hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
現代日本人小児の環境鉛暴露源の安定同位体分析による解明

平成10年度に測定した日本人小児乳歯の鉛安定同位体比測定結果より詳細に検討するために、本年度は環境試料の鉛同位体比分析を行った。試料は天然由来鉛の摂取源と考えられる日本産の代表的な岩石(安山岩、花崗岩、玄武岩)、経気道摂取源として可能性のある一般廃棄物焼却灰、経口摂取源として重要な食物(国内23都道府県から収集した6日間の食事を混合、均一化したもの)である。その結果、これらの試料の鉛同位体比(以下順に207/206、208/206)は、岩石が0.8430.847、2.0932.103、焼却灰が0.8620.869、2.1052.112、食物が0.856、2.087であり、小児乳歯(n=17)の平均同位体比0.866、2.111に最も近いのが焼却灰であった。ただし、焼却灰の同位体比は、報告されている一般大気の粉塵中の同位体比とほぼ一致しているため、焼却灰が直接の摂取源かどうかは明らかにならなかった。これらの各種環境試料の鉛同位体比の実測値、報告値と乳歯の同位体比を同じグラフ上にプロットすると、1980年代以前(本研究対象小児の誕生以前)に用いられていた有鉛ガソリンの摂取を示唆するものとなった。おそらく母親の骨に蓄積していたガソリン由来の鉛に子宮内で曝露していたことを示しているものと考えられた。以上の結果から、現代日本人小児の鉛摂取源として、これまで知られていた食物、大気以外にも、母親の骨由来のものも無視できない可能性が明らかとなった。現在日本の鉛環境汚染レベルは低いものの、神経系の形成・発達期である胎児期に、かつてガソリンによって大量曝露していた母親経由で曝露される鉛による影響について、今後詳細な研究が必要であることが示された。現代日本人小児の鉛摂取(暴露)源を推定することを目的として、本年度は現代日本人小児の乳歯の鉛分析を行った。神奈川県内の歯科大学の保存試料およびつくば・東京など首都圏に在住する小児(1985-1988生まれ)から採取した切歯合計17試料を分析に用いた。乳歯試料は硝酸分解後、ICP質量分析法により鉛濃度と鉛安定同位体比(207Pb/206Pb、208Pb/206Pb)を測定した。その結果、鉛濃度は中央値で0.8mg/kgと、1970-80年代の欧米での報告値(1.9.11.9mg/kg)に比べ低い値であり、現代日本人小児の鉛暴露レベルが高くないことが確認された。一方鉛同位体比の平均値は、207Pb/206Pb:0.866±0.003、208Pb/206Pb:2.111±0.006となり、比較的小さい範囲に分布した。この値は日本産鉛の同位体組成(207Pb./206Pb:0.84-0.85、208Pb/206Pb:2.08-2.10)とは大きく異なり、現代日本人小児には、全体量としての暴露レベルは低いものの、日本産でない鉛の暴露があることを示している。日本における環境試料中の鉛同位体組成に関する文献値と比べると、乳歯中鉛の同位体組成は現代日本における大気粉塵中鉛のそれにきわめて近く、大気中鉛の寄与が想定された。しかしながら大気粉塵中鉛の同位体組成は一般廃棄物フライアッシュのそれと類似していることも指摘されている。フライアッシュは厨芥などをふくむさまざまな可燃性廃棄物の混合物をもととする。鉛摂取源として大気と並んで重要である飲食物中鉛同位体組成を明らかにすべく、日本各地29世帯より陰膳法による食事のサンプリングを行い、凍結乾燥後均一な試料を作製した。

以上の結果から、現代日本人小児の鉛摂取源として、これまで知られていた食物、大気以外にも、母親の骨由来のものも無視できない可能性が明らかとなった。現在日本の鉛環境汚染レベルは低いものの、神経系の形成・発達期である胎児期に、かつてガソリンによって大量曝露していた母親経由で曝露される鉛による影響について、今後詳細な研究が必要であることが示された。
青島・烟台をめぐるドイツ・日本・中国の「文化的記憶」

文献研究、坂東・青島調査、「満州国」文学研究会での研究発表を行った。また、2019年の比較文学会全国大会(北海道大学6月15日)のワークショップに申請したところ採択となったため、具体的な発表内容について詳しい打ち合わせを行った。【坂東調査】三宅晶子は、鳴門市ドイツ館での講演「坂東に生きた祖父を想う」(10月27日)に参加し、ドイツ人俘虜の孫である講演者ペトラ・ボルナー氏にコミュニケーション的記憶について質問した。また、ドイツ人以外の異民族俘虜の分置所について調査した。分置所となった成就院(通称中寺)は現存していないが、その跡地を訪ねたところ、地域の共栄自治会の集会所内に、成就院の沿革を伝える文書が残されており、そこに分置所開設についても記され、住民が今も俘虜たちの記憶を伝えていることが分かった。その文書の写しを入手することができた。【「満州国」文学研究会で口頭発表】12月22日(東京外国語大学本郷サテライト校舎)で以下の発表を行い、参加者との質疑・ディスカッションを行った。三宅晶子「記憶メディアとしての都市」青島:都市構造の変化と「文化的記憶」の諸相ードイツ・日本による「租借」・占領と中国」、橋本雄一「「断続的」植民地期の青島と東北ー1920年代のひと、言語、メディア言語の往来」【青島調査・烟台での研究打ち合わせ】3月27-29日青島で街路樹・記念碑・台東鎮を調査、青島市博物館で文献を調査した。青島市博物館では「東亜新秩序の礎」「烈魄化碧」の碑等を調査し、イエシュケ記念碑の変遷について文献調査した。3月30日烟台で李文哲(烟台大学)・朴銀姫(魯東大学)と、比較文学会全国大会でのワークショップ(北海道大学6月15日)について詳しい打ち合わせを行った。研究はおおむね順調に進行している。研究代表者の家族の入院等により海外調査や共同研究発表申し込みの時期が遅れることとなったが、2019年の比較文学会全国大会のワークショップに採択され、中国からの研究者も参加して共同研究発表を行うことになったため、さらなる研究の展開を目的に科研費期間延長を申請し、承認された。日本比較文学会全国大会(2019年6月15日北海道大学)のワークショップ「青島をめぐるドイツ・日本・中国の文化的記憶」(三宅晶子:「記憶メディアとしての都市」青島と坂東、橋本雄一:中国作家の言語と植民地ー東北と青島を結んで、李文哲・朴銀姫:「植民地」下青島と現代の中国人のドイツ・日本への視線)でこれまでの研究成果を発表する。そこでの議論をふまえて研究をさらに発展させて、来年度成果をまとめる予定である。○2014年4ー7月:青島・烟台の歴史的背景について、以下の先行研究をもとに研究基盤を共有した。ヴォルフガング・バウアー『植民都市青島1914ー1931日・独・中政治経済の結節点』昭和堂、2007./浅田進史『ドイツ統治下の青島経済的自由主義と植民地社会秩序』東京大学出版会、2011./青島市档案館編『青島地図』山東省地図出版社2002年/Hans Georg Prager:Tsingtau/Qingdao. Deutsches Erbe in China.Graz:Aares Verlag,2012.○ベンヤミン『1900年頃のベルリンの幼年時代』の戦勝記念塔の描写を分析することによって、ドイツ帝国における戦争の記憶について考察した。○2014年7月15日:科研「青島・烟台をめぐるドイツ・日本・中国の「文化的記憶」研究会開催(於千葉大学)魯東大学・烟台大学の研究者らが参加○2015年3月14ー22日烟台・青島調査:三宅は烟台大学文学院を訪問し、李文哲氏と研究打ち合わせを行い、千葉大学文学部との研究交流協定を締結した。また、橋本雄一准教授とともに魯東大学文学院を訪問し、朴銀姫氏らと研究打ち合わせを行った。その後、以下の調査を行った。1)烟台建築調査:イギリス領事館、アメリカ領事館、デンマーク領事館、連合教堂、日本領事館、日本軍兵営、ドイツ郵便局、中国郵便局、ノルウェー領事館等2)烟台档案局にて文献調査:『芝罘日報』閲覧・撮影、3)日本軍の記憶調査・証言者インタビュー4)青島建築調査:総督府、総督邸、郵便局、青島駅、警察署、教会、ドイツ監獄博物館、ホテル・プリンツ・ハインリヒ、天主教堂、イギリス領事館邸、デンマーク領事館、バークレー銀行、青島中学校、高等女子学校、横浜正金銀行、大連汽船、三井物産、三菱銀行、青島取引所、青島神社跡調査。【シンポジウムでの発表】各研究者が、それぞれの研究フィールドで、日独中の戦時下と戦後に関わる思想状況と想起の問題を研究し、発表・討議を行い、論文を発表した:2015年5月30日須藤温子「戦後オーストリア文学による忘却と称賛ー亡命作家ローベルト・ノイマン、ヴェーザ・カネッティ、エリアス・カネッティを例に」(日本独文学会シンポジウム「ウィーン1945ー1966オーストリア文学の「悪霊」たち」)、5月31日三宅晶子

「道徳教育の歴史的分析」(日本教育法学会公開シンポジウム「道徳教科化の教育的検討」での報告(招待)、論文「「教科化」に向かう「道徳」その超越的価値観の系譜を検証するー「宗教的情操」から「畏敬の念」へ」)、12月18日橋本雄一「自分たちの側が始めた戦争と植民地のなかに立つ他者」(国際シンポジウム「第二次大戦終結70周年近代アジア各地域における主権回復の精神」The International Asia-Culture Institute(韓国、水原市)報告(招待))【「記憶メディア都市」としての青島の文献・表象分析】昨年の烟台・青島調査で得た資料研究:総督邸の意匠分析、現代の画家金歩松が描く青島のドイツ建築と風景画の分析、青島神社等日本建築の分析2)ドイツ語文献の分析:Brecht:Der Tsingtaosoldat.【中国出張調査】2016年3月19日3月23日橋本が旧植民地期大連とドイツ山東半島植民地の関係資料の探査、市街探査フィールドワーク:3/19出国、大連到着。大連市鳳鳴街旧建物と保存研究者を訪問、研究質疑と交流。3/20市内探査。3/21月:市街探査。再び鳳鳴街旧建物と保存研究者を訪問、研究質疑と交流。3/22大連市図書館地方文献史料室にて、日本統治期たる「“満蒙"植民地期」の中国人刊行による大連案内図書や大連中華青年会についての「戦後」研究図書を調査・閲覧、かつ公式撮影。金州区近代史研究者を訪問、研究質疑と交流。3/23鳳鳴街探査、帰国。今年度は、三宅が大学業務により、また須藤が育児休業により、研究調査は橋本が単独で大連において行ったが、研究全体としては順調に進行している。三宅晶子は、ドイツでの図書館・博物館・国際教科書研究所の調査を行い、ドイツにおける青島・中国の記憶の調査を行った。橋本雄一は、東北ー遼東半島ー山東半島の間を移動した文学者たちを調査し、聞一多、蕭紅、蕭軍らの文学テクストを考察した。須藤温子は、ドイツの世紀転換期の風刺週刊誌Simplicissimus,Jugend, Der wahre Jacobにおける膠州湾租借地のイメージを分析した。【研究発表会】11月8日、中国・烟台大学の研究者3名を迎え、科研研究会を開催し、研究発表と討議を実施:三宅晶子「記憶メディアとしての都市青島・烟台」、橋本雄一「植民地のあいだを移動する東北ー遼東半島ー山東半島に関する「文学」表徴の例」、須藤温子「ドイツ風刺週刊誌が描いた膠州湾租借地ー「模範的植民地」のイメージと言説の変遷」【烟台大学・魯東大学研究者受け入れと共同研究】2017年1月ー8月中国の研究協力者である李文哲准教授(烟台大の学)・朴銀姫講師(魯東大学)を千葉大学大学院人文社会科学研究科に外国人研究者として受け入れ、共同研究を行った。ドイツでの調査、中国の研究者を迎えての研究発表会、中国の研究協力者を受け入れての共同研究を実施し、研究は全体としておおむね順調に進行している。三宅晶子が秋に病気が見つかり、3月に入院・手術をしたため、今年度中に論文を執筆することはできなかったが、完全に回復したため、次年度執筆する予定である。【烟台大学・魯東大学研究者受け入れと共同研究】(2017年1月8月)李文哲准教授(烟台大学)・朴銀姫講師(魯東大学)を千葉大学大学院人文公共学府に「外国人研究者」として受け入れ、共同研究と打ち合わせを行った。【中国研究調査】(2017年9月3日ー9月11日)
戸建住宅の躯体内空間の空気質制御に関する研究

住宅の隙間ネットワーク及び通気性状、室内空気質への影響に関する知見に基づいて、躯体内空間の空気質測定法の指針を明らかにすることを基本目的とし、スライスモデルを用いた躯体内空間の温湿度気流性状、カビ挙動性状の把握、実験用構造体を用いた躯体内空間の空気質測定法の開発、シミュレーションによる躯体内空間の空気質制御方法の検討を行った。研究の結果、躯体内部空間における汚染物質が、機械換気及び自然換気動力による通気に伴って隙間ネットワークの中で挙動し、室内空気質に影響することを、化学物質及びカビについて確認し、床下等の躯体内部空間の空気質制御法の基礎を構築した。研究1:スライスモデルを用いた躯体内空間の温湿度気流性状,カビ挙動性状の把握では,スライスモデルを用いた実験室実験によって,躯体内空間の温湿度気流性状,VOC,カビ等の粒子の分布及び挙動性状を把握するための準備を行った。既存のスライスモデル及びマスフローコントローラーなどを用いて,床下空間から壁内部などの隙間ネットワーク上の主要な経路における,擬似粉体(カビ)に関する実験を行った。また、粒子(擬似粉体),VOC,水蒸気の床下空間から壁内への侵入率を測定するための測定システムを設計し試作した。また、床下空間について,粒子分布及び挙動の可視化,運動データを取得するための、可視化データ収集システムの仕様検討を行って構築し、動作確認した。研究2:実験用構造体を用いた躯体内空間の空気質測定法の開発では、基礎断熱,基礎パッキン,床下換気口による実験用構造体を用いて,床下及び壁内の空気質測定法を開発検証し,内部空間におけるカビ等汚染物質の分布や変化に関する基礎データを得る準備を行った。基礎断熱,基礎パッキン,床下換気口による実験用構造体を,宮城学院女子大学及び岩手県立大学内に製作した。また、測定場(気流性状等)を乱さないカビ等の汚染物質の採取測定方法として,チューブを用いた低流量採取法,カビについては培養液中のバブリング及びフィルターによる採取と実験室培養による測定システムを設計試作し、基本性能測定を行った。研究1:スライスモデルを用いた躯体内空間の温湿度気流性状,カビ挙動性状の把握床下換気口,基礎断熱,基礎パッキンによる床下空間と外壁を含む3台のスライスモデルを用いて,床下空間から壁内部などの隙間ネットワーク上の主要な経路における擬似粉体(カビ),VOC及び水蒸気の挙動に関する実験を行った。気流が制御されたスライスモデルを用いて,粒子(カビ),VOC,水蒸気の床下空間から壁内への侵入率(発生空間での汚染物質発生量に対する対象空間への侵入汚染物質量の比)を試み、カビの測定時期に関する知見を得た。床下空間について,粒子分布及び挙動の可視化,運動データの取得を試み,汚染物質の挙動を把握する方法を確立した。研究2:実験用構造体を用いた内部空間の空気質測定法の検証測定場(気流性状等)を乱さないカビ等の汚染物質の採取測定方法を検証した。住宅5件を対象に躯体内空間の温湿度及び汚染物質(VOC,カビ)の分布や年変化に関する基礎データを得た。研究3:実験及び測定結果,シミュレーションによる躯体内空間の空気質制御方法の検討躯体内空間の汚染物質挙動モデルを構築し,隙間ネットワークを用いた年間シミュレーションを行い,床下換気や常時換気方式,地域を考慮した躯体内空間の空気質の条件及び空気質維持方法を明らかにするためのモデル計算を行った。また、工務店及び住宅メーカーを対象にした床下環境に関するアンケート調査を行い、床下環境の実態に関するデータを得た。研究1(スライスモデルを用いた躯体内空間の温湿度気流性状,カビ挙動性状の把握)では、これまでの実験結果をとりまとめ、カビの発生及び移動を考慮したシミュレーションの妥当性を検証した。定性的な検証にとどまったが、今後のシミュレーションの構築の基礎となった。研究2(実験用構造体を用いた内部空間の空気質測定法の検証)では、測定場(気流性状等)を乱さないカビ等の汚染物質の採取測定方法について、床下の気中カビ数の測定時の気流の可視化を行い、既往のエアーサンプラーを用いた測定法の妥当性を検証した。また、壁体内部のカビ数測定については、チューブを介して採取する方法について検証し、捕集率に関する基礎的なデータを得た。これらによって既往の床下及び壁内を含めたカビ汚染の実態に関するデータの有用性を確認した。研究3(実験及び測定結果,シミュレーションによる躯体内空間の空気質制御方法の検討)では、隙間ネットワーク、窓開放習慣、床下のカビ数の実態など、本研究による新たな知見を踏まえて、気密住宅における化学物質及びカビ等の空気汚染物質の挙動に関する総合的なメカニズムを想定することが可能となった。これをもとに、内部空間の化学物質発生に加えて、特に床下のカビの発生による室内濃度への影響に関する配慮の必要性を示した。

床下空間については、床下の空気質維持、その基礎となる温湿度の維持、床面での気密化による室内への流入の遮断が望まれること。特に、バスユニットなどの比較的大きな経路に関する遮断の徹底が必要である。また、躯体内部空間の室内空気質への影響の最大要因である室内負圧の抑制、そのための換気設計と使用のあり方に関する課題が再確認された。研究1から3について、H23年度に引き続いて以下のように実施した。研究1:スライスモデルを用いた躯体内空間の温湿度気流性状,カビ挙動性状の把握床下換気口,基礎断熱,基礎パッキンによる床下空間と外壁を含む3台のスライスモデルを用いて,床下空間から壁内部などの隙間ネットワーク上の主要な経路における,擬似粉体(カビ),VOC及び水蒸気の挙動に関する実験結果を取りまとめた。また、気流が制御されたスライスモデルを用いて,粒子(カビ),VOC,水蒸気の床下空間から壁内への侵入率(発生空間での汚染物質発生量に対する対象空間への侵入汚染物質量の比)を試みた結果を取りまとめ、研究2に活用した。床下空間について,粒子分布及び挙動の可視化,運動データの取得を試み,汚染物質の挙動を把握する方法を、実建物で応用する試行を行った。研究2:実験用構造体を用いた内部空間の空気質測定法の検証測定場(気流性状等)を乱さないカビ等の汚染物質の採取測定方法の試作機を用いて、測定の検証を実験用構造体を用いて行い、床下から室内へのカビの侵入の実証データを得た。住宅10件を対象に躯体内空間の温湿度及び汚染物質(VOC,カビ)の分布や年変化に関する基礎データを得た。研究3:実験及び測定結果,シミュレーションによる躯体内空間の空気質制御方法の検討躯体内空間の汚染物質挙動モデルを構築し,隙間ネットワークを用いた年間シミュレーションを行い,床下換気や常時換気方式,地域を考慮した躯体内空間の空気質の条件及び空気質維持方法を明らかにするためのモデル計算を前年度に続いて行った。また、躯体内空間の空気質維持に関する基本的な指針のための要素と居住者の換気行動に関する知見を整理した。東日本大震災によって、宮城学院女子大学の実験施設、測定機器等に大きな被害が発生したために、本年度は7月まで調査等に着手できなかった。特に、粒子分布及び挙動の可視化については、可視化の訓練に時間を要したため、年度内に実建物での調査結果が得られなかった。また、カビの測定対象住宅が被災したことで、測定が中断又は中止した。25年度が最終年度であるため、記入しない。研究2において、居住者の換気行動の影響が、室内空気質に対して大きいことをどのように考慮するかに関する検討に時間を要しているが、おおむね順調に成果が得られる見通しである。当初予定の研究内容を実施するために、効率的に調査可能な測定対象住宅に絞って行うこととする。本研究で、さらに展開すべき課題が明らかになりつつあるため、新たな研究計画を立案した。
初期胚における染色体動態不均一性の定量化

着床前初期胚発生では、1つの細胞を数日の間に100個近くまで増殖させる。その間、確実な個体発生を保障するべく、遺伝情報は正確に複製・分配されると考えられてきたが、近年の研究から必ずしもそうではないことが明らかになってきた。申請者は、独自に開発したライブセルイメージング技術を用いて、マウスやサルの初期卵割時の染色体分配を観察してきた。その結果、健康個体の通常受精胚でさえ多くの胚で異常な染色体動態が観察された。興味深いことに、近交系マウスを用いた解析では個々の胚は遺伝的に均一であるにも関わらず染色体分配に異常を示す胚は一部であり、培養条件への摂動によりその割合は増えても正常なものは存在した。以上から申請者は、初期胚はストレスや加齢など外的環境変化に対しても確実に産仔を保障するため、例えゲノムが同一でも敢えて性質を不均一にさせることで一部の胚を生き残らせて遺伝情報の継承を確約しているのではないかと着想した。本研究の最終的なねらいは上記の仮説を検証することであるが、まずこの申請では、染色体分配という最も生存に直結する現象に関して、「初期卵割時の染色体動態を定量化する技術を完成」し、それを用いて「胚の不均一性を数値として表す」ことを目的とした。平成25年度は、共焦点ユニットのスピニングディスクを変更し、合わせてカメラの解像度を4倍向上させることで、生きたまま卵割期胚のM期染色体1本1本を識別できるほどに画像・時間分解能を向上させた顕微鏡システムを構築することに成功した。また、そのシステムを用いてヒト卵割期胚の長時間高解像イメージングに成功した。平成26年度は、前年度に構築したシステムを用いて得られた画像から自動的に染色体を認識させるアルゴリズムの開発を行った。26年度が最終年度であるため、記入しない。その間、確実な個体発生を保障するべく、遺伝情報は正確に複製・分配されると考えられているが、実際は必ずしもそうではないことが近年の生殖医療研究から明らかになってきた。驚くことに、不妊患者由来の卵割期胚のおよそ8090%において分配に起因する染色体異常があると報告されている。我々は、独自に開発したライブセルイメージング技術を用いて、マウス初期卵割時の染色体分配を観察してきた。その結果、健康個体の通常受精胚でさえ多くの胚で異常な染色体動態が見られた。一方で培養条件への摂動により異常の割合は増えても、正常なものも存在した。以上から我々は、初期胚はストレスや加齢など外的環境変化に対しても確実に産仔を保障するため、敢えて性質を不均一にさせることで一部の胚を生き残らせて遺伝情報の継承を確約しているのではないかと着想した。このような視点の元、本研究では「初期卵割時の染色体動態を定量化する技術を完成」し、それを用いて「胚の不均一性を数値として表す」ことを目的とする。平成25年度は、これまでの初期胚ライブセルイメージング技術を大きく発展させ、より詳細に胚の染色体正常性やその動態を評価できる方法へと改良した。具体的には、共焦点ユニットのスピニングディスクを変更し、カメラの解像度を4倍向上させることで、生きたまま卵割期胚のM期染色体1本1本を識別できるほどに画像・時間分解能を向上させた顕微鏡システムを構築した。なお、本成果の一部については、科研費「若手研究A」の支援によって達成している。加えて、ヒト卵割期胚の長時間高解像イメージングに成功した。本実験は、ヒト余剰胚提供元である浅田レディースクリニック、および実験場所である大阪大学微生物病研究所の両倫理委員会、日本産科婦人科学会への登録を経て行った。

平成26年度は、前年度に構築したシステムを用いて得られた画像から自動的に染色体を認識させるアルゴリズムの開発を行った。26年度が最終年度であるため、記入しない。申請書において平成25年度は、「初期卵割時の染色体動態を定量化する技術を完成」を目的に、顕微鏡システムの改良といったハードウェア面、また画像解析技術の向上というソフトウェア面での検討を予定していた。加えて、染色体正常性を評価しうる新規プローブの開発についても考慮していた。このうち、顕微鏡システムについてはその大幅な改良を行い、結果として卵割期胚M期染色体を高精細に観察することに成功した。ソフトウェア面では、細胞核の自動認識アルゴリズムの精度向上を達成しているが、大量の胚から自動的に各種特徴量を抽出する段階は次年度に譲っている。新規プローブについては共同研究ベースで染色体のセントロメアやヘテロクロマチン領域を特異的に検出するプローブの開発を現在行っているところである。一方で、当初は次年度に予定していたヒト胚のライブセルイメージングに成功するといった予定を上回る結果をだしている。以上の進捗を総合的に検討すると、おおむね順調に進展していると考えられる。平成26年度は、染色体動態の定量化パラメーターとして、染色体の異数性、染色体の断片化、染色体の大きさや長さ(凝集度)、およびそれらの時間変化、metaphaseやanaphaseの長さ、分配スピードなどについて単一胚ごとに数値化してゆく。また、そのための自動解析アルゴリズムの開発・改良を行う。その後、種々の摂動を与えた胚に関して同様の解析を行ってゆく。与える摂動としては、in vivoで起こり得る変化を想定したものが適切であると考えている。例えば、加齢モデルマウス(SAMマウス等)、顕微受精胚、人為的DNA損傷(チェックポイントに関する摂動)、培養条件の変更などを想定している。与えた摂動ごとに、どのパラメーターに影響が出たのかを数値として記述し、その平均値や分散により胚の不均一性を表現する。
高分子マトリックス中における光誘起不斉制御

円偏光を用いた分子選択的不斉光反応を解明するため、その試料合成、溶液中での反応、および測定系の立ち上げを行った。1)光学活性色素の合成光励起により不斉反転しうる色素として、ピレニルトリルスルホキシド、およびペリレニルトリルスルホキシドのラセミ体および光学活性体を合成した。合成した試料の光学純度を光学活性カラムで求めた。2)溶液中における光不斉誘起反応の解析光学活性ピレニルトリルスルホキシドに365nmの光を照射し、光励起不斉反転反応によるラセミ化過程を光学活性カラムで調べた。また、反応の進行に伴う旋光度の変化を調べたところ、反応の量子収率はおよそ0.1であった。しかし、さらに光照射長波および光量などの条件を最適化し、定量する必要がある。3)過渡測定装置の立ち上げ不斉前駆体色素の過度的不斉励起状態のダイナミクスを測定するために、本研究助成金でデジタルオシロスコープを購入し、YAGレーザーによる試料の励起、およびキセノンを光源とする参照光を測定する光学系を立ち上げた。また、測定したデータを処理するためのソフトウェアーを作製した。これにより、固相および液相系での不斉反転・不斉誘導挙動のダイナミクスの検討体制が整った。
心血管ストレスに応答するチロシンキナーゼの作用機序解明とその制御による創薬の試み

これまでの我々の検討によりストレス環境下においては、ストレス応答性チロシンキナーゼPYK2が、NADPH-Oxidaseの活性化を介し活性酸素産生を増強し、引き続いて産生された活性酸素が、サイトカイン転写、細胞遊走機能の亢進、細胞生存を促進し、動脈硬化、心筋の圧負荷・虚血後の組織リモデリング、血管新生、内皮細胞障害後の内膜肥厚などの病態を促進すると考えられる。そこでPYK2を抑制すればそれらの病態の制御が可能になると考えられる。今回、PYK2-mRNAにたいするshRNAを作成し、adenovirus vectorに組み込み、マウスに経静脈的に導入したところ、血管内皮細胞に高効率の発現がみられ、PYK2の発現量が30%以下に抑制された。このマウスにおいて、ガイドワイアによる大腿動脈内膜障害モデルを作成したところ、内皮細胞障害後の血管再内皮化が促進され内膜肥厚が抑制されることを見出した。さらにApoE欠損動脈硬化モデル、あるいはAngiotensinII持続注入モデルにおいて、それぞれ粥状動脈硬化の抑制・炎症性リモデリングの抑制がみられた。そのメカニズムとして障害血管においてサイトカイン産生が抑制され、活性酸素の発現が低下していた。さらに、大動脈結さつによる圧負荷モデルでも同じくadenovirus組み換えPYK2-shRNA導入マウスにおいて心肥大の抑制が見られた。これらの結果により、PYK2が血管の炎症性のストレス性病変に中心的役割をはたすこと、PYK2に対する分子標的療法の開発が、これらの疾患の新たな治療戦略につながると考えられた。1)動脈硬化病巣、圧負荷心筋、虚血心筋・下肢筋、アンギオテンシンII刺激血管平滑筋・内皮細胞、において、チロシンキナーゼPYK2はRaclの活性化を介しNADPH-Oxidaseを活性化した、また発生した活性酸素が、心血管ストレスにサイトカインの産生亢進とアポトーシスの行進を引き起こした。さらに、PYK2はSrc・JAK・Ablなど、他の活性酸素感受性のチロシンキナーゼと複合体を形成し、相互活性化し細胞増殖などの多様な作用をもたらしたまた、動脈硬化モデル・アンギオテンシンII負荷による血管リモデリングモデル・心筋・下肢虚血モデル・血管内皮障害による内膜肥厚モデルなどの各種疾患モデルを作成し、それらの疾患モデルの病像がPYK2欠損マウスでは、軽減した。2)PYK2-mRNAにたいするhnRNAを作成し、adenovirus(あるいはlentivirus)vectorに組み込み、マウスに経静脈的に導入し、血管内皮細胞に発現させ、PYK2産生を生体内で抑制したところ、内皮細胞障害による内膜肥厚モデルや、ApoE欠損動脈硬化モデル、あるいはAngiotensinII持続注入モデルにおいて、血管障害の抑制が見られ、PYK2抑制療法をさらに研究継続することの有用性が示唆されたこれまでの我々の検討によりストレス環境下においては、ストレス応答性チロシンキナーゼPYK2が、NADPH-Oxidaseの活性化を介し活性酸素産生を増強し、引き続いて産生された活性酸素が、サイトカイン転写、細胞遊走機能の亢進、細胞生存を促進し、動脈硬化、心筋の圧負荷・虚血後の組織リモデリング、血管新生、内皮細胞障害後の内膜肥厚などの病態を促進すると考えられる。そこでPYK2を抑制すればそれらの病態の制御がかのうになると考えられる。今回、PYK2-mRNAにたいするhnRNAを作成し、adenovirus(あるいはlentivirus)vectorに組み込み、マウスに経静脈的に導入したところ、血管内皮細胞に高効率の発現がみられ、PYK2の発現量が30%以下に抑制された。このマウスにおいて、ガイドワイアによる大腿動脈内膜障害モデルを作成し、内皮細胞障害後の血管再内皮化が促進され内膜肥厚が抑制されることを見出した。

さらにApoE欠損動脈硬化モデル、あるいはAngiotensinII持続注入モデルにおいて、それぞれ粥状動脈硬化の抑制が見られ、また、炎症性リモデリングが抑制された。そのメカニズムとして障害血管においてサイトカイン産生が抑制され、活性酸素の発現が低下していた。さらに、大動脈結さつによる圧負荷モデルでもadenovirus組み換えPYK2-hnRNA導入マウスにおいて心肥大の抑制が見られた。これらの結果により、PYK2が血管の炎症性のストレス性病変に中心的役割をはたし、PYK2に対する標的療法の開発が、これらの疾患の新たな治療法開発につながると考えられた。これまでの我々の検討によりストレス環境下においては、ストレス応答性チロシンキナーゼPYK2が、NADPH-Oxidaseの活性化を介し活性酸素産生を増強し、引き続いて産生された活性酸素が、サイトカイン転写、細胞遊走機能の亢進、細胞生存を促進し、動脈硬化、心筋の圧負荷・虚血後の組織リモデリング、血管新生、内皮細胞障害後の内膜肥厚などの病態を促進すると考えられる。そこでPYK2を抑制すればそれらの病態の制御がかのうになると考えられる。今回、PYK2-mRNAにたいするhnRNAを作成し、adenovirus(あるいはlentivirus)vectorに組み込み、マウスに経静脈的に導入したところ、血管内皮細胞に高効率の発現がみられ、PYK2の発現量が30%以下に抑制された。このマウスにおいて、ガイドワイアによる大腿動脈内膜障害モデルを作成し、内皮細胞障害後の血管再内皮化が促進され内膜肥厚が抑制されることを見出した。現在これらの成果を取りまとめ論文を投稿準備中である。
根の通水および養分透過特性と地下環境

植物体の根における水移動抵抗の温度依存性について大豆を用いて全体抵抗を通導抵抗と透過抵抗に分けて測定を行った。根の全体抵抗抵抗は13°Cまでは水の粘性係数の増加とほぼ同じ変化をしているが、13°Cを下がったあたりから急激に増加することが明らかになった。透過抵抗は18°Cから13°Cの間は水の粘性係数と近い変化をしているが、13°Cを下がったあたりから抵抗が急激に増加する。このことから根の膜の性質がこの温度域で急変し、結果として、それが全体抵抗の温度依存性に大きく影響していることが明らかになった。さらに全体抵抗における各抵抗成文の寄与する割合を調べた。全透過抵抗の割合は2313°Cではほぼ一定であるが、13°C以下では急増し、8°Cでは90%にまで増加する。また、常温では通導抵抗も無視できないことが分かった。これらのことから水移動抵抗の温度変化は、抵抗が急増する閾値(この大豆では13°C)までは水の粘性変化に起因するが、閾値以下では脂質等の変化による膜構造の変化に起因すると結論づけることができた。しかし高温側の閾値については本研究では結論を得れず、今後の課題として残された。今後は、さらに温度依存性と作物の適温関係を調べたり、他の品種、特に耐冷品種の水移動抵抗の温度依存性を追及する必要がある。またさらにSPACモデルの中に温度効果を加味する必要がある。植物の根圏域の環境条件は根の膜生理特性に大きな影響を及ぼしている。根は養分・水分を取り込む最も重要な部位であり、作物の生育および品質に大きく関係している。しかし根圏域の研究は、地上部にくらべて十分とはいえない。従来、根系の通水抵抗の測定は、植物体全体の通水抵抗、次に茎・葉の抵抗を求め、全体抵抗からこれらの値を差し引き、間接的に根の通水抵抗を求める方法がとられてきた。しかしこのような間接的な測定法では、植物体内の水移動に関する各種通水抵抗を正確に解析することは困難である。そこで根の通水抵抗の研究を進めるに際し、根の通水抵抗を測定する方法を、まず確立する必要がある。根の通水抵抗は、圧チェンバー法、およびサイホン法によって測地可能であり、本方法を使用する事によって測定できることが明らかになった。この結果、根の通水抵抗は根の表面から導管までの吸水抵抗、また導管内を移動する際の通導抵抗に分離して解析することが可能になった。大豆根の通水抵抗は、本研究によって確立された圧チェンバー法を用いた実験によって根系温度によって大きく変化することが明らかになった。根の通水抵抗は、根系域のおんどによって変化し、温度低下によって通水抵抗は増大し、この温度低下による抵抗の増加は、水の粘性率の増加に関係していることが明らかになった。温度と通水抵抗の関係、すなわ温度による根の膜生理を明らかにするために、人工半透膜パイプを使い、根と人工根の相違について研究を行っている。また、根の各種イオン透過にたいする根膜特性と温度の関係を明らかにするために、液体クロマトグラムを用い、現在、研究を進めている。そこで根の通水抵抗の研究を進めるに際し、根の通水抵抗を測定する方法を、まず確率する必要がある。

この結果、根の通水抵抗は根の表面から導管までの吸水抵抗、または導管内を移動する際の通導抵抗に分離して解析することが可能になった。植物の根圏域の環境条件は根の膜生理特性に大きな影響を及ぼしている。根は養分・水分を取り込む最も重要な部位であり、作物の生育および品質に大きく関係している。土壌温度が低下すると作物の吸水機能が低下し、生育生害あるいは矮化などの障害が発生する。これは根の水移動抵抗が温度低下により急増する事が一因と考えられる。また根の水移動抵抗は、SPACモデルで水移動をシミュレートする上で重要なパラメータであるが、その温度依存性に関しては、ほとんど研究されていない。そこで本年度は、大豆根系の通水抵抗に関する温度依存性について研究をおこなった。根の全体通水抵抗は根系温度が低下するにつれて増大してくる。13°Cまではこの抵抗の増大は水の粘性抵抗に依存している。しかし13°Cよりも低くなる根の透過抵抗が急増する。これは膜の構造変化によるものと思われる。植物体の根における水移動抵抗の温度依存性ついて大豆を用いて全体抵抗を通導抵抗と透過抵抗に分けて測定を行った。根の全体抵抗は13°Cまでは水の粘性係数の増加とほぼ同じ変化をしているが、13°Cを下がったあたりから急激に増加することが分かった。透過抵抗は18°Cから13°Cの間は水の粘性係数と近い変化をしているが、13°Cを下がったあたりから抵抗が急激に増加する。このことから根の膜の性質がこの温度域で急変し、結果として、それが全体抵抗の温度依存性に大きく影響していることが明らかになった。さらに全体抵抗における各抵抗成分の寄与する割合を調べた。全透過抵抗の割合は2313°Cではほぼ一定であるが、13°C以下では急増し、8°Cでは90%にまで増加する。また、常温では通導抵抗も無視できないことが分かった。今後は、さらに温度依存性と作物の適温関係を調べたり、他の品種、特に耐冷品種の水移動抵抗の温度依存性を追及する必要がある。またさらにSPACモデルの中に温度効果を加味する必要がある。根の養分に対しての膜特性、ここでは受動的に水と共に入ってくる養分の特性について、イオンクロマトグラフを用いて実験を行った。温度による、陽イオン、陰イオンの膜特性について実験を行ったが、明瞭なる結果が得られなかった。今後さらに、イオン透過特性について実験をすすめる必要がある。
超小型ＥＣＲイオン源の設計指針構築に向けた多価イオンの計測・制御に関する研究

電子サイクロトロン共鳴イオン源の小型化に関する設計指針構築に向けて,次の実験および設計を行った.最初に,プラズマ中のイオンの計測を行った.その実験において,He添加によるイオンのクーリング効果を確認した.また,プラズマチャンバーの中心軸上の磁場分布や半径方向の磁場分布に関するシミュレーションを行い,小型イオン源で使用する磁場を設計した.さらには,イオンビームのナノ材料プロセス応用として,フラーレン薄膜への鉄イオン照射を行い,鉄内包フラーレンの合成を確認した.電子サイクロトロン共鳴イオン源の小型化に関する設計指針構築に向けて,次の実験および設計を行った.最初に,プラズマ中のイオンの計測を行った.その実験において,He添加によるイオンのクーリング効果を確認した.また,プラズマチャンバーの中心軸上の磁場分布や半径方向の磁場分布に関するシミュレーションを行い,小型イオン源で使用する磁場を設計した.さらには,イオンビームのナノ材料プロセス応用として,フラーレン薄膜への鉄イオン照射を行い,鉄内包フラーレンの合成を確認した.電子サイクロトロン共鳴(ECR)イオン源内でのイオン運動の基礎評価として,プラズマ生成用のマイクロ波をパルス変調し,軸方向に拡散するイオン電流をプローブ法で測定した.ガスはHe,Ar,Xeを用いた.最も質量の大きいXeが,パルスの立ち上がり時の拡散に遅れが生じると考えていたが,予想に反して最も速かった.これはXeの電離エネルギーが最も低いためプラズマ密度上昇が速く,閉じ込め磁場内での飽和密度に達し,軸方向へ拡散するイオンの量も多くなったと考えられる.一方,Heは軸方向への拡散量がXeの1/4程度と少なく,径方向へ拡散している割合が多いと考えられる.超小型ECRイオン源ではプラズマチャンバーを小さくしなければならないため,質量が小さいイオンを生成する場合は,径方向の閉じ込めにより強い磁場を用い,イオンの拡散を防ぐ必要があることが明らかになった.将来開発する超小型イオン源では磁石も小型であることが好ましいため,この結果より,所望のイオン種によって軸方向の磁場強度と径方向の磁場強度を最適化できる可能性があることが分かった.今後,シミュレーション等も検討する.フラーレンプラズマにおけるイオン挙動の解析については,フラーレンに希ガスを混合したプラズマを生成し,パルス応答を測定した.混合ガスによって解離パターンが違うことが明らかになったが,パルス変調およびガス混合ともにフラーレンの解離を促進してしまう効果があった.解離を抑制してフラーレンイオンを多く作りたい場合や高価数のイオンが不要な場合には,電子温度が低い条件で制御性の良いECRイオン源が向いていると考えられる.これは多価イオン生成に開発されてきたECRイオン源と正反対の性能となるため,新しい設計が必要となる.これらの知見をベースとし,超小型イオン源の前段階として,材料応用に適した動作範囲の広いイオン源の設計指針の検討に取り組む.ECRイオン源の設計指針構築に向けて,有限要素法による磁場設計を行った.将来の超小型化を目標としているため,永久磁石のみで1対のリング状磁石および多極磁石(6および8極)を設計した.しかしながら,これまでの研究において,開発初期においては微調整用の電磁石が必須であることが分かっており,3個の電磁石を加える構成とした.マイクロ波は一般的な2.45GHzおよびそれに比べて多価イオン生成効率向上が期待できる4.06.0GHzを採用する設定とした.これらの条件に対してシミュレーションを行い,径方向および軸方向の設計を行い,国際会議で発表を行った.今年度,2つめの課題であるチャンバー構造の検討においては,マイクロ波導入側のマイクロ波シールドおよびバイアス電極をそれぞれ独立の可動式とし,引き出し電極の位置も可変とする設計を提案した.これらにより,マイクロ波モード制御およびミラー磁場との相対位置による多価イオン生成効率を最適化することができる.3つめの課題であるナノ材料プロセスの検討は,薄膜作製が容易なフラーレンへのビーム照射を行った.ECRイオン源を用いて鉄イオンを生成し,フラーレン薄膜へ照射することで,これまで報告されていない鉄内包フラーレンの生成を試みた.その結果,まだ生成量は少ないものの,質量分析ではFe+C60が検出された.また,前年度の課題であったフラーレンプラズマの挙動解析を引き続き行い,ECRイオン源内でのフラーレンの解離抑制実験を行った.3種類の希ガスを混合したところ,Heを混合するとフラーレンの解離が抑制されることを明らかにし,論文発表を行った.これらの知見をもとにして,超小型ECRイオン源の開発プロジェクトを計画する予定である.イオン運動の基礎評価については,He, Ar, Xeプラズマについてパルス応答測定を実施した.プラズマ中に設置したプローブを用いる方法および引き出したイオンビームの電流を計測する方法それぞれについて,順調に実験が進んだ.また,フラーレンプラズマにおけるイオン挙動の解析については,フラーレンが予想以上に低パワーのプラズマで破壊されることが分かり,プラズマの制御は困難であったが,マイクロ波出力や圧力を最低限まで落とすことによりプローブ測定およびイオンビームのスペクトル解析を行った.パルス変調および希ガス混合の結果より,高価数の多価イオンを必要としない場合は電子の加熱効率の低いECRイオン源の方がプラズマ生成の制御がしやすいことが分かった.以上のように,実験はほぼ順調に進んでおり,超小型ECRイオン源の設計指針構築に向けた知見が蓄積されてきた.電子サイクロトロン共鳴イオン源の移設に関しては,無事搬入,据付が終わり,真空引きまで終了している.

今後プラズマ生成,イオンビーム引き出し実験に進む.研究活動スタート支援のため約半年の活動であったが,学会発表を1件行った.また,本年度の成果をベースとして,次年度には国際会議での発表も予定しているため,おおむね順調に進んでいると考えている.25年度が最終年度であるため、記入しない。当初の計画通り,2年目は磁場の設計やプラズマチャンバーの設計検討を行う.超小型ECRイオン源設計の前段階として,今年度の知見から幅広い材料応用に適した動作範囲の広いECRイオン源の設計方針を検討する.特に電子温度の低い領域の制御がしやすいイオン源が産業応用に適しており,その設計方針の確立を目指す.ミラー磁場に関しては,放射線医学総合研究所の事例を元に永久磁石での構成を検討する.径方向の磁場については,6極と8極のマルチポールの違いについて過去の事例を調査し,有限要素法シミュレーションにより設計を行う.実験としては,今年度移設したイオン源でプラズマ生成およびイオンビーム生成の準備を進め,並行してプラズマのプローブ測定システムの開発を進める.これを用いて,イオン源内のECRプラズマについて磁場等の変更によるプラズマパラメータの変化を調べる.多価イオンナノ材料プロセスの検討については,ナノ粒子へのイオンビーム照射を検討していたが,評価が難しいこともあり,まずは質量の分かっているフラーレン薄膜に照射し,効果を観察する予定である.この際に原子内包フラーレン生成の可能性を検討したいと考えている.今年度の成果を含めて,2013年9月のイオン源会議等で発表する予定である.25年度が最終年度であるため、記入しない。
アポトーシス抑制遺伝子MCL1の転写調節機構に関する研究

放射線や抗がん剤によるがん細胞のアポトーシスを血管内皮細胞増殖因子(VEGF)のような細胞増殖因子が抑制すること、その分子機序のひとつとしてアポトーシス抑制作用を持つmcl1遺伝子の発現誘導が関与していることを我々はすでに明らかにしている(Katoh,o.etal,Cancer Res,55:5687-5692,1995;Katoh,o.etal,Cancer Res,58:5565-5569,1998)。また、放射線や抗がん剤に曝露されることによりmcl1遺伝子が発現誘導されることも知られている。mcl1遺伝子はbcl2ファミリーに属し、その遺伝子産物はアポトーシス抑制作用を持っている。がん細胞において放射線や抗がん剤曝露あるいは細胞増殖因子刺激によりmcl1遺伝子は、そのmRNA発現が誘導され、がん細胞の細胞死の抑制すなわち生存維持に働き、最終的にはがん治療に対する耐性獲得に関与している。上記した種々のストレスや刺激に対するmcl1遺伝子の転写調節機構を明らかにすることを目的として本研究を行った。マウスmcl1遺伝子5'側上流域の約1.2kbのDNAをクローニングし、塩基配列を決定した。さらに放射線曝露や細胞増殖因子刺激によるmcl1遺伝子の転写調節領域を明らかにするために、レポーターアッセイをおこなった。その結果、マウス白血病細胞株32Dあるいは血管内皮細胞株PmTc-1いずれを用いても放射線曝露刺激においては翻訳開始点から上流-256から-406の領域が活性上昇に重要であることが明らかになった。さらに血管内皮細胞増殖因子(VEGF)刺激においても同じ領域が活性上昇に重要であることを確認した。mcl1遺伝子の転写調節にはこの領域に結合する転写因子が関与している可能性が示唆された。
スパースバイナリーニューラルネットの精密解析と進化的合成に関する研究

1) 3入力1出力ニューロンによって構成されるスパースバイナリーニューラルネット(3-1SBNN)の6次元の代表的な例題を数値解析し、回転タイプの周期軌道が生成されることと、その周期軌道の局所安定性が非常に強いことを明らかにした。また、周期軌道の大域的安定性とパラメータの関係についても数値実験によって精密に調べた。2)数値解析結果に基づいて、一般次元の3-1SBNNの動作を理論的に解析し、回転タイプの周期軌道が生成されることを証明した。その周期軌道の局所安定性(1ビット誤訂正に対応)が非常に強いことも証明した。3)工学的応用の基礎として、一般次元の3-1SBNNをFPGAボード上にハードウエア実装するための回路を設計した。6次元と10次元の典型的な例題をハードウエア実装し、回転タイプの周期軌道の生成を実験的に確認した。4) 3-1SBNNのセントラルパターンジェネレータへの応用の基礎として、6足ロボットの歩行パターンに対応する複数の周期軌道を生成する3-1SBNNを構成した。精密な数値実験によってその周期軌道の安定性を調べた。また、結合パラメータの切り替えによって複数の周期軌道を遷移させる方法を考案した。SBNNの解析と応用について、新規性のある結果を理論および数値実験で得ることができた。学術雑誌や国際会議で公表することができた。現在までの3-1SBNNの研究を継続するとともに、以下のように発展させることを目指す。1) 3-1SBNNを多層化したニューラルネットを構成し、周期軌道の生成とその安定性を数値実験で詳細に調べる。その結果に基づいて理論解析を行う。2)多層SBNNに所望の周期軌道を銘記し、その周期軌道の安定性を強化する方法を構築する。3)多層SBNNを柔軟に構成できる時変スイッチ等を用いた等価回路を設計し、FPGA上でハードウエア実装する。工学的応用の基礎となるはハードウエアを試作し、その動作を確認する。
鉄触媒による不活性炭化水素の選択的酸素化反応の開発

非ヘム有機鉄錯体による酵素の反応性をモデルに不活性炭化水素の触媒的酸素化に関する触媒化学的研究を実施した。カテコールジオキシゲナーゼモデルによる芳香環からのジカルボン酸の合成反応に関しては,Fe(III)錯体によるintradio型開裂を選択的,かつ,触媒的に行う反応系として主として4配位型の配位子を用いた錯体系で行った。特に,クロロカテコールの酸素化開裂を初めて実現した。これはクロロカテコールジオキシゲナーゼのモデル反応であるばかりでなく,環境汚染物質であるハロゲン置換芳香族炭化水素の選択的分解反応を実現するものとして重要である。反応は触媒的に進行する。反応中間体であるクロロカテコール鉄錯体を単離し,その構造をx線吸収スペクトルで明らかにするとともに,その反応性を検討した。一方,ジオキシゲナーゼの一つであるリノール酸のリポキシゲナーゼ型ヒドロペルオキシ化反応に関し,種々のFe(III)錯体を用いて検討した。生成物分析と分光学的検討から,酵素系と同様にピリジンのように窒素配位による鉄の安定化が常用であるとの知見が得られた。また,ESRによるラジカル中間体の検出を行い,反応機構を検討した。モノオキシゲナーゼ型反応に関しては,特にチロシンヒドロゲナーゼ型のフェノールの水酸化によるカテコールの生成反応に関して重点的に検討を行った。特にFe(III)錯体として,電子吸引性の置換基を有するカテコールを配位子とした場合が最も高いカテコール生成が見らた。基質であるフェノールの鉄への配位,ヒドロキノンの電子移行剤として,また,フェノレート配位子としての役割,ヒドロキノン上の置換基効果などを基に,選択的オルト水酸化に関して新しい知見が得られた。カテコールジオキシゲナーゼモデルによる芳香環からのジカルボン酸の合成反応に関しては,1)Fe^<3+>錯体によるintradiol型開裂を選択的,かつ,触媒的に行う反応系として主として4配位型の配位子を用いた錯体系で行った。特に,ピリジン添加効果や溶媒効果に関して興味深い結果が得られた。2)Fe^<2+>錯体によるExtradiol型開裂について,水やニトリル系溶媒の添加効果について新しい結果が得られた。Fe^<2+>錯体の安定化と酸素及び基質であるカテコールの活性化に関して,新しい提案を行った。ジオキシゲナーゼの一つであるリノール酸のリポキシゲナーゼ型ヒドロペルオキシ化反応に関し,種々のFe^<2+>錯体及びFe^<2+>錯体を用いて検討した。モノオキシゲナーゼ型反応に関しては,今年度は特にチロシンヒドロゲナーゼ型のフェノールの水酸化によるカテコールの生成反応に関して重点的に検討を行った。特にFe^<3+>錯体として,電子吸引性の置換基を有するカテコールを配位子とした場合が最も高いカテコール生成が見らた。カテコールジオキシゲナーゼモデルによる芳香環からのジカルボン酸の合成反応に関しては、Fe(III)錯体によるintradiol型開裂を選択的,かつ,触媒的に行う反応系として主として4配位型の配位子を用いた錯体系で行った。

これはクロロカテコールジオキシゲナーゼのモデル反応であるばかりでなく,環境汚染物質であるハロゲン置換芳香族炭化水素の選択的分解反応を実現するものとして重要である。反応は触媒的に進行する。反応中間体であるクロロカテコール鉄錯体を単離し,その構造をx線吸収スペクトルで明らかにするとともに,その反応性を検討した。一方,ジオオキシゲナーゼの一つであるリノール酸のリポキシゲナーゼ型ヒドロペルオキシ化反応に関し,種々のFe(III)錯体を用いて検討した。生成物分析と分光学的検討から,酵素系と同様にピリジンのように窒素配位による鉄の安定化が常用であるとの知見が得られた。また,ESRによるラジカル中間体の検出を行い,反応機能を検討した。モノオキシゲナーゼ型反応に関しては,特にチロシンヒドロゲナーゼ型のフェノールの水酸化によるカテコールの生成反応に関して重点的に検討を行った。特にFe(III)錯体として,電子吸引性の置換基を有するカテコールを配位子とした場合が最も高いカテコール生成が見らた。基質であるフェノールの鉄への配位,ヒドロキノンの電子移行剤として,また,フェノレート配位子としての役割,ヒドロキノン上の置換基効果などを基に,選択的オルト水酸化に関して新しい知見が得られた。