロポリ酸・ペロブスカイト複合酸化物・V-P系酸化物を取り上げ、in situ測定を中心とし、【○!1】触媒活性点と反応分子を含めた動的変化に注目した作用機構の解明、【○!2】薄膜化・超微粒子化による高機能化手法の開発を検討した。[1]ヘテロポリ酸擬液相のin situ観測擬液相中の分子の活性化状態をFT-IRと固体NMR法で追跡した。固体NMRによる^1H、^<13>Cスペクトル測定によって、脱水反応の重要な中間体であるプロトン化エタノール単量体、二量体および、これらの昇温過程でのエトキシ基を直接検知できた。さらに、in situ FT-IR法によって、これら三種の化学種の存在を確認した。これらは脱水反応の中間体として重要なものであり、これを基にバルク内での脱水反応機構が提出できた。さらに、アルデヒドの部分酸化をモデル反応として、触媒設計を試みた。アルカリ置換による酸性抑制、さらにV混合配位による酸化力の向上が効果的であることを見出した。[2]ペロブスカイト薄膜の合成と触媒特性申請者らがすでに見出している燃焼触媒として優れているZrO_2担持LaCoO_3の表面構造をXPS、TEM、SEM、EDX、NO吸着法で総合的に解析した。LaCoO_3の単分子層がZrO_2表面をほぼ均一に覆っていることを示した。[3]V-P酸化物の調製制御ブタン酸化による無水マレイン酸合成触媒の開発を目指して、(VO)_2P_2O_7の粒子形状と反応特性との関連を検討した。粒子形状の大きく異なる6種の試料について検討した結果、(O2O)方向に結晶成長した(VO)_2P_2O_7粒子が酸化反応中安定であり、かつ高選択的であった。我々は,(1)バルク構造が規定でき,(2)物性の系統的制御の可能な,(3)分子性・結晶性複合酸化物という特徴を有するヘテロポリ化合物,ペロブスカイトをとり上げ,触媒構造・物性と触媒作用の関連,薄膜化による高機能化等触媒設計のための基礎工学的検討を加え,以下の成果を得た.〔1〕ヘテロポリ酸"擬液相"のin situ観測;擬液相中の分子の活性化状態をFTーIR,固体NMR法で追跡した.擬液相中の活制点であるプロトンは,水や反応分子であるアルコールが存在すると,これらに結合しており,分子がないときは,アニオン中の架橋型酸素に結合している.固体NMRによりプロトン化アルコール(モノマー,ダイマー種)の存在が確認できた.さらに,オレフィン生成の中間体であるアルキルカチオンを直接検知できた.〔2〕ヘテロポリ酸の酸化触媒設計;アセトアルデヒドから酢酸への酸化をモデル反応として,酸化カ・酸性制御による触媒設計を検討した.対カチオンをアルカリ置換することによ酸性・酸化カ変化と選択性との関連から,選択性向上には,酸性を抑制し酸化力を高めることが重要であることがわかった.この指針に従いVを混合配位することで,酢酸を選択的に得ることができた.〔3〕ペロブスカイト薄膜の合成と触媒特性;燃焼用触媒としてすぐれた機能を示すペロブスカイトの高活性化を目的として,薄膜化担持を検討した. LaCoO.ナ_<3.ニ>を湿式法で各種担体上に担持したところ,担体としてZrO.ナ_<2.ニ>が圧倒的にすぐれていることを見出した.

そこで,ZrO.ナ_<2.ニ>上のLaCoO.ナ_<3.ニ>を表面化学的手法(XPS,TEM,SEM,吸着法)で総合的に解析した結果,LaCoO.ナ_<3.ニ>単分子層が,ZrO.ナ_<2.ニ>表面をほぼ均一に,超薄膜としておおっていることが,明らかとなった.本年度は、主に分子性複合酸化物であるヘテロポリ化合物を取り上げ、触媒構造、物性と触媒作用の関連の解明を目的とし、FT-IFと固体NMRによるバルク内吸収分子の活性化過程を追跡した。(1)ヘテロポリ酸による極性分子の活性化ヘテロポリ酸は、炭化水素等の非極性分子は吸収しないが、アルコールなどの極性分子を容易にバルク内に吸収するという分子識別能を有する。極性分子の吸収速度を系統的に調べ1)分子の塩基性、2)分子の大きさが支配因子であることを見出した。また、ヘテロポリ酸のH^+を部分的にCs^+に置換することで、吸収能を制御することができた。吸収エタノールの固体NMRとin situ FT-IRによって、バルク中には二種のプロトン化エタノール(モノマー:C_2H_5OH_2^+、ダイマー:(C_2H_5OH_2^+在することを明らかにした。さらに、昇温加熱過程でエトキシ基(C_2H_5O...)を生成を検知した。これらの化学種は脱水反応の中間体として重要なものであり、固体として取り出させた稀な例である。(2)ブタン酸化用V-P系複合酸化物の合成V-P系複合酸化物は、ブタンを無水マレイン酸に直接酸化する特異な機能を持ち、その中でも(VO)_2P_2O_7は、高選択的であることを既に見出している。さらに高い収率を得るため、結晶粒子形状と反応特性との関連を検討した。異なった調製法により、種々の粒子形状をもつ(VO)_2P_2O_7が合成できた。無水マレイン酸選択性は、V-O-V(=O)結合の存在する(O2O)面が発達した大きな結晶粒子で高いことがわかった。このような大きな結晶粒子は、反応中の酸化条件下でも酸化されにくく、表面においてもVが四価の状態を保持できるためと考えられる。
花粉化石の炭素同位体比から読み解く第四紀の気候変動と人口動態の関連

人類の行動や文明の盛衰に与える気候変動の影響は多くの研究で取り上げられてきた題材である。本研究では比較的限定されたローカルスケールでの気候変動と人間活動の対応に焦点をあて、両者の関連を検証するための方法論的検討を主眼とした。特に内陸の気候復元のために堆積物中の花粉に着目し、その炭素同位体比を古環境の指標とする新しいアプローチを採用した。まず本邦の陸上植物のうち、花粉「スポロポレニン」の炭素同位体比が古環境の指標となるものを選定した。その結果アカマツ等の花粉で湿度に関係する気象観測データと有意な相関が認められた。今後の研究により堆積物の花粉化石を分析し、古気候復元に利用する方針を示唆できた。研究開始初年度である本年度は、i)長野県池尻川低地堆積物および野尻湖底堆積物コアのサンプリング、ii)堆積物からの花粉化石抽出法と顕微鏡下でのピックアップ法の訓練を実施した。堆積物については、どちらも約4500年前の火山灰層よりも古い時代の層までサンプリングした。花粉抽出法については、文献に記載の堆積物の化学処理法についてさらに検討を試み、適切な処理条件を割り出した。特定の花粉を識別し、ピックアップする技術は訓練が必要なため、この作業に比較的多くの時間を割いた。平成27年度は10月からの補助金の交付であったため、候補として挙げていた現生植物の花粉試料の収集が進んでいない。また堆積物からの花粉化石の抽出法の習得に時間を要した。猪苗代湖堆積物コアの分析については、実験施設の事情により前処理が中断している。気候と人間活動や文明の盛衰との関連は長く議論され続けてきた1大テーマである。多くの研究でグローバルスケールの気候変動との関連が着目される一方で、ローカルスケールでの気候や微気候と人間活動の対応に着目した研究はより寡少である。本州中部地方・関東地方内陸部の縄文時代中期・後期の気候変動と人口動態に関する研究はその好例である。従来の花粉分析法により同地域・時代の寒暖が調査されたが、この手法にも気候変動と植生変化との間のタイムラグや、短期間の著しい気候の変化を見逃す可能性等のリスクがある。そこで本研究では、花粉の種類ではなく地球化学的特徴にもとづくローカルな気候変動の復元法を開発することを主な目的とした。まず本邦の様々な現生植物の花粉を収集し、その炭素同位体比測定のための前処理方法を検討した。種によって花粉の構造や密度が異なるため溶媒中での浮沈に違いがみられるが、各種の溶媒やメッシュを用いた簡便な化学処理の方法を確立した。つぎに得られた炭素同位体比と花粉形成時期の各種気象観測データとの関連を調べたところ、いくつかの樹木の花粉(「スポロポレニン」)で気象パラメータとの間に相関がみられ、その相関の強さも種によって異なることが明らかとなった。計画期間内に本研究の最終目標である堆積物中の花粉化石の分析には至らなかったものの、本研究により花粉の炭素同位体比がローカルな気候変動の復元に利用できる可能性を示唆することができた。第1に現生植物花粉の収集を進め、古気候プロキシとして適切な植物の選定を行う。主として関東から東北地方にかけてサンプリングを実施する。引き続き、2種類の堆積物からの花粉化石の抽出および安定同位体比測定を進める。28年度が最終年度であるため、記入しない。自然人類学28年度が最終年度であるため、記入しない。
パーキンソン病におけるミトコンドリア遺伝子変異蓄積の病態への関与

1.脂質アルデヒド(4-hydrpxy-2-nonenal,HNE)のヒスチジン残基への付加物に対する特異抗体を用いて中脳の免疫組織化学染色を行い、陽性に染まる黒質神経細胞の割合が正常コントロールと比較してパーキンソン病患者において有意に高いことを明らかにした(Proc.Natl.Acad.Sci.USA 93:2696-2701,1996)。2.抗HNE抗体によってミトコンドリアに局在する2種の蛋白質が免疫染色されることを見いだし、酸化的ストレスに曝されている組織において脂質アルデヒドによるミトコンドリア蛋白の修飾と機能抑制が重要であると示唆された。3.パーキンソン病患者と百寿者のmtDNA遺伝子型の比較:既に分析の終了しているパーキンソン病患者5例に加えて5例の線条体mtDNAに解析を行った。コントロールとして11例の百寿者のmtDNAの塩基配列決定を行った。現在、変異の構造と機能に対する影響を検討し、発表を準備中である。4.パーキンソン病の線条体におけるmtDNAの点変異蓄積の解析を行った。パーキンソン病患者3例の線条体からmtDNA断片を増幅し3症例からそれぞれ60クローンを単離し、合計180クローンについて塩基配列を解析した。同様に中年のコントロール3例と高年齢コントロール3例の線条体からそれぞれ20クローンを単離し、合計120クローンについて塩基配列を解析した。その結果、パーキンソン病患者において、点変異の頻度が中年のコントロールおよび高年齢コントロールよりも有意に高いことを見いだした(Kovalenko et al.投稿準備中)。