hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
老年者の痴呆とパポバウィルス感染

進行性多巣性白質脳症以外の脳におけるJCウィルス存在の報告はなく、新知見である。2痴呆との関係脳組織でのJCウィルス検索を行った13例中7例に痴呆を認めたが、血管性の変化も強い例が多く、必ずしも感染と痴呆を結びつける事はできなかった。今後例数を増し検討していく。3今後の問題(1)痴呆との関係の追求(2)DNAの複製が行われているか(3)電顕的にウィルスをみつける.ことに焦点をしぼっていく。パポバウィルスの一種であるJCウィルスは、ヒト脳に感染し、免疫能低下状態で麻痺.痴呆などの神経症状を呈する進行性多巣性白質脳症を発症させる。一方、このウィルスは一度感染すると体内特に腎に存在しつづけるとも報告されている。我々は老年者における感染状況、脳への感染.感染と痴呆の関係に重点をおいて研究している。1、感染状況。パポバ共通抗原(SV40-EIA)に対する抗体陽性率は3050歳代では2030%であるが、60歳以上で増加し、60歳代81%、70歳代95%、80歳代100%であった。しかもパポバウィルスの中でBKウィルスの高抗体価保有率は60歳以上で10%前後であり、JCウィルス高抗体保有率は4050%であった。高齢者ではJCウィルス保有例が高いことを示唆している。2、脱髄が生前に診断できるか。進行性多巣性白質脳症の主な病理所見は脱髄である。10例の剖検時脳所見と生前の脳MRI所見を対比してみた。症例はアルツハイマ-型老年痴呆例である。病理的に脱髄を有する例の3040%にMRIの異常所見を認めた。特徴は境界不鮮明な像であるが、不一致例も多く、今後の検討が必要である。3、JCウィルスの検索。少数のウィルスの存在を知るためポリメラ-ゼケニインリアクション(PCR)用のprimerを作製した。現在100例の剖検脳(生標本)と同症例の髄液を対象に、PCR法にて検索中である。4、痴呆との関係。上記100例の臨床所見とウィルス検索の結果を照合し、関係の有無を検討している段階であり、まだ結論まで到達していない。
統治機構の改革に係る諸法律の立法過程・執行状況と「立法事実」の検証

1夏季研究集会における諸報告とその成果の公表(1)2002年8月19日(月)21日(水)の日程で、研究分担者と本共同研究への協力を依頼した部外の実務家が北海道大学に参集し、研究会が開催された。部外の実務家からの報告として、橘幸信氏(衆議院憲法調査会事務局)「『実践的立法学』の構築に向けて-法律(案)のつくり方・つくられ方-」と山岡規雄氏(国立国会図書館憲法室)「憲法調査会の活動」とがあった。なお、山岡氏の報告を補完するものとして、橘氏による追加報告(「衆議院憲法調査会の活動」)がなされた。これらの報告をめぐる活発な討論を通して、一方で、「立法過程」の現場体験に基づいた「立法事実」に関する新たな知見が得られるとともに、他方で、現在進行中の「憲法改正」に関わる議会内部の動きを正確に理解することができた。(2)研究分担者からは、岡田信弘「改正内閣法に対する評価」、常本照樹「アイヌ新法の実施状況」、佐々木雅寿「司法制度改革の推進体制」、小野善康「国旗・国歌法制定後の学牧の状況」、高見勝利「政治腐敗と政治倫理-英米独仏等の国会議員の政治倫理に関する制度」の各報告があり、分担者間で意見交換がなされた。(3)以上に概観した夏季研究集会の成果の一部は既に公表もしくは近々公表予定であるが、それらを含む研究分担者の研究成果を、本共同研究グループが従来行ってきたように、1冊の著書にまとめるべく作業を進めている。2その他の研究会活動2002年10月29日(火)にジャック・ロベール氏(元フランス憲法院裁判官)、12月20日(金)に孝忠延夫氏(関西大学教授)を招いて、ヨーロッパとアジアにおける最近の立法動向についての報告を受けた。(1)2001年8月21日(火)23日(木)の日程で、研究分担者と本共同研究への協力を依頼した部外の研究者・実務家が、北海道大学構内のファカルティ・ハウス:エンレイソウ第1会議室に集まり、研究会を開催した。部外の研究者からの報告として、大山礼子(聖学院大学政治経済学部教授)「議会制度から見た議院内閣制」(後に「政治改革モデルとしての『イギリス型議院内閣制』への疑問」と改題、『北大法学論集』52巻6号に掲載)があり、また、部外の実務家からの報告として、水谷一博(財務省理財局)「上院改革をはじめとするイギリスの議会改革と日本の国会改革」(後に、「イギリス上院改革と日本の参議院改革」と改題、『北大法学論集』52巻6号に掲載)があり、それぞれ、報告に基づいて活発な質疑・討論が行なわれた。研究分担者の報告として、小早川光郎「自治紛争処理制度-創設の経緯と今後の課題」(本報告は、『北大法学論集』第53巻4号に発表予定)、また、中間報告として、斉藤正彰「情報公開法の制定とその実施状況」、木下和朗「党首討論制」、林知更「政治的意思形成過程の『政党本位』化をめぐる立法過程」、稲正樹「定住外国人の地方参政権」、前田英昭「副大臣・大臣政務官と政治主導」、深瀬忠一「『新ガイドライン』実施立法の政策指針を考える-K・B・カルダー文献を参照して」の各報告がなされ、検討された。(2)2002年1月11日(金)、武田博之氏(内閣官房IT担当室グループリーダー)を北大に招き、「IT基本法の立法過程について」と題する報告を受け、質疑・討論を行った。当日の報告は、『北大法学論集』53巻3号に発表を予定している。

(3)各研究分担者は、2002年初めにかけて、東京や関西において、各自のテーマに関連する実務家・専門家等にインタビューを行い、また、資料収集に従事した。1夏季研究集会における諸報告とその成果の公表(1)2002年8月19日(月)21日(水)の日程で、研究分担者と本共同研究への協力を依頼した部外の実務家が北海道大学に参集し、研究会が開催された。部外の実務家からの報告として、橘幸信氏(衆議院憲法調査会事務局)「『実践的立法学』の構築に向けて-法律(案)のつくり方・つくられ方-」と山岡規雄氏(国立国会図書館憲法室)「憲法調査会の活動」とがあった。なお、山岡氏の報告を補完するものとして、橘氏による追加報告(「衆議院憲法調査会の活動」)がなされた。これらの報告をめぐる活発な討論を通して、一方で、「立法過程」の現場体験に基づいた「立法事実」に関する新たな知見が得られるとともに、他方で、現在進行中の「憲法改正」に関わる議会内部の動きを正確に理解することができた。(2)研究分担者からは、岡田信弘「改正内閣法に対する評価」、常本照樹「アイヌ新法の実施状況」、佐々木雅寿「司法制度改革の推進体制」、小野善康「国旗・国歌法制定後の学校の状況」、高見勝利「政治腐敗と政治倫理英米独仏等の国会議員の政治倫理に関する制度」の各報告があり、分担者間で意見交換がなされた。(3)以上に概観した夏季研究集会の成果の一部は既に公表もしくは近々公表予定であるが、それらを含む研究分担者の研究成果を、本共同研究グループが従来行ってきたように、1冊の著書にまとめるべく作業を進めている。2その他の研究会活動2002年10月29日(火)にジャック・ロベール氏(元フランス憲法院裁判官)、12月20日(金)に孝忠延夫氏(関西大学教授)を招いて、ヨーロッパとアジアにおける最近の立法動向についての報告を受けた。
コメ由来抗菌ペプチドの生体防御機能の解明―新規歯周病医薬開発を目指して―

歯周病は歯周病原細菌感染によって引き起こされる炎症性の疾患であり、バイオフィルム感染症と位置付けられる。バイオフィルムは、一般に薬剤の浸透に抵抗性を持つ。一方で、抗菌薬の使用制限が国策として決まり、既存の抗菌薬によるバイオフィルム形成阻止が実用化困難となりつつある中で、新たな治療薬の開発が急務である。以上の背景から、食品由来の安全性と抗菌活性を有する上記のコメ由来ペプチドの応用が可能ではないかと考えた。コメを原材料としたペプチド素材の歯周病に対する効果について検討を行い、本年度は特にその抗菌作用に着目した。これまでの結果において、代表的な歯周病原細菌であるP. gingivalisに対する抗菌活性が確認できたAmy1-1-18ペプチドと、さらにそのアミノ酸置換体を用いて歯周病原細菌バイオフィルムに対する効果の検証を行った。本研究においては、P. gingivalisおよびF. nucleatumを対象としてバイオフィルムモデルを構築し、ペプチドの抗菌活性について評価を行った。結果として、Amy1-1-18ペプチドおよびそのアミノ酸置換体のいくつかは、P. gingivalisおよびF. nucleatumのバイオフィルム形成を阻害することが示された。中でも、Amy1-1-18ペプチドの12番目の塩基配列を置換したペプチドにおいては、F. nucleatumに対して極めて強い抗菌活性を示すことが明らかとなった。さらに、そのメカニズムとして強い膜障害性を有することが示された。以上より、アミノ酸置換によるカチオン性の強化により膜を標的とした抗菌作用が強化されたことが示唆された。また、抗菌活性の選択性がアミノ酸置換で調整できる可能性が示唆された。すなわち、より狭スペクトルで耐性菌が生じにくい新たなバイオフィルム制御医薬としての発展の可能性が示唆された。翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。歯周病は歯周病原細菌の感染により生じる歯周組織の炎症、破壊であり、歯牙の喪失の主な原因となっている。プラークや歯石の機械的な除去が治療の基本であるが、急性炎症のある場合や難治性の症例には、抗菌薬の全身投与や、歯周ポケット内への局所投与が行われる。しかしながら、現代の医療現場において薬剤耐性菌の問題は深刻であり、抗菌薬の適応症例はより限定されなくてはならない。薬剤耐性菌を生じさせにくく、既存の抗菌薬治療に代わる新規の歯周病予防・治療薬の開発が必要とされている。本研究の目的は、日本人の主食として身近でありふれた食品である、コメを原材料としたペプチド素材について、歯周病原細菌に対する抗菌・抗炎症作用とその作用機序について明らかとすることである。選定したペプチド素材について、歯周病医薬開発につながる生体防御機能についての基礎的データを得ることを目的としている。米糠、米胚乳を原材料として、天然ペプチド素材を調整した。同天然ペプチド素材を対象として、抗炎症作用の評価を実施した。すなわち、ヒト単球由来細胞THP-1をPMA 10ng/mLにてマクロファージに分化させ、E. coli LPSまたはP. gingivalis LPSにて刺激を行い、上清中に産生される炎症性サイトカインであるTNF-αに対する、ペプチド添加による抑制作用を検討した。その結果、いくつかの分画において、TNF-α産生量の抑制が認められた。さらに、THP-1細胞に対し、LPSおよびNigericinでインフラマソーム活性を誘導した。フラクションの添加により、IL-1β産生に対しても、産生抑制の作用が示された。平成29年度の研究進捗状況としては、当初の計画と照らし合わせても、概ね期待通りの進展だったと考えている。研究成果としては、米ぬか、米胚乳を原料として精製されたフラクションを用いて、細胞レベルでの抗炎症作用のスクリーニングを行い、炎症性サイトカイン抑制を示す有効な結果が示された。炎症性だけでなく抗炎症性サイトカインに対しても、その制御作用を検証中である。

すなわち、より狭スペクトルで耐性菌が生じにくい新たなバイオフィルム制御医薬としての発展の可能性が示唆された。ここまでの実験から、米由来のペプチド素材の中には歯周病原細菌に対し、抗菌活性を示すものが含まれることが示された。口腔内の細菌の多くは、Biofilmを形成し局所に停滞することにより、う蝕や歯周病などの発症原因となっている。Biofilmの化学的な除去については、これまでに多数の研究が行われているが、現在のところ日本の臨床現場において非常に効果的といえる薬剤はまだないのが現状である。そこで、ペプチドのBiofilmへの作用に着目し、その抗菌作用とメカニズムについて検証を行う予定である。当初の計画においては、次年度はマウスを用いた歯周病モデルにおけるペプチド素材の予防、治療効果を検討する予定であったが、上記のように機能解析に追加すべき項目が生じたこと、またそのメカニズム解明の検討の必要があると考え、計画を変更する予定である。翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
珪藻のＤＮＡ－ｂｉｎｄｉｎｇ特性を利用した溺死診断法の開発

溺死の診断に利用される壊機法は、優れた方法であるものの多くの問題点も指摘されてきた。本研究では、硅酸質よりなる珪藻被殻の特徴に着目した溺死診断法の開発を試みた。二酸化ケイ素を含むガラス質のものは、カオトロピックイオンの存在下でDNAと非特異的に吸着する性質を有することから、この性質を利用して、シリカコート磁気ビーズに被殻をトラップし、夾雑物を除く精製方法を開発した。溺死した死体の心臓内血液に混じた珪藻を、自己のDNAに吸着させた後、DNAの沈殿として回収する方法を開発した。また、珪藻被殻を酵素染色して観察する方法を確立した。今後、新たな溺死の診断法として期待される成果を得た。カオトロピックイオン存在下で硅藻被殻がDNAと結合するという特性を利用した、心臓血からの硅藻検出法について検討した。血液中に含まれる硅藻を、血液からゲノムDNAを抽出する手順に従って、DNAに吸着した状態で回収しようという発想である。そこで、司法解剖時に溺死した死体及び溺死以外の死因によって死亡した死体の心臓から血液を採取した。溺死した死体の一部では、左右の心室から別々に採取したものを試料とした。血液は、純水によって7倍量に希釈した後、遠心によって不溶成分を回収した。比重の重い硅藻は、このとき不溶成分と共に回収される。次いで、血球膜等の不溶成分を可溶化するため、同じく7倍量の2.5%SDS溶液を添加し、遠心によって沈渣を得た。この沈渣をDNA抽出キット(DNAエキストラクターFMキット)に添付された試薬をを使ってプロテアーゼKと共に溶解後、終濃度2Mになるようにカオトロピック剤(グアニジンチオシアン酸塩)を加えた。その後、常法に従って、イソプロパノールを添加しゲノムDNAを抽出した。このとき、血液中に含まれる硅藻は、DNAに吸着した状態で回収される。ゲノムDNAをDNaseで分解後、プレパラートを作製し、検鏡した。その結果、溺死した死体の心臓血5mlを使うと、すべての例(22例)で硅藻が検出され、平均で7.8個であった。また、左心室の血液から検出された硅藻数(平均6.1個)は、右心室のものより約2倍多かった。溺死以外で死亡した死体の血液からは、9例中3例で1個の硅藻が検出された。この事実が何を物語るかは、今後動物実験などを通じて明らかにしていく必要があるものと考えられた。カオトロピックイオン存在下で珪藻被殻がDNAと結合する特性を利用し、マイクロタイタープレート上に珪藻被殻をトラップ後酵素染色する検出法の開発を試みた。先ず、アミノ基を導入したPCRフラグメントを作製し、このPCRフラグメントを96ウェルのプレート上に固相化した。カオトロピックイオン存在下で珪藻被殻をプレートにトラップした後ビオチン標識PCRフラグメントを用いて珪藻被殻をサンドイッチした。洗浄後、ペルオキシダーゼ標識ストレプトアビジンを加え、免疫組織化学用の発色基質を用いて赤色に染色し顕微鏡下で観察した。河川や港湾から採取した淡水性、海洋性の珪藻被殻を用いて、本法における珪藻被殻のトラップ率、染色性、染色された珪藻被殻の回収率等について実験的な検討を行った。その結果、固相化するPCRフラグメントの鎖長が短いほどプレートへのトラップ率が高い傾向を示したが、最終的に染色珪藻被殻の回収率は70%程度であった。これは、非カオトロピックイオン存在下で行う染色操作により、トラップされた珪藻被殻が固相から遊離してしまうものと推測された。したがって、今後、トラップされた珪藻被殻の遊離を防ぐための改良が必要であると考えられた。実際に溺死した死体から採取した主要臓器を濃硝酸を用いて壊機後、純水に置換した残渣を本法に適用した。その結果、各臓器から検出された染色珪藻は、通常の方法で検出される硅藻数に比較して少なかった。これは、回収率そのものが70%程度であることに加え、プレートのウェル面積が狭いために壊機残渣中の夾雑物により珪藻被殻のプレートへのトラップが阻害された結果であろうと推察された。DNAのシリカ結合特性を利用した珪藻被殻の検出法は、新しい溺死診断法としての応用が期待されるが、今後さらに精度の向上に関する研究が必要であろうと思われた。

まず、カオトロピックイオンの存在下で、硅藻被殻にDNAの吸着能が存在するか否か、DNAを吸着するのであればどの程度の量かを検討した。その結果、4Mグアニジン塩酸塩溶液下でもっとも効率よくDNAを吸着し、平均で硅藻一分子あたり0.2-0.4amolのラムダDNAを吸着することが明らかとなった。さらに、溶液を水に置換することによって吸着されたDNAは容易に水中に遊離することも確かめられた。ただし、これらの法則は100bp以下の短鎖DNAには適応されなかった。ついで、同様の性質を持つシリカコートされた磁性ビーズにラムダDNAを介して硅藻被殻をトラップして精製する方法の開発を試みた。4Mグアニジン塩酸溶液下で磁性ビーズ、硅藻被殻、ラムダDNAを12分間インキュベートすることにより硅藻被殻を磁性ビーズに特異的にトラップした。洗浄後、純水に置換することにより被殻を水中に回収し、永久標本を作製した。その結果、、淡水系、海洋性の硅藻被殻のいずれも、ほぼ完全に磁性ビーズに吸着し、純水中に回収されることが確かめられた。実際に溺死した死体の臓器を壊機した溶液に本法を適用したところ、従来の方法でおこなったものとほぼ同数の硅藻被殻が検出された。さらに、壊機溶液中の硅藻被殻は磁性ビーズに特異的に吸着されるので、洗浄により不純物が取り除かれ、観察が容易な標本を作製することが可能であった。特に、肺は生前に吸引した粉塵等の不純物が蓄積し、従来の方法では観察が困難な場合がほとんどであったが、本法を利用して作製された標本では鏡検が著しく改善された。この研究成果は、日本法医学会九州地方会で発表し、論文として投稿中である。溺死の診断を目的とした死体の血液からの硅藻検出法については、これまで様々な研究機関で試みられてきた。しかし、高濃度に存在する血液成分が妨げとなり、顕微鏡的な観察が困難であること多いことから、広く実用化するまでには至っていないのが現状である。本法は、血中の硅藻を通常実施されるゲノムDNAの抽出法を使って精製する方法を提供するものであり、今後の実用化が期待される。また、早ければ数時間で溺死の診断が可能となるため、診断の迅速化に貢献できるものと考えられる。さらに、本法は採血した血液などにも適応できるので、長い間議論のあった、摂取した食物由来の硅藻の血中への移行などについて経時的な採血実験を行うことが可能であるばかりでなく、動物実験を通じた溺死の病態解明などについても今後の応用が期待される。カオトロピックイオン存在下で、ガラス質で出来ている硅藻被殻にDNAが吸着することを実証した。また、壊機法による溺死診断においては、従来不純物が混在した状態で硅藻被殻を観察せざるを得なかったが、磁性ビーズを使った精製方法の開発に成功したことにより、壊機法による硅藻の検出を容易にすることができた。完全ではないものの、この原理を応用した硅藻被殻の染色にも成功している。最終年度として、硅藻被殻に結合したDNAを染色することによる検出法の完成を目指す。DNAをコーとしたマイクロタイタープレート上で硅藻被殻をトラップし、ビオチン標識DNAフラグメントや蛍光標識したDNAフラグメントで検出するサンドイッチ法の開発を試みる。また、前年度開発したビーズを使った硅藻の精製法が、これまで生物学の分野で行われてきた被殻のクリーニング法より優れいる可能性が指摘されているので、今後、生物学の分野での応用の可能性についても検討する予定である。これまで、困難とされてきた溺死体血液からの硅藻検出法について検討する。溺死体心臓血液中には、溺水に含まれる硅藻が含まれるはずなので、被殻のDNA吸着能を利用した検出方法を開発する予定である。また、硅藻被殻にDNAを吸着させ、吸着したDNAを酵素標識複合体として染色、観察する方法の完成を目指す。
多成分流体の沸騰熱伝達と限界熱流束に及ぼす濃度の影響の発現機構解明

1)気泡成長の解析コード開発と数値シミュレーション気泡成長の数値解析法をALE法にもとずいて定式化した.ついで,等温伝熱面の境界条件下の気泡成長に適用し,流動と伝熱の計算結果から熱伝達に対するメニスカス液膜の蒸発寄与が大きいことを定量的に示した.気泡の垂直合体や水平合体を解析するため,差分法による三次元解析コードを新たに開発し,単成分流体の気泡成長にともなう先行気泡との合体および隣接気泡との合体を解析し,気泡の形状変化,温度場,速度場を把握した.(2)二成分流体の強制対流沸騰における濃度の影響二成分流体として冷媒R-134aとR-123との混合流体について,水平管内の強制対流沸騰におけるフローパターンの観察,熱伝達の実験,圧力損失の測定を行った.その結果,圧力損失には濃度の影響は基本的に発現しない.また,低クオリティの核沸騰領域の伝熱劣化はプール核沸騰の場合と同様な気液界面の温度上昇による有効温度差の低下,高クオリティの強制対流蒸発領域の伝熱劣化は環状液膜内の濃度の円周方向分布が主因であることを明らかにした.(3)三成分流体のプール沸騰における濃度の影響三成分流体のプール沸騰曲線を冷媒R-134a, R-142b, R-123の混合液について測定し,熱伝達劣化と相平衡図との関連性を詳細に検討した.その結果,蒸発界面とバルク液のあいだの温度差が低下することを通して濃度差の影響が発現するとの確信を得た.そしてボイリングレンジを支配因子として伝熱劣化の割合を相関し,プール核沸騰熱伝達の整理式を得た.1)気泡成長の解析コード開発と数値シミュレーション気泡成長の数値解析法をALE法にもとずいて定式化した.ついで,等温伝熱面の境界条件下の気泡成長に適用し,流動と伝熱の計算結果から熱伝達に対するメニスカス液膜の蒸発寄与が大きいことを定量的に示した.気泡の垂直合体や水平合体を解析するため,差分法による三次元解析コードを新たに開発し,単成分流体の気泡成長にともなう先行気泡との合体および隣接気泡との合体を解析し,気泡の形状変化,温度場,速度場を把握した.(2)二成分流体の強制対流沸騰における濃度の影響二成分流体として冷媒R-134aとR-123との混合流体について,水平管内の強制対流沸騰におけるフローパターンの観察,熱伝達の実験,圧力損失の測定を行った.その結果,圧力損失には濃度の影響は基本的に発現しない.また,低クオリティの核沸騰領域の伝熱劣化はプール核沸騰の場合と同様な気液界面の温度上昇による有効温度差の低下,高クオリティの強制対流蒸発領域の伝熱劣化は環状液膜内の濃度の円周方向分布が主因であることを明らかにした.(3)三成分流体のプール沸騰における濃度の影響三成分流体のプール沸騰曲線を冷媒R-134a, R-142b, R-123の混合液について測定し,熱伝達劣化と相平衡図との関連性を詳細に検討した.その結果,蒸発界面とバルク液のあいだの温度差が低下することを通して濃度差の影響が発現するとの確信を得た.そしてボイリングレンジを支配因子として伝熱劣化の割合を相関し,プール核沸騰熱伝達の整理式を得た.(1)核沸騰の熱伝達を支配する気泡の発生、成長、離脱、再発生の気泡サイクルの変化をとおして多成分流体多成分流体の沸騰熱伝達の濃度依存性が現れとの観点から、多成分流体の気泡成長の数値解析モデルを作成し、数値シミュレーションのための定式化を行った。単成分流体について検証し、実験との良好な対比を得た。(2)二成分流体について管内強制対流条件下の沸騰実験と圧力損失を測定し、単成分流体の特性との相違を検討した結果、圧力損失には基本的な違いはないが、熱伝達は部分核沸騰領域で劣化することが判明した。(3)三成分流体のプール沸騰曲線を冷媒混合液について測定し、熱伝達劣化と相平衡図との関連性を検討し、低沸点成分の気液濃度差よりも、露点と沸点の温度差であるボイリングレンジが伝熱の濃度依存性の支配要因であるとの確信を得た。(1)気泡成長の解析コード開発と数値シミュレーション気泡成長の数値解析法をALE法にもとずいて定式化した.ついで,等温伝熱面の境界条件下の気泡成長に適用し,流動と伝熱の計算結果から熱伝達に対するメニスカス液膜の蒸発寄与が大きいことを定量的に示した.気泡の垂直合体や水平合体を解析するため,差分法による三次元解析コードを新たに開発し,単成分流体の気泡成長にともなう先行気泡との合体および隣接気泡との合体を解析し,気泡の形状変化,温度場,速度場を把握した.(2)二成分流体の強制対流沸騰における濃度の影響二成分流体として冷媒R-134aとR-123との混合流体について,水平管内の強制対流沸騰におけるフローパターンの観察熱伝達の実験圧力損失の測定を行った.その結果,圧力損失には濃度の影響は基本的に発現しない.また,低クオリティの核沸騰領域の伝熱劣化はプール核沸騰の場合と同様な気液界面の温度上昇による有効温度差の低下,高クオリティの強制対流蒸発領域の伝熱劣化は環状液膜内の濃度の円周方向分布が主因であることを明らかにした.(3)三成分流体のプール沸騰における濃度の影響

三成分流体のプール沸騰曲線を冷媒R-134a, R-142b, R-123の混合液について測定し,熱伝達劣化と相平衡図との関連性を詳細に検討した.その結果,蒸発界面とバルク液のあいだの温度差が低下することを通して濃度差の影響が発現するとの確信を得た.そしてボイリングレンジを支配因子として伝熱劣化の割合を相関し,プール核沸騰熱伝達の整理式を得た.
高効率shRNAスクリーニング法によるエクソソームの産生と放出機構の解明

様々な生命現象や疾患は、細胞が互いにコミュニケーションをとることで引き起こされる。これまで細胞間伝達物質としてホルモンやサイトカインが注目されていたが、近年エクソソームと呼ばれる100nm前後の小胞が注目されている。特に、免疫細胞や癌細胞は多くのエクソソームを放出しコミュニケーションをとっているが、その分子機構は十分に解明されていない。本研究では、エクソソームの産生と放出を制御する分子をスクリーニングし、モーター蛋白質ミオシンを同定した。ミオシンを変異させた細胞やマウスを用いて免疫におけるエクソソームの放出を解析し、炎症時に免疫細胞がエクソソームを介して炎症を制御していることを明らかにした。エクソソームは免疫、癌、ウイルス感染症など様々な生命現象や疾患に深く関与すると考えられている。しかしながら、エクソソームの産生と放出機構が未解明である為、生体内でのエクソソームの生理機能はほとんど解明されていない。そこで本研究ではエクソソームの産生と放出を制御する分子をshRNAライブラリーとFACSAriaを用いた高効率スクリーニング法で網羅的に同定し、その全容を明らかにする。まず、高効率スクリーニング法を構築するために、FACSを用いたエクソソーム産生能評価系を作成した。エクソソームは酸性の多胞性エンドソームで産生される。そこで、酸性オルガネラを染色する色素を用いてエクソソームの産生を検出可能であるか検証した。ヒト白血病細胞株K562細胞はカルシウム刺激によりエクソソームを放出し刺激を除去することで再びエクソソームを産生する。細胞を酸性オルガネラ染色試薬で染色することで細胞内エクソソームの変動をFACSで検出可能であった。このエクソソーム産生評価系を用いてshRNAライブラリーを導入した細胞集団からエクソソーム産生に異常をもつ細胞集団をFACSAriaを用いて採取した。この細胞集団についてシークエンス解析を行い、数種類の候補分子を特定した。さらに、これらの分子がエクソソームの産生や放出に関与しているかを評価する為に、細胞が培養液中に放出したエクソソームをELISA法を用いて定量する評価系を構築した。エクソソームマーカー分子に対する受容体や抗体を用いることで、細胞培養液中のエクソソームを定量するELISA系を構築した。スクリーニングで得られた候補分子について、エクソソームの産生に関与しているかをELISA法およびウェスタンブロッティング法を用いて検証した結果、いくつかの分子がエクソソームの分解に関与している可能性が示唆された。まず、エクソソームの放出関連分子のスクリーニング法として、FACSを用いた高効率スクリーニング系およびELISA法を用いた定量的スクリーニング系を構築した。一次スクリーニングとして、FACSを用いた高効率スクリーニング法を用いて、shRNAライブラリーを導入した細胞集団からエクソソーム産生に異常をもつ細胞集団を採取した。シークエンス解析により特定された数種類の候補分子はELISA法によりエクソソームの産生や放出に関与しているかを評価した。スクリーニングの結果、エクソソームの放出を制御する分子としてミオシンおよびその関連分子を取得した。それぞれの分子のノックアウト細胞や過剰発現細胞を作成し、ナノ粒子解析装置やウェスタンブロッティング法を用いてさらに詳細なエクソソーム放出の解析を行った。さらに、生体でのエクソソームの役割を明らかにするために、ミオシン遺伝子に変異をもつマウスを用いて解析を行った。その結果、炎症時に免疫細胞がエクソソームを介してコミュニケーションをとっており、その放出がミオシンによって制御されていることを明らかにした。分子生物学これまでに、(1)細胞内のエクソソームの産生と細胞外への放出を定量化する実験系の樹立、(2)放出されたエクソソームを定量化する実験系の樹立、(3)shRNAライブラリーによるエクソソーム産生と放出を制御する分子のスクリーニングを実施した。その結果、スクリーニングによりエクソソーム産生に関与する候補分子を取得し、個々の候補分子についてエクソソーム放出量を定量することで、エクソソーム産生に関与する可能性の高い幾つかの分子候補分子を同定することに成功している。以上のことから、本研究は当初の予定通りおおむね順調に進展していると考えている。今後の研究では、スクリーニングにより得られた候補分子がどこでどのようにエクソソームの産生や放出を制御するのかを明らかにする。

まず、それぞれの分子に特徴的なドメイン領域にアミノ酸点変異体や欠損をいれた分子を発現させ、ドミナントネガティブ効果を検討することにより明らかにする。さらに、蛍光蛋白質との融合蛋白質として発現させることにより、エクソソームの産生や放出の際に細胞内でどのように局在し、何を行っているのかをライブイメージングにより解析する。最後に、同定した分子が実際に生体内でエクソソームの産生や放出に関与するかを明らかにする予定である。
血管傷害後内膜肥厚ならびに動脈硬化における血管内皮増殖因子の役割の解明

【目的】申請者らは可溶性Flt-1遺伝子導入によって血管内皮増殖因子(vascular endothelial growth factor, VEGF)活性を阻止できることを明らかにした(Circulation2002)。本研究の目的は、可溶性Flt-1遺伝子導入法を用いて血管傷害後内膜肥厚や動脈硬化の発生進展における「VEGFの役割」を明らかにすることである。平成15年度はバルーン傷害ラットモデル、ApoE欠損マウス、などを用いて実験を行った。【結果】1.バルーン傷害モデル:ラット右頚動脈内皮をバルーンカテーテルを用いて傷害し、経時的(3日後、7日後、4週後)に病理組織学的解析を行った。可溶性Flt-1遺伝子導入によって血管傷害後数日以内に生じる単球浸潤が阻止され、サイトカイン・ケモカイン産生が減少し、且つ、4週間後に生じる内膜肥厚が抑制された。この研究成果は現在、Circulationに投稿中である。2.ApoE欠損マウスモデル:可溶性Flt-1遺伝子導入によって高コレステロール食負荷による動脈硬化性プラークの発生ならびに進行が抑制された。さらに、不安定化の指標が抑制された。この研究成果は現在投稿準備中である。【総括】本研究によって、血管傷害ならびに動脈硬化の成因におけるVEGFの役割が明確になった。VEGFは炎症惹起因子として作用し、動脈硬化に対して促進的に働くことが明かとなった。生体レベルで血管内皮増殖因子(VEGF)を抑制するために可溶性血管内皮増殖因子受容体(sFlt-1)遺伝子導入を行った。大腿動脈カフ傷害マウスモデルを用いて新生内膜形成におけるVEGFの役割を解析した。【結果】1.sFlt-1遺伝子導入によるmatrigel plug内血管新生の阻止:可溶性Flt-1遺伝子あるいは対照遺伝子を大腿筋に導入後、matrigelを皮下に注入した。14日後、VEGFによるmatrigel内血管新生は可溶性Flt-1遺伝子導入によりほぼ完全に抑制された。2.カフ巻付けによる動脈障害モデルの作製:正常マウス大腿動脈周囲にポリエチレン製カフを巻き付ける外膜傷害による炎症が初期に生じ、内膜肥厚が後期に生じた。マウスsFlt-1遺伝子を組み込んだプラスミド、あるいは対照プラスミドをマウス大腿筋に注射した。遺伝子発現を増強させるために、electroporation法を用いた。3.カフによる炎症性変化と血管新生内膜増殖:カフ巻き付けの3日後に、早期の血管炎症性変化が生じ、7日後に早期の増殖(単球の浸潤増加PCNA陽性細胞増加)が生じた。21日後に著明な新生内膜肥厚が生じた。4.カフ巻き付けによるVEGFとVEGF受容体(Flt-1,Flk-1)の発現増加:VEGFとVEGF受容体免疫活性は浸潤した単球、内皮細胞および平滑筋に双色蛍光免疫法で確認した。また、VEGFとVEGF受容体のmRNA発現増加を認めた。VEGFの発現は炎症性変化の推移と一致していた。【総括】カフによる血管周囲傷害モデルの新生内膜形成過程においてVEGFが必須の役割を果たすことが明かとなった。来年度は、バルーン傷害後の新生内膜肥厚の分子機構におけるVEGFの役割を明らかにする予定である。
ニホンザルの個体の社会的地位と採食戦略に関する観察及び実験的研究

まず宮崎県幸島の群れを対象に,人為的に餌を投与して,年齢と社会的地位に基づくその取り込み過程を調べた。同量の餌を1回に投与した場合と複数回に分けて投与した場合に,成長期にある4歳では,複数回に分けたほうが総取り込み量が多かった。これは,頬袋貯蔵量や消化速度などが成体より少ない(遅い)ためらしい。自然環境では,小さなパッチで少しずつ採食するにの適している。このような採食方法は成体と競合することが少なく,未成体に適した採食戦略を可能にする。一方,成体雌では,上位の上は常に取り込み量が多いが,上位の下,下位の上・下は,投与のしかたによって,必ずしも総量を大きくする採食方法を採ってはいなかった。自然環境における食物の分布と人為的なそれとは宰なり,とくに上位の下と下位の上は適切な採食戦略の転換ができないことを示していた。実際,幸島では,上位の下の繁殖成功度が他よりも低い。次に大分県高崎山の大型餌づけ個体群を対象に,主として1971年以降の人口学的資料と投与餌量の分析を行った。総採食量の3分の2(上位雌)ないし2分の1(下位雌)を投与餌に頼っている高崎山では,用与餌量の変化が出産率に直接的影響を及ぼしていることが分かった。出産率は社会的地位によって著しく異なる。下位個体は自然食物の採食時間を延ばし,採食速度を上げて代替戦略を採ることにより,総摂食エネルギーを補充しているが,上位個体には追いつけないでいる。これらの結果を基に,屋久島の常緑広葉樹林から東北の積雪地帯まで,さまざまな環境に生息するニホンザルの行動と社会構造から見た地域個体群モデルをつくり,環境との関係を検討した。本研究は、ニホンザルの採食行動が餌の分布状況、個体の性・年齢、個体間関係などによってどう変化するかを調べ、各個体の繁殖成功度に与える影響を分析することを目的としている。そのため、まず餌の分布様式と、群れ内での各個体の性、年齢、順位、出産の有無、血縁関係などを考慮して、予備的な実験と観察をそれぞれ高崎山、幸島、屋久島で実施した。高崎山の群れでは、メスの食物摂取量と繁殖実績を調べ、順位による採食戦略と繁殖成功度の相違を分析した。これまでに、上位のメスは下位のメスに比べ繁殖成功度が高いにもかかわらず、食物摂取量には順位による違いが認められないことが判明している。現在この繁殖成功度の違いにかかわる採食上の影響を検討するため、摂取食物の栄養成分とエネルギ-収支のバランスを調べている。幸島の群れでは、一回8kgの大豆を給餌し、順位による個体の採食行動の違いを分析した。その結果、高順位個体は長時間採食を継続する傾向があるが、比較的高い採食効率を長時間維持するもの、初期は高い採食効率で競争的に食べ中盤以後は中程度の採食効率をさらに長時間維持するもの、などの個体差が認められた。また、低順位個体は、採食効率の高い餌蒔開始後の早い時間で採食を切上げる傾向のあることが判明した。屋久島では、3家系の血縁関係にあるメスとコドモ、そして血縁関係にないオス5頭から成る自然群の採食行動を観察した。その結果、1.各家系はそれぞれまとまり、互いに分かれて遊動・採食する。2.交尾期に若いメスは血縁個体から離れて遊動・採食する。3.交尾期に群れを訪問したオスは、発情メスを長時間追随し、短時間高い採食効率で採食する、等の傾向を認めることができた。

今後さらに、個体の生理状態、季節による個体関係の変動、食物の種類や分布様式の変化を考慮に入れながら、本研究のテ-マを追求していくつもりである。本研究は、ニホンザルの採食行動が食物の分布状況、個体の性・年齢、個体間関係などによってどう変化するかを調べ、各個体の繁殖成功度にあたえる影響を分析することを目的としている。今年度は、とくに大分県高崎山に主力をおいて調査した。上位雌と下位雌では、人工餌場では圧倒的な採食量の差があったが、森の中では下位雌が採食時間をのばし、採食スピ-ドをあげ、採食レパ-トリ-を広げて、摂取エネルギ-(カロリ-)には大幅な差がないことを、すでに明らかにしている。ところが繁殖成功度を、さしあたり出産率で調べたところ、上位と下位では明かな差があることが分かった。そこで再度、摂取食物をカロリ-だけでなく蛋白質、脂肪、炭水化物に分けて調べ、さらに、蛋白については必須アミノ酸についても分析を進めた。現在まだ分析中であるが、上位雌は人工餌場で高カロリ-でかつ消化率の高い小麦を中心に大量のカロリ-を摂取しているが、下位雌は多様な食物をまんべんなく摂取しているため、必須アミノ酸については両者の摂取量に大差はなく、蛋白質全体を見ても大差がないことが示唆されている。両者の差は炭水化物に顕著に現れているようである。通常、蛋白質摂取量が出産や育児に大きく影響するように考えられるが、必要エネルギ-ぎりぎりで生存している野生動物では、母体の獲得するエネルギ-そのものが、その健康と妊娠・出産にも関係し、繁殖成功度の差をもたらしている可能性がある。一方、新生児を抱えた出産雌は、しばらくの間順位を上昇させることが観察上示唆されている。そこで、食欲のでた母親が大胆になるのか、新生児を連れていると上位個体の攻撃性が低下するのか、についても調査を進めた。まだ調査は進行中であるが、どうやら前者らしいという結果が出つつある。まず宮崎県幸島の群れを対象に、人為的に餌を投与して、年齢と社会的地位に基づくその取り込み過程を調ベた。同量の餌を1回に投与した場合と複数回に分けて投与した場合に、成長期にある4歳では、複数回に分けたほうが総取り込み量が多かった。これは、頬袋貯蔵量や消化速度などが成体より少ない(遅い)ためらしい。自然環境では、小さなパッチで少しずつ採食するのに適している。このような採食方法は成体と競合することが少なく、未成体に適した採食戦略を可能にする。一方、成体雌では、上位の上は常に取り込み量が多いが、上位の下、下位の上・下は、投与のしかたによって、必ずしも総量を大きくする採食方法を採ってはいなかった。自然環境における食物の分布と人為的なそれとは異なり、とくに上位の下と下位の上は適切な採食戦略の転換ができないことを示していた。実際、幸島では、上位の下の繁殖成功度が他よりも低い。次に大分県高崎山の大型餌づけ個体群を対象に、主として1971年以降の人口学的資料と投与餌量の分析を行った。総採食量の3分の2(上位雌)ないし2分の1(下位雌)を投与餌に頼っている高崎山では、投与餌量の変化が出産率に直接的影響を及ぼしていることが分かった。出産率は社会的地位によって著しく異なる。下位個体は自然食物の採食時間を延ばし、採食速度を上げて代替戦略を採ることにより、総摂取エネルギーを補充しているが、上位個体には追いつけないでいる。これらの結果を基に、屋久島の常緑広葉樹林から東北の積雪地帯まで、さまざまな環境に生息するニホンザルの行動と社会構造から見た地域個体群モデルをつくり、環境との関係を検討した。
機能性食品成分に対する消化管応答の分子基盤に関する研究

1.小腸における核内受容体TR、GR、RXRを介した転写調節機構:小腸様細胞株Caco-2におけるフルクトース輸送体GLUT5の遺伝子発現は、グルココルチコイドホルモン受容体GRと甲状腺ホルモン受容体TRの両方のリガンドにより相乗的に増大した。この時、GLUT5遺伝子上流域におけるヒストンH3とH4のアセチル化が増大し、TR、GR、転写補因子の結合が増大した。MAPキナーゼ阻害剤によるTRおよびGRの脱リン酸化は、TRの転写活性とGRの核移行を促進させた。小腸様細胞株C2BBe1にはレチノイン酸合成酵素が発現しており、9-cisレチナールから産生したリガンドはRXRの転写活性を増大させた。2.小腸における糖質シグナルを介した糖質消化吸収関連遺伝子の転写調節機構:高糖質食を摂取させたラットの空腸では、マイクロアレイにより52個の転写/クロマチン関連遺伝子の誘導が確認された。マウスに高糖質食を摂取させると、空腸におけるスクラーゼ・イソマルターゼ(SI)遺伝子の発現が増大し、SI遺伝子上流域におけるヒストンH3とH4のアセチル化と転写調節因子(Cdx-2、HNF-1)の結合が増大した。マウスにフルクトース水溶液を経口投与すると、6時間以内にSIの遺伝子上流域に結合するヒストンH3とH4のアセチル化が増大した。3.小腸における脂肪酸シグナルによる標的遺伝子発現調節機構:離乳直後のラットにカプリル酸あるいはオレイン酸を投与すると、空腸における核内受容体PPARαと転写補因子CBP/p300の遺伝子発現が増大し、標的遺伝子であるL-FABPとCRBPIIの遺伝子発現が増大した。ラット出生直後にCRBPII遺伝子が急激に誘導される時には、本遺伝子上流域におけるピストンH3とH4のアセチル化が増大し、RXR、転写補因子の結合も増大した。1.小腸様細胞株Caco-2における核内受容体TR、GRの脱リン酸化シグナルを介した転写調節機構の検討:小腸様細胞株Caco-2にp44/42MAPキナーゼ阻害剤を、甲状腺ホルモン受容体(TR)のリガンド(T3)あるいはグルココルチコイドホルモン受容体(GR)の合成リガンド(デキサメタゾン)と同時に投与すると、フルクトース輸送体GLUT5の遺伝子発現が相乗的に増大した。GLUT5遺伝子上流域におけるTRおよびGRの結合を、クロマチン免疫沈降法(ChIPアッセイ)によって検討したところ、GLUT5遺伝子の発現増大と平行して、TRα-1とGRの結合が増大した。免疫蛍光染色および共焦点顕微鏡の観察によって、p44/42MAPキナーゼ阻害剤の投与はGRのSer203の脱リン酸化を亢進させ、それとともに、GRの核移行が促進することが明らかになった。このとき、GLUT5遺伝子上流域に結合するピストンH3とH4のアセチル化が増大し、転写補因子の結合も増大した。2.小腸細胞における核内受容体RXRのレチノイン酸シグナルを介した転写調節機構の検討:未分化型小腸細胞IEC-6に9-cisレチノイン酸を投与すると、細胞性レチノール結合タンパク質(CRBPII)の遺伝子上流域に結合するヒストンH4のアセチル化が増大し、CRBPII遺伝子発現が増大した。3.小腸における糖質シグナルによって発現が変動する遺伝子の網羅的解析:ラットに高糖質食あるいは低糖質食を摂取させ、マイクロアレイを用いて発現が3倍以上に変動する遺伝子を解析したところ、高糖質食によって誘導された転写/クロマチン関連遺伝子が52個見られた。この中には、甲状腺ホルモンのシグナルに関連する転写因子(TRα-2、Foxel、Thrsp)が含まれていた。1.小腸糖質消化

吸収関連遺伝子の転写調節機構の解析と糖質シグナルとの関連:マウスに高糖質食あるいは低糖質食を7日間摂取させたところ、高糖質食により空腸におけるスクラーゼ・イソマルターゼ(SI)遺伝子の発現が増大するのと平行して、SI遺伝子上流域におけるアセチル化ヒストン(H3、H4)および転写調節因子(Cdx-2、HNF-1)の結合が高まっていた。一方、低糖質食を摂取させたマウスにフルクトース水溶液を経口投与したところ、6時間以内にSIの遺伝子上流域に結合するヒストンH3およびH4のアセチル化が増大し、これらの遺伝子発現が急激に増大した。ラット小腸の絨毛細胞におけるSIの遺伝子発現は、吸収細胞が絨毛の基部から中央部に移動する過程で急激に増大しており、この絨毛部位では、SI遺伝子の転写制御領域において、ヒストンH3の9番目のリジンのメチル化の低下とアセチル化の増大とともに、Cdx-2の結合が増大していた。また、ラットの離乳期にSI遺伝子が急激に誘導される時にも、SIの遺伝子上流域に結合するヒストンH3およびH4のアセチル化が増大していた。2.小腸組織における脂肪酸シグナルによる標的遺伝子発現調節機構の解析:離乳直後のラットに各種の脂肪酸を4日間投与したところ、カプリル酸およびオレイン酸によって、空腸における核内受容体PPARαと転写共役因子CBP/p300の遺伝子発現が増大し、これと平行してPPARαの標的遺伝子L-FABPとCRBPIIの遺伝子発現が増大した。高脂肪食摂取に伴うラット空腸のCRBPII遺伝子発現の初期の増大は、吸収細胞が絨毛の基部から中央部に移動する過程に限局していた。ラットの出生直後にCRBPII遺伝子が急激に誘導される時には、CRBPIIの遺伝子上流域のヒストンH3、H4のアセチル化が増大し、RXRα、CBP、p300の結合も増大していた。
不対電子種による金属錯体超分子系の光ダイナミクスの制御

天然に存在する生体系や人工的に合成された大きな分子系では、反応の中心部分から離れたところにも系の構成要素として、あるいは格子欠陥のような存在として、不対電子が多々存在する。この"離れた不対電子"は系中で起こるエネルギー移動、電子移動をはじめとする様々な物理、化学過程に影響を及ぼす。この不対電子種を変えることにより、系のダイナミクスはどのように制御されるのか、金属錯体超分子系を用いて系統的な実験を示し、不対電子とのlong-range相互作用によって反応をコントロールするための基礎的概念を確立することを目的とした。一連の常磁性ポルフィリン-反磁性ポルフィリンダイマー連結系においてける反磁性部励起状態からの項間交差速度の加速について(1)架橋子依存性(2)終端クロモフォアのHOMO依存性(3)不対電子種依存性について検討し、不対電子と反磁性部π電子とのlong-range相互作用と項間交差速度との関係を明らかにした。その結果、2つのクロモフォア間の中心間距離とは相関がなく、2つクロモフォアをつなぐ経路との間に指数関数の関係があること、また、架橋部位のHOMO電子密度が高い場合に相互作用が大きくなることを系統的な実験から証明した。また、不対電子種としてCu, VOおよび亜鉛にラジカルが配位した系における実験から、系全体の反応速度はこの不対電子種自体ではなく、不対電子種と隣接π電子との相互作用に相関していることが明らかとなった。以上より、超分子系におけるlong-range相互作用による光ダイナミクスは(1)経路の長さ(2)終端HOMO(3)不対電子種と隣接π電子間相互作用によって制御できることが示された。生体系やデバイス素子となる物質系においては着目している反応の中心の部分から離れたところにもその系の構成要素として、あるいは格子欠陥のような存在として、金属不対電子が多々存在する。"離れた金属不対電子"は大きな複雑な系の中でおこるエネルギー移動、電子移動を初めとする様々な物理、化学過程に影響を及ぼす。この不対電子種を変えることによって系のダイナミックスはどのように制御されるのか、金属錯体超分子系を用いて系統的な実験を示し、不対電子とのlong-range相互作用によって反応をコントロールするための基礎的概念を確立することを目的とした。一方に反磁性のフリーベースポルフィリン、他方に常磁性種をもつ金属ポルフィリンを、フェニール基およびビフェニル基をスペーサーとして、直線型につないだポルフィリンダイマーを新たに合成した。これらのタイプのポルフィリンダイマーでは、VOの用に中心金属や軸配位子がポルフィリン平面から飛び出す場合も異性体が生じない。常磁性側の金属ポルフィリンとして、Cu(II),V(IV)O及び、Znに有機ラジカルの配位したものを得た。銅(II)-フリーペースポルフィリンにおいてフリーペースポルフィリン部の最低励起一重項状態からの項間交差速度は離れた銅不対電子との相互作用によって大きく加速する。項間交差速度のスペーサー依存性およびポルフィリンHOMO軌道の依存性を既存めものも含めて一連のダイマーについて調べた。その結果、銅不対電子との相互作用は架橋子を介したthrough bondタイプの交換相互作用によって支配されていることがわかった。また、ビフェールポルフィリンダイマーにおいて中心金属がCuの場合と有機ラジカルが配位した亜鉛ポルフィリンの場合では時間分解ESR測定によってフリーペペース部の緩和ダイナミクスが著しくなることがわかった。生体系やデバイス素子となる人工物質系では着目している反応の中心部分から離れたところにもその系の構成要素として、あるいは格子欠陥のような存在として、金属不対電子が多々存在する。

"離れた金属不対電子"は大きな複雑な系の中で起こるエネルギー移動、電子移動をはじめとするさまざまな物理、化学過程に影響を及ぼす。この不対電子種を変えることにより、系のダイナミクスはどのように制御されるのか、金属錯体超分子系を用いて系統的な実験を示し、不対電子とのlong-range相互作用によって反応をコントロールするための基礎的概念を確立することを目的とした。昨年度、一方に反磁性のフリーベースポルフィリン(FB)、他方に常磁性のVOポルフィリンを持つポルフィリンダイマーを新たに合成した。これらのダイマーではp-フェニル基、やビフェニル基で2つの2つのポルフィリン環が直線型につながっており、FB部からのケイ光が観測される。今年度はこれらのダイマーのケイ光寿命を測定し、銅(II)・FBダイマーの場合と比較した。その結果、特にビフェニル架橋VO-FBダイマーでは、FB部の寿命はモノマーの約1/3となり、また、対応するCu-FBダイマーではモノマーの1/4になっていた。このことは、反磁性FB部における項間交差速度がVOの不対電子のために著しく増加しているがその度合いは銅(II)-FBダイマーとは異なっていることを示している。したがって、不対電子種を変えることによって、系でダイナミクスの経路を変えることなく、速度を変化させること-すなわち制御できることを示している。現在、これらのダイマーについて時間分分解ESRによる研究も進めている。天然に存在する生体系や人工的に合成された大きな分子系では、反応の中心部分から離れたところにも系の構成要素として、あるいは格子欠陥のような存在として、不対電子が多々存在する。この"離れた不対電子"は系中で起こるエネルギー移動、電子移動をはじめとする様々な物理、化学過程に影響を及ぼす。一連の銅(II)ポルフィリン-フリーベース(FB)ポルフィリン連結系におけるFB部の項間交差速度の加速について(1)架橋子依存性(2)終端クロモフォアのHOMO依存性の2点から検討し、不対電子とFB部π電子とのlong-range相互作用と項間交差速度との関係を明らかにした。その結果、2つのクロモフォア間の中心間距離とは相関がなく、2つクロモフォアをつなぐ経路との間に指数関数の関係があること、また、架橋部位のHOMO電子密度が高い場合に相互作用が大きくなることを系統的な実験から証明した。すなわち、不対電子と反応部位をつなぐ経路の長さや不対電子周りのクロモフォアHOMOを変えることによって反応を制御できることを示した。次に直線型の常磁性ポルフィリンとFBポルフィリンを連結したダイマーをもちいて(架橋子=p-phenyl, p-biphenyl)、不対電子種を変えた場合のFBの緩和過程について調べた。不対電子種としてCu, VOおよび亜鉛にラジカルが配位した系を用いた。
ニホンザルの種特異的音声の知覚に関する研究

サルにおける種特異的音声(クーコール)の個体性とその知覚について検討した。まず、飼育下のニホンザルのクーコールを録音し、音響分析を通して音声の個体性について検討した。結果、声の高さと長さが個体間で異なることが示された。また、加齢に従って声の高さが下がる傾向が見られた。音響分析で得られた音声の個体性を、実際にサルが弁別可能であるのか検討する目的で、オペラント条件付けを用いて2頭のニホンザルに音声の個体弁別を訓練した。手続きは継時弁別で、最初に見本刺激として1頭のサルの音声が繰り返り呈示され、続いて異なったサルの音声が呈示された。この時にサルがレバーによって反応すれば正解で、報酬が与えられた。2頭のサルはこの課題を獲得し、クーコールによる個体の弁別が可能であることが示された。続いて、音声の個体弁別においてどのような音響特性が重要であるかを検討する目的で、録音した音声の音響パラメータを操作した合成音を用いて同様の弁別実験を行なった。声の高さ・長さ・周波数特性について操作したところ、いずれの音響操作についても弁別に効果があった。すなわち、サルはこれらの音響的特性を含めた複合的手がかりによって個体弁別をおこなっていることが示唆された。