hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
寄生虫感染におけるTh1,Th2サブセット活性化機構の解明

寄生虫感染のうちマラリアなどの原虫感染は宿主にTh1優位の、フィラリアなどの蠕虫はTh2優位の反応を示すことが知られている。そして、Th1、Th2サブセットの活性化のバランスによって感染感受性が規定されていると考えられている。本研究はこれらの事実関係を基にTh1、Th2活性化機構をIL-4、L-5を中心としたサイトカインおよびそのレセプターの発現増強、それが寄生虫感染の感染感受性や好酸球の分化、高IgE血症へと導かれる機序について研究を行った。昨年度は、マラリアPlasmodium berghei ANKAstrainのみを感染したマウスは脳マラリア症状を示したが、X線照射フィラリアBrugia pahangi感染幼虫を感染後マラリアを感染させたマウスではTh2依存の反応を示し、マラリアに対して抵抗性を示すこと、つまり脳マラリアへの感受性がフィラリア感染によって抑制的に調整されたことを明らかにした。本年度は、マラリアのみを感染したマウスの死亡原因を究明するため、両群マウスの脳組織を光顕的、電顕的、免疫組織的に比較した。マラリアのみを感染した群では脳の毛細血管にマラリアに感染した赤血球が血管壁に付着しているのが光顕、電顕共に観察された。また、接着因子ICAM-1の発現も観察された。この結果、マラリアのみを感染したマウスはTh1が活性化され脳毛細血管壁に接着因子ICAM-1を発現し感染赤血球が多数付着していたが、フィラリア・マラリア感染マウスではTh2反応が活性化しICAM-1の発現はみられず、脳毛細血管内に感染血球もみられないことがわかった。寄生虫感染のうち,マラリアなどの原虫感染は、宿主Th1優位の,フィラリアなどの蠕虫感染はTh2優位の反応を示すことが知られている。そしてTh1,Th2サブセットの活性化のバランスによって感染感受性が規定されていると考えられている。本研究は、これらの事実関係を基に、Th1,Th2活性化機構を,IL-4,IL-5を中心としたサイトカインおよびそのレセプターの発現増強、それが寄生虫感染の感受性や好酸球の分化、高IgE血症へと導かれる機序について研究を行った。平成7年度には、われわれは、フィラリアBrugia pahangi感染幼虫(L3)をX線照射による弱毒状態で感染しておき、マラリアPlasmodium bergi(ANKA strain)を後から感染すると、宿主はマラリアに対して抵抗性を示すことを明らかにした。すなわち、コントロール群では、マラリア感染2週間以内にすべて死亡したが、フィラリア免疫マウス群では、マラリア感染後4週間以上生き続けていた。これらの結果は、マウス脳マラリアへの感受性がフィラリア抗原によって抑制的に調整されたものと思われる。また、フィラリア感染において虫の宿主体内過程で、肥満細胞前駆細胞を刺激して、IL-4が増加すること。これがTh1とTh2のバランスをくずし、Th2優位の反応になることを明らかにした。一方、ヒト脾細胞一精製イヌ回虫幼虫抗原の系では、健常人においてもイヌ回虫抗体価とは無関係に、幼虫抗原に対して各種サイトカインmRNA発現を伴う増殖反応を示すことを認めた。このことは他の線虫抗原(感染)による非特異的交差反応によるものと思われるが、この増殖反応はイヌ回虫症の防御に関わっている可能性も考えられた。

本研究はこれらの事実関係を基にTh1、Th2活性化機構をIL-4、L-5を中心としたサイトカインおよびそのレセプターの発現増強、それが寄生虫感染の感染感受性や好酸球の分化、高IgE血症へと導かれる機序について研究を行った。昨年度は、マラリアPlasmodium berghei ANKAstrainのみを感染したマウスは脳マラリア症状を示したが、X線照射フィラリアBrugia pahangi感染幼虫を感染後マラリアを感染させたマウスではTh2依存の反応を示し、マラリアに対して抵抗性を示すこと、つまり脳マラリアへの感受性がフィラリア感染によって抑制的に調整されたことを明らかにした。本年度は、マラリアのみを感染したマウスの死亡原因を究明するため、両群マウスの脳組織を光顕的、電顕的、免疫組織的に比較した。マラリアのみを感染した群では脳の毛細血管にマラリアに感染した赤血球が血管壁に付着しているのが光顕、電顕共に観察された。また、接着因子ICAM-1の発現も観察された。この結果、マラリアのみを感染したマウスはTh1が活性化され脳毛細血管壁に接着因子ICAM-1を発現し感染赤血球が多数付着していたが、フィラリア・マラリア感染マウスではTh2反応が活性化しICAM-1の発現はみられず、脳毛細血管内に感染血球もみられないことがわかった。
EV用に適した脱レアアース外転型磁束変調同期機の開発

本研究では,レアアース磁石を使わないEV/HEV用磁束変調同期機(FMSM)を開発した。小形の実験機を用いて,FMSMの電動機としての動作メカニズムとその特性を調べた。併せて,50 kWのFMSMを設計し,その特性を既存の埋込磁石同期機(IPMSM)と比較した。その結果,FMSMは磁石トルクのみで動作することがわかった。また,50 kWのFMSMにおいて,同一体格・同一出力のIPMSMの約9割の最大トルクを発生できることが判明した。本研究では,より低コストの電気自動車(EV)用インホイールモータの実現を目標に,磁気ギアによる減速効果を持ち,希土類永久磁石を使用しない(脱レアアース)外転型磁束変調同期機を開発する。平成25年度(初年度)は,プロトタイプを設計・製作し,研究対象機の原理を実験により確認した。詳細は,以下のとおりである。(1)プロトタイプの設計と製作:有限要素解析(FEA)により,可能な限りトルクが最大となる極数,巻線構造,およびコア形状を求めた。これに基づいて,プロトタイプを製作した。主要寸法と出力(1.5 kW程度)は,本学・夢考房プロジェクトのソーラーカー用インホイールモータを参考にして決定した。ただし,プロトタイプは,実験の都合上,巻線の電流密度を汎用モータ(産業用のモータ)と同程度に設計し,冷却方式を空冷とした。したがって,通常のEV用モータに比べると,トルク密度は低く設計している。(2)数学モデルの構築:研究対象機のトルクの発生メカニズムと制御法を明らかにするために,数学モデル(インダクタンス,電圧方程式,トルク式など)を誘導した。その結果,研究対象機はマグネットトルクのみで動作し,通常の円筒形同期機と類似の特徴を有することがわかった。(3)実験による原理確認:プロトタイプのインダクタンス特性を測定した。その結果,数学モデルどおりに電機子巻線と界磁巻線の間の相互インダクタンスのみが回転子角度に依存し,研究対象機がマグネットトルクのみで動作することを実験により確認した。また,ベクトル制御(id=0制御)により,プロトタイプの電流-トルク特性,電流-力率特性,電流-効率特性などを測定した。数学モデルに基づき界磁電流を固定して電機子電流(q軸電流)の大きさのみを制御すると,数学モデルどおりにトルクの線形制御が可能なことを確認した。平成25年度(初年度)は,プロトタイプを設計・製作し,研究対象機の原理を実験により明らかにした。併せて,この過程で,制御のための数学モデル(dqモデル)を構築し,その妥当性を確認した。平成26年度に得られた研究成果(概要)は,以下のとおりである。(1)平成25年度に引き続き,プロトタイプを用いて研究対象機の特性を実験により詳細に分析した。特に,ベクトル制御(id=0制御)時の機内損失を分離し,その実態を把握した。その結果,全損失のうち,漂遊負荷損を含む鉄損が界磁銅損に次いで大きいことが判明した。これにより,高効率化のための改善指針が得られた。(2)有限要素解析(FEA)を用いて,電機子巻線と界磁巻線の配置が特性に及ぼす影響を検討した。解析では,4タイプの巻線配置を検討し,逆起電力波形,コギングトルク,ベクトル制御(id=0制御)時の運転特性などを詳しく調べた。その結果,電機子巻線と界磁巻線の巻線配置を変更しても諸特性にほとんど影響を及ぼさないことがわかった。したがって,研究対象機のように外転型に構成した場合,巻線設計の自由度が高いことが明確になった。本研究では,より低コストの電気自動車(EV)用インホイールモータの実現を目標に,磁気ギアによる減速効果を持ち,希土類永久磁石を使用しない(脱レアアース)外転型磁束変調同期機を開発した。平成26年度は,平成25年度に引き続き,プロトタイプを用いて,研究対象機の特性を実験により詳細に分析した。特に,ベクトル制御(id=0制御)した際の損失を分離し,その実態を把握した。その結果,全損失のうち,漂遊負荷損を含む鉄損が界磁銅損に次いで大きいことが判明し,高効率化のための改善指針が得られた。平成27年度は,新たに研究対象機の弱め界磁制御時の特性を検討した。また,レアアース磁石を使用しないで,どの程度のトルクを得ることができるのかを知るために,HEV駆動用電動機を例にとり,50 kWのFMSMを設計し,その特性を既存の埋込磁石同期機(IPMSM)と比較した。その結果,弱め界磁制御では,d軸電流とq軸電流を制御すると,速度範囲を広くとることができ,定出力運転できることがわかった。また,50 kWのFMSMでは,基底速度以下で,同一体格・同一出力のIPMSMの約9割の最大トルクを発生できることが判明した。

小形の実験機を用いて,FMSMの電動機としての動作メカニズムとその特性を調べた。併せて,50 kWのFMSMを設計し,その特性を既存の埋込磁石同期機(IPMSM)と比較した。その結果,FMSMは磁石トルクのみで動作することがわかった。また,50 kWのFMSMにおいて,同一体格・同一出力のIPMSMの約9割の最大トルクを発生できることが判明した。平成25年度に,平成26年度に予定していた数学モデル(dqモデル)や制御法の検討を前倒しして実施できた。そのため,平成26年度は,平成27年度に予定していた,特性改善のための設計法の検討を行うことができた。得られた成果は,すでに学会で発表し,同分野の技術者・研究者から評価を得ている。工学平成27年度は,予定より研究が進んでいるので,構想調書にはないがEV用としての諸特性をより詳細に調査したい。具体的には,新たに弱め界磁制御を行い,高速運転時の諸特性をFEAと実験により明らかにする。得られた成果は,電気学会の支部大会,回転機研究会,全国大会,国際会議などで発表する予定である。当初の計画では,平成25年度は,プロトタイプの設計・製作と原理の確認試験(ごく簡単な実験のみ)を予定していた。その過程で,プロトタイプの原理をより明確にするには,理論(数学モデル)の構築を優先すべきと判断し,平成26年度に実施を予定していた内容の一部を前倒しして実施した。その結果,予想よりスムーズに,理論的な裏付けを取りながら,原理の確認試験を進めることができた。得られた成果は,すでに電気学会の回転機研究会で発表し,同分野の技術者・研究者から評価を得ている。また,同発表内容は,電気学会の論文誌(D分冊)にも投稿し,掲載が決定している。平成26年度は,実験をスムーズに進めるために,予算を計測器(RLCメータ)と消耗品の購入に充てた。学会発表等の旅費は,会場が近隣で実施されたため使用しなかった。その結果,次年度(平成27年度)の使用額が生じた。平成26年度は,平成25年度の研究成果を基に,構想調書の内容を一部前倒しながら,基礎実験の継続と,特性予測や制御に必要な理論の構築を進める。詳細は,以下のとおりである。(1)トルク密度の評価と損失の分析:プロトタイプのトルク密度と損失をFEAと実験の両面から詳細に分析し,研究対象機の高出力・高効率化のための基礎資料を得る。(2)インダクタンス解析:構築した数学モデルを用いて,FEAと実験により,研究対象機のd-q軸インダクタンスをより詳細に分析する。特に,機内の磁気飽和による非線形性がd-q軸インダクタンスに及ぼす影響を明らかにし,研究対象機固有の特徴を把握する。(3)特性計算法の構築:インダクタンス解析の結果に基づいて,研究対象機の特性計算法を検討する。併せて,実験によりその妥当性を確認する。(4)成果発表:得られた成果は,電気学会の支部大会,回転機研究会,全国大会,国際会議などで発表する。平成27年度は,引き続き,実験や解析,学会発表等に係わる諸費用に利用したい。平成25年度は,プロトタイプの試作と測定用パワーアナライザーを購入した。その際,交付された直接経費では,予算不足であったため,前倒し請求を行った。しかし,前倒し請求が原則10万円単位であったため,平成26年度使用額(当該助成金)が若干生じた。
新規な含カルコゲン二座配位子を有する金属錯体の合成と動的挙動の解明

通常の有機化合物の酸素原子を同族のイオウ、セレン、テルル原子で置き換えることで多くの新しい化合物群を設計することができる。一般に第三周期以降の原子は、よりソフトであることやイオン半径が大きくなることから遷移金属などへ強い配位力を有する分子の構築が期待される。その中でこれまでカルボン酸、リン酸誘導体のカルコゲン原子同族体を基盤とする配位子の設計、新合成反応の開発を行ってきた。ここでは、特に非対称セレノホスフィン酸誘導体ならびにビナフチル基を有するホスホン酸誘導体に着目し、金属錯体の合成と動的挙動の制御を目指した。まず非対称なセレノホスフィン酸誘導体の合成原料である塩化物を高収率で合成する方法を確立した。すなわちフェニルジクロロリンに対してセレン、Grignard反応剤を加えることで塩化物を合成した。ついでこれを用いて種々のセレノホスフィン酸誘導体を導いた。また光学活性なアミンを用いた反応では、ジアステレオマーの分離により光学活性セレノホスフィン酸アミドの単離に成功した。さらに三塩化リン、1,1-ビ-2-ナフトール、セレンから誘導されるセレノホスホン酸塩化物からも同様の方法で種々の誘導体を導いた。ついで一連の誘導体の脱セレン化反応についても検討した。その結果、トリブチルホスフィンを作用させることで三価の対応するリン化合物を導くことができた。なおここで用いる塩化物は通常のホスフィン酸、ホスホン酸塩化物とは異なり、空気中室温でも安定で、容易に加水分解を受けなかった。
神経・精神疾患に関与する新規分子の機能解明および臨床応用への可能性

【方法】Shati遺伝子またはMock遺伝子を組み込んだアデノ随伴ウイルスベクターを背側線条体もしくは側坐核に注入し、各脳部位特異的にShatiを発現させたマウスを作製した。【結果】背側線条体にShatiを発現させた(dS-Shati)マウスは、その対照(dS-Mock)マウスと比較して、うつ様症状を評価するtail suspension試験および強制水泳試験における無動時間の有意な延長が観察された。一方、側坐核にShatiを発現させた(NA-Shati)マウスでは、その対照(NA-Mock)マウスと比較して、これらの試験における無動時間に変化は見られなかった。自閉症様行動や社会性行動を評価する新奇物質ケージおよび侵入マウスケージを用いたthree chamber試験において、それぞれの対照マウスでは侵入マウスに対するアプローチ時間の有意な延長を示したが、dS-ShatiおよびNA-Shatiマウスはともに、両ケージに対して同程度のアプローチ時間を示した。新奇環境下での行動量測定による探索行動意欲の検討では、dS-ShatiおよびNA-Shatiマウスは、各対照マウスと比較して、顕著な行動量の変化が見られなかった。また、Y-maze試験における短期作業記憶およびnovel object recognition試験における物体認知能力の検討に関しても、dS-ShatiおよびNA-Shatiマウスは、各対照マウスと比較して有意な変化を示さなかった。【考察】本研究により、背側線条体におけるShatiは、抑うつに関わる神経機能において重要な役割を果たしていると推察される。また、背側線条体および側坐核の両脳部位におけるShatiは、社会性行動に関わる神経機能に関与していると推察される。今後は、これらの脳部位における神経伝達機能の変化を検討し、上記のような行動変化を導くメカニズムについて検討する予定である。アルツハイマー・パーキンソン病などの神経変性疾患および統合失調症やうつ病など精神疾患をもつ患者や年々増加している。最近は、遺伝的要素と生後の環境因子によってこれらの疾患の発症リスクが変化することに注目が寄せられ、多くのグループが研究を行っている。我々は、最近、覚せい剤を連続投与したマウス側坐核から新規遺伝子を見出し同定に成功し、shatiと命名した(NCBIアクセスナンバーABA54615)。本年度は、本遺伝子が過剰発現と欠損した遺伝子組み換えマウスの作成に着手した。受精卵にそれぞれの遺伝子を含むベクターを注入した後、メスマウスの子宮に入れ、着床および妊娠させた。その結果、得られた子供をF1として、便宜上、由来受精卵ごとに系統に番号をつけ、いずれの系統が過剰にそれぞれの蛋白質を発現しているかを比較し、実験に用いるマウスの系統を決定した。Shati遺伝子過剰発現マウスでは、強制水泳やマウス尾懸垂試験で無動時間の延長が観察された。また、未知のマウスとの接触時間を指標とした社会性行動試験では、他のマウスとの接触時間の短縮が観察された。逆に新規物体への接触時間は有意に延長した。新規物体探索試験や水探索試験での学習・記憶能力には変化が観察されなかった。以上の結果から、物体には執着するが、他者への執着が少ないことが示唆され、精神疾患モデル動物として利用できる可能性が考えられた。次年度は、マイクロダイアリシスによって、これら動物の脳からの神経伝達物質遊離量を測定し、病態を反映しているか否かを検討する。また、本遺伝子が覚せい剤連続投与したマウス脳で発現が増加していることから、薬物依存との関係についても検討する。並行して、遺伝子欠損マウスの繁殖・行動実験も行う。
網膜外網状層神経回路モデルの超並列シミューレション

本研究の目的は,色および空間情報の基本処理が実現されている網膜外網状層神経回路において,自然画像がどのように受容,表現,処理されているかを明らかとすることである.また,自然画像を対象にシミュレーション解析を行う場合,細胞数や細胞間結合数など,実際の網膜の回路的特徴を忠実に記述する必要がある.従って,モデルは数100万の細胞を含んだ大規模なものとなり,シミュレーションに要する計算量は膨大なものとなる.そこで,MIMD型超並列計算機,および,仮想並列計算機(PVM : Parallel Virtual Machine)を利用した神経回路モデルの効率的なシミュレーション技術の確立を行った.まず,富士通並列処理研究センターのMIMD型超並列計算機であるAP-1000(オープン利用),および,本学情報処理センターに設置されているEthernet接続された約60台のワークステーション群より仮想並列計算機(PVM : Parallel Virtual Machine)を構成し,イオン電流機構に基づいた神経回路モデルを効率的にシミュレーションするための負荷均衡,通信方式について検討した.その結果,網膜外網状層モデルは,一様な特性を備えた神経細胞モデルを多数含んだものであり,並列計算機の各プロセッサに隣接する複数の細胞モデル割り当てることが,最も効率的であることがわかった.こうしたシミュレーション技術の確立の結果,従来ハードウェアの制約上不可能であった128×128サイズの2次元Hexagonalモデルのシミュレーションが可能となり,自然画像刺激に対する各細胞のイオン電流変化やカルシウム濃度変化をはじめて明らかとすることができた.さらに,特定のシナプス経路の遮断や,イオン電流のブロックなどをモデル上で行うことにより,各要素レベルの特性の機能的意義の解析も可能となった.本研究の目的は,色および空間情報の基本処理が実現されている網膜外網状層神経回路において,自然画像がどのように受容,表現,処理されているかを明らかとすることである.また,自然画像を対象にシミュレーション解析を行う場合,細胞数や細胞間結合数など,実際の網膜の回路的特徴を忠実に記述する必要がある.従って,モデルは数100万の細胞を含んだ大規模なものとなり,シミュレーションに要する計算量は膨大なものとなる.そこで,MIMD型超並列計算機,および,仮想並列計算機(PVM : Parallel Virtual Machine)を利用した神経回路モデルの効率的なシミュレーション技術の確立を行った.まず,富士通並列処理研究センターのMIMD型超並列計算機であるAP-1000(オープン利用),および,本学情報処理センターに設置されているEthernet接続された約60台のワークステーション群より仮想並列計算機(PVM : Parallel Virtual Machine)を構成し,イオン電流機構に基づいた神経回路モデルを効率的にシミュレーションするための負荷均衡,通信方式について検討した.その結果,網膜外網状層モデルは,一様な特性を備えた神経細胞モデルを多数含んだものであり,並列計算機の各プロセッサに隣接する複数の細胞モデル割り当てることが,最も効率的であることがわかった.こうしたシミュレーション技術の確立の結果,従来ハードウェアの制約上不可能であった128×128サイズの2次元Hexagonalモデルのシミュレーションが可能となり,自然画像刺激に対する各細胞のイオン電流変化やカルシウム濃度変化をはじめて明らかとすることができた.さらに,特定のシナプス経路の遮断や,イオン電流のブロックなどをモデル上で行うことにより,各要素レベルの特性の機能的意義の解析も可能となった.
新規光学活性チオラート配位子をもつ金属触媒の開発と不斉還元的アミノ化反応への応用

本研究では、新しい触媒の探索によって、これまで困難とされてきた、水素分子によるケトンのカルボニル化合物とのエナンチオ還元的アミノ化反応の確立を目指す。その触媒候補として、チオールないしその共役アニオンであるチオラートを配位子としてもつ遷移金属錯体に着目した。SH基の高い酸性度により、カルボニル存在下でのイミノ基の選択的活性化が可能となるだけでなく、強い金属との親和性により、生成物であるアミンの過剰配位による触媒の失活の心配もない。具体的には、二つのチオール基をビナフチルに導入したBINAS誘導体、チオナフトール基をもつインデン配位子INDENASを具体的な標的錯体に定め、光学活性配位子の合成、遷移金属錯体形成の検証、α-ケト酸からのアミノ酸合成を標的反応として反応性調査を進める。本年度では、INDENAS配位子の合成法を検討した。この配位子に前例はなく、新しく合成経路の確立が必要となる。インデニル基2位にメチル基を、1位に2-メルカプトナフタレン-1-イル基を導入した配位子を標準に設定して、その合成を進めた結果、2-メチルインダノンと2-メルカプトナフタレン-1-ブロマイドから合成する経路を確立した。インデニル基の2位にはメチル基の他にtert-ブチル基も導入できる。光学分割法も確立した。これらの配位子を用いて、還元能力に定評のあるイリジウム、ロジウム、ルテニウム錯体を合成し、その一部において結晶中での分子構造を明らかとすることができた。標的とする配位子の合成経路を確立した。またその対応する金属錯体の合成にも成功した。おおよそ計画通りに進展している。今後、これまでに合成した金属錯体ライブラリーを基盤として、還元的アミノ化反応の検証を進める。標準基質には、非天然アミノ酸であり、エナミドの還元では合成できないフェニルグリシンの合成に焦点をあてて、ベンゾイル蟻酸を基質にして反応スクリーニングを進める。触媒とともに溶媒、水素圧、添加剤を検証し、条件を最適化する。すでに、ある種の金属錯体において高い収率で反応が進行することを見出している。アルコールや二級アミンの発生もほとんどない。エナンオ選択性も、わずかに発現する。この反応条件を基盤として、反応系の確立をめざす。その後、基質一般性を調査する。具体的には、主として非天然、かつbプロトンをもたないアミノ酸を中心に標的とする。tert-ロイシンやそのほかの芳香族化合物を有する基質を取り上げる。また、反応機構に関する知見を得るために、中間体の追跡、速度論実験を実施したい。時間の許す限り、単純なケトン類の還元的アミノ化にも挑戦したい。本年度では、二つのチオール基をビナフチルに導入したBINAS誘導体に焦点をあて、その合成法の確立を目指した。この配位子は、1,1'-ビナフチル骨格の2,2'位に二つのチオールを導入した軸不斉C2対称型化合物であり、3位および3'位に置換基を導入することにより立体環境に摂動を与える。基準となる、3,3'位無置換の化合物は既知であり、BINOLからNewman-Kwart法によるチオフェノール化を経て合成できる。この合成経路を参考に、3,3'位に同じ置換基をもつ化合物、片方のみに置換基を持つもの、あるいはそれぞれ異なる置換基を導入したBINASを系統的に合成した。これらの配位子は、その構造は知られているものもあるが、配位子としての利用はほとんどなされていない。すでに、イリジウム、ロジウム、ルテニウムなどの金属錯体合成にも成功し、それぞれの単結晶X線結晶構造解析により構造的情報を得るに至っている。計画通り、BINAS誘導体の合成、物質基盤の確立は完了した。概ね順調であるとして良いと考えている。

インデニル基2位にメチル基を、1位に2-メルカプトナフタレン-1-イル基を導入した配位子を標準に設定して、その合成を進めた結果、2-メチルインダノンと2-メルカプトナフタレン-1-ブロマイドから合成する経路を確立した。インデニル基の2位にはメチル基の他にtert-ブチル基も導入できる。光学分割法も確立した。これらの配位子を用いて、還元能力に定評のあるイリジウム、ロジウム、ルテニウム錯体を合成し、その一部において結晶中での分子構造を明らかとすることができた。標的とする配位子の合成経路を確立した。またその対応する金属錯体の合成にも成功した。おおよそ計画通りに進展している。次年度では、まず、INDENAS配位子の合成法を開始する。この配位子に前例はなく、新しく合成経路の確立が必要となる。第一に、インデニル基2位にメチル基を、1位に2-メルカプトナフタレン-1-イル基を導入した配位子を標準に設定して、その合成経路を確立する。2-メチルインダノンと2-メルカプトナフタレン-1-ブロマイドからの合成を計画している。インデニル基の2位置換基、フェニル基上の置換基効果、チオフェノール部の構造を誘導化した化合物ライブラリを構築する。次に、金属錯体ライブラリへと展開する。BINAS型配位子、INDENAS配位子と、各種前駆体との錯体形成を試みる。とくに、還元能力に定評のあるイリジウム、ロジウム、ルテニウムを中心に検討する。それぞれの結晶中での分子構造を明らかとし、構造的特徴を把握する。今後、これまでに合成した金属錯体ライブラリーを基盤として、還元的アミノ化反応の検証を進める。標準基質には、非天然アミノ酸であり、エナミドの還元では合成できないフェニルグリシンの合成に焦点をあてて、ベンゾイル蟻酸を基質にして反応スクリーニングを進める。触媒とともに溶媒、水素圧、添加剤を検証し、条件を最適化する。すでに、ある種の金属錯体において高い収率で反応が進行することを見出している。アルコールや二級アミンの発生もほとんどない。エナンオ選択性も、わずかに発現する。この反応条件を基盤として、反応系の確立をめざす。その後、基質一般性を調査する。具体的には、主として非天然、かつbプロトンをもたないアミノ酸を中心に標的とする。tert-ロイシンやそのほかの芳香族化合物を有する基質を取り上げる。また、反応機構に関する知見を得るために、中間体の追跡、速度論実験を実施したい。時間の許す限り、単純なケトン類の還元的アミノ化にも挑戦したい。
2種のGABA合成酵素GAD65、GAD67のGABA性神経機能における役割

われわれはさきに抑制性神経伝達物質GABAの合成酵素の一つであるグルタミン酸脱炭酸酵素(GAD)65の遺伝子ノックアウトマウスを作成した。このマウスでは脳内GABAが50-70%に減少し、けいれんを起こしやすく、各種の情動行動が異常であった。今年度はこのマウスについて、情動記憶へのGABAの関与を恐怖条件づけとその責任部位である扁桃体の機能変化についてしらべた。テスト箱に入れブザー音と足への軽度電気ショックの組み合わせで形成させた条件反射で、異常がみられた。すなわち条件刺激に対し、恐怖反応の指標であるすくみ(フリージング)は減少したが、逃避行動である走り回りや跳躍が出現した。これは恐怖の高進を示すと解釈された。扁桃体の細胞外GABA濃度をマイクロダイアリシス法で測定した。恐怖条件づけされたマウスでは条件刺激後4時間にわたってGABA濃度が著しく低下した。これは野生型とノックアウトマウスで同様にみられ、恐怖にGABA放出の低下が伴っていることが示唆された。ついで扁桃体のスライス標本の電気生理学的解析を行った。ノックアウトマウスにおいて、抑制性シナプス電流(IPSC)は低頻度で発生させたときは野生型と同様であるが、高頻度では減弱し、GABAの放出が不十分であることが示された。自発性に出現する興奮性シナプス電流の頻度は増加しており、これらを合わせて、GABA機能の低下により扁桃体の興奮性が背景的に高進していることがわかった。さらに、もう一つのGABA合成酵素GAD67の遺伝子ノックアウトマウスを作成した。これは致死であり、ヘテロマウスのみが生育した。これはGABA減少が経度であり、行動異常はみられなかった。中枢神経系における抑制性神経伝達物質であるガンマアミノ酪酸(GABA)の役割を、これまでにわれわれが作成したGABA合成酵素であるグルタミン酸脱炭酸酵素(GAD)のアイソフォームであるGAD65およびGAD67の遺伝子ノックアウトマウス、GAD67を蛍光タンパク質GFPで置換したGFP遺伝子ノックインマウスを用いて、明らかにすることを13,14年度の目的としている。13年度の成果は、1,恐怖条件付け(足への電気ショックで条件付けされた音刺激に対して恐怖反応を示す)の際に、野生型マウス扁桃体における細胞外GABA量の変化を脳内微小透析を行い測定した。音刺激に続いて3時間にわたり、GABAが50%に低下することを見いだした。2,恐怖条件反射として、GAD65欠損マウスでは通例みられるフリージング(すくみ)はかえって低下し、走り回り、ジャンプといった逃走行動が出現した。別に電気生理学的解析で見いだしたGAD65欠損マウスの扁桃体シナプスにおける異常活動とあわせて、これらの変化は恐怖条件付けの責任部位である扁桃体におけるGABA機能の関与を示している。3,聴覚脳幹反応を記録解析して、マウスの聴覚閾値(難聴の有無)をしらべた。野生型とGAD65欠損において、マウスでは閾値の差はなかったが、高齢マウス(生後1年以上)ではGAD65欠損マウスの閾値が野生型より20dB高く、70dBであり難聴とみなされた。長期間のGABA減少が聴覚系に障害をもたらすと考えられた。
高炭化物系高温耐摩耗材料の開発研究

本研究の目的は、高温でも高硬度で耐摩耗性を有する材料の開発を高炭化物系合金に着目して溶造法により行うことである。本年度は材料の高温特性の調査及びブレ-ズ法による高炭化物系クロム鋳鉄と鋼の複合化の研究を行った。1.高炭化物系クロム鋳鉄の高温機械的性質の調査炭化物量を増大させるためにC量を共晶組成にした1040%Cr鋳鉄の高温材料特性を1000°Cまでの高温ねじり試験により測定した。その結果,最大せん断ひずみ(γ_<max>)は600°Cで現われ始め,8001000°Cにかけて大幅に上昇するが,Cr量の大きい鋳鉄ほど大きい。高温強度(最大せん断応力:τ_<max>)は600°Cまではほとんど変化しないで常温の強度を維持する。それより温度が高くなると漸次低下するが800°Cでも150MPa程度あり,中でも27%Cr鋳鉄がもっとも優れ,次に18%Cr鋳鉄となり,40%Cr鋳鉄では基地の影響でかえって減少した。2.高炭化物系クロム鋳鉄の耐酸化性に及ぼす第三元素の影響10%Cr系共晶鋳鉄に炭化物形成能の大きいV,Mo,Nb及びWをそれぞれ10%添加した合金について1100°Cまでの酸化試験を行った。Vは酸化速度を著しく増大させ,耐酸化性を劣化するが,その他の元素は耐酸化性を改善し,その効果はW→Mo→Nbの順に大きく,とくにNbの作用が大きいことが明らかになった。3.高炭化物系クロム鋳鉄と鋼の複合化の研究耐摩耗性を向上させるために,C量を高くして炭化物量を増大させるとじん性が低下するので,それを強じんな鋼材と複合化する研究を耐酸化性及び高温強度の優れている26%Cr共晶鋳鉄と軟鋼を用いて行った。純Cu箔をフィラ-として11001180°Cの範囲で十分保持して接合すれば,両母材をFeーCrーCuーC合金相が連結して良好な接合が得られ、接合強度も母材の強度に近く,高温での構造材として期待できる。本研究の目的は、高温においても高硬度で耐摩耗性を有する材料の開発を溶解法及びファインセラミックの混合法(溶造法)を用いて行うことであり、得られた成果は次のようである。1.溶解法による高炭化物系高クロム白鋳鉄の製造2.炭化物系セラミックスに対する高クロム鋳鉄溶湯のぬれ性Nbc、SiC、WCセラミックスの焼結体と25%Cr及び含Ti、V、Mo25%Cr鋳鉄のぬれ性を融点直上で調査した結果、NbCの場合、接触角は1%Ti及び5%Vでそれぞれ60°及び65°を示し、10%Moでは43°まで低下した。SiCはNbCの場合と同じ条件でも90°程度しか低下せず、WCは高クロム鋳鉄に対して約100%ぬれ、時間の経過と共に溶湯中へ解離していくことがわかった。3.溶造法による炭化物分散複合材料の製造高クロム鋳鉄溶湯に各セラミックス粒子を混合し、凝固させた結果、NbCはいったん混合するが凝固時に浮上偏析しやすく、SiCは混合しにくく、WCは最適の混合条件(粒度、量、温度、時間)で混合すれば、未溶解のWCが分散した複合材料が得られることがわかった。

本年度の研究目的は,高温においても高硬度と高強度を維持し,耐摩耗性を有する材料の開発をCr系白鋳鉄を基本合金とした溶解法及び溶造法により行うと共に,高温性質として高Cr鋳鉄の耐酸化性を調査した。1.溶解法による高炭化物系Cr白鋳鉄の製造C量を1.73.0%の範囲に変化させた5%Cr白鋳鉄にV,Mo,W及びCoをそれぞれ5%添加した多合金系白鋳鉄を溶解後,一方向凝固させた試料を作り,ミクロ組織を調査した結果,本系合金の晶出炭化物の種類及び形態は合金のC量及び凝固速度によって大幅に変化した。C=1.7%2.2%合金では,初晶MCと共晶M_6C炭化物が晶出し,凝固速度が変化してもミクロ組織の形態は変らなかった。C量が2.6%合金では,凝固速度が小さくなると,初晶MC及び共晶M_6C炭化物が晶出する中間にM_7C_3共晶炭化物が晶出した。さらにC量が高い3.0%C合金では,初晶MCー共晶M_7C_3ー共晶M_6Cの順に凝固が進行したミクロ組織を呈し,凝固速度の遅いところではMC共晶が加わった複雑な組織を呈する合金となった。2.高Cr鋳鉄一炭化物セラミック複合材料の製造1%Ti,10%Moを含有し,C量を高くして炭化物の溶解を制御した25%Cr鋳鉄溶湯にNbC,VC,SiC及びWC粉末を添加し,半溶融状態になるまで撹拌混合して複合化させた。その結果,VC及びWCセラミックではそれぞれ14%及び18%まで混合でき,NbC及びSiCは数%しか混合できず,さらにぬれ性を改善しなければならないことがわかった。3.高炭化物系Cr鋳鉄の耐酸化性1030%Cr白鋳鉄の酸化試験を9501100°C,O_2分圧1atmの条件で行った結果,10%Cr鋳鉄では酸化が化学反応律速で進むが,15%Cr以上の鋳鉄では拡散律速で起ることが判明し,20%Cr以上の合金では耐酸化性が著しく大きく,基本合金として25%Cr合金の採用の妥当性が認められた。本研究の目的は,高温でも高硬度で耐摩耗性を有する材料の開発を高炭化物系合金に着目して溶造法により行うことである。本年度は材料の高温特性の調査及びブレ-ズ法による高炭化物系クロム鋳鉄と鋼の複合化の研究を行った。1.高炭化物系クロム鋳鉄の高温機械的性質の調査炭化物量を増大させるためにC量を共晶組成にした1040%Cr鋳鉄の高温材料特性を1000°Cまでの高温ねじり試験により測定した。その結果,最大せん断ひずみ(γmax)は600°Cで現われ始め,8001000°Cにかけて大幅に上昇するが,Cr量の大きい鋳鉄ほど大きい。高温強度(最大せん断応力:τmax)は600°Cまではほとんど変化しないで常温の強度を維持する。それより温度が高くなると漸次低下するが800°Cでも150MPa程度あり,中でも27%Cr鋳鉄がもっとも優れ,次に18%Cr鋳鉄となり,40%Cr鋳鉄では基地の影響でかえって減少した。2.高炭化物系クロム鋳鉄の耐酸化性に及ぼす第三元素の影響10%Cr系共晶鋳鉄に炭化物形成能の大きいV,Mo,Nb及びWをそれぞれ10%添加した合金について1100°Cまでの酸化試験を行った。Vは酸化速度を著しく増大させ,耐酸化性を劣化するが,その他の元素は耐酸化性を改善し,その効果はW→Ma→Nbの順に大きく,とくにNbの作用が大きいことが明らかになった。3.高炭化物系クロム鋳鉄と鋼の複合化の研究耐摩耗性を向上させるために,C量を高くして炭化物量を増大させるとじん性が低下するので,それを強じんな鋼材と複合化する研究を耐酸化性及び高温強度の優れている26%Cr共晶鋳鉄と軟鋼を用いて行った。純Cu箔をフィラ-として11001180°Cの範囲で十分保持して接合すれば,両母材をFe-Cr-Cu-C合金相が連結して良好な接合が得られ,接合強度も母材の強度に近く,高温での構造材として期待できる。
レーザーによる細胞刺激とサイトカインーアパタイト共沈の複合効果による歯槽骨再生

歯槽骨再生治療への応用を指向し、リン酸カルシウム過飽和溶液を反応場とするアパタイト層の低温形成技術の開発を進めた。具体的には、リン酸カルシウム過飽和溶液を反応場とするアパタイト形成技術を基盤とし、(1)ナノ秒パルスレーザープロセスの利用、(2)コラーゲンスキャホールドとの複合化、ならびに(3)骨形成等に影響する生理活性物質との複合化について検討した。(1)のナノ秒パルスレーザープロセスの利用では、前年度の研究で最適化されたNd:YAGレーザー照射条件(波長、フルエンス、照射時間)を用いて歯科用材料の表面処理を行い、同処理された材料表面の生体活性(骨伝導性)を擬似体液(SBF:Simulated Body Fluid)への浸漬試験により明らかにした。(2)のコラーゲンスキャホールドとの複合化では、昨年度作製法を確立したアパタイト成膜コラーゲンスキャホールドについて、FT-IR ATR、レーザー顕微鏡などを用いて、より詳細な表面構造評価を実施し、論文発表に至った。さらに、ラット骨欠損部への埋入実験によるin vivo機能評価を進め、上記アパタイト成膜スキャホールドの良好な骨再生能ならびに生体内分解性を示唆する予備的結果を得た。(3)の生理活性物質との複合化では、骨形成促進・抗菌効果の期待されるフッ素(フッ化ナトリウム)を過飽和溶液中に添加することで、フッ素担持アパタイト層の形成技術を確立した。得られたフッ素担持アパタイト層のナノ構造・組成を明らかにしたほか、生理食塩水を用いたフッ素徐放試験を行い、24時間以上にわたって同層からフッ化物イオンが徐放されることを明らかにした。以上の成果の一部を国内および国際学会において発表するとともに、(1)および(3)の成果を原著論文として国際的学術論文誌に投稿した(審査中)。29年度が最終年度であるため、記入しない。本研究の目的は、リン酸カルシウム過飽和溶液を反応場とするアパタイト層の低温形成技術を、歯槽骨の再生治療に応用することである。具体的には、リン酸カルシウム過飽和溶液を反応場とするアパタイト形成技術を基盤技術とし、(1)パルスレーザープロセスの利用、(2)コラーゲン足場材料(スキャホールド)との複合化、ならびに(3)骨形成を促進するサイトカインとの複合化について検討する。本年度(約4ヶ月間)は、特別研究員の研究開始に必要な所内研修・教育訓練等を行った上で、(1)パルスレーザープロセスの利用、ならびに(2)コラーゲンスキャホールドとの複合化について検討を開始した。(1)では、歯科用材料から実験用平板基材を作製し、同基材の表面にアパタイト層を形成させるためのレーザー照射条件について検討を開始した。(2)では、柔軟性を有する多孔質のコラーゲンスキャホールドの内部にまでアパタイト層を形成させるため、従来の過飽和溶液への浸漬工程に吸引脱気システムを導入した。また、アパタイト層形成後のスキャホールドの多孔形状を維持したまま乾燥させるため、凍結乾燥法を採用した。得られたスキャホールドの形態と化学組成を走査型電子顕微鏡およびエネルギー分散型X線分光分析装置により調べた結果、コラーゲンスキャホールドの多孔形状を維持したまま、その表面および内部にアパタイト層が形成されたことを確認した。また、連携先である北海道大学大学院歯学研究科との研究打合せを行い、試料提供のためのMaterial Transfer Agreement(MTA)を締結した。概ね交付申請書に記載の計画の通りに研究を進め、連携先である北海道大学大学院歯学研究科とのMTA締結を完了した上で、上記(1)および(2)の検討を進めた。(1)では、複数の歯科材料基材について、レーザー照射条件とアパタイト形成能に関するデータが取得されつつある。(2)では、コラーゲンスキャホールド(1種類)の表面および内部にアパタイト層を形成させるための技術を確立し、連携先である北海道大学大学院歯学研究科への試料提供の準備を進めた。以上の状況から、現在までのところ本研究はおおむね順調に進捗していると判断される。本研究では、歯槽骨再生治療への応用を指向し、リン酸カルシウム過飽和溶液を反応場とするアパタイト層の低温形成技術の開発を進める。具体的には、リン酸カルシウム過飽和溶液を反応場とするアパタイト形成技術を基盤技術とし、(1)パルスレーザープロセスの利用、(2)コラーゲン足場材料(スキャホールド)との複合化、ならびに(3)骨形成等に影響する生理活性物質との複合化について検討する。平成28年度は、(1)パルスレーザープロセスの利用、ならびに(2)コラーゲンスキャホールドとの複合化について、昨年度に続いて検討を進めるとともに、(3)についても基礎検討を開始した。(1)では、歯科用材料から実験用平板基材を作製し、同基材の表面にアパタイト層を形成させるための適切なレーザー照射条件(波長、フルエンス、照射時間)を明らかにした。(2)では、昨年度に構築した吸引脱気システムを用い、リン酸カルシウム過飽和溶液を反応場として、3種類の多孔質コラーゲン系スキャホールドの表面および内部にアパタイト層を形成させた。得られたアパタイト層形成スキャホールドを連携先である北海道大学大学院歯学研究院に提供し、ラット動物実験を実施した。アパタイト層を形成させたスキャホールドをラット皮下に埋入した結果、いずれのスキャホールドについても、未処理のスキャホールドに比べ、より多くの細胞がスキャホールド内部にまで侵入したことから、組織再生用足場としての有用性が示唆された。(3)では、生理活性物質として、骨形成促進

・抗菌効果の期待されるフッ素を選択した。基材表面にフッ素担持アパタイト層を形成させるための過飽和溶液条件について検討し、過飽和溶液中のフッ素濃度がアパタイト層のフッ素担持量ならびに形態に与える影響を明らかにした。以上の成果の一部を国内学会で発表するとともに、フルペーパーとして国際的学術論文誌に投稿した(審査中)。概ね交付申請書に記載の計画の通りに研究を進め、連携先である北海道大学大学院歯学研究院との共同研究も順調に進捗している。前年度より検討を開始している上記(1)および(2)については、複数の学会発表を行っている。(2)については、前年度1種類のコラーゲンスキャホールドへのアパタイト層形成技術を確立したが、平成28年度には計4種類のコラーゲン系スキャホールドについて検討を進め、溶解性の高い1種(過飽和溶液中で崩壊)を除く3種類のコラーゲン系スキャホールドへのアパタイト層形成技術を確立した。作製されたスキャホールドの機能評価を連携先である北海道大学大学院歯学研究科において進め、論文投稿にまで至っている(審査中)。(3)についても順調にデータが取得されつつあり、平成29年度中に1件以上の学会発表を予定している。以上の状況から、現在までのところ本研究はおおむね順調に進捗していると判断される。歯槽骨再生治療への応用を指向し、リン酸カルシウム過飽和溶液を反応場とするアパタイト層の低温形成技術の開発を進めた。具体的には、リン酸カルシウム過飽和溶液を反応場とするアパタイト形成技術を基盤とし、(1)ナノ秒パルスレーザープロセスの利用、(2)コラーゲンスキャホールドとの複合化、ならびに(3)骨形成等に影響する生理活性物質との複合化について検討した。(1)のナノ秒パルスレーザープロセスの利用では、前年度の研究で最適化されたNd:YAGレーザー照射条件(波長、フルエンス、照射時間)を用いて歯科用材料の表面処理を行い、同処理された材料表面の生体活性(骨伝導性)を擬似体液(SBF:Simulated Body Fluid)への浸漬試験により明らかにした。(2)のコラーゲンスキャホールドとの複合化では、昨年度作製法を確立したアパタイト成膜コラーゲンスキャホールドについて、FT-IR ATR、レーザー顕微鏡などを用いて、より詳細な表面構造評価を実施し、論文発表に至った。さらに、ラット骨欠損部への埋入実験によるin vivo機能評価を進め、上記アパタイト成膜スキャホールドの良好な骨再生能ならびに生体内分解性を示唆する予備的結果を得た。(3)の生理活性物質との複合化では、骨形成促進・抗菌効果の期待されるフッ素(フッ化ナトリウム)を過飽和溶液中に添加することで、フッ素担持アパタイト層の形成技術を確立した。得られたフッ素担持アパタイト層のナノ構造・組成を明らかにしたほか、生理食塩水を用いたフッ素徐放試験を行い、24時間以上にわたって同層からフッ化物イオンが徐放されることを明らかにした。以上の成果の一部を国内および国際学会において発表するとともに、(1)および(3)の成果を原著論文として国際的学術論文誌に投稿した(審査中)。
二酸化炭素の強レーザー場による化学反応制御の理論研究

平成13年、14年度の二酸化炭素のポテンシャル曲線の計算では、分子が対称伸縮についての計算を行った。今年度は、さらに核間距離を変えた量子欠損の計算を行い、核間距離と主量子数に対する変化の様子を調べることができた。今後は非断熱遷移との関係を調べたいと考えている。また、変角や非対称伸縮の形に対応する分子構造の計算をできるようにするために、プログラムの改良を行った。R matrix/MQDT法の基本的な構成は、電子状態計算によりR行列を求める部分と、散乱計算から得られる位相差からポテンシャル曲線を決定する部分からなっている。今まで用いていたプログラムをそのまま使って、実際に二酸化炭素の変角の計算を行ってみたところ、計算できる分子の構造に対する制限が多いことがわかった。そこで、ロンドン大学のテニスンらにより開発されたプログラムの代わりに、分子科学研究所の小杉教授により開発されたプロゲラムGSCF3を電子状態計算の部分に用いて、R行列を計算できるように改良した。その結果、変角を含む計算に対する制限を減らすことができた。二酸化炭素のポテンシャル曲線の計算では、非対称伸縮の場合の計算を行った。更に、実験でえられるスペクトルと計算結果を直接比較できるようにするため、散乱断面積を求めるようにR matrix/MQDT法の改良を行った。二原子分子を用いたテスト計算の結果、吸収スペクトルをさらに詳しく解析できるようになった。レーザー場中の分子の性質を調べるための研究については、レーザー場中の電子の運動を調べることができる時間発展ハートリーフォック法を用いたプログラムの開発を行った。今後は多電子系に適用できるようにし、分子のレーザー場中の電子波束の運動を調べていきたい。2003年11月12日から12月4日までイギリスのオックスフォード大学において研究に従事した。レーザー場中の分子の性質を調べるための研究と、二酸化炭素のR行列計算の研究を並行して行った。まず、レーザー場中の分子の研究についてはまだ確実な方法がないため、独自にモデルをつくり、簡単な二原子分子を例にとり研究を行った。強光子場中の分子のRydberg状態の変化を調べるために、フロケ理論と量子欠損理論を組み合わせたモデルを作り、レーザー強度と自動イオン化スペクトルの変化の関係を調べた。その結果、スペクトルの形状を支配するパラメータが存在し、ある境界値を超えるとスペクトルの形状が大きく変化することがわかった。二酸化炭素のポテンシャル等の計算については、平成13年度の研究に引き続き、直線形の場合についての計算を行った。実験で得られているデータにあわせてCO_2分子の対称性が^1Σ_u^+、^3Σ_u^-、^1Π_uの場合についてそれぞれ、イオンコアの基底状態^2Π_g(X)に収れんするRydberg状態の量子欠損とポテンシャル曲線を計算した。CO_2^+の電子状態は、実験的によく調べられているX^2Π_g、A^2Π_u、B^2Σ_u^+、およびC^2Σ_g^+状態を考慮した。10電子を固定して、残りの11電子を10個の分子軌道に入れる電子配置を考慮したCAS CI計算を行った。次に、ガウス関数で展開された連続状態を記述する基底関数を用いて、連続状態に一電子入る電子配置を考慮し、中性の電子状態計算を行った。CO_2^+の平衡核配置での値は、^1Σ_g^+と^3Σ_u^-の場合は実験値に近い値になるが、^1Σ_u^+と^1Π_uの場合は実験値との差が大きくなることがわかった。また、^1Σ_u^+、^3Σ_u^-、および^1Π_uの場合は量子欠損のエネルギー依存性は小さいが、^1Σ_g^+の場合の量子欠損は、主量子数の高いところでエネルギーに強く依存することがわかった。2002年7月29日から8月9日までロンドン大学、2002年10月18日から2003年1月17日までイギリスのオックスフォード大学において研究に従事した。

今後は多電子系に適用できるようにし、分子のレーザー場中の電子波束の運動を調べていきたい。2003年11月12日から12月4日までイギリスのオックスフォード大学において研究に従事した。
ラット顔面神経損傷後の神経再生と神経移植に関する形態的及び電気生理学的研究

研究実績計画に基づき、1.顔面神経障害モデル作成、2.神経機能回復の形態学的、電気生理学的検査を行った。1.麻酔下に実験用ラットの頭蓋外顔面神経の本幹を露出し、その中枢側及び抹消側を電気刺激して同側眼輪筋及び口輪筋から筋電図を記録した。続いて、中枢側の刺激による誘発筋電位が無反応となるまで神経本幹に機械的挫滅を与え、誘発筋電図を記録した。直後に挫滅部顔面神経を切除し組織学的変化を調べた。神経周囲膜内の小出血が散在し、一部髄鞘の断裂を思わせる所見が得られた。これにより、研究目的に述べたように形態学的連続性が保たれていながら電気生理学的に無反応に陥った抹消顔面神経障害モデルを作成し得た。2.顔面神経挫滅後そのまま閉創し何等の処置も行わない保存群と、挫滅部を切除し同一ラットの脛骨神経を移植した神経移植群に分け経過を追った。保存群においては、挫滅後に見られた顔面神経麻痺が時間の経過とともに回復し、早いものは1週間後に十分三叉神経顔面神経反射が得られた。筋電図上の電圧で比較すると1、2週で5070%まで回復し、68週ではほぼ100%まで回復を示した。一方、神経移植群においては、12週目での回復はわずかであり、10週まで経過を追っても1020%程度までの回復が見られたのみであった。本実験モデルにおいて、神経移植が保存的治療に勝るという結果は得られなかった。すなわち、形態学的連続性が保たれていながら電気生理学的に無反応に陥った抹消顔面神経障害において、挫滅部神経を切除し他の抹消神経を移植吻合することは、神経機能の早期回復に有効ではないという結論にいたった。最初の挫滅の状態が機能回復の予後を決定すると推測され、挫滅程度の形態学的な差による結果の評価が必要と考える。
神経細胞死の過程において発現する遺伝子の単離

神経細胞死の過程では数々の遺伝子が様々な局面で働いており、それらを包括的に単離・解析するには遺伝子発現動態の全体像を俯瞰することが必要になる。我々は、信頼性が飛躍的に向上した改良ディファレンシャルディスプレイ法(DD)を独自に開発し、これをもとに蛍光DNAシーケンサーあるいは蛍光イメージアナライザー上で転写物の高速スキャニングを行う蛍光DD(FDD)システムを構築した。このFDDシステムを用いて神経芽細胞腫のアポトーシスの過程において発現が誘導あるいは抑制される遺伝子の検索を行った。我々は神経芽細胞腫SH-SY5Y細胞に神経毒であるコルヒチンによってアポトーシスを誘導する系を対象としてきた。今年度は細胞死の進行に伴う遺伝子発現の動態を視覚化するために、コルヒチン添加後0、6、12、24、48時間に調製したRNAを用いて計320通りのプライマーの組合わせによるFDD解析を行った。その結果、発現動態が変動するバンドを263本を同定した。これらのうち一過性の発現変動を示すもの2種をクローン化し、現在詳細な解析をすすめている。他のバンドのクローニングも順次行う予定である。また上記の系とは別に今年度から新たにアルツハイマー病βペプチド(三菱生命研・高島博士より供与)によって神経芽細胞腫LA-N-5細胞にゲノムDNAのラダー状分解を伴うアポトーシスを惹起する系を確立した。こちらの系に関しては8つのタイムポイントによるFDD解析を開始した。現在までに120通りのプライマーペアに関してはスクリーニングおよび再現性の確認を終え、12種のバンドについてクローニングを行った。これらの大半はESTや未知の遺伝子であり、今後はこれらの作業を続行するとともに双方の系の比較によって得られた遺伝子を分類することを計画している。