hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
東アジア海草相の遺伝的構造に影響する生態及び海洋環境要因の解明と保全への適用

日本近海固有種のうち、コアマモにおいては、種内に2つの系統グループが存在し、それが南北に棲み分けており、ヨーロッパ近海固有種はコアマモの一部が隔離分布しているもの、という極めて重要な知見が得られた。一方、スゲアマモについては、遺伝子流動の特性が広域分布種のアマモと類似していることが明らかになったものの、オオアマモとタチアマモともにその遺伝的構造の環境や地理との関係性は明確にできなかったため、今後さらなる研究が必要と考えられる。コアマモZostera japonica(アマモ科)は、日本列島を中心にサハリンかベトナムまでの潮間帯潮下帯、沿岸の汽水域などに生育する。海草の中では最も広い生育温度域を持ち、葉などの形態変異も大きいため、種内分類群や生態型が示されることもあった。そこで、分布域全体からの60集団について、葉緑体DNA(psbA-trnH、trnL-F)と核DNA(phyB)の塩基配列を決定し、種内の遺伝的構造を解析した。その結果、ハプロタイプ解析では、葉緑体と核のいずれにおいても、本州中部地域から主に北に分布するハプロタイプ群と南に分布するハプロタイプ群が存在し、系統的に起源の異なる2つの系統群にあたることが明らかになった。境界領域では交雑している個体が検出されたことから、両グループ間で完全な生殖隔離が起きているわけではない。既存の分類形質では、北型と南型の共有派生形質を見いだせず、三木(1933)の3型:1)細く短い葉とシュート(海岸の浅瀬)、2)広く長い葉とシュート(汽水)、3)広く長い葉、生殖シュートを付けない(栄養塩の多い河川)および、大場&宮田(2007)の2亜種:Z.japonica subsp. japonicaコアマモとZ.japonica subsp. austroasiaticaナンカイコアマモは支持されなかった。しかし、南北の2グループは、系統的背景及び分布傾向から分類群として(あるいは種として)認められる可能性はある。コアマモ内の系統群が現在も明確な遺伝的グループとして維持されていたことから、散布の制限だけでなく、適応的要因が分布傾向に関与している可能性がある。コアマモZostera japonica(アマモ科)は、日本列島を中心にサハリンからベトナムまでの潮間帯潮下帯、沿岸の汽水域などに生育する。系統的に姉妹種にあたりヨーロッパに分布するZostera noltiiは、コアマモの内群となることがわかり、遺伝的な変異も非常に小さいことがわかった。これは、Z.noltiiの起源が大陸移動による分断ではなく、移住による可能性が高いことを示唆している。また、Z.noltiiに開発されたマイクロサテライトマーカーのうち、6種類がコアマモの解析に適していることが明らかになった。予備的な解析では、分布域が重なるアマモと同様な遺伝子流動の傾向が見られた。さらに、コアマモの2型が南北に棲み分ける原因を明らかにするために、生息環境適性解析を予備的に開始した。過去20年以上の海水面温度のデータを用いて解祈した結果、夏期の水温と冬期の水温の範囲がそれぞれの分布に強く影響しているこが示された。

系統的に姉妹種にあたりヨーロッパに分布するZostera noltiiは、コアマモの内群となることがわかり、遺伝的な変異も非常に小さいことがわかった。これは、Z.noltiiの起源が大陸移動による分断ではなく、移住による可能性が高いことを示唆している。さらに、マイクロサテライト解析により、Z.japonica-北とZ.japonica-南それぞれのクラスター内で、いくつかの地理的なまとまりが見られた。しかし、アマモZ.marinaで見られたような地理的要因と遺伝的構造の明確な関係性は検出されなかった。これは、種子が花茎と共に海流散布されるアマモに対して、コアマモでは干潟に生息する水鳥による種子散布が海域のまとまりを崩している可能性が考えられた。また、タチアマモ、オオアマモ、スゲアマモの各地のサンプルに関して、葉緑体DNA(psbA-trnH、trnL-F)と核DNA(phyB)のシーケンスを開始した。コアマモZostera japonica(アマモ科)は、日本列島を中心にサハリンからベトナムまでに生育し、海草の中では最も広い生育温度域を持ち、葉などの形態変異も大きいため、種内分類群や生態型が示されることもあった。そこで、分布域全体からの60集団について、葉緑体DNA(psbA-trnH、trnL-F)と核DNA (phyB)の塩基配列を決定し、種内の遺伝的構造を解析した。さらに同集団1157個体についてマイクロサテライト7座を検出し集団遺伝学的解析を行った。その結果、ハプロタイプ解析では、葉緑体と核のいずれにおいても、本州中部地域から主に北に分布するハプロタイプ群と南に分布するハプロタイプ群が存在し、系統的に起源の異なる2つの系統群にあたることが明らかになった。これにより、Z.noltiiは系統的にも遺伝的多様性の面でもコアマモの一部が長距離分散によってヨーロッパに定着したものである可能性が高いことが明らかになった。アジアのコアマモは、本州中部地域から北方に分布する系統群と南方に分布する系統群に分かれ、お互いの隔離は完全ではないが遺伝子流動は制限されていることがわかった。また、北アメリカ西岸に分布するコアマモは、宮城県の集団から移入したことが強く示された。タチアマモ19地点、オオアマモ13地点、スゲアマモ22地点のサンプルに関して、葉緑体DNAと核DNAのシーケンスを決定し、地理的な遺伝的構造特性を明らかにしようとした。各種について47種類のハプロタイプが検出されたが、コアマモのような地域特性は検出できなかった。このことから、より変異速度の速いSSRなどを用いての解析が必要であることが示唆された。当初の計画では、日本近海の固有アマモ種全体を扱う予定であったが、最初に着手したコアマモにおいて、種内での2系統の存在や、ヨーロッパ、北米種との関係など、予想外の興味深い結果が得られた。そのため、コアマモに関する研究を深く進行させるために、他の種への着手が遅くなった。しかし、コアマモで得られた成果は当初の予想以上のものであるため、全体としての達成度としては十分に予定通りと言える。24年度が最終年度であるため、記入しない。今年度は、コアマモ以外の種についての解析を優先的に遂行する。遂行上の問題は特にない。
HIV感染を阻害する生理活性ペプチドの創生

蛋白質の一次構造中に、相互にアンチセンスペプチドになっている部分が集積して散剤することを発見し、これをアンチセンスホモロジーボックス(AHB)と命名した。このAHBは蛋白質の高次構造維持に重要な役割を果たしていると考えられ、この部分のペプチドを作用させると蛋白質分子の機能を阻害したり、場合によっては高めたりすることを知った。そこで、この手法を活用し、HIV-1の感染阻害の標的となる逆転写酵素、HIVプロテアーゼ、インテグリン、CCR5、gp41、gp120等の機能を制御する抗HIVペプチド剤の開発を目指した。逆転写酵素については、共同研究者のL.Kleiman博士の変異体実験により、分子機能にとって重要な部位と特定された部分のアミノ酸配列に対し、アンチセンスペプチド(ASP)を設計合成した。対応するアミノ酸同士が相互にアンチセンスアミノ酸となる組み合わせは多くの場合数種類あるが、これらのアミノ酸を取りかえながら、ベストフィットのものを自動的に探索するコンピュータプログラムを作成して設計した(ジェネティックアルゴリズム法)。その結果、強い抑制作用を持つASPを3種類得た。そのASPを細胞内で発現させるためのプラスミッドも設計合成した。一方、gp41の部分ペプチドであるT20がHIV感染を協力に抑制する作用のあることが報告された。そこでT20部分に対してASPとなっている部分をgp160のアミノ酸配列の中から検索し、9種の部分配列を得た。それらのASPを合成して作用させたところTA-L1と命名したペプチドがHIV-1感染を10μg/mlの濃度で抑制することができた。オーストラリアのCosic博士の電磁気共鳴解析法によりgp41のT20部分を解析したところ特有なシグナルが認められたので、そのシグナルに対応するペプチドの合成も検討中である。HlVの逆転写酵素(RT)のアミノ酸置換により活性が消失するホットスポットの部分に対するアンチセンスペプチドを合成し、McGillAIDSセンターのKleiman博士のもとに送り解析したところ、RT活性を強力に抑制した。しかし、このペプチドは細胞内には入りにくいので、そのアミノ酸配列をコードするcDNAを合成し、これをプラスミドに組み込んだものを作成した。HIVのgp120やgp41の分子内アンチセンスホモロジーボックス(AHB)やHIV感染の受容体の一部として働くケモカインレセプターであるCXCR4やCCR5のAHBの解析を行った。それらのAHBのヘキサマーペプチドを150種類ほど合成し、HIV感染阻止効果の検討を行った。HIV感染阻害は、MT4細胞にHIV-IIIBを感染させ、感染による細胞死をMTTT法で検出するときの細胞死の阻害により検出した。阻害効果を持つペプチドが数種類得られたが、治療薬につながるような強力な抑制作用を持つものを得るには至っていない。ペプチド鎖をもう少し長くする必要があると考えられる。一方、T22ペプチドとしてgp41の分子内ペプチドが強力な感染阻害効果を持つことが報告された。T22は30アミノ酸から成る比較的長鎖のペプチドであるが、gp41のAHBに一致することが我々のAHB解析でわかったので、AHBペプチドは長鎖のものを合成する必要があると考えられた。Monash大学のCosic博士の電磁気共鳴解析法によりT22の解析を行ったところ、CXCR4と電磁気共鳴波が一致していることがわかった。従って、AHB法と電磁気共鳴解析法の両方で一致して予測される部分のペプチドが、有効な活性を発揮するペプチドの候補として検討すれば検索効率を上げることができると考えられる。フランスのKazatchkine博士には、HIV感染患者の血漿等の解析用試料での協力をお願いした。蛋白質の一次構造中に、相互にアンチセンスペプチドになっている部分が集積して散在することを発見し、これをアンチセンスホモロジーボックス(AHB)と命名した。

このAHBは蛋白質の高次構造維持に重要な役割を果たしていると考えられ、その部分のペプチドを作用させると蛋白質分子の機能を阻害したり、場合によっては高めたりすることを知った。そこで、この手法を活用し、HIV-1の感染阻害の標的となる逆転写酵素、HIVプロテアーゼ、インテグリン、CCR5、gp41、gp120等の機能を制御する抗HIVペプチド剤の開発を目指した。逆転写酵素については、共同研究者のL.Kleiman博士の変異体実験により、分子機能にとって重要な部位と特定された部分のアミノ酸配列に対し、アンチセンスペプチド(ASP)を設計合成した。対応するアミノ酸同士が相互にアンチセンスアミノ酸となる組み合わせは多くの場合数種類あるが、それらのアミノ酸を取りかえながら、ベストフィットのものを自動的に探索するコンピュータプログラムを作成して設計した(ジェネティックアルゴリズム法)。その結果、強い抑制作用を持つASPを3種類得た。そのASPを細胞内で発現させるためのブラスミッドも設計合成した。一方、gp41の部分ペプチドであるT20がHIV感染を強力に抑制する作用のあることが報告された。そこでT20部分に対してASPとなっている部分をgp160のアミノ酸配列の中から検索し、9種の部分配列を得た。それらのASPを合成して作用させたところTA-L1と命名したペプチドがHIV-1感染を10μg/mlの濃度で抑制することができた。オーストラリアのCosic博士の電磁気共鳴解析法によりgp41のT20部分を解析したところ特有なシグナルが認められたので、そのシグナルに対応するペプチドの合成も検討中である。
神経幹細胞の運命を制御する分子基盤の解明

(2)神経幹細胞は、様々な神経系細胞に分化する多能性を有する。本研究では、様々な神経分化誘導法を用いて、神経幹細胞分化前のnoggin処置が、miR-290クラスターの低下等、miRNAの発現パターンを変化させ、セロトニン神経細胞へ分化する割合が上昇することを明らかにした。本結果は、神経幹細胞の多能性には、既に分化指向性がある可能性を示す知見である。神経幹細胞はさまざまな様々な分化制御を受け中枢神経系細胞(神経細胞、アストロサイト、オリゴデンドロサイト)を生み出す多分化能と自己複製能を有する細胞と定義される。しかし、神経幹細胞において、特定の神経細胞への形質転換以前に一部運命付けられていることを示す知見が得られてきた。特に、当研究室で開発したマウスES細胞からセロトニン神経を分化させるマトリゲル-noggin法(Shimada, et al. J Neurochem 2012)では、神経幹細胞になる以前にBMP/TGF-bシグナルを制御することで、セロトニン神経の分化が促進することを見いだしている。そこで、この分化初期にBMP/TGF-bシグナル制御による5-HT神経分化誘導作用が,他の神経分化誘導法においても同様にみられる普遍的なものであるかどうかを明らかにするため、さまざまな神経分化誘導法を用いて、セロトニン神経分化効率を解析した。その結果、SDIA法によるセロトニン神経分化誘導法でも、分化初期にnoggin(BMPシグナル阻害)により、セロトニン神経分化が有意に増加した。さらに、ドパミン神経分化誘導法においても、分化初期にnogginを処置するだけで、ドパミン神経分化には影響を与えずに、セロトニン神経分化を有意に促進させた。これらのことから、神経幹細胞よりも以前にBMP/TGF-bシグナルを制御することで、その後の運命決定に偏りが生じている可能性が示唆された。我々は、BMP (bone morphogenetic protein)アンタゴニストであるnogginが神経幹細胞以前の段階の細胞に作用し、機能的な5-HT神経細胞を選択的に分化誘導することを見出してきた。また近年、iPS細胞分化時の継時的なmiRNAプロファイリングにより、運命決定細胞へのシフトは段階的に行われ、かつ一方向性だけではなく両方向性の形質決定にmiRNAが重要な役割を担っていることが見出されてきた。これらのことから、種々特定細胞への分化誘導法から得られる神経幹細胞のmiRNA発現プロファイルを比較解析することにより、これまで受容されてきた神経幹細胞という範疇をさらに細分化することが出来ると考えられる。そこで、本研究では、神経分化誘導法としてよく用いられるStromal Cell-Derived Inducing Activity(SDIA)法、および独自に開発したセロトニン神経分化誘導法により分化誘導した神経幹細胞の網羅的なmiRNA発現解析を行った。その結果、いずれの分化誘導法においても、nogginは神経幹細胞以前の段階で作用し5-HT神経分化を促進させること、また、nogginは共通してmiR-290クラスターに属するmiRNAの発現を低下させ、数種類のmiRNAの発現を上昇させた。これらの結果は、nogginが神経幹細胞以前の段階で作用を発揮し5-HT神経分化を促進することを改めて示しただけではなく、神経幹細胞が分化指向性を有することを示した、現在までの概念を変える可能性を示唆するものである。また神経幹細胞の多能性に極性を与えるマーカーとなるmiRNAの同定に成功しており、今後それらのmiRNAの機能を解析することで、未だ不明な点の多い幹細胞研究がますます発展するものと考えられる。神経薬理学各種神経分化誘導法を導入し、セロトニン神経細胞の分化効率を定量化できた。各種神経分化誘導法により分化した神経幹細胞をFACSにより回収し、miRNAの発現プロファイルを次世代シークエンサーにより解析する高額な次世代シークエンサーによる解析を次年度に行う予定のため次年度、神経幹細胞のmiRNA発現解析を行う
水産資源解析手法の統計的高度化に関する研究

水産資源を持続的かつ有効に利用するためには,資源量および個体群動態を把握する必要がある.陸上の生物とは異なり直接観察することができず,推測およびモデルの不確実性が常に伴う.そこで本研究では,水産資源解析の高度化に向け,次の2つの観点から研究を行っている.1)水産資源解析では利用するモデルの複雑さに応じて利用するデータも異なる場合があり,そのような状況ではAIC等のモデル選択規準を利用することができない.そこで,将来の資源管理でパフォーマンスを上げることを想定したハインドキャスティング(hindcasting,将来予測の能力を検証するためのクロスバリデーション)の視点からモデル選択法の提案と検証を行う.2)個体群動態モデル内のパラメータ推測の精度を向上させるために階層型モデルを提案する.特に,モデル内の制約構造をsmoothness priorや階層分布で緩和することでパラメータを共有する方法(ランダム効果)について,実例を通してその有効性を検証する.平成30年度は,1)に関して平成30年度のインド洋マグロ類委員会および大西洋マグロ類委員会にてハインドキャスティング法を用いた資源評価モデルの客観的な手法についてドキュメント提出およびプレゼンテーションを行い,資源評価診断方法の一つとして取り入れられることとなった.本研究では下記のステップを想定している.1クジラおよびマグロの研究対象の資源解析状況について,課題と解決方法について整理,2ハインドキャスティングの観点から異なるデータ下でのモデル選択法の定式化と理論的検討.3上記のモデル選択手法のマグロ類資源への応用,4階層的モデリングによる年齢構成動態モデリングと推定法の定式化,5上記階層的モデリングを用いたマグロ類資源解析への応用,6上記階層的モデリングの鯨類資源解析への応用,7研究課題の統合と考察また,マグロ類についても平成30年度のインド洋マグロ類委員会および大西洋マグロ類委員会にてハインドキャスティング法を用いた資源評価モデルの客観的な手法についてドキュメント提出およびプレゼンテーションを行い,資源評価診断方法の一つとして取り入れられることとなったが,シミュレーションを通してのハインドキャスティング法自体の評価をさらに行うこととした.上記に記載の通り,1)時間的な相関を考慮した混合率の導入の仕方について更なる検討を行うこととした.この目的のために,Template Model Builderを通した階層モデル推測のためのプログラムコードを追加で作成する予定.また2)ハインドキャスティング法自体の評価についても,比較的簡易なシミュレーションプラットフォームをもとに検証する予定.これらの結果をもとに論文の作成に当たる.水産資源を持続的かつ有効に利用するためには,資源量および個体群動態を把握する必要がある.本研究では水産資源解析の高度化に向け,次の2つの観点から研究を行う.(1)水産資源解析では利用するモデルの複雑さに応じて利用するデータも異なる場合があり,そのような状況ではAIC等のモデル選択規準を利用することができない.そこで,将来の資源管理でパフォーマンスを上げることを想定したハインドキャスティング(hindcasting,将来予測の能力を検証するためのクロスバリデーション)の視点からモデル選択法の提案と検証を行う.(2)個体群動態モデル内のパラメータ推測の精度を向上させるために階層型モデルを提案する.特に,モデル内の制約構造をsmoothness priorや階層分布で緩和すること,そして階層分布を通して複数種間でパラメータを共有する方法(ランダム効果)について,実例を通してその有効性を検証する初年度は,以下の点について検討を行った.1マグロ類や南極海の鯨類資源のいくつかについて,解析状況,課題,解決方法について整理した.2ハインドキャスティングの観点から異なるデータ下でのモデル選択法の定式化と理論的検討を行った.3上記のモデル選択手法のマグロ類資源への応用を試験的に行った.4階層的モデリングによる年齢構成動態モデリングと推定法の定式化を行った.5上記階層的モデリングを用いたマグロ類資源解析への応用研究を進めた.大きな遅れではないが,上記2の理論的検討について更なる検討が必要となる点,海外共同研究を予定したが延期を余儀なくされたため.水産資源を持続的かつ有効に利用するためには,資源量および個体群動態を把握する必要がある.陸上の生物とは異なり直接観察することができず,推測およびモデルの不確実性が常に伴う.そこで本研究では,水産資源解析の高度化に向け,次の2つの観点から研究を行っている.1)水産資源解析では利用するモデルの複雑さに応じて利用するデータも異なる場合があり,そのような状況ではAIC等のモデル選択規準を利用することができない.そこで,将来の資源管理でパフォーマンスを上げることを想定したハインドキャスティング(hindcasting,将来予測の能力を検証するためのクロスバリデーション)の視点からモデル選択法の提案と検証を行う.2)個体群動態モデル内のパラメータ推測の精度を向上させるために階層型モデルを提案する.特に,モデル内の制約構造をsmoothness priorや階層分布で緩和すること,そして階層分布を通して複数種間でパラメータを共有する方法(ランダム効果)について,実例を通してその有効性を検証する.29年度は,課題1)の現状の資源解析状況の再レビューを行うとともに,マグロ類への応用を完了すべく,モデル選択手法および階層モデリングの両目的において定式化の更新を行った.また,課題2)の推測のフレームワークの最終化および計算プログラムについての作業を行った.本研究では下記のステップを想定している.1クジラおよびマグロの研究対象の資源解析状況について,課題と解決方法について整理,2ハインドキャスティングの観点から異なるデータ下でのモデル選択法の定式化と理論的検討.3上記のモデル選択手法のマグロ類資源への応用,4階層的モデリングによる年齢構成

動態モデリングと推定法の定式化,5上記階層的モデリングを用いたマグロ類資源解析への応用,6上記階層的モデリングの鯨類資源解析への応用,7研究課題の統合と考察鯨類については平成30年度6月に国際学会にて口頭発表を,マグロ類についても昨年度中に関連研究者と論文化の準備を進めており,以上のことからおおむね順調に進展していると考える.水産資源を持続的かつ有効に利用するためには,資源量および個体群動態を把握する必要がある.陸上の生物とは異なり直接観察することができず,推測およびモデルの不確実性が常に伴う.そこで本研究では,水産資源解析の高度化に向け,次の2つの観点から研究を行っている.1)水産資源解析では利用するモデルの複雑さに応じて利用するデータも異なる場合があり,そのような状況ではAIC等のモデル選択規準を利用することができない.そこで,将来の資源管理でパフォーマンスを上げることを想定したハインドキャスティング(hindcasting,将来予測の能力を検証するためのクロスバリデーション)の視点からモデル選択法の提案と検証を行う.2)個体群動態モデル内のパラメータ推測の精度を向上させるために階層型モデルを提案する.特に,モデル内の制約構造をsmoothness priorや階層分布で緩和することでパラメータを共有する方法(ランダム効果)について,実例を通してその有効性を検証する.平成30年度は,1)に関して平成30年度のインド洋マグロ類委員会および大西洋マグロ類委員会にてハインドキャスティング法を用いた資源評価モデルの客観的な手法についてドキュメント提出およびプレゼンテーションを行い,資源評価診断方法の一つとして取り入れられることとなった.本研究では下記のステップを想定している.1クジラおよびマグロの研究対象の資源解析状況について,課題と解決方法について整理,2ハインドキャスティングの観点から異なるデータ下でのモデル選択法の定式化と理論的検討.3上記のモデル選択手法のマグロ類資源への応用,4階層的モデリングによる年齢構成動態モデリングと推定法の定式化,5上記階層的モデリングを用いたマグロ類資源解析への応用,6上記階層的モデリングの鯨類資源解析への応用,7研究課題の統合と考察また,マグロ類についても平成30年度のインド洋マグロ類委員会および大西洋マグロ類委員会にてハインドキャスティング法を用いた資源評価モデルの客観的な手法についてドキュメント提出およびプレゼンテーションを行い,資源評価診断方法の一つとして取り入れられることとなったが,シミュレーションを通してのハインドキャスティング法自体の評価をさらに行うこととした.
犬糸状虫症の免疫学的診断法の改良に関する研究

犬における主要な寄生虫症である犬糸状虫症の免疫学的診断法のターゲットとなっている循環抗原の詳細な解析を行い、診断法の改良と疫学調査を行った。目的:感染早期の感染様相に注目し、犬糸状虫Dirofilaria immitisを定量感染させた犬の感染早期の抗体保有性状の解析を目的とした。材料および方法:犬糸状虫のmf陽性犬に吸血させたトウゴウヤブカから回収した感染幼虫(L3)を5頭のビーグル犬(雄)に100虫ずつ皮下に注入し,経時的に採血した血清を用いて抗体価の推移を206日後まで観察した。抗体価は,犬糸状虫の雌雄成虫抗原をそれぞれ固相化したマイクロプレートを用い,IgG1,IgG2,IgA,IgE,IgMの各抗体クラス(サブクラス)についてELISA法で観察した。設備費で購入したELISAシステムは本研究および関連研究において期待通りの能力を発揮した。成績および考察:剖検の結果,平均36.4(4729)匹の感染が確認された。成虫抽出抗原に対する抗体価を抗体クラス別に検討した結果,IgG1,IgG2,IgM抗体は感染20日後から陽転した。一方,IgAとIgE抗体はともに感染60日後まで陽転しなかった。雌雄の抗原間の比較では、IgG1は雄抗原に対して、IgG2は雌抗原に対して高い傾向を示した。また、IgG2は全体に他のクラスの抗体よりも高値を示した。IgGサブクラスの推移では、IgG2が早期に上昇し、その後にIgG1が上昇した。以上の様に、抗体クラス別に抗体価の推移を検討した結果、抗体クラスによって陽転時期が異なることが分かった。虫体が皮下織から血管系に移動する時期である感染60日後にIgG1とIgG2の両者において抗体価の明瞭な低下が認められ、この時期からIgEとIgA抗体が陽転したことは抗原刺激が異なったことを示唆するものと考える。目的・背景: Dirofilaria immitis感染実験は好適宿主である犬にL3を感染させる実験系が主であるが、犬を供試し、L3から成熟成虫になるまでに数ケ月かかるなど、問題点がある。そこで実験動物として管理し易いマウスにD. immitis成虫を移植し、短期間でのミクロフィラリア(Mf)や抗原の検出の可能性を確認した。方法:マウスは45週齢の雄のICRマウスを用いた。D. immitis成虫は犬への人工感染24週後、29週後にそれぞれ摘出したものを用いた。マウス腹腔内にD. immitis成虫を雌雄別にそれぞれ移植した。移植3日後に移植成虫の状態の確認、Mfの有無、分離血清での抗原検出の確認を行った。Mfは腹腔内洗浄を行い、その洗浄液を鏡検することで確認した。抗原検出には市販の3種類の抗原検出キットを用いた。結果:腹腔内移植されたD. immitis成虫は一部被嚢化しているものはあったが全て生存していた。また、24週齢雌成虫移植マウスではMfは認められなかったが、29週齢雌成虫移植マウスでは全頭の腹腔洗浄液からMfが確認された。キットによる抗原検出検査では、雌成虫移植マウスで24週齢虫体、29週齢虫体ともに抗原が検出された。一方、雄成虫移植マウスでは24週齢虫体で検出されなかったが、29週齢虫体では抗原検出されるものもあった。考察:以上の結果から、マウスへのD. immitis成虫移植により、Mf、抗原ともに検出可能であることが確認された。また、雄成虫移植マウス血清から抗原が検出されたことから、雄成虫からも雌成虫と同様に抗原が放出されていることが考えられる。本邦の飼育犬数は約1,300万頭といわれているが、登録犬数は約680万頭で、そのうち狂犬病ワクチン接種頭数は約510万頭しかなく、来院しない飼育犬がかなりいることは明白である。予防投薬の普及により来院犬の多くはフィラリア症の予防投薬を受けている、即ち来院犬にはフィラリア陽性犬は少ないため、フィラリア症を体験することがない臨床獣医師が増加しつつある。そこで、フィラリア症の感染様相を把握する一助として、フィラリア症予防の投薬を1年以上受けていない来院犬119頭(216歳)を対象に、免疫学的な抗原検出法による疫学調査を実施した。フィラリア陽性率は、雄13.3%(8/60)、雌5.1%(3/59)、全体で9.2%(11/119)であった。この成績は、臨床獣医師の実感・体験とは大きく異なり、本邦の犬の獣医療において、依然としてフィラリア対策が重要なことを示している。フィラリアは、猫やヒトにも感染する。特に猫では、大部分は無症状だが発症した場合の病害は大きく、米国では突然死をも招く重大な疾患として捉えられつつあるが、本邦の獣医療において、猫に対するフィラリア症の予防投薬はほとんど行われていない。従って、猫のフィラリア陽性率を調査することは、暴露状況把握の指標の一つとなる。そこで、来院猫216頭(217歳)を対象に、免疫学的な抗体検出法による疫学調査を実施した。

フィラリア陽性率は、雄10.3%(8/78)、雌10.5%(9/86)、不明の2頭を含め全体で8.8%(19/216)であった。フィラリア抗体陽性率は、0から30%と動物病院間による差が大きかった
樹木分布パターンからの逆算モデルによる葉の生産・散布・分解プロセスの統合

本研究では、毎木調査による樹木個体データ(個体位置・サイズ・形質)と、林床に設置したリタートラップによる落葉の現存量と樹種構成のデータ、さらにリターバックによる落葉分解実験とを組み合わせることにより、樹木群集における葉の生産・散布・分解過程の統合的な推定を目的とした。本研究の結果、落葉リターの量と樹種構成は、森林群集における各樹種の空間分布パターンと落葉散布パターンに強く規定され、林床の局所レベルの落葉プールは23樹種程度で優占されていることが明らかとなった。さらに、多数の樹種による落葉リターの混合は、林分内の分解速度の空間的な不均一性を緩和するよう作用する可能性が示唆された。リター分解を介した林内微環境の空間的不均一性は、林分内の個体成長のばらつき等を介して森林動態に大きく影響する。本課題では、林内局所の落葉の散布・分解過程を高精度で予測可能とするための統合的モデルのうち、葉の散布過程と分解過程を空間補間的にモデリングする技術開発を目指す。H26年度は、まず葉の生産・散布過程に影響すると考えられる各樹種の樹高や樹冠幅などの形態形質の実地測定に着手し、データを取得した。さらに土壌養分動態の空間的不均一性の要因となりうる落葉分解過程モデル化のための基礎情報として、多樹種の落葉混合による分解試験を実行した。渓畔林内の優占8樹種の落葉を回収し、三つの混合タイプ(単一種・二種混合・六種混合)のリターバックを作成した。これら三タイプのリターバックを、林内に設置し分解速度(重量減少率)を定量した。落葉の分解速度の平均値は、三つの混合タイプ間では有意には異ならなかった。一方、分解速度の場所間のバラつき(変動係数)は混合タイプ間で異なり、六種混合、二種混合、単一種バックの順に変動係数が小さかった。続いて、リター混合による分解速度の加速的応答・減速的応答を各樹種ごとに評価した結果、単一種バックでは落葉分解速度の遅かったブナ・トチノキは、混合タイプ間で分解速度はほぼ変わらなかった。一方、イタヤカエデ・カツラは、ほかのどの5種との混合であっても、落葉分解速度は加速的応答を示した。単一種バックで分解速度の高かったサワグルミは、ブナ・トチノキとの落葉混合によって特異的に分解が遅くなった。この試験によって、葉の散布・分解過程の統合的モデリングに有用な基盤情報を得た。落葉リター分解を介した林地の微環境因子の空間的不均一性は、林分内の個体成長のばらつきに大きく影響する。本課題では、林木の個体成長を高精度で予測可能とするための統合的な樹木成長モデルのうち、サブモデル部分を構成する葉の散布過程と分解過程を空間補間的にモデリングする技術開発を目指す。本年度は、落葉の散布カーネル推定のため、林内の個体サイズと樹種構成、空間配置を明示的に組み込んだ階層ベイズモデルを構築した。構築した落葉散布カーネルについて、山地渓畦林サイトであるカヌマ沢の落葉トラップのデータと個体データを統合的にもちいて推定を行った。また、樹種ごとの散布カーネルの特性について関連する機能形質を探索的に評価するために、葉の肉厚さ、葉面積などの葉形質と、個体の樹高調査等を実施した。樹種内でも、個体ごと或いは位置する場所によって関係性のばらつきは大きいと考えられるが、個体サイズ(樹高)が平均散布距離に影響する可能性が示唆された。一部天候不順などあったものの、樹高等の形質評価についておおむね順調に進行している。データモデリング部分について一定のめどがついた。林内における葉群の空間的不均一性は、落葉分解を解した物質循環やそれに起因する林内養分環境の場所間差によって樹木個体の成長に影響しうる。本課題では、林木の個体成長を高精度で予測可能とするための統合的な樹木成長モデルのうち、林分における葉の散布・分解過程を統合的にモデル化することによって、個々の樹木個体の葉生産量と林内の各林床における落葉の量と種組成を効果的に推定する技術を開発することを目的として研究を遂行した。樹木の葉の生産・散布過程に影響すると考えられる形質のうち、樹高や樹冠幅などについて測定し、幹直径と、樹高や樹冠構造等とのアロメトリー関係において、有意な系統間差を検出した。また土壌養分動態の空間的不均一性の要因となりうる落葉分解過程のモデル化のために実地での分解試験を実施し、各樹種の分解速度係数を推定した。さらに葉の生産・散布過程の統合的な推定のため、林内の樹木個体のサイズと空間配置を明示的に組み込んだ階層ベイズモデルを構築した。構築したモデルを用いて、これまで蓄積した山地渓畦試験地における落葉量のデータと樹木個体データを統合的にもちいて、葉の生産・散布過程の推定を行った。また樹種ごとの葉の生産および散布特性と関連すると考えられる樹木形質を探るため、葉の肉厚さ、葉面積などの葉形質の調査を実施した。推定の結果、個体ごと或いは斜面の上部下部など立地によるばらつきはあるものの、葉面積等の葉の形質よりも樹木個体そのものの樹高・樹冠構造のほうが、葉の生産・散布過程に対する影響が大きいことを明らかにした。

本研究では、毎木調査による樹木個体データ(個体位置・サイズ・形質)と、林床に設置したリタートラップによる落葉の現存量と樹種構成のデータ、さらにリターバックによる落葉分解実験とを組み合わせることにより、樹木群集における葉の生産・散布・分解過程の統合的な推定を目的とした。本研究の結果、落葉リターの量と樹種構成は、森林群集における各樹種の空間分布パターンと落葉散布パターンに強く規定され、林床の局所レベルの落葉プールは23樹種程度で優占されていることが明らかとなった。さらに、多数の樹種による落葉リターの混合は、林分内の分解速度の空間的な不均一性を緩和するよう作用する可能性が示唆された。研究代表者の年度途中の所属機関異動があったものの、おおむね順調にデータを取得することができた。落葉分解試験については、設置年度内に回収したサンプルに基づいて、樹種混合による分解速度の加減速的応答について評価が可能となった。H28年度は、これまでのデータの成果とりまとめを推進する。とりまとめを進めていくに当たり、必要に応じて追加のデータ取得および整理を実施する。一部樹高データについては、H27年度調査の補完を実施予定である、森林生態学H27年度は、H26年度に実施した落葉分解試験の対象樹種の葉形質測定をさらに進める。対象とする形質(重量・葉面積・葉の肉厚さ・葉の硬さ等)を、シックネスゲージやプッシュプルゲージなどの計測機器を用いて測定する。分解後の混合落葉サンプルの仕分けを実施した経験から、複数年度にわたって林内に設置したサンプルでは分解後の樹種判別が困難であろうという見通しを得られたため、H27年度は分解試験データのとりまとめを進める。・光学距離計と方位磁針を用いて、対象樹種の樹木個体の樹高・樹冠幅等を測定するとともに、根元位置からの樹冠の張り出し方向も記録する。・取得・整理した樹木個体データと落葉トラップデータをもとに、逆算モデリングによる落葉散布カーネルの推定を進める。天候状況による出張等見込みの変動があったため成果公表にむけて効果的に使用する
教員と学生との共同作業による学生視点の教材開発

学生の初等教育での実験実習の時間削減や、幼少時からの遊び等での実体験不足が、工学教育の授業での学生の理解に影響を及ぼしている。これを補うために教員による独自教材開発の報告も多いが、教員側からの教材開発では素材やデザインの世代間ギャップなどがあり,学生にとって適しているとは限らない。そこで本研究では学生視点に立った教材を教員と学生とで共同開発した。開発を数例挙げると、学生に親しみやすい教材としてレゴブロックでの機構教材を開発した。実際に授業に使用し、学生自身でブロック教材を組み立てることで機構の理解ができる教材となった。パスカルの原理を自転車用油圧ブレーキで理解できる教材を開発した。実習で使用し、低学年生は興味を強く惹く教材であることを確認した。この製作には、3D-CADで設計したプロダクトモデルに自重や負荷を考慮した静解析を行って強度設計を行い、3Dプリンターを用いて部品を樹脂成型することで市販品レベルの教材として完成させた。遠心力を理解するための遠心クラッチ教材ではアクリルを用いて製作したため各部の挙動が可視化され、理解しやすい教材となった。一質点一自由度系の減衰振動における減衰振動を理解できる教材としてArduino社のマイコンを利用してサスペンションの挙動をモニター表示することができる教材を開発した。機械工学だけでなく制御工学の導入教材として優れていると学生の評価を得ている。レゴブロック、精密スケールモデルやRCカーのパーツなど学生に親しみのある素材を利用した教材開発がなされた。さらにこれらの過程で用いたプロダクトモデルを利用してアニメーションを多用した機構学のプレゼンテーション資料も開発できた。授業は学生と教員の協力によって成立つが、教材も両者での共同開発することで効果的な教育教材となることを多くの教材の共同開発を通して示した。研究を着手するにあたり、CAD,CAE,CAMの最先端の機器の調査と、実際の設計にどのように利用されているかを調査するために、設計ソリューションのセミナーと展示会に参加した。その上で、導入設備の検討を行ったところ、初年度導入予定であったCAE解析ソフト(ANSYS)の導入費用と3年間の維持費用が直接経費の半分を越えることが判明した。そこで、現在所有の3D-CAD(Solid Works)の有効な使用方法を知るためにセミナーに参加した。本研究で行おうとしているFEM解析は線形解析であることから新規にANSYSを導入せずとも既存の3D-CADに連動して応力解析のできるSolid Works Simulationを利用することで研究が進められることを確認した。高専の5年生の卒業研究に低学年生用の教材開発をテーマとして設定し、2名の学生と学生の視点から実習の副教材開発を協同で行った。その成果としてパスカルの原理を自転車用油圧ブレーキを用いて理解できる教材を開発した。実習で使用したところ低学年生の興味を強く惹く教材であることが解った。この製作には、3D-CADで設計したモデルに自重や負荷を考慮した静解析を行って製品モデルまでの設計をCAE解析を用いて行なった。従来であればねじや溶接で接合していた製作した部品を樹脂での一体成型することで市販品レベルの製品として完成させた。この結果を学生は国際セミナーで発表した。一方3Dプリンターでの製作に当たって必要となる基礎データとして接合部の機械強度の研究について、他大学との協同研究として発表を行った。また海外の教材の調査を予定していたが、ドイツの工科大学の実習内容を調査した。さらに、学生に親しみやすい教材としてレゴブロックに注目しており、ブロックでできた優れた作品を調査して、その組み方のノウハウを得た。平成27年度に予定した海外の副教材の調査、日本で購入できない授業用教材の購入に関しては校務の関係で余り進んでいないが、学生との共同による副教材の製作は予定どおり着手した。平成28年度には海外の工業先進国、教育先進国と言われる大学や工業技術専門教育機関の教材に関する調査を行う予定である。このうちのひとつで、レゴブロックでの教材製作についてはレゴランドやデンマークのメーカを訪問して、効果的な使用法を学ぶ計画である。学生との共同開発に関しては、平成27年度に3D-CADによるプロダクトモデルの静解析の方法と環境を確立した。またこの過程で、機械部品の接合時の強度解析のため、プロダクトモデルを製作してFEM解析を試みていくらかの有用な知見を得た。また、学生視点での教材の共同開発にあたり、高専5年生の卒業研究として開発を始めた。試みとして教員が使用する説明のためのプレゼンテーション用電子ファイルを共同開発した。開発学生は実習を観察し実習学生の理解度を判断し、教員の説明では理解が困難な点を補うための教材を開発した。結果は日本工学教育協会講演会にて講演発表を行った。掲示教材以外のものについては、使用可能な3Dプリンターの材料の機械的性質を実験にて確認したことから、実用可能な教材の製作を始めた。初年度として、自転車用の油圧ブレーキシステムを利用したパスカルの原理説明用の副教材開発を行った。これについては開発した学生自身が国際セミナーにて講演を行った。高専の2年生で実施している4輪バギー(ATV)分解組立実習で取り扱う4輪車に組み込まれている機構の動作原理学習を目的とした教材開発を、卒業研究の一環として教員との共同によって製作した。昨年度製作した油圧システム理解のためのブレーキの機構教材を、学生のさらなる改良で、てこの原理とパスカルの原理で制動力が増倍される仕組みが容易に理解できるものにした。さらに実習では分解できないクラッチ内部について、どのようにクラッチが繋がるかが理解できるように遠心クラッチの動作原理ができるようにユーザーがハンドルを回して動作を確認できる教材を開発した。

また、同じく分解できないものとしてサスペンションがある。そこでサスペンションの構造がわかる教材製作を学生と行った。学生からラジコンカーのパーツを転用する提案があった。そこでラジコンパーツのバネとダンパを交換することで、サスペンションが振動を減衰させる状況を確認できる教材の製作を行った。さらに振動の状態をパソコンのモニター上に表示できるように改良した。製作は設計は3D-CADを用いてプロダクトモデルを製作し、これに運動解析、応力解析を行うことで部品の材料を変更した。このようにモデルの評価を行った後、デジタルファブりケーション(3Dプリンター、レーザー加工機、ワイヤカット放電加工機)にて製作を行った。この教材を通して、ATV分解組み立て実習が非常に多くの専門科目との関連を含んでおり、実習自体が高学年での学習の予習に役立つことが明らかとなった。これらの成果は国際ワークショップや国際会議にて発表を行った。当初予定した日本で購入できない授業用教材の購入に関しては本研究での製作が進んでいるため本年度も行わなかった。学生視点での教材の共同開発は、高専5年生の卒業研究として実施しており、開発を順調に行っている。学生との共同開発環境に関しては、平成27年度に3D-CADによるプロダクトモデルの静解析の方法と環境を確立した。共同開発方法は学生が分解組み立て実習を観察し、実習学生の理解度を推測し、教員の説明では理解が困難である点を自らの経験と実習生から直接聞き取り調査を行う。これらの調査の上で授業を受ける学生の理解を助けるための教材開発を企画設計し、製作を試みる方法で行っている。製作された教材に付いてては、日本工学教育協会講演会にて講演発表を行った。また、共同開発教材の中で、サスペンションの構造がわかる教材では振動の減衰過程をパソコンに表示する副教材ができた。これについては開発した学生自身が国際セミナーにて講演を行った。学生視点での実習用副教材の開発を試みてきた。機械工学科2年生の実習テーマである4輪車(4輪バギー)の分解組立においては分解工程で、様々な機構に触れる。この実習を利用して、専門科目の特に設計・機構学の学習項目を低学年生が学ぶ機会と捉えた。そこで低学年生でも理解できる学習用教材の開発を試みてきた。開発は5年生の卒業研究の一環として教員との共同によって行っている。これにより学習対象と近い年齢であるため、学生視点のアイデアを教材開発に生かすことができると考えた。初年度から油圧システム理解のためのブレーキの機構教材や、遠心力と摩擦力によって回転運動を伝達・遮断できる遠心クラッチの機構教材などが開発された。実習テーマで初めて学ぶ低学年生の興味を強く惹きつける教材となった。実習作業中、四輪車の機構でも分解できない部分の一つとしてサスペンションがある。
不均一超流動ヘリウム３における奇周波数状態のもたらす磁気的性質の研究

エアロジェル中に形成される“汚れた"フェルミ液体と超流動ヘリウム3の近接系における、エアロジェル中の常流動液体ヘリウム3に浸みだす超流動秩序状態を、浸み出しに起因する帯磁率の異常を観測することで検証を試みた。観測方法としてSQUIDを用い、高感度の磁化・交流帯磁率同時測定に取り組んだ。SQUID(磁束量子干渉計)を零点検出器に用いた交流インピーダンスブリッジを利用した静磁化と交流帯磁率の精密測定装置を開発した。本装置は、これまで重い電子系物質の磁気的特性解明の実験に用いられたものを改造し、磁場範囲010 mT、最低温度300μK、周波数12160Hzの測定範囲まで温度依存性および磁場依存性の測定が可能になっている。磁化・帯磁率測定では、バルク液体やエアロジェル表面に吸着された固体ヘリウム3の磁性が大きなバックグランドとなるため、SQUIDを2チャンネル用い、界面での効果を取り出すように工夫した。エアロジェルの合成においてクラックや表面でメニスカスが作られるなどの問題を解決し、ヘリウムの磁気的変化をとらえることのできる測定セルが完成した。現在、超低温での観測準備が進行中である。エアロジェル中の液体ヘリウム3を伝播する超音波の実験も行った。常流動領域において、音速と減衰に異常なピークを観測した。本学術領域のメンバーである竹内、東谷両氏(広島大)はクヌーセン領域と流体力学的領域のクロスオーバーが音波の減衰の温度依存性に強く影響することを理論的に示した。領域研究会等で両氏と議論し、我々の観測した音波伝播の異常は、音波伝播の領域がクロスオーバーする温度域で粘性率が変化することによる透過率の変化に起因すると着想し、解析を進めた。クロスオーバー領域で起こる音波の異常な減衰の温度圧力依存性や減衰の大きさをこの物理機構で解明できた。24年度が最終年度であるため、記入しない。エアロジェル中に形成される"汚れた"フェルミ液体と超流動ヘリウム3の近接系における、エアロジェル中の液体ヘリウム3に浸み出した超流動秩序状態に起因する帯磁率の異常を観測する。これによりエアロジェル中に浸み出す秩序状態を検証する。具体的にはSQUIDを用いた、高感度の磁化・交流帯磁率同時測定を行う。また、連携研究者の理論的解析結果をフィードバックし、両者を反映することで速やかに研究を推進する。研究代表者の研究室では、SQUID(磁束量子干渉計)を零点検出器に用いた交流インピーダンスブリッジを利用した、静磁化と交流帯磁率の精密測定装置を開発した。本装置は、これまで重い電子系物質の磁気的特性解明の実験に用いられ、磁場範囲06.21mT、最低温度150μK、周波数12160Hzの測定範囲まで温度依存性および磁場依存性の測定が可能になっている。本研究では基本的に、この測定装置を利用して研究を行う。平成23年度は、この測定装置に適応する、液体ヘリウム3-エアロジェル近接系の実験セルを設計、製作を行った。その結果、ヘリウムの磁気的変化をとらえることのできる測定セルが設計できた。新しい測定セルを作製する必要があるが、研究代表者はエアロジェル中の液体ヘリウム3の研究を行ってきており、エアロゲルの合成を進めた。樹脂製測定セルの耐圧試験が行われた。ヘリウムでの測定用に新たに用いるSQUIDプローブの冷凍機への設置を行った。領域での研究会等に参加して領域内の他の研究者と議論、打合せを行うことで情報収集を行った。

磁気的測定に必要な,装置感度の計算から測定セルの設計が完了し、セルの耐圧試験などが行われた。現在、実験に用いるエアロジェルの合成が進んでおり、測定セルへ組み込む準備ができている。24年度が最終年度であるため、記入しない。平成24年度は、作製された磁化・帯磁率測定装置と液体ヘリウムの実験セルを用いて、"汚れた"フェルミ液体とスピン三重項・p波超流動近接系で起こると考えられる、磁気異常の観測を試みる。
ビタミンDの生理作用の分離を目的とした配座固定類縁体の設計、合成、生理活性の検討

活性型ビタミンDの複数の生理作用を分離し、より選択性の高い優れた臨床薬の開発を目的とし、柔軟性の大きいビタミンDの立体配座を固定したアナローグの設計、合成、ビタミンD受容体(VDR)並びに血中ビタミンD結合蛋白(DBP)への結合性を検討した。1)側鎖立体配座固定アナローグ分子力学計算より、側鎖のコンフォメーションを固定したアナローグとして22-メチル置換1α、25-(OH)_2D_3の2種の22位エピマーを設計した。各エピマーは活性型Dがとり得る側鎖の立体配座を丁度二分している。それぞれは側鎖エノンへの有機銅試薬の立体選択的共役付加反応により高い立体選択性で合成した。それぞれのVDR及びDBPへの結合性を検討した結果、22S体のみが高い活性を示した。この結果、活性型ビタミンD_3はいずれの蛋白にも17-20-22-23結合に関しアンチ型の立体配座で結合していることが強く示された。ビタミンDのA環は19位のメチレンが下側にあるα型と上側にあるβ型の2種の立体配座の平衡混合物であることが知られている。A環の立体配座と活性との関係を明らかにするため、1位にアルキル基を持つ活性型ビタミンDアナローグの合成、配座解析、およびVDRへの結合性を検討した。合成は種々検討の結果1-ケトプレビタミンDのアルキル化が簡単でかつ応用性が高いことがわかった。しかし、1β位にメチル基を導入しただけでVDRへの結合性は約1/100に減少することが明らかになった。この際立体配座は活性型Dとほぼ同様であった。この結果がどのような意味を持つかは興味有るところであり、他の活性を含め現在詳細に検討を行っている。近年活発に行われた合成アナログの作用研究によって、活性型ビタミンDの多様な生理作用の分離が可能であることが示された。ビタミンDの各々の作用の発現に不可欠な構造、特に立体、を明らかにするため、フレキシビリティの高いビタミンDのコンホメーションを固定したアナログの設計、合成及び生理活性の検討を計画した。本年度は、側鎖部分のコンホメーションを固定したアナログの合成と生理活性を検討した。[デザイン]活性型ビタミンD(1a)の側鎖のコンホメーションを決定するのに重要な位置であるC(17-20-22-23)の立体配座は分子力場計算によるとアンチ形(X=H)とゴーシュ(+)形(X=H)が2:3の割合で存在する。そこでアンチ形あるいはゴーシュ(+)形に固定できかつ分子の大きさ電子的環境が活性型D_3に近いアナログとして(22S)-22-メチル-1.25-ジヒドロキシビタミンD_3(1b)及び(22R)-22-メチル-1.25-ジヒドロキシビタミンD_3(1c)を設計した。[合成]出発物質として1α位に水酸基をもつC(22)-アルコールを用い、ステロイド(E)-及び(Z)-22-en-24-one体への有機銅試薬の立体特異的共役付加を鍵段階として、1cを11行程、全収率16%で、1bを12行程、全収率6%でそれぞれ立体選択的に合成した。[生理活性]豚の小腸レセプターへの結合能は活性型D_3(1a)に比べて22S体(1b)は約1/3、22R体(1c)は約1/50であった。

HL-60の分化誘導能も1bは活性型D_3とほぼ同等、1cは約1/70であり、レセプターへの結合能の結果とよく一致した。以上の結果、活性型D_3の側鎖のレセプターへの結合コンホメーションはアンチ形であることが強く示唆された。ビタミンDのA環の立体構造と活性との関係を明らかにするため、活性の発現に不可欠な1α水酸基の根元を修飾した活性型ビタミンDアナローグの合成、配座解析、およびVDRへの結合性を検討した。合成はステロイド骨格の1位を修飾する方法(方法1)と1-ケトプレビタミンDへ置換基を導入する方法(方法2)を検討した。方法1は1置換活性型Dの合成法としては、欠点があることが分かったが、1α水酸化プロDの新しい光異性化反応を見いだした。方法2は最も簡便で柔軟性に富む1位修飾活性型ビタミンDの合成法であることが明らかとなった。VDRへの結合性は1β位にメチル基を導入しただけで約1/100に減少した。この際立体配座は活性型Dとほぼ同様であった。この結果がどのような意味を持つかは興味有るところであり、他の活性を含め現在詳細に検討を行っている。2)側鎖22置換アナローグの合成と生理活性前年に我々が確率した側鎖エノンへの速度論支配下の立体選択的共役付加反応を更にエノエイトへ展開した。本反応を用いて22位へ種々の置換基を導入した8種の活性型ビタミンDアナログの合成に成功した。VDRへの結合性の検討と分子力場計算を利用する配座解析から活性の発現に必要な側鎖の空間配置が明らかになりつつある。
熱電変換材料としてのホウ化ケイ素/ホウ化チタンナノコンポジットのCVDによる合成

ホウ化ケイの中でSiB_6は、熱起動力が大きい、熱伝導度が小さい、耐酸化性に優れるなどの特長を有することから、高温熱変換材料として期待される。しかし、SiB_6は直流電気伝導度が小さいため、現在必ずしも十分な性能には達していない。そこで、TiB_2やSiB_4などの導電性の高い材料をSiB_6に複合化する必要がある。また、複合化する材料の分散相の大きさをナノメ-タ程度の大きさに分散したいわゆるナノコンポジットを合成することにより、熱伝導が界面で散乱されることから、熱伝導度が著しく低下することが予想される。そこで、本研究ではナノ構造制御に最も有望と考えられるCVDによりSiB_6+SiB_4およびSiB_6+TiB_2ナノコンポジットの合成を試み、それらの熱電特性を調べ、高性能高温熱電変換材料を開発することを目的とした。原料には、SiCI_4B_2、B_2H_6、TiCI_4およびH_2ガスを用い、直接通電により加熱した黒鉛基板上に種々のナノコンポジットを合成した。SiB_6+SiB_4ナノコンポジットは、合成温度(Tdep)1573K、炉内全圧力(Ptot)4KPa,BISi原料ガス比(m_B/_<si>)0.82.8のCVD条件で得られた。SiB_4の複合化によって熱伝導度は低下し、電気伝導度は上昇し、ゼ-ベック係数はほとんど変化しなかったことから、性能係数は約1000K以上で著しく増大した。このSiB_6+SiB_4ナノコンポジットは新しい高温熱電材料として有望であることは明らかになった。SiB_6+TiB_2ナノコンポジットはTdep=16731773K、Ptot=4KPa、Si/Ti原料ガス比(m_<si>/_<Ti>)10.3のCVD条件で得られた。TiB_2の複合化によって、熱伝導度の低下を電気伝導度の上昇が著しく、高温導電性断熱材料として有望であることがわかった。しかし、TiB_2を6wt%以上複合化することゼ-ベック係数が著しく低下するため、この材料を熱電材料として応用するためには、より詳細にTiB_2含有量とゼ-ベック係数の関係を調べる必要がある。