hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
超活性クロマチンの高分解能検出を介した疾患エピゲノム制御機構の理解

本研究は、ヒト細胞でヒストンH4が高アセチル化修飾(H4K5acK8ac)されたクロマチン領域を1ヌクレオソーム分解能で検出する新規技術を開発し、疾患細胞のエピゲノム異常の形成機構を理解することを目的とする。本年度は、昨年度までに取得した複数のヒト細胞株のヒストンH4高アセチル化のクロマチン免疫沈降シークエンス(ChIP-seq)データと遺伝子発現プロファイルについてバイオインフォマティクス解析を行った。昨年度までに検証したヒストンH4K5acK8ac認識抗体をChIP-seq技術に適用してヒト肺がんH23細胞株のエピゲノム地図を解析した結果、遺伝子のエンハンサー領域とプロモーター領域の両方に分布しており、既知のエピゲノム修飾の中ではヒストンH3のアセチル化修飾(H3K27ac)の局在と最も一致度が高いことが判明した。次にアセチル化ヒストンに結合するBETファミリータンパク質の一種であるBRD2とH4K5acK8acまたはH3K27acとの共局在を解析した結果、BRD2との共局在はH4K5acK8acの方がH3K27acよりも高く相関することを見出した。また高アセチル化と遺伝子発現の相関関係を行った結果、遺伝子の転写産物量とH4K5acK8acのChIP-seqシグナルが強い正の相関にあることを見出した。さらに、BETファミリータンパク質に対する阻害剤をヒト肺がん細胞株に投与してもヒストンH4の高アセチル化は影響を受けず、この修飾が極めて頑強ながんエピゲノムの新規マークであることを突きとめた。以上の結果から、BETファミリータンパク質に対する阻害剤を単剤で投与した場合、BETファミリータンパク質に依存するがんについては一時的な治療効果が期待できるが、その背景にある悪性のエピゲノムは根治されていないことが示唆された。当初立案していた計画の主要内容について予想以上に研究が進展し、論文発表に至ったため。当初計画の主要内容の解析と論文発表を完了したため、肺がん以外の疾患細胞におけるエピゲノム高アセチル化修飾の解析を進め、異なるがん間での共通および特異的な制御分子機構の解明をめざす。本研究では、遺伝子発現が超活性化したアセチル化クロマチンを「単一ヌクレオソーム」単位の分解能で検出する新規技術開発を通して、ヒト疾患細胞におけるエピゲノム異常を高分解能で同定し、その形成機構を理解することを目指している。本年度は、ヒト疾患細胞におけるエピゲノム異常の単一ヌクレオソーム分解能検出法を開発するために、2種類のヒトがん細胞株からのクロマチン画分の調製とクロマチン剪断条件の最適化、および種々の剪断クロマチンの調製を行い、各種の抗体を用いたクロマチン免疫沈降(ChIP)qPCRおよびChIP-seqのデータを共同研究を通じて系統的に取得した。さらに、これらのモデルがん細胞株について包括的なトランスクリプトーム解析を行い、エピゲノム修飾とRNA転写との相関関係をゲノム規模で理解するための基礎的なデータを取得した。また、遺伝子発現が超活性化したアセチル化クロマチンを特異的に認識するモノクローナル抗体について、蛋白質分解酵素で消化したFab断片を大量調製・純化して、その認識基質ペプチドとの共結晶構造解析を行った。この共結晶構造の検討を通して、本研究でエピゲノム解析に用いる新規抗体が特異的にエピトープを認識する分子機構を原子分解能で解明できた。さらにこの抗体について、ハイブリドーマ発現遺伝子の塩基配列を決定し、試験管内蛋白質合成系でFabの重鎖および軽鎖をそれぞれ合成し、Fabとして再構成するための条件検討を共同研究により行った。また本年度は、ChIP-seqに関する新規技術の開発にむけてFabの各種変異体蛋白質を試験管内系で合成し、その機能を解析するための評価系の確立に着手した。当初立案していた研究計画がほぼ順調に進行しているため。本研究では、ヒト細胞において遺伝子発現が超活性化したヒストンH4のリジンアセチル化クロマチンをヌクレオソーム分解能で検出する新規技術開発を通して疾患細胞におけるエピゲノム異常を高分解能で同定し、その形成機構を理解することを目的としている。本年度は、昨年度までに技術開発したヒストンH4の高アセチル化に関するヌクレオソーム分解能での検出法の有用性を実証するために、4種類のヒト疾患関連の細胞株を用いてそれぞれの細胞株からクロマチン画分の調製と剪断クロマチン断片の調製を行った。次に、ヒストンH4の高アセチル化修飾について、各種のエピゲノム認識抗体と比較する形式でクロマチン免疫沈降-次世代シークエンス(ChIP-seq)のデータを共同研究を通して取得した。これらの疾患関連細胞株について遺伝子産物の包括的な定量解析を行い、一部の細胞株のデータについてエピゲノム修飾と遺伝子転写との相関関係をゲノム規模で解析した。これにより、特定の細胞株におけるヒストンH4の高アセチル化修飾と他のクロマチン修飾やBETブロモドメインタンパク質との共局在の特徴を明らかにした。また、ヒストンH4の高アセチル化認識抗体について試験管内蛋白質合成系で重鎖および軽鎖を生合成し、Fabの試験管内再構成とその機能解析を行った。さらに、従来のChIP-seqにおけるシグナル検出効率を改善させるための新規技術開発をめざして、Fabの変異体タンパク質を調製し、ChIPにおいてそれらの活性を試験管内系で比較評価した。当初立案していた研究計画の主要内容について予想以上に研究が進展し、論文が受理されるに至ったため。

本年度は、昨年度までに取得した複数のヒト細胞株のヒストンH4高アセチル化のクロマチン免疫沈降シークエンス(ChIP-seq)データと遺伝子発現プロファイルについてバイオインフォマティクス解析を行った。昨年度までに検証したヒストンH4K5acK8ac認識抗体をChIP-seq技術に適用してヒト肺がんH23細胞株のエピゲノム地図を解析した結果、遺伝子のエンハンサー領域とプロモーター領域の両方に分布しており、既知のエピゲノム修飾の中ではヒストンH3のアセチル化修飾(H3K27ac)の局在と最も一致度が高いことが判明した。次にアセチル化ヒストンに結合するBETファミリータンパク質の一種であるBRD2とH4K5acK8acまたはH3K27acとの共局在を解析した結果、BRD2との共局在はH4K5acK8acの方がH3K27acよりも高く相関することを見出した。また高アセチル化と遺伝子発現の相関関係を行った結果、遺伝子の転写産物量とH4K5acK8acのChIP-seqシグナルが強い正の相関にあることを見出した。さらに、BETファミリータンパク質に対する阻害剤をヒト肺がん細胞株に投与してもヒストンH4の高アセチル化は影響を受けず、この修飾が極めて頑強ながんエピゲノムの新規マークであることを突きとめた。以上の結果から、BETファミリータンパク質に対する阻害剤を単剤で投与した場合、BETファミリータンパク質に依存するがんについては一時的な治療効果が期待できるが、その背景にある悪性のエピゲノムは根治されていないことが示唆された。当初立案していた計画の主要内容について予想以上に研究が進展し、論文発表に至ったため。おおむね当初研究計画通りに進める。ただし、研究補助パートタイマーについては該当人材の確保が難しいことから、当研究室の技術員のエフォートを充てることで対応し、平成29年度は当初計上していた人件費・謝金を消耗品費に充てることを計画している。基本的に当初計画通りに進める。ただし今年度は研究内容が予想以上に進展したため、疾患関連細胞における新規のエピゲノムの特徴解析にも着手する予定である。当初計画の主要内容の解析と論文発表を完了したため、肺がん以外の疾患細胞におけるエピゲノム高アセチル化修飾の解析を進め、異なるがん間での共通および特異的な制御分子機構の解明をめざす。
発生過程の特異的遺伝子発現を担う遺伝子ネットワークの解明

本研究では、初期発生の特異的遺伝子発現を担う遺伝子ネットワークを解明する目的で、ウニ胚小割球由来細胞に特異的に発現し原腸陥入や骨片形成に関わるT-brain(HpTb)遺伝子に焦点を当て、その転写調節領域の解析を行った。3年間の実験から得られた結果は以下の通りである。1.7kbのHpTb遺伝子をクローニングし、この領域をレポーター遺伝子と連結させた構築の発現が内在性のHpTb遺伝子の時間的および空間的発現と一致したことから、7kb中に特異的遺伝子発現を担う十分なシス調節領域が含まれることが明らかになった。2.7kb中の転写調節領域を効率良く解析するため、別種2種のウニとのゲノム比較を行い、エキソン以外の保存性の高い4つの領域(C1-C4)の存在を明らかにした。C1およびC2領域には、HairyファミリーおよびSnailファミリー結合因子の結合コンセンサス配列が3種において保存されていることが明らかになった。3.C1領域に保存されたHairyファミリー結合因子の結合サイトを変異した構築では、内胚葉および外胚葉での異所的なレポーター遺伝子の発現が増加し、C2領域に保存されたSnailファミリー結合因子の結合サイトを変異した構築においても同様の異所的な発現が観察された。これらの結果から、HairyおよびSnail転写因子がHpTb遺伝子の異所的な発現を内胚葉や外胚葉で抑制する可能性を示唆した。4.C4領域には、発現を増幅するエンハンサーが存在し、この領域中の3つのEtsファミリー転写因子結合コンセンサス配列がHpTb遺伝子の活性化に必要であることが示唆された。これらの結果から、HpTb遺伝子の時空間的な発現制御には複数のシス調節エレメントが関与することが明らかになった。本年度は以下のとおり研究を実施した。1)HpTb遺伝子の転写調節領域の絞込みパフンウニ胚T-brain(HpTb)は,発生過程において小割球由来細胞特異的に,孵化胞胚期から原腸胚期にかけて一過的に発現する転写因子である。本研究では,ウニ初期発生における小割球の分化に関わる遺伝子ネットワークの解明を目指し,HpTb遺伝子の転写調節領域の解析を試みた。HpTb遺伝子の転写開始点より下流およそ7kbを4つの領域(AD)に分断し,それぞれの断片をHpTbプロモーターおよびレポーターのルシフェラーゼ遺伝子と連結した。これらの構築を胚に導入し,レポーター活性を測定したところ,D領域にHpTb遺伝子のエンハンサーが含まれることを証明した。D領域においてエンハンサー活性を担う部分を同定するために,5'および3'側から削った断片を作製し,HpTbプロモーターに対するエンハンサー活性をそれぞれ調べた。その結果,HpTb遺伝子のエンハンサー活性を担う領域を422bpに絞り込むことができた。2)転写因子結合部位の変異による転写活性化に対する影響エンハンサー領域中の転写因子結合サイトを探索したところ,複数のEtsファミリー転写因子結合サイトが存在し,そのいくつかは種間でも保存されていた。そこで,これらEtsファミリー転写因子結合サイトがHpTb遺伝子のエンハンサー活性に関与しているかどうかを確かめるために,エンハンサー領域に含まれるEtsファミリー転写因子結合サイトに様々な組み合わせで変異を入れた構築を作製し,それぞれのレポーター活性を測定した。その結果,種間でよく保存された2カ所のEtsサイトがHpTb遺伝子のエンハンサー活性に特に必要であることが明らかとなった。これらの結果から,PMCの分化過程において,HpEtsがHpTb遺伝子の発現を直接制御する可能性が示唆された。

1)HpTb遺伝子の組織特異的発現を担う転写調節領域の解析バフンウニ胚T-brain(HpTb)は,発生過程において小割球由来細胞特異的に,孵化胞胚期から原腸胚期にかけて一過的に発現する転写因子である。本研究では,ウニ初期発生における小割球の分化に関わる遺伝子ネットワークの解明を目指し,HpTb遺伝子の転写調節領域の解析を試みた。HpTb遺伝子のプロモーターと転写開始点より下流の第二エキソンまでを含むおよそ7kbのゲノム遺伝子にレポーターのGFP遺伝子を連結した。この構築を胚に導入し,GFPの発現を観察したところ,小割球特異的に発現することを確認した。この結果から7kbに領域特異的な調節エレメントが含まれることが明らかになった。他ウニ2種のTb遺伝子とHpTb遺伝子の配列を比較したところ、4つ領域(C1-C4)において3種のウニで相同性の高い領域の存在が明らかになった。そこで、これらの領域を7kbから欠失させた構築を作成し、GFPの蛍光を観察したところ、C1,C2,C4の欠失によって本来発現する小割球以外の領域(外胚葉および内・中胚葉)での発現が見られた。これらの結果から、C1,C2,C4の領域は、小割球以外の領域での異所的な発現を抑える働きをもつ領域であることがわかった。2)C4領域に結合する転写因子の解析C4領域は、平成17年度に同定したHpTbエンハンサーコア領域と一致する。そこで、この領域に結合する核タンパク質をゲルシフト解析により調べた。その結果、HpTb遺伝子の転写される間充織胞胚期の核タンパク質に特異的に結合する因子を同定した。この結合タンパク質中にEtsタンパク質が含まれているか同定するために、HpEts1タンパク質をin vitro翻訳系により合成し、現在結合の有無とその特異性を確認している。本年度は以下のとおり研究を実施した。1)HpTb遺伝子の組織特異的発現を担う転写因子結合エレメントの解析バフンウニ胚T-brain(HpTb)は、発生過程において小割球由来細胞特異的に、孵化胞胚期から原腸胚期にかけて一過的に発現する転写因子である。本研究では、ウニ胚発生における小割球の分化に関わる遺伝子ネットワーク構造の解明を目指し、HpTb遺伝子の転写調節領域を行ってきた。本年度は、平成18年度の解析によって特定した保存領域(C1,C2,C4)内に結合し転写を調節する候補の遺伝子の絞り込みを行った。近縁種間で保存された転写因子サイトを検索し、それらに塩基変異を入れたレポーター遺伝子構築を作成し、ウニ受精卵へ導入した。C1領域に保存されたHairyファミリー結合因子の結合サイトを変異した構築では、内胚葉および外胚葉での異所的なレポーター遺伝子の発現が増加し、C2領域に保存されたSnailファミリー結合因子の結合サイトを変異した構築においても同様の異所的な発現が観察された。これらの結果から、HairyおよびSnail転写因子がHpTb遺伝子の異所的な発現を内胚葉や外胚葉で抑制する可能性を示唆した。2)HpTb遺伝子の発現活性化を担うEts結合サイトの役割平成17、18年度の解析から保存されたC4領域には、発現を増幅するエンハンサーが存在することが明らかにされた。
βアミロイドの産生、輸送、凝集に対する分子シャペロンの効果

アルツハイマー病患者の急増は社会問題にもなっており、アルツハイマー病の進行を抑制する蛋白質を発見し医薬品を開発することは極めて重要である。アルツハイマー病の主な原因は、βアミロイド(前駆体蛋白質APPが分解され産生される)が過剰に産生・蓄積・凝集することにより、神経細胞の機能が低下することである。最近我々は、精製したHSP25とHSP70が試験管内でβアミロイドの凝集を抑制することを見出した。また、APPが時間・空間的にダイナミックな制御を受けている膜蛋白質であることが分かってきた。APPは小胞体内で糖鎖修飾を受けて、ゴルジ体に移行し、最終的には細胞質膜に配置される。しかし一部のAPPはエンドソームにより細胞質に戻り、リソソームまで運ばれる。βアミロイドの産生はゴルジ体、及び細胞質膜で行われると考えられてきたが、我々はエンドソーム、及びリソソームでも起こることを見出した。また受容体の活性生化・内在化に伴い細胞質膜のAPPも内在化し、それによりβアミロイドの産生が促進されることを見出した。また我々は、小胞体シャペロン、及びHSP25がAPPの細胞内輸送を抑制し、βアミロイドの産生を阻害することを見出した。一方、炎症反応もアルツハイマー病を促進すること、及びHSP70が抗炎症作用を持つことを見出した(Tanaka et al. J Biol Chem 2007 ; Suemasu et al. J Biol Chem 2009)。さらに我々は、アルツハイマー病モデルマウスにおいてHSP70を過剰発現させると、アルツハイマー病様症状(認知機能低下など)が顕著に抑制されることを見出し、HSP70がアルツハイマー病の進行を抑制していることを初めて示唆した。我々はAPPを過剰発現させた神経細胞を用いて、βアミロイドの産生を試験管内で測定する系を確立した。またこの系を用いて、プロスタグランジン受容体の阻害薬がβアミロイドの産生を抑制することを見出した(Hoshimo et.al. J Biol Chem 2007)。そこでこの系において種々の分子シャペロンを過剰発現させ、βアミロイドの産生を抑制する分子シャペロンを検索する。その結果、HSP70がβアミロイドの産生を抑制することを見いだした。βアミロイドの産生抑制機構として、セクレターゼ活性の阻害、及びネプリライシンによるβアミロイドの分解の促進が考えられたので、そのいずれかであるかを検討した。その結果、βセクレターゼによるAPP切断の阻害が原因であった。そこでHSP70がAPPの細胞内輸送に影響を及ぼしている可能性があるので、APPの輸送に対するその分子シャペロンの効果を調べた(我々は、小胞体からゴルジ体へのAPP輸送の阻害によりβセクレターゼによるAPP切断が抑制されること、及びエンドソームによるAPPの細胞内再輸送の阻害によりγセクレターゼによるAPP切断が抑制されることを報告している(Hoshimo et.al. Biochem J 2007)。具体的には、小胞体からゴルジ体への輸送、ゴルジ体から細胞質膜への輸送、細胞質膜からエンドソームへの輸送(細胞質膜の陥入による、膜蛋白質の内在化)、エンドソームからリソソームへの輸送、エンドソームから細胞質膜への逆輸送(リサイクリングエンドソーム依存)、それぞれの輸送に対するHSP70の効果を調べると共に、HSP70がその部位においてAPPと結合しているかを調べた。その結果、HSP70が細胞質膜からエンドソームへの輸送(細胞質膜の陥入による、膜蛋白質の内在化)を抑制していることを見いだした。
超弦理論を用いたグラフェンの相構造の研究

グラフェン上の電子は、ディラックポイント周辺でバンド構造が線形になり、相対論的な粒子であるディラック粒子として振舞うことが知られている。このため、強電場の下では電子とホールの対生成であるシュウィンガー効果が起こると予想される。また、とくに真空中でのグラフェンでは、電子とホールの凝縮であるエキシトン凝縮が起こり、グラフェンのディラック電子に質量ギャップが生じることが示唆されている。本研究では、超弦理論のゲージ重力対応に基づいて、ディラック粒子の対生成の様子、および、質量ギャップ獲得の機構を調べ、論文として発表した。ここで、ゲージ重力対応とは、場の理論、物性理論と重力理論、超弦理論との間の対応関係であり、この対応関係を用いると、物性理論の複雑な問題を超弦理論の問題に翻訳して計算をすることができる。本研究では、このゲージ重力対応をもとに、とくにU(1)電場を持つ曲がった10次元時空中のDブレーンを考え、そのon-shellの作用の虚部の計算から、外部電場の下での粒子と反粒子の対生成の生成率を求めた。そしてこの生成率の値から粒子の実効的な質量を読み取った。またエキシトン凝縮の値をゲージ重力対応をもとにDブレーンの曲率を計算することで求めた。このようにして、Dブレーンの曲率と粒子反粒子の生成率から計算した粒子の実効的な質量との関係を求めることで、粒子の質量ギャップとエキシトン凝縮の関係性を求めることができた。当初予定していた強電場中で電子とホールが対生成する現象であるシュウィンガー効果及び、電子がエキシトン凝縮により質量ギャップを持つ性質の超弦理論を用いて求めることができている。よって研究はおおむね順調に進展していると判断される。今後は、ゲージ重力対応を用いて、曲率を持ったグラフェンの性質を、その曲面を部分空間にもつDブレーンを調べることにより研究していく予定である。また、多層のグラフェンの相転移などの性質を、曲がった10次元時空に埋め込まれた多層のDブレーンを調べることで研究していく予定である。国際学会、国内学会に参加し研究成果を発表するための旅費、数式処理ソフトウェア、パソコン、記憶媒体、研究関連書籍を購入する物品費、他大学、他研究機関から議論をするため招く研究者のための謝金、旅費に使用する計画である。グラフェンは、ディラックポイント周辺でバンド構造が線形になっており、グラフェン上の電子は、相対論的な粒子であるディラック粒子として振る舞う。よって、強電場の下では、電子とホールの対生成であるシュウィンガー効果が予想される。シュウィンガー効果による対生成によって、電気伝導度の特徴的な振る舞いが現れるなど興味深い物性を示すことが期待されるため、その性質を理論的に解明することが重要である。本研究では、超弦理論のゲージ重力対応に基づいてシュウィンガー効果の性質を調べた。ゲージ重力対応によると、場の理論での温度が、重力理論でのAdSブラックホールのホーキング温度に対応する。また、シュウィンガー効果による粒子の生成率が、Dブレーンの作用の虚部に対応することが示唆されている。当研究では、反ドジッターブラックホール時空でのDブレーンの埋め込みを運動方程式を解くことで計算し、Dブレーンの作用の虚部を読み取ることで、シュウィンガー効果による粒子の生成率の温度依存性を調べた。その結果、生成率が温度の上昇とともに増加し、また、粒子の相構造を反映していることが判明した。また、このようにして求めた生成率の温度変化を、粒子の質量が温度によって有効的に変化したものとして捉えることで、粒子の有効質量を定義し、その温度依存性を調べ、粒子の有効質量が温度とともに減少していくことを示した。研究の結果を論文としてまとめ、現在投稿中である。また、学会発表等を通じて研究成果を発表し研究者と議論を行った。当初予期していたように、グラフェン上の電子などのディラック粒子が、強電場中で対生成する現象であるシュウィンガー効果を、ゲージ重力対応を用いて研究し、研究成果を論文としてまとめ、投稿することができている。

このようにして、Dブレーンの曲率と粒子反粒子の生成率から計算した粒子の実効的な質量との関係を求めることで、粒子の質量ギャップとエキシトン凝縮の関係性を求めることができた。当初予定していた強電場中で電子とホールが対生成する現象であるシュウィンガー効果及び、電子がエキシトン凝縮により質量ギャップを持つ性質の超弦理論を用いて求めることができている。よって研究はおおむね順調に進展していると判断される。今後は、シュウィンガー効果のさらなる詳細な研究とともに、超弦理論のDブレーンを用いて、グラフェン上での電子とホールの束縛状態であるエキシトンの凝縮によるグラフェンの相構造の解明や相転移の性質を研究していく。また、多層のグラフェンと多層のDブレーンの関係性の研究を行っていく予定である。今後は、ゲージ重力対応を用いて、曲率を持ったグラフェンの性質を、その曲面を部分空間にもつDブレーンを調べることにより研究していく予定である。また、多層のグラフェンの相転移などの性質を、曲がった10次元時空に埋め込まれた多層のDブレーンを調べることで研究していく予定である。研究の進展により、当初予期していたよりも多くの結果が得られ、その結果を発表成果としてまとめるのに時間がかかり、当初予定していた当該年度中の研究会の発表の一部を取りやめざるおえなかっため。予定より多くの研究の結果が得られ、それらを発表成果としてまとめるのに時間がかかり、予定していた当該年度中の研究会発表の一部を取りやめざるおえなかっため。国際研究会、国内研究会に参加し研究成果を発表するための旅費、数式処理ソフトウェア、パソコン、記憶媒体、研究関連書籍を購入する物品費、他大学、他研究機関から議論をするため招く研究者のための謝金、旅費に使用する計画である。国際学会、国内学会に参加し研究成果を発表するための旅費、数式処理ソフトウェア、パソコン、記憶媒体、研究関連書籍を購入する物品費、他大学、他研究機関から議論をするため招く研究者のための謝金、旅費に使用する計画である。
チーム医療を担う人材育成のための看護基礎教育プログラムの開発

日本の看護学校でのチーム医療教育の現状と課題を明らかにすることを目的として質問紙調査を行った。調査対象は日本の3年課程の看護学校において、カリキュラム運営に責任のある立場の99名であった。看護基礎教育におけるチーム医療教育の必要性とチーム医療教育の現状を自由記述で回答を求めた。その結果、多職種連携教育を含むチーム医療教育に対する看護教員の認識が異なること、多職種連携教育の実現可能性の認識が低いという2つの課題が明確となった。その背景には看護教員の多職種連携教育に対する理解不足があり、単科の看護学校であっても他の専門職の養成施設とネットワークをつくれるような支援の必要性が示唆された。本年度は、看護基礎教育におけるチーム医療教育について検討するために、「多職種連携」「学生」をキーワードにして文献を検索し、14件の文献を対象に文献レビューを作成した。その成果は、ATBH7でポスター発表する。分析の結果、多職種連携教育は、看護学、医学、薬学などを学ぶ学生同士で多職種チームを構成し、事例検討や模擬患者への面接、医療現場での実習などの方法で行われていることが明らかとなった。その多職種連携教育を受けた学生は、チームワークの実際を体験するなかで、職種による役割の違いを認識し、医療場面での情報収集の仕方の違いや患者へのアプローチの違いがあることを理解できていた。また、自分たちがチームを組んで課題に取り組むことで異職種間のコミュニケーションの難しさを体験し、多職種連携によって患者中心のケアが実現できる可能性を感じ、多職種連携が必要とされる状況を学ぶことができていた。しかし、学生は多職種連携を進めるための具体的方策までは学ぶことができておらず、それが学べるための更なる教育方法を検討する必要性が示された。次年度に行う「多職種医療専門職のチーム医療やチーム医療教育に対する認識調査」について研究計画書を作成し、研究倫理審査に申請中である。本年度は「チーム医療に対する多職種医療専門職の認識調査」として、チーム医療の現状に対する医療専門職の認識を明らかにして、チーム医療を推進するための方策を検討し、専門職養成のための基礎教育のあり方を検討する基礎資料とすることを目的に、質問紙調査を実施した。4月末に三重大学医学部研究倫理審査会に研究計画書を提示し、倫理審査を受け、5月に承認を得た。その後、東海と近畿の200床以上を有する病院225施設の病院長に研究依頼を送付し、25病院(11.1%)から参加の承諾を得た。そして、それらの病院に668通の質問紙を送付し、186通の返信を得た(回収率27.8%)。参加者は、栄養サポートチーム、感染防御チーム、入退院チーム、緩和チーム、糖尿病チームなど、11種類の医療チームに所属する、医師、看護師、薬剤師、臨床検査技師管理栄養士など10の専門職の方々であった。チーム内での役割や、専門職連携の課題、チーム内での看護職の役割、そしてチーム医療教育の必要性を必要な教育内容について検討し、看護基礎教育におけるチーム医療教育の推進への示唆が得られた。この結果をまとめて、日本保健医療連携福祉学会で発表する予定である。次年度は、「チーム医療教育に対する看護基礎教育に携わる看護教員の認識」について調査し、看護基礎教育での現状と課題について分析する予定である。本年度の調査課題は「看護基礎教育におけるチーム医療教育の現状調査」であり、看護学校における3年間の看護基礎教育において、多職種連携やチーム医療に関してどのような教育が行われているか、看護基礎教育におけるチーム医療教育の実態を調査し、チーム医療教育の現状と課題を明らかにし、看護師養成のための基礎教育のあり方を検討する基礎資料とすることを目的として行った。全国の看護学校386校を対象に質問紙調査票を配布し、101校から回答を得た(回収率26.2%)。質問内容は、1チーム医療教育の必要性、2専門職連携教育を取り入れる必要性、3チーム医療教育の実施状況、4統合分野の臨地実習の概要、5看護基礎教育における課題などを尋ねた。今後これらの結果についてまとめ、論文にまとめていく予定である。研究の方向性を見直して検討したため、質問紙調査の準備や倫理審査への申請が滞ってしまった。そのため、計画通りの進行とならなかった。わが国では従来から各々の医療専門職が国家資格によって規定された医療業務を、独立性の保たれた関係性のなかで遂行することを伝統的に「チーム医療」としてきた。そのため、職種間で連携協働するという土壌が育っておらず、専門性の違いから価値が対立し、連携や協働を妨げていることが指摘されている。私たちは学部学生へのチーム医療教育に携わるなかで、医療現場の実際の医療チームで起こっているリアリティを取り入れた教育が必要であると考え、新しい教育プログラム開発の示唆を得るために、現場でチーム医療を担う多職種専門職186名を対象にチーム医療に対する認識を調査した。その結果、連携を行う上で【専門性を尊重した連携の困難さ】【専門性を発揮する困難さ】【業務負担】を抽出し、専門性の高い異なる医療職が連携するなかで特有の課題があることが示された。また、資格を取得して医療専門職となってから連携や協働を行うのでは遅すぎることが指摘され、資格取得前の医療職養成教育でのIPEが広まっている。そこで、日本における看護基礎教育でのチーム医療教育に関する調査として、看護学校でのチーム医療教育の現状と課題を明らかにすることを目的として質問紙調査を行った。

調査対象は3年課程の看護学校において、カリキュラム運営に責任のある立場の99名であった。看護基礎教育におけるチーム医療教育の必要性とチーム医療教育の現状を自由記述で回答を求めた。その結果、多職種連携教育を含むチーム医療教育に対する看護教員の認識が異なること、多職種連携教育の実現可能性の認識が低いという2つの課題が明確となった。その背景には看護教員の多職種連携教育に対する理解不足があり、単科の看護学校であっても他の専門職の養成施設とネットワークをつくれるような支援の必要性が示唆された。日本の看護学校でのチーム医療教育の現状と課題を明らかにすることを目的として質問紙調査を行った。調査対象は日本の3年課程の看護学校において、カリキュラム運営に責任のある立場の99名であった。質問紙調査を実施したが、病院長への依頼をして、順次、承認を得た病院から該当者へ質問紙を送付し、郵送で返信を得た。承認の時期が遅い病院もあり、質問紙送付が遅れ、それに伴って質問紙の返信が遅れたために、調査のまとめがまだ出来上がっていない。早急にまとめ、8月9日の日本保健医療福祉連携教育学会で発表し、その後、論文として投稿する。研究最終年度に向かって調査のまとめを行い、学会発表や論文投稿へと進めていく。今年度は、チーム医療教育をテーマにした学会の開催も予定しており、それに成果を発表できるように鋭意努力をしていく所存である。看護教育学次年度に行う「チーム医療教育に対する看護基礎教育に携わる看護教員の認識」について研究計画書を作成し、研究倫理審査に申請し、「チーム医療に対する多職種医療専門職の認識調査」のまとめと並行して進める。質問紙調査を行うための文献検討に時間を要し、学期末となってしまったために調査が実行できなかった。その代わりに、文献検討したものは文献レビューとして国際学会に発表する予定である。また、学期末や学期の初めは大学や専門学校を対象とした調査の時期として好ましくない為、先に病院の職員を対象とした調査にとりかかり、準備をしている。当該年度は、質問紙調査の実施が遅れたため、調査のまとめまでが十分にできなかった。当該年度は、質問紙調査の回収が遅れたため、調査のまとめまでが十分にできなかった。調査の結果を早くまとめられるように、補助者を雇用するため、その人件費に充てる。次年度に行う「多職種医療専門職のチーム医療やチーム医療教育に対する認識調査」について研究計画書を作成し、研究倫理審査に申請中である。近々、倫理審査の承認が得られる予定である。承認が得られ次第、質問紙調査票等の送付を行う予定である。当該年度の成果を早くまとめられるように、補助者を募り、人件費に充てる。
血管突破と内皮細胞質送達DDSの新機軸：迅速リガンド開発とインビボ細胞内動態制御

投与した薬物が機能するためには、その薬理作用部位に応じて、特定の組織の『実質細胞』まで薬を届けるためのドラッグデリバリーシステム(DDS)が必要となる。しかし、組織実質への輸送に関する成功例のほとんどのものは、肝臓や癌を標的としたものに限定されている。この理由として、これら臓器の血管が、ナノ粒子の実質への透過を考える上で有利な構造的特徴を有している点が挙げられる。一方で、正常組織における血管内皮細胞においては、互いに隣接する細胞が密着しており、ナノ粒子の実質組織への輸送は制限される。この血管内皮バリアを標的化する、さらには組織実質へ薬物を送達できる技術の開発は、DDS研究の長年にわたる究極的な目標となる。我々はこれまで、血管内皮細胞におけるナノ粒子の透過を促進するペプチドを報告している。本研究では、申請者が独自の細胞内環境応答性脂質様材料であるssPalmの分子改良をおこなうと共に、ナノ粒子の血管内皮標的化リガンドの迅速同定法の開発を進めた。リガンドの迅速探索法の開発においては、血管内皮細胞に発現している膜蛋白質の細胞外ドメインをビーズに固定し、本ペプチドに結合しうるhuman domain antibodyをファージライブラリより探索する技術の開発をすすめた。さらに、核酸をin vivoでデリバリーする上では、安全なssPalm分子の設計が重要な課題となる。潰瘍性大腸炎モデルに対して、病理症状を緩和する脂肪酸足場を探索した。さらに、自己崩壊を誘起できる新たな分子設計を施すことにより、静脈内投与に適した新規ssPalm分子の開発をおこなった。
制動X線計測法による固体中トリチウムの測定・評価技術の開発

核融合炉の実現には燃料サイクルにおけるトリチウムインベントリーの低減化対策技術に関する開発研究が必須であり,固体中のトリチウム量及びその濃度分布を非破壊且つin-situに測定・評価するための技術を確立する必要がある。この様な観点より,(1)固体中トリチウムと制動x線スペクトルとの関係,及び(2)計算機シミュレーションによる制動x線スペクトルの解析等を検討した。先ず計算機シミュレーションによる観測スペクトルの解析からトリチウム濃度分布の評価を行なうために,シミュレーションプログラムの開発を行った。プログラムの妥当性を評価するためにトリチウムで標識されたポリマー材料をモデル材料として用いて観測スペクトルとの比較・検討を行った。その結果、主たる構成元素が炭素の様な低原子番号材料製のアクリル樹脂では表面から約1mm程度の厚みまで本計測法によってトリチウム測定が可能であった。即ち,シミュレーションによって得られるスペクトルと観測スペクトルが極めてよく一致することが明らかとなり,開発したシミュレーションプログラムが制動x線スペクトルの解析に有効であることが知られた。次いで,不均一なトリチウム濃度分布を持つPd,Zr及びZrNi等の円盤状試料を用いて金属材料への適用性を検討した。即ち,金属材料では制動X線スペクトルに加えて特性x線スペクトルも観測され,両X線のスペクトル解析法による濃度分布の評価精度の向上を検討した。先の計算機シミュレーションプログラムを多成分スペクトルに対応可能な様に改善し,複雑な観測スペクトルの再現を試みたところ,極めて良好な再現スペクトルが得られた。これらの結果より,本法は多成分系材料中のトリチウム濃度分布の非破壊且つin-situ測定に充分に適用できることが結論された。核融合炉で燃料として使用されるトリチウムの一部は、第一壁を初めとする炉壁材料及び燃料循環システムの配管材料等に吸着・溶解・拡散する。プラズマの安定性、炉の安全性及び燃料の有効利用の観点から、これらの材料に対するトリチウムインベントリ-の低減化対策に関する技術の開発研究が必須であり、固体中のトリチウム量及びその濃度分布を非破壊且つin-situに測定するための技術を確立する必要がある。この様な観点より本研究は、(1)固体中のトリチウム量及び濃度分布と制動X腺スペクトルとの関係、(2)シミュレーションスペクトルと実測スペクトルとの関係等を検討し、「制動X線計測法による固体中トリチウムの測定・評価技術」の確立を目的とする。トリチウムのβ線と原子との相互作用により発生する制動X線は連続スペクトルである。従って、固体中に溶解したトリチウムに起因する制動X線は材料表面に到達するまでに一部吸収されてスペクトルの強度及び形状が変化する。制動X線の吸収割合は材料の構成元素の電子密度、制動X線の発生場所から表面までの距離及び光子エネルギー等に依存する。即ち、観測されるスペクトルは、種々の深さからの制動線X線スペクトルの積分値となり、スペクトルの特徴はトリチウムが溶解している深さに応じたピーク位置及び形状に表れることになる。本年度は、シミュレーションによる実測スペクトルの解析を行なうために、シミュレーションプログラムを開発した。また、実測スペクトルを得るために、トリチウムで標識されたアクリル樹脂材料をモデル材料として用い、スペクトル測定を行なった。その結果、アクリル樹脂では約1mm程度までの厚みまで本計測法によって測定可能であり、開発されたシミュレーションプログラムによって得られるスペクトルと実測スペクトルが極めてよく一致することが明らかとなった。核融合炉で使用されているトリチウムの一部は、第一壁を初めとする炉壁材料及び燃料プロセスの配管材料などに吸着・溶解する.第一壁での燃料リサイクリング、燃料の有効利用及びトリチウム取扱いに対する安全性確保などの観点から、これらの材料に対するトリチウムの吸着・溶解量の低減化対策の開発研究が必要不可欠であり、固体材料中のトリチウム量及び濃度分布を非破壊かつin-situに測定するための技術を確立する必要がある。

トリチウムからのβ線と材料構成原子との相互作用により発生する制動X線は単調に減少する連続スペクトルであるが、材料表面に到達するまでに一部吸収されるために、スペクトル形状に変化が起こる.その変化の度合いは材料の構成元素の電子密度、制動X線の発生場所から表面までの距離及び制動X線のエネルギー等に依存する.従って、観測されるスペクトルは種々の深さからの制動X線スペクトルの総和となり、スペクトルの特徴はトリチウムが溶解している深さ及び濃度分布に応じたピーク位置及びその形状に表れる事になる.本年度は昨年度の結果を踏まえて,トリチウムの濃度分布が不均一なPd及びZr等の金属試料用いて検討を行なった.その結果,本研究で使用した金属試料では,制動X線のみならず特性X線も観測され,トリチウム濃度の変化に伴って,制動X線スペクトルの形状が変化すると共に両者のスペクトル強度も変化する事が知られた.また,制動X線スペクトルの解析によって,表面から約100mum程度までのトリチウム分布の変化を推定可能である事が知られた.特に,特性X線スペクトル強度は数mum程度までの表面近傍の濃度変化に対して敏感であり,固体内トリチウムの評価に対して重要な役割をなすことが明らかとなった.昨年度までの研究成果より,固体中トリチウムの新測定法として開発された制動X線計測法は単一成分からなる金属材料中に溶解・吸収されているトリチウムの濃度分布測定に対して充分適用可能であることが知られた。この成果に基づき,本年度は2成分系の金属材料に本法の適用を拡大し,その可能性を検討した。なお,モデル材料としては,トリチウムの貯蔵ー供給材料として有望視されているZrNi合金の薄い板材を選択した。トリチウムの接触及び制動X線スペクトルの測定等に使用した装置類は従来のものと同じである。先ず,熱処理等の前処理を施したZrNi合金試料に所定圧のトリチウムを接触させ,スペクトル測定を行った。その結果,これまでと同様に制動X線スペクトルに特性X線ピークが重なったスペクトルが観測された。但し,本試料ではZrとNiの両者からの特性X線ピークが出現し,ZrのL_<α1>として2.042keV,NiのK_<α1>及びK_<β1,3>として7.478及び8.264keVの3本が明瞭に観測された。また連続スペクトルとなる制動X線は7.5keV付近に最大値をもつ幅広なピークとなったが,8.5KeV付近に大きな不連続性が見られ,計算機シミュレーションに際して困難性を伴うような複雑なスペクトル形状を示した。トリチウムを接触してからの時間経過と共に,特性X線のピーク強度並びに制動X線のピーク位置及び形状はそれぞれのピークごとに異なる変化を示し,室温における試料内でのトリチウムの拡散挙動が確認された。
皮膚線維症における,I,III型コラーゲン遺伝子発現調節機構

真皮の主成分であるI,III,VI型コラーゲン遺伝子発現およびその代謝調節機構の解析のため,まず皮膚線維芽細胞のコラーゲン遺伝子発現を制御する因子として,ヒスタミン,シクロスポリンA(CYA),ペントキシフィリン(PTF),腫瘍壊死因子(TNF-α)をもちいてin vitroの系で検討した。ヒスタミンは1-10 ug/mlの濃度でコラーゲン遺伝子発現を増加させたが,CYA(10^<-8>-10^<-6>M)はコラーゲン産生能には影響がなかった。またPTF,TNF-αは共にコラーゲン,フィブロネクチン遺伝子発現を低下させ,コラゲナーゼ遺伝子発現を増加させた。TNF-αはまた全身性強皮症(SSc)線維芽細胞のI,III型コラーゲンフィブロネクチン遺伝子発現を低下させたが,VI型コラーゲン発現には影響を与えなかった。これらの結果より,PTF,TNF-αはコラーゲン蓄積を抑制する因子の可能性があり,強皮症の治療への応用が期待される。VI型コラーゲンの遺伝子発現については,すでに我々がI,III型コラーゲン遺伝子発現の増加を確認しているWerner症候群(WS)線維芽細胞においては逆に発現の低下を認めており,I,III型コラーゲンとは全くことなった遺伝子発現の制御を受けていることが確認された。病的組織よりの検討としてはWS以外にも限局性強皮症,先天性皮膚弛緩症(CL)由来線維芽細胞のコラーゲン遺伝子発現を解析した。限局性強皮症ではコラーゲン遺伝子発現は炎症部で増加していること,CLはコラーゲン発現には異常なくコラゲナーゼ発現が増加しているとの新知見を得た。また,I,III型コラーゲン遺伝子発現増加が知られているSSc線維芽細胞培養上清中のコラゲナーゼ活性を測定したところ著明な低下を確認した。これは,コラゲナーゼ抗性を用いてのイムノブロットで産生能の低下を認めたが,コラゲナーゼ遺伝子発現は正常と差がなく,翻訳もしくは翻訳以後の調節機構の障害にあると考えられ,SScの病態に深く関与していることが推察された。真皮の主成分であるI,III型コラ-ゲン遺伝子発現及びその代謝調節機構の解析として,本年度は,直接に病的組織の検討として著明にコラ-ゲン産生の亢進している限局性強皮症(モルフェア)の皮膚により培養した線維芽細胞のコラ-ゲン遺伝子発現を解析し、またその病態生理にコラ-ゲン代謝異常の関与が想像それる先天性皮膚弛緩症(cutis laxa)の皮膚線維芽細胞のコラ-ゲン、並びにその特異的分解酵素であるコラゲナ-ゼ遺伝子発現を検討した。モルフェアにおいてはコラ-ゲン遺伝子発現は炎症性病変部で増加しているが硬化性病変部では増加していないことを明らかにし得た。cutislaxa皮膚由来線維芽細胞では,コラ-ゲンの遺伝子発現には質的にも量的にも異常は認められなかったが,従来より知られていたエラスチン遺伝子発現の低下に加え,コラゲナ-ゼ発現の増加していることを証明した。またin vitroの系では,正常ヒト線維芽細胞に対する薬剤のコラ-ゲン遺伝子発現に対する影響として肥満細胞より放出されることの知られているヒスタミン,全身性強皮症に有効とされるシクロスポリンAの効果を検討した。

ヒスタミンは1100μg/mlの濃度でコラ-ゲン遺伝子発現を増加させた。シクロスポリンAは従来より他種の細胞において知られているごとく線維芽細胞においても細胞増殖を減少させたが,コラ-ゲン産生能に対しては影響が認められなかった。また最近in vitroで線維芽細胞のコラ-ゲン合成抑制,コラゲナ-ゼ産生刺激作用の知られているpentoxifyllineを全身性強皮症患者へ投与しその効果を検討中である。本年度はまず皮膚線維芽細胞のコラーゲン遺伝子発現を抑制することの知られている腫瘍壊死因子(TNF-α)を正常および全身性強皮症(SSc)由来の培養線維芽細胞に加え、I,III,VI型コラーゲン、コラゲナーゼおよびフィブロネクチン(FN)遺伝子発現を検討した。SSC線維芽細胞のコラーゲン合成は正常の約1.4倍だったが、TNF-α(1ng/ml)をSSc線維芽細胞に加えることによりほぼ正常レベルとなった。しかし、TNF-αの上記遺伝子発現への影響は正常とSSc線維芽細胞の間で著しい差はなく、共にI,III型コラーゲンおよびFNmRNAレベルの低下、コラゲナーゼmRNAレベルの増加が認められた。一方α1(VI),α3(VI)遺伝子発現は正常及びSSc線維芽細胞ともTNF-αによる影響を受けず、I,III型とは全く異なった遺伝子制御をうけていることが明らかとなった。このVI型コラーゲンはヒト皮膚線維芽細胞由来のコラーゲンとしてはI,III型についで遺伝子発現が多いことが知られているため、引き続いて強皮症様皮膚硬化を示し、早老症と考えられているウェルナー症候群(WS)由来線維芽細胞での発現を検討した。その結果、興味あることにWS線維芽細胞はI,III型コラーゲン遺伝子発現は4株中3株で増加したのに対しVI型コラーゲン(α1,α2,α3)は4株すべて低下した。WS線維芽細胞におけるVI型コラーゲゲン発現の低下をVI型コラーゲンに対するモノクローナル抗体を用いて産生能を検討したところ、1.5-3.3倍低下していることが明らかとなった。このような結果は過去に報告は見られず、新知見と思われた。我々はまたSSc線維芽細胞8株において全例培養上清中のコラゲナーゼ活性の著明な低下を認めた。これは^<35>S-メチオニンの取り込みによってコラゲナーゼの産生の低下が確認された。しかしながらコラゲナーゼmRNAレベルは正常だった。現在、コラゲナーゼ抗体を用いてのイムノブロットでの検討でコラゲナーゼ産生の低下が明らかにされつつある。
粒状体のすべり面発生の微視的モデルとその支持力論への応用

周知の通り、土の支持力論や土圧論は、すべり面上での極限つり合いを論拠として構築されている。このことからも容易に理解されるように、すべり面は土の力学体系の中でも際立って重要な位置を占めている。また近年、数理塑性論の分野で体系化された分岐理論が土の力学にも応用されるに至り、増々すべり面への関心が高まっている。このような現状を踏まえ、この研究は、すべり面近傍の局所歪の分布やその内部で生起する現象を実験的に明らかにし、また、個別要素性を用いたシミュレーション実験を行い、大変形を受けるすべり面内部の運動学的、動力学的特徴を把握することによって、すべり面の力学的な位置づけをより確かなものとすることを目的としている。得られた結果を要約すれば以下の通りである。1.変形途中にある砂、粘土を乱すことなく接着剤で固定し、それらの内部構造、特にすべり面を偏光顕微鏡、走査型電子顕微鏡、X線により観察した。すべり帯の間隙比、長軸配列、接店角の分布の分布の特徴から、すべり帯形成の微視的モデルとして、歪硬化過程のcolumn-like loadpathsの発達とその破壊・座屈過程が特に重要であることを明らかにした。またそのような構造変化を可能とする第三の力として、couple-stressの役割と意義について論じている。2.個別要素法による粒状体の数値シミュレーション実験を行い、すべり帯内で起る構造変化を具体的に追跡した。その結果から、粒状体のせん断強度の発現メカニズムや局所的すべり面形成と粒子構造との関係などについて新たな知見が見られた。3.これらの成果の上に立って、粒状体の分岐理論を比較検討し、偶応力を考慮した理論構築の必要性を論じた。土構造物の安定は、滑り面上の極限釣り合いを論拠として構築される。このことから容易に想像出来るように、滑り面の力学的評価は土構造物の安定を論ずる上で極めて重要な位置を占めている。事実、今までにも多くの土質研究者によって滑り面に係わる問題が繰り返し取り上げられて来たが、事の重相性を考えると当然と言える。しかし、今日もなお滑り面の力学的解釈に定説はなく、また、歪みの局所化理論が土の滑り面の発生を説明するものとして注目されるに及んで、新しい観点からの滑り面の見直しが進んでいる。この研究は、この様な状況を踏まえ、1)滑り面の土粒子構造の解明、2)固別要素法による三次元数値シミュレ-ション法の開発、3)歪みの局所化理論の適応性、4)成果の支持力論への応用の4点について検討したものである。平成3年度の成果を要約すれば以下の通りである。1)滑り面を顕微鏡観察した結果によれば、滑り面には極めて規則的な土粒子構造が形成される。その形成には構造の特徴から偶応力が深く関与していると考えられる。今後、この点を確認すると共に、偶応力を加味したバイファケ-ション理論との照合を図らなければならない。2)平成3年度の研究で、個別要素法による三次元数値シミュレ-ション法が確立できた。今後は、滑り面の形成までの過程を具体的に追跡し、その微視的機構を明らかにしなければならない。3)研究の一環として、慣用法であるSlip line analysisによる支持力解析を行った。実測値との比較では若干大きめの支持力値を与えるものの、基礎の形状や地盤の異方性の効果等について、興味深い結果を得た。

また近年、数理塑性論の分野で体系化された分岐理論が土の力学にも応用されるに至り、増々すべり面への関心が高まっている。このような現状を踏まえ、この研究は、すべり面近傍の局所歪の分布やその内部で生起する現象を実験的に明らかにし、また、個別要素法を用いたシミュレーション実験を行い、大変形を受けるすべり面内部の運動学的、動力学的特徴を把握することによって、すべり面の力学的な位置づけをより確かなものとすることを目的としている。得られた結果を要約すれば以下の通りである。1.変形途中にある砂、粘土を乱すことなく接着剤で固定し、それらの内部構造、特にすべり面を偏光顕微鏡、走査型電子顕微鏡、X線により観察した。すべり帯の間隙比、長軸配列、接点角の分布の分布の特徴から、すべり帯形成の微視的モデルとして、歪硬化過程のcolumn-like loadpathsの発達とその破壊・座屈過程が特に重要であることを明らかにした。またそのような構造変化を可能とする第三の力として、couple-stressの役割と意義について論じている。2.個別要素法による粒状体の数値シミュレーション実験を行い、すべり帯内で起る構造変化を具体的に追跡した。その結果から、粒状体のせん断強度の発現メカニズムや局所的すべり面形成と粒子構造との関係などについて新たな知見が見られた。3.これらの成果の上に立って、粒状体の分岐理論を比較検討し、偶応力を考慮した理論構築の必要性を論じた。
水分子の配位した遷移金属錯体の構造と反応性

本年度は,水分子の配位した遷移金属錯体(アコ錯体)の反応性を検討した.前年度に合成と構造解析を行った,無水の二価のサマリウム,ユーロピウム,クロム錯体と水分子の反応性,さらに生成するアコ錯体の反応を調べた.二価サマリウム錯体と水分子の反応を検討した.サマリウム錯体に加える水の量により,生成する錯体構造が変化することを紫外-可視吸収スペクトルにより解明した.加えた水分子はサマリウムに配位し,アコ錯体が生成するが,溶液中で解離したまま存在する水分子も存在することがわかった.すなわち,水分子は金属へ強固に配位するのではなく,有機溶媒中では解離することも明らかになった.さらに,二価クロム錯体,CrCl2(dmf)(DMF=ジメチルホルムアミド),CrCl2(tmeda)(dmf)(TMEDA=テトラメチルエチレンジアミン)と水との反応では,クロム錯体が低配位の配位不飽和化学種であるにもかかわらず,クロムへの配位が起こらないことがわかった.すなわち,水分子は中心金属の違いにより,強固に配位する場合と,ほとんど配位せず配位圏外に存在する場合があることがわかった.このように,いくつかの金属錯体と水分子との反応を検討し,金属元素の違いにより有機溶媒中で水が異なる挙動を示すことを明らかにした.本年度は,水分子の配位した遷移金属錯体(アコ錯体)の原料となる,さまざまな新規無水錯体を合成した.低原子価のサマリウム,ユーロピウム,クロム錯体をそれぞれ合成し,その分子構造を決定した.アセトニトリル中,金属ユーロピウムと1,2-ジヨードエタンの反応により,二価ユーロピウム錯体,EuI_2(CH_3CN)_2(1)を高収率で合成した.同様の手法で二価サマリウム錯体も合成できた.金属中心に配位したアセトニトリル分子は置換活性であり,テトラヒドロフランなどの小分子と配位子交換を起こすことがわかった.錯体1の分子構造を単結晶X線構造解析により明らかにした.この錯体は結晶状態において,ユーロピウム中心に対して2つのヨウ素原子がアキシャル位を占め,5つのアセトニトリル分子がエカトリアルにエンドオンで配位した五方両錐構造であることがわかった.さらに,新規クロム錯体,CrCl_2(dmf)(2)(DMF=ジメチルホルムアミド),CrCl_2(tmeda)(dmf)(3)(TMEDA=テトラメチルエチレンジアミン)をそれぞれ合成し,その構造を単結晶X線構造解析により解明した.これらの錯体はいずれも低配位化学種であり,2はシス型の平面四配位,3は塩素原子がアキシャル位に位置する5配位の正方錐構造をとっていることがわかった.来年度は,これらの置換活性な錯体と水分子の反応によりアコ錯体の合成を行い,さらにその反応性の検討を進める.本年度は,水分子の配位した遷移金属錯体(アコ錯体)の反応性を検討した.前年度に合成と構造解析を行った,無水の二価のサマリウム,ユーロピウム,クロム錯体と水分子の反応性,さらに生成するアコ錯体の反応を調べた.二価サマリウム錯体と水分子の反応を検討した.サマリウム錯体に加える水の量により,生成する錯体構造が変化することを紫外-可視吸収スペクトルにより解明した.加えた水分子はサマリウムに配位し,アコ錯体が生成するが,溶液中で解離したまま存在する水分子も存在することがわかった.すなわち,水分子は金属へ強固に配位するのではなく,有機溶媒中では解離することも明らかになった.さらに,二価クロム錯体,CrCl2(dmf)(DMF=ジメチルホルムアミド),CrCl2(tmeda)(dmf)(TMEDA=テトラメチルエチレンジアミン)と水との反応では,クロム錯体が低配位の配位不飽和化学種であるにもかかわらず,クロムへの配位が起こらないことがわかった.すなわち,水分子は中心金属の違いにより,強固に配位する場合と,ほとんど配位せず配位圏外に存在する場合があることがわかった.このように,いくつかの金属錯体と水分子との反応を検討し,金属元素の違いにより有機溶媒中で水が異なる挙動を示すことを明らかにした.