hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
高速NOx流通条件下で駆動する光アンモニア脱硝システムの開発

また,吸着種の反応性の検討によって,本反応では触媒上に吸着したNOx種とNH3種がLangmuir-Hinshelwood型で反応し,N2が生成すると結論した.In situ DRIFTによる検討の結果,本触媒上では,NO/O2流通下で,NO2-種が生成し,さらにO2流通下で可視光照射すると,生成したNO2-種が酸化され,NO3-種が生成することがわかった.さらにNO2-種とNO3-種の反応性を詳しく解析し,本反応の反応中間体はNO2-種であると結論した.高温で燃料やゴミなどを焼成する焼成炉からは多量のNOxが排出される.このNOxはNH3を還元剤として用いた脱硝反応(アンモニア脱硝,4NO + 4NH3 + O2 →4N2 + 6H2O)により無害なN2へ還元除去される.これまでに,我々はTiO2光触媒上でアンモニア脱硝が常温常圧の温和な条件下で進行することを報告した.しかし,TiO2は可視光(>400 nm)を吸収することができないため,これ以上の活性の向上は難しいと考えられる.本研究において見出したN3色素修飾TiO2光触媒は,可視光照射下で,実用的な排ガス浄化触媒を上回るNOx分解活性を示した.本研究においては1活性点の数のコントロールするTiO2合成法の確立,2反応中間体であるNH2NOの脱離の促進,3可視光応答型光触媒の開発の3つの観点から新規触媒の合成および脱硝システムの改良を行う予定をしている.平成26年度においては上記の3に着目し,色素を用いた可視光応答化について検討を行った.その結果,ほぼすべての色素がTiO2上でうまく機能し,可視光照射下において非修飾のTiO2に比べて高いNO転化率,N2への選択率を達成した.27年度が最終年度であるため、記入しない。触媒化学平成27年度は3可視光応答型光触媒の開発の検討を継続して行う予定である.色素の種類によって活性の違いがすでに明らかとなっているので,この違いを明らかにするために各触媒の特性評価を行う.さらに,その反応機構を明らかにするべく各種分光法を用いて明らかにする.本研究においては1活性点の数のコントロールするTiO2合成法の確立,2反応中間体であるNH2NOの脱離の促進,3可視光応答型光触媒の開発の3つの観点から新規触媒の合成および脱硝システムの改良を行う予定をしている.平成25年度においては上記の2に着目し,律速段階がNH2NOの脱離であるため,NOの転化率およびN2の選択率の温度依存性の検討を行った.実際にNOの転化率は大幅に向上し,実用条件にも耐えうるNOの転化率を達成した.さらに,反応速度論的な観点からのアプローチによって,光アンモニア脱硝における温度効果を説明することができた.27年度が最終年度であるため、記入しない。27年度が最終年度であるため、記入しない。平成26年度は3可視光応答型光触媒の開発を検討する予定をしている.ポルフィリンなどの色素を修飾したTiO2が可視光応答型光触媒として働くかの検証を行う.どのような色素が高い活性を示し,その反応機構はこれまで提唱している反応機構と相違がないのかそれとも異なっているのかを各種分光法を用いて明らかにする.27年度が最終年度であるため、記入しない。2014年3月の出張において体調不良により出張を取りやめたため.旅費として使用する.
伝統的世界観が科学教育に及ぼす影響に関する国際比較研究

近未来の科学教育の理念を考える場合、科学者共同体の構築した「科学的世界観」と一般の人々がその生活世界において保持する「伝統的世界観」との関係はどうあるべきかという問題が、人々のアイデンティティ保持の問題と絡んで重要になる。本研究は、科学を本来的に異文化として受容してきた日本、アフリカ、中近東、各地の先住民の人々に対する科学教育の中で、伝統的世界観と科学的世界観の対立がどのような形で出現し、またそれにどう対処してきたかを比較検討し、研究者間で相互理解を深め、その過程を通じて、来るべき多文化共存社会にふさわしい新しい科学教育を構築するための基本枠組について討議してきた。研究者間での共同討議はまず、インターネット上のリストサーブ「TRACOS-L」を用いて3ケ月間実施された。ここでは、まず、traditional,indigenous,aboriginal,non-westernといった用語問題が議論され、さらに本研究の基本問題として、「科学の定義問題」「土着科学と西洋科学の関係」「自然哲学と科学的世界観の関係」「伝統的コスモロジーと合理性」「構造主義言語学とネガティビティ」などが議論された。また、科学の教授学習過程に関しては、「併存的学習」「文化的境界横断」「共同参加」「象徴的暴力」「文化適応」といった概念が議論された。次いで、茨城大学において1週間にわたって全員参加の共同合宿集会を実施し、それぞれの問題点についてつっこんだ議論を行い、暫定的結論を「水戸文書」としてとりまとめた。それは、全員のディスカッション論文、TRACOS-Lの議論のログファイルとともに資料集に編纂され、本研究領域での世界初の研究資料として、興味を示している世界各地の研究者に送付された。本研究の議論を土台にして、今後、この領域の研究が世界的規模で拡大していくことが期待される。研究者間での共同討議はまず、インターネット上ノリストサーブ「TRACOS-L」を用いて3ヶ月間実施された。また、科学の教授学習過程に関しては、「併存的学習」「文化的境界横断」「共同参加」「象徴的暴力」「文化適応」といった概念が論議された。それは、全員のディスカション論文、TRACOS-Lの議論のログファイルとともに資料集に編纂され、本研究領域での世界初の研究資料として、興味を示している世界各地の研究者に送付された。
人間の意思決定を支援する,情報可視化技術を用いた対話的なインタフェース

本年度の目標は、外的情報検索を伴う意思決定における情報分析作業を支援する、汎用的な情報分析インタフェースを構築することであった。本研究で対象とする意思決定は、探索的な外的情報検索と、情報分析を伴って行われる意思決定である。個人で多量の情報を取り扱える現在、意思決定のための情報分析作業中に、意思決定において重要かつ気づきにくい情報を見落とし易いという問題がある。また、ユーザは、外的情報検索と、収集した情報の分析作業を別々に行う必要があった。本研究では、意思決定において重要かつ気づきにくい情報をユーザに提示するほか、情報収集作業と情報分析作業を統合し、ユーザが同一のインタフェース上で両方の作業を行えるようにする。目標を達成するためのサブゴールは、1、意思決定において重要かつ気づきにくい情報の提示を可能にする、2、汎用的なシステム設計のために、インタフェースと検索を行う外部システムを分離するモデルを構築する、である。1、を実現するために、前年度に構築した「キーワードマップ」を拡張した。具体的には、キーワード間の関連性が総合的には弱くとも、関連性に含まれる属性の何れかが強い場合、キーワード間を赤色のリンクで結びユーザに属性名を提示する「気づかせ機能」を実装した。ユーザに多数の選択肢を与え、気づかせ機能が意思決定に及ぼす影響について検証した結果、気づきにくい選択肢に気づかせる効果を示した。2、を実現するために、エージェントアプローチを用いて情報収集エージェントとキーワードマップを連携させ、ユーザの意図に応じた探索的情報検索を可能にした。具体的には、KMキューブと呼ぶ仮想的な3次元データキューブを情報収集エージェントとキーワードマップの間に置き、ユーザの意図がKMキューブへのOLAP操作に対応づけるモデルを提案した。3つの実装システムを提案モデルと比較することで、モデルの有効性を示した。本年度の目標は、意思決定のために多角的な視点からの情報分析作業を支援する、汎用的な対話的情報可視化インタフェースを構築することであった。本研究で対象とする意思決定は、ユーザの要求が不明確で、探索的情報検索と、情報分析を伴って行われる意思決定である。本年度の目標を達成するために、サブゴールとして、(1)ユーザの外的情報検索意欲を向上させる、(2)ユーザの意思決定方略に応じた情報分析を可能にする、を設定した。(1)は、ユーザの意図に応じて、繰り返し外部にある関連情報(ユーザにとって既知ではない関連情報)を検索することが、より良い意思決定のために重要であると知られているため、サブゴールとして設定した。(2)は、ユーザが多属性を含む代替案の比較検討を行う際に、大きく分けて2種類の意思決定方略(相補的方略・非相補的方略)を用いることが知られているため、サブゴールとして設定した。提案手法は、可視化対象のオブジェクト同士の関連性に含まれる複数の属性の重みを、ユーザ自身の重要度に応じて変化させ、動的な可視化を行うものである。ユーザは、数値入力や式の作成により重要度を表現するのではなく、マウスのみの操作で視覚的に重要度を表現できる。また、ユーザは任意のタイミングで、重要度を反映した可視化表現を得ることができる。提案手法は、情報分析中にユーザの要求(嗜好)が変化しても柔軟に対応可能であり、明確な要求を満たす情報を効率的に探索する手法とは一線を画する。オンラインショッピングを対象にした被験者実験を行った結果、提案手法により、情報分析中のユーザの、新たな検索意欲を高めることが可能になったことを示した。また、柔軟に属性の重みを変更できることから情報分析中に変化するユーザの意思決定方略に応じた情報分析が可能になったことを示した。
生殖腺非依存的な脳の性分化機構の解明

本研究は、分子生物学的・組織学的解析を通じて、発生期の脳の性分化や形態形成におけるSteroidogenic factor 1(SF-1)という転写因子の役割を明らかにすることを目的としている。実験動物にはこれまでと同様、ニワトリを用いた。鳥類は過去の知見より生殖腺の性に非依存的な脳の性分化機構の存在が示唆されている。これまでの研究から、生殖腺に性差が現れる前の時期である発生初期(3-6.5日胚)の脳において、SF-1 mRNAの発現が明瞭にみられ、さらにその発現部位が間脳の腹側に限局するという新たな知見を得ている。この結果を受けて2年度以降から本年度までの間は、SF-1 mRNAの発現がその後、発生後期にわたってどのような挙動を示すのかをRT-PCR法やin situ hybridization法を用いて解析した。結果、発生期を通して間脳でのみSF-1 mRNAが発現することが示唆できた。加えてSF-1関連因子として、性ステロイドホルモン情報伝達系に関わるものや性分化関連因子など数個について、同様の方法を用いた発現解析を行った。その結果、RT-PCRのレベルでは脳で数因子の発現が確認されたため、これらがSF-1と関連し発生期の脳形成に重要な役割を担っている可能性が考えられたが、発現部位の同定までは至らなかった。また、SF-1発現部位の形態学的解析として、発生期における神経核形成の概要を捉えるため、クラシルバイオレットを用いた染色を行った。その結果、孵化直前の胚の脳では、成体の脳に近い神経核形成が成されていることがわかった。さらに転写因子としてのSF-1の役割を考察するため、タンパク質レベルでの解析を行えるよう、抗体の作製を進めた。今後は抗体を用いてこれらの発現部位を明確にすることで、本研究の目的である発生期の脳におけるSF-1の役割を考察することが可能となると考えられる。得られた結果から、申請書の(2)に記したSF-1発現領域の形態学的解析にBrdUを用いる必要性はないと判断し、行わなかった。しかしその代わりに(3)に記したニッスル染色法による形態学的解析を発生後期の胚に関しても行うことができた。また、(1)のSF-1の発現部位の経時的な観察だが、抗体作製が終了せずproteinレベルでの発現部位の同定まで進行しなかったが、設計段階やタンパク発現コンストラクト作製段階での精密度は上がった。今後は、初期を中心に発生期を通したSF-1 mRNA、および関連因子の発現解析を進める。それに加え、SF-1の抗体を用い、タンパク質レベルでのSF-1発現部位の同定や、Chip-assay法による転写因子としての機能解析を行うことで、発生期の脳におけるSF-1の役割を解析することが可能となると考えられる。留意すべきは、使用する組織の扱い方である。発生の段階に応じて、脳の組織は細胞密度や大きさや硬さを大きく変化させる。そのため、同じ脳部位を比較する際も、どの部位をどの程度ピックアップするか基準を正確に設けるべきである。また切片の作製法や染色プロトコルの変更も随時行う必要がある。抗体の精度も最重要課題である。本研究は、Steroidogenic factor 1(SF-1)という転写因子を中心とした分子生物学的・組織学的解析を通じて、生殖腺からの影響を受けない脳の性分化機構の実体を明らかにすることを目的としている。実験動物としては胚操作が簡便なニワトリを用いた。過去の知見より鳥類は、生殖腺の性に非依存的な脳の性分化機構の存在が示唆されている。そこで生殖腺に性差が現れる前の時期である発生初期を中心として、以下のような実験を行った。まずは発生初期の脳におけるSF-1の発現をRT-PCRにより経時的に確認した後、in situ hybridizationによりその発現部位を観察した。その結果、脳におけるSF-1 mRNAの発現は発生の初期(3-6.5日胚)からみられ、in situ hybridizationにより観察できるそのシグナルは強く明瞭であることがわかった。また、このSF-1の発現は間脳の腹側全体に広く観察され、間脳の形成と共に拡大していた。マウスによる知見から、発生期の脳におけるSF-1の発現はE9.5からみられるという報告があるが、それよりも早い時期から脳でこのように明瞭な発現がみられることを示しているものは今回が初めてである。このことからもニワトリは発生期の脳におけるSF-1の役割を詳細に解析するのに有用なモデルと成り得ると考えられる。続いて、脳アトラスとして利用するために行ったDAPIによる細胞核染色の結果から、SF-1発現領域の細胞密度が脳室周囲の神経上皮よりも低い様子が観察された。さらに増殖細胞を検出するために行ったBrdUを用いた実験から、SF-1発現部位の拡大が神経上皮において増殖した細胞が移動した後にSF-1を発現するという一連の現象によるものであることが示唆できた。本研究は、性分化や形態形成に重要な役割を担うことが知られるSteroidogenic factor 1 (SF-1)という転写因子を中心とした分子生物学的・組織学的解析を通じて、発生期の脳の性分化における生殖腺との関わりを明らかにすることを目的としている。実験動物には前年度同様ニワトリを用いた。

そこで前年度は生殖腺に性差が現れる前の時期である発生初期を中心として、発生初期(3-6.5日胚)の脳におけるSF-1の発現をRT-PCR法やin situ hybridization法を用いて解析し、その発現部位が間脳の腹側に限局することを明らかにした。このように発生の早い時期から脳での明瞭な発現が観察されたのは初めてのことであり、この結果を受けて本年度はSF-1mRNAの発現がその後、後期にわたってどのような発現分布を示すのかをin situ hybridization法を用いて解析した。あわせてSF-1の影響を強く受けることが示唆される性ステロイドホルモン受容体の一種ERαの発現解析も行った。これらの発現部位を明確にすることで発生期の脳におけるSF-1の役割を考察することが可能となり、本研究の目的により近づくことが期待できる。また、SF-1発現部位の形成過程として細胞の増殖と移動を検出するために行ったBrdUを用いた実験では、投与濃度を検討することで、より長時間の細胞移動を観察することが可能となった。さらにSF-1関連因子として、性ステロイドホルモン情報伝達系に関わるものやSF-1と共合して下流の遺伝子発現に関わるものなど新たに数因子を選定し、RT-PCR法を用いた発現解析を行った。その結果、脳で数因子の発現が確認されたため、これらがSF-1と関連し発生期の脳形成に重要な役割を担っている可能性が考えられた。本研究は、分子生物学的・組織学的解析を通じて、発生期の脳の性分化や形態形成におけるSteroidogenic factor 1(SF-1)という転写因子の役割を明らかにすることを目的としている。実験動物にはこれまでと同様、ニワトリを用いた。鳥類は過去の知見より生殖腺の性に非依存的な脳の性分化機構の存在が示唆されている。これまでの研究から、生殖腺に性差が現れる前の時期である発生初期(3-6.5日胚)の脳において、SF-1 mRNAの発現が明瞭にみられ、さらにその発現部位が間脳の腹側に限局するという新たな知見を得ている。この結果を受けて2年度以降から本年度までの間は、SF-1 mRNAの発現がその後、発生後期にわたってどのような挙動を示すのかをRT-PCR法やin situ hybridization法を用いて解析した。結果、発生期を通して間脳でのみSF-1 mRNAが発現することが示唆できた。加えてSF-1関連因子として、性ステロイドホルモン情報伝達系に関わるものや性分化関連因子など数個について、同様の方法を用いた発現解析を行った。その結果、RT-PCRのレベルでは脳で数因子の発現が確認されたため、これらがSF-1と関連し発生期の脳形成に重要な役割を担っている可能性が考えられたが、発現部位の同定までは至らなかった。また、SF-1発現部位の形態学的解析として、発生期における神経核形成の概要を捉えるため、クラシルバイオレットを用いた染色を行った。その結果、孵化直前の胚の脳では、成体の脳に近い神経核形成が成されていることがわかった。さらに転写因子としてのSF-1の役割を考察するため、タンパク質レベルでの解析を行えるよう、抗体の作製を進めた。
抗インフルエンザウイルス薬と漢方薬の併用療法による早期ウイルス駆逐効果の検討

老化促進モデルマウスSAMP1に十全大補湯を投与すると、インフルエンザウイルスPR8株感染における生存率が有意に上昇し、十全大補湯は免疫低下した動物モデルにおいてインフルエンザ感染防御効果があることが判明した。また、十全大補湯あるいは補中益気湯と抗ウイルス薬オセルタミビルとの併用投与では、オセルタミビル単独投与より、肺中ウイルス量を抑制する効果が得られる事が示唆された。昨年度までの実験で、老化促進モデルマウスSAM P1に十全大補湯(以下十全)を投与すると、インフルエンザウイルスPR8株感染における生存率が有意に上昇すること、肺組織中のウイルス量は、十全投与群と非投与群で差異がなく、感染8日後からマウスは死んでいくにもかかわらず、感染2日後にピークを迎え、3日後には低下してしまうことが判明した。マウスの死因について検討したところ、肺から多数の細菌が分離されたこと、肺組織の観察で、細菌が散見されたことから、細菌の混合、2次感染によるものではないかと考えられた。また、3日後に肺中のウイルス量が低下する現象は、本実験で用いたPR8株とSAMP1マウスの組み合わせの系に特異的なものであった。十全、補中益気湯(以下補中)とタミフル(感染後4時間から5日間投与)の併用投与におけるPR8株感染実験では、感染2日後の肺中のウイルス量、感染8日後までの体重変化は、いずれの群も差異はなかった。しかし感染5日後、8日後のウイルス量は、十全、補中投与群では、ウイルス低下量を維持あるいはさらなる減少が認められたが、漢方薬非投与群は一旦低下したウイルス量がやや増加する傾向が見られた。通常PR8株感染マウスは感染8日後には体重が80%前後に減少するが、本実験でのタミフル投与マウスは90%前後の減少に抑えられた。このことから、本実験に用いたPR8株においてはタミフルの抗ウイルス効果が比較的低いものの、タミフルを投与した場合の肺中ウイルス量低下は、タミフルの抗ウイルス効果によるものだと考えられる。以上のことから、PR8株感染SAMP1マウスにおいて次の結果が得られた。1、十全投与は、生存率を有意に増加させる。2、タミフルとの併用投与では、十全および補中投与によって肺中のウイルス量を漢方非投与時に比べてさらに抑制する効果を得られる事が示唆された。
時分割XAFSによる反応中間体構造の動的研究法の開発

エネルギー分散型XAFS実験装置に設置できるように小型の弯曲機構を備えたミラーベント機構およびミラーを開発し、鉛直方向のビームの集光および高次光の抑制に効果的であることを確認した。フォトダイオードアレーを検出器として用いて光学系および検出系の評価実験を行った。本XAFS実験光学系では試料をビームの集光点付近に設置するが、従来行われていた二等辺三角形の分光結晶の底辺を保持しながら頂点を押す方式では十分に小さい集光を得られない。このため試料の厚さむらがスペクトルに反映してしまう問題があった。この問題点を解決するために長方形の分光結晶を円形に弯曲させる結晶ベント機構およびこのベント機構を分光器に取り付けるためのベント機構取付台を製作し、集光の評価を行った。また、フォトダイオードアレーの場合は読み出し速度に限界があり、将来の高速時分割実験の律速となるため、CCDをキネティックスモードで使用することとし、このためのキネティックス用光学システムを製作した。in situ触媒反応について、銅を担持したCu-ZSM-5触媒はNOの分解に対して高い活性を示し、この活性が銅のredox反応と関係していることが知られている。今回はこの触媒の40Torrの水素中における昇温還元反応を時間分解能1秒の時分割XAFS法で追跡し、反応開始時に二価であった銅が400450K付近で一価に還元され、更に550650Kで0価に還元されていることが分かった。XAFSの解析より、550K付近では平均としてCu_3構造をとっていたものが昇温とともにクラスターがZSM-5のケージから外に移動して成長し、670KではCu_<7.8>となっていると解釈できる。ストップトフロー反応装置を用いた溶液反応については予備的な実験を行い、本研究で用いた光学系、検出系を用いて解析に耐えるスペクトルを得られることを確認した。本研究で使用する予定のX線用CCD検出器の画素サイズはフォトダイオードアレーと比較して小さい、特に鉛直方向の幅が小さいためX線スペクトルを鉛直方向に縮小する必要がある。このために分散型XAFS実験装置に設置出来るように小型の弯曲機構を持ったミラーベント機構及び同目的に使用するミラーを製作した。ミラーベント機構の制御には当初予定していたパルスモーターコントローラーに替えてパームトップパソコンとインテリジェントパルスモータードライバーを用いたシステムを採用した。in situ触媒反応について、4wt%の銅を担持したCu-ZSM-5触媒はNOの分解に対して高い活性を示し、この活性が銅のredox反応と関係していることが知られている。今回はこの触媒の40Torrの水素中に於ける昇温還元反応を時分割XAFS法で追跡し、XAFSスペクトルに顕著な変化が現れることが観測されている。この中で、現在の三角形の分光を弯曲したポリクロメーターでは集光ビームサイズの大きさのために試料のムラがスペクトル上に現れることがあることが確認された。ストップトフロー反応装置を用いた溶液反応についても予備的な実験を行なった。本研究費の採択が10月末であった事もあり、これらの予備的な実験結果を基にCCD検出器の前置光学系、in situ触媒反応装置等についての設計、楕円形状に弯曲できるベンダーを用いたポリクロメーターの開発を行い、平成12年度にはシステムの第一段階の開発を終える予定である。昨年度製作したミラーベント機構およびミラーいて、鉛直方向のビームの集光および高次光除去を行える条件を実現し、フォトダイオードアレーを検出器として用いて光学系および検出系の評価実験を行った。

本XAFS実験光学系では試料をビームの集光点付近に設置するが、従来行われていた二等辺三角形の分光結晶の底辺を保持しながら頂点を押す方式では十分に小さい集光を得られない。このため試料の厚さむらがスペクトルに反映してしまう問題があった。この問題点を解決するために長方形の分光結晶を円形に弯曲させる結晶ベント機構およびこのベント機構を分光器に取り付けるためのベント機構取付台を製作し、集光の評価を行った。また、フォトダイオードアレーの場合は読み出し速度に限界があり、将来の高速時分割実験の律速となるため、CCDをキネティックスモードで使用することとし、このためのキネティックス用光学システムを製作した。in situ触媒反応について、銅を担持したCu-ZSM-5触媒はNOの分解に対して高い活性を示し、この活性が銅のredox反応と関係していることが知られている。今回はこの触媒の40Torrの水素中における昇温還元反応を時間分解能1秒の時分割XAFS法で追跡し、反応開始時に二価であった銅が400450K付近で一価に還元され、更に550650Kで0価に還元されていることが分かった。XAFSの解析より、550K付近では平均としてCu_3構造をとっていたものが昇温とともにクラスターがZSM-5のケージから外に移動して成長し、670KではCu_<7.8>となっていると解釈できる。ストップトフロー反応装置を用いた溶液反応については予備的な実験を行い、本研究で用いた光学系、検出系を用いて解析に耐えるスペクトルを得られることを確認した。
金属クラスターハライドの活性化と触媒としての利用

ハライドクラスターと呼ばれる合成物質群が知られている。高温安定性や多原子多中心系、中間酸化状態の金属などの特徴を備えながら触媒としての利用例は無かった。そこで触媒としての利用研究に着手した。取り扱いが容易な5-7族金属塩化物クラスターを合成し、高温でも反応が可能で反応スクリーニングのためのパルス法にも転用可能な常圧固定床気相流通系を設置した。まずクラスターの活性化を試みた。水素またはヘリウム気流下加熱を行ったところ、150°C付近でHC1の発生が始まり、400°C以上まで続いた。このクラスターを触媒とすると、酢酸フェニルのケテンとフェノールへの分解やアルコールの脱水、オレフィンの二重結合異性化、ハロゲン化アルカンの脱ハロゲン化水素などが進行した。世界に先駆けて、クラスターの発見後143年目にして「ハライドクラスター触媒」を実証した。そしてここに無機化学の金属ハロゲン錯体の分野と、有機化学の触媒の分野の融合領域が誕生した。上記反応は従来から固体酸触媒によることから、活性化されたクラスターをピリジン吸着法で調べたところ、ブレンステッド酸点の生成が確認された。すなわち、モリブデンクスター(H_3O)_2[(Mo_6Cl_8)Cl_6]の場合、[(Mo_6Cl_8)Cl_4(OH_2)(OH)]に変化し、このヒドロキソ基のプロトンが活性点であると結論づけられた。さらに反応の探索を行った結果、通常白金族金属が行う脱水素と水素化分解や、4族金属化合物が行う重合などの触媒となることも分かった。今後これらの触媒活性出現の機構を探る一方、新たな形式の活性化を求めた研究を行う。最終的な目的はこのハライドクラスター触媒の適用範囲とその限界を明らかにするとともに、これでしか実現できない新規触媒反応を開発し、「ハライドクラスター触媒」という新しい学問領域を完成させることにある。ニオブ及びモリブデン、タンタルタングステン、レニウムのクラスターハラィド(主として塩化物)を触媒として、気相流通系で1-ヘキセンの水素化及び異性化反応を行った。合成したクラスターハライド自体に触媒活性は無いが、200度以上の温渡で水素またはヘリウム気流下一時間程度焼成することによりレニウムを除く他のクラスターは触媒活性が出現した。すべての触媒に共通して、水素化活性に比べ異性化活性は高く、異性化生成物であるシス及びトランス2-ヘキセンの生成量は後者の方が前者の2倍と多かった。この結果は常用される不均一系白金族金属触媒を用いたときとは逆だったことから、常用の触媒とは異なった機構で反応が進行する事が示唆された。一方、クラスターハライドを触媒として酢酸フェニルの分解反応を試みた。上記の反応と同じく、クラスターハライドは200度以上で前処理した場合に顕著な触媒活性が出現し、ケテンとフェノールを生成した。前処温度は250度で最高活性を得た。以上の反応例を通じ、クラスターハライドは,活性化処理により触媒となることを初めて明らかにした。つぎに、クラスターハライドの前処理温度を変えた試料についてX線とラマンで調べた。クラスターの種類により挙動は若干異るが、たとえば今回最高活性を与えたニオブクラスターの場合、X線解析からは100度で結晶構造が崩壊することが、ラマン分光からは250度で配位塩素が一部脱離するが金属骨格はそのまま残ることが分かった。

そして触媒活性は前処理温度200度以上で出現し、250度で最も高かったことを考慮すると、結晶構造の崩壊ではなく、金属骨格を残したままハロゲン配位子が一部熱的に除去されることによりクラスターが触媒活性を発現する事が明らかとなった。ニオブ及びモリブデン、タンタル、タングステンの塩化物クラスター[(M6C112)C12(H2O)4]・4H2O(M=Nb, Ta)、(H3O)2[(Mo6C18)Cl6]・6H2O(M=Mo, W)を触媒として、気相流通系で1-ハロゲン化ペンタン(XCH2(CH2)3CH3,X=F, Cl, Br, I)の反応を行った。クラスターハライド自体に触媒活性は無いが、200度以上の温度で水素またはヘリウム気流下一時間程度焼成することにより触媒活性が出現し、脱ハロゲン化水素化合物の1-ペンテンが主生成物として、そしてそれが異性化したシス-及びトランス-2-ペンテンが副産物として生成した。すべての触媒に共通して、小さなハロゲンの方が反応性が高かった。また、水素雰囲気下での反応も含め、水素化分解生成物であるペンタンは全く生成しなかった。不均一系白金族金属触媒を用いた時は水素化分解のみが進行することが知られているが、V族VI族ハライドクラスターはこれら白金族金属とは異なった機構で反応が進行する事が示唆された。固体塩基としての性質が現れたと考えられる。また、同様に前処理したハライドクラスターは、エタノールの分子間脱水反応でエーテルを、分子内脱水反応でエチレンを生成することが観察された。そして、プロパノール以上の高級アルコールを原料にすると、分子内脱水反応のみが進行することが見いだされた。固体酸であるアルミナや、プロトン酸である濃硫酸がこの反応の触媒となることが従来から知られている。さらにシクロヘキサノンを原料にすると、脱水反応が進行しシクロヘキセンやベンゼンを与える一方、脱水素反応も併発し、シクロヘキセノンやフェノールを与えることが分かった。以上のように、ハライドクラスターは適当な条件で活性化処理を行うと、触媒活性が出現し、固体酸や固体塩基として振る舞うことが見いだされた。ニオブ及びモリブデン、タンタル、タングステン、レニウムの塩化物クラスター([(M6C112)C12(H2O)4]・4H2O(M=Nb,Ta)、(H3O)2[(M6C18)C16]・6H2O、<M=Mo,W)、[Re3C19])を触媒として、気相流通系でトルエンのメタノールによるアルキル化反応を行った。クラスターハライド自体に触媒活性は無いが、200度以上の温度で水素またはヘリウム気流下一時間程度焼成することにより触媒活性が出現し、o-およびm-,p-キシレンが生成し、さらにアルキル化が進んだトリメチルベンゼンが少量生成した。生成物はo-,p-配向性であった。ベンゼンを原料にしてもこの反応は進行しないが、キシレンを原料にするとトリメチルベンゼンが生成し、反応性はトルエン原料の時より高かった。加熱によるクラスターの活性化処理時に塩化水素の発生が見られたことに加え、活性化処理後のクラスターの分析から金属に対し塩素が不足したクラスターが生成したこと、X線分析やラマン分光分析の結果から金属骨格は保持されているが配位ハロゲンの配位様式が変更された構造であることが推定された。以上のことを踏まえ触媒活性発現機構としては、配位水の水素と配位塩素が塩化水素として脱離し、クラスター表面にオキソまたはヒドロキソ配位子が生成し、
EVI1・MEL1ファミリーによる細胞運命決定能

あ転写因子EVI1/MEL1ファミリーは難治性骨髄性白血病を引き起こす原因遺伝子..転写因子としてヒト白血病より単離した。EVI1およびMEL1ホモ欠損マウスは脳神経発達異常・造血異常を来し胎児死亡する。さらにMEL1ヘテロ欠損マウスは骨軟骨異常を示しヒト1p36欠失症候群類似の症候を示す。ヒト1p36欠失症候群は遺伝的な1p36短腕の部分欠失の結果、骨軟骨異常、顔面の変形、精神遅延、心腎異常等を伴う遺伝性疾患である。ヒト1p36欠失症候群のSNPアレイ解析によりMEL1はその共通欠失領域に存在した。そこでMEL1ヘテロ欠損マウスが1p36欠失症候群の候補遺伝子であることを証明するため、骨分化、軟骨分化異常についてヘテロマウスより骨・軟骨細胞を採取し検討を行った。その結果MEL1発現は骨分化を阻害し、軟骨分化を促進する方向に働くことがわかった。この機構は、さらにBMP2情報伝達系を調べた処、MEL1はBMP2情報伝達系を骨芽細胞では阻害し、軟骨芽細胞系では、促進することがわかった。その転写調節機構を検討し、Nkx遺伝子群を転写調節し、分化の調節因子であるGATA2そのものの転写を制御していることを同定した。さらに分子機構として細胞局在の違いと、細胞内におけるタンパク質結合の違いに依存することが考えられさらなる検討を行っている。またMEL1もEVI1と同様に神経幹細胞、造血幹細胞維持に関係しており、MEL1ヘテロ欠損マウスにおいて長期造血幹細胞異常が同定された。さらにMEL1 conditional KOマウスの作成が終了し、幹細胞異常の分子機構を明らかにしていく予定である。26年度が最終年度であるため、記入しない。我々はt(1;3)転座を有する急性骨髄性白血病の転座切断点近傍よりMDS1/EVI1-like gene 1 (MEL1)を同定した。本遺伝子の機能を解析する為にMEL1欠損マウスを作製したところ、ホモ欠失マウスは胎生致死を示した。しかしヘテロマウスにおいて眼球突出、頭蓋変形等の様々な表現形を確認し、その表現形が難治性疾患である1p36欠失症候群の症状と類似していることを見いだした。1p36欠失症候群はヘテロ欠損で発症するハプロ不全の疾患である。我々はSNPアレイを用いた解析により、患者検体における共通欠失領域に、既に原因遺伝子の一つと考えられているSKIと共にMEL1が存在している事を確認した。SKI欠損マウスはホモ欠失により口蓋裂などの頭蓋顔面変形が見られるがヘテロでは見られないため、MEL1が大きな役割を持っていることが考えられる。そこで骨分化、軟骨分化に関してMEL1の発現を検討したところ、骨軟骨細胞において、未分化段階での発現が低く骨分化が進むに連れて発現が認められることが明らかになった。MEL1ヘテロ欠損マウスにおける骨分化の促進と、軟骨分化の遅延が起きており、さらにMEL1過剰発現系における骨軟骨分化の影響を検討したところ、軟骨分化の促進と、骨分化の抑制が見られた。この影響のひとつとしてSKI/MEL1の複合体はR-Smad (Smad2/3)に結合する事により、TGFβシグナルを遮断するが、我々は骨軟骨細胞株において、MEL1とR-Smad (Smad1/5)が結合している事が明らかとし、本遺伝子がBMPシグナルの伝達に不可欠であることが分かってきた。従ってこのBMP情報伝達系が骨軟骨分化への影響が重要な鍵だと考え、その検討を進めている。

本年度計画として、EVI1/MEL1遺伝子ヘテロ欠損マウスの神経・中胚葉発達異常についてその相違点を比較検討する。特にMEL1へテロ欠損マウスでは1p36欠失症候群と比較し、骨細胞分化、軟骨分化についてin vivo、in vitro分化系を用いた検討を行い、運命決定因子としての性状を明らかにする。という目的で研究をスタートした。その結果、まずMEL1へテロ欠損マウスにおける骨軟骨異常の性状が明らかになり、1p36欠失症候群とかなりの類似性を見せたこと、2番目に1p36欠失症候群のゲノム解析を行い、1p36共通欠失領域を同定でき、その領域にMEL1遺伝子が含まれていたこと、3番目にMEL1へテロ欠損マウス由来の骨軟骨細胞を用いて、骨軟骨分化実験を行い、骨軟骨分化異常が見られたこと、4番目に骨軟骨細胞株を用いてMEL1遺伝子の過剰発現、shMEL1導入実験等に寄り、BMP情報伝達にMEL1遺伝子が関わる事が同定できたこと、5番目にMEL1機能は骨と軟骨で逆転している可能性、細胞質と核との局在の違いがある事、機能的に両者は異なる事が考えれること、6)RUNX2の発現がその鍵を握っている可能性がある事、等の結果を得られている。これらの結果を統合して、さらに直接的なMEL1タンパク質の機能を明らかにしたい。これまでの結果を踏まえ、次の研究計画を立てている。先ず始めに、MEL1の骨軟骨分化に関わる機能解析について;BMP2情報伝達系におけるMEL1の機能解析として、SMADタンパク質との結合能力、細胞質と核の局在解析、その他タンパク質結合の違い、細胞内での修飾の違いと局在の違いについて、一つ一つ検討を行う。またRUNX2の転写調節機構についてプロモーター活性を含め、機能解析を進める。2番目として、MEL1コンディショナルノックアウトマウスの作製について;コンベンショナルノックアウトマウスを構築したところ、ホモ欠損マウスは胎性致死であることが明らかとなった。そこで、MEL1遺伝子の役割を更に解析する為に、コンディショナルノックアウトマウスの構築を開始した。本マウスにおいて、各種Creマウスを用いて、造血、骨形成等における影響を検討する予定である。また、表現形の再現確認を目的として、現在、異なるES細胞由来のノックアウトマウスの再構築を進めている。3番目としてMEL1とSKIの関連性についての検討について;我々はMEL1とSKIが複合体を作る事を既に報告しており、この二つの遺伝子が1p36欠損症候群の発症に関わっていると考え、SKI/MEL1の二重欠損マウスの構築を進めている。またin vitro実験においても1)の実験系を基盤として、SKIの関与を検討するため、過剰発現系、shSKI導入系を骨軟骨分化系に導入し、MEL1と共にその関与の検討を行う。
日本の飲料・食品産業に関する国際関係経営史研究

本研究は飲料・食品企業を対象とした国際関係経営史研究として、主に日本における外資系飲料・食品企業の事業展開の歴史の考察を進めることが目的である。平成30年度は、主に次の取り組みを実施した。1本研究を進める上で必要な先行研究の吟味。昨年度に引き続き、日本における飲料・食品企業・産業の歴史研究、多国籍飲料・食品企業の歴史研究、多国籍企業の発展に関する理論研究を中心に吟味を行った。主に、多国籍企業や海外子会社の進化に関する理論的知見を深めた。2調査対象企業に関する史料収集とその検討。調査対象企業や競合他社に対する調査(インタビューや史料収集)を実施し、市場での競争状態や各社の狙い等についての共通点および相違点が分かってきた。3一部対象企業の歴史について、成果物の公表。コカ・コーラ社の日本事業の歴史的経緯については、主に次の論文で明らかにした。竹内竜介(2019)「外資系企業の日本市場参入とビジネス・システムーコカ・コーラ社の事例ー」『横浜経営研究』第39巻3・4号、25-45頁。コカ・コーラ社の日本市場での発展経緯おいて、原料調達生産販売という一連の流れを構築することができるかが重要であった。そしてそれは同社単独で行うのではなく、関連する企業と協働体制を作り上げることによって実現した。こうした協働体制をビジネス・システムと捉え、同社が日本でビジネス・システムを構築し、コーラ飲料市場で圧倒的な地位を確立するに至る経緯を明らかにしたのが本論文である。史料の収集および企業調査も一部企業については滞りなく進められている。また競合他社についての調査も行えている。こうした調査が進められたことによって、外資系飲料・食品企業が克服すべき経営課題の実態を見出しつつある。こうした課題の克服に向けて、各社がどのように試行錯誤を繰り返したのか、その歴史的経緯について資料に基づいた検討が進められている。例えば、コカ・コーラ社を対象として、第二次世界大戦後の日本市場参入からコーラ飲料市場で圧倒的な地位を確立した1970年代前半までの時期を対象に、その日本事業の歴史を明らかにした。以上の点から、進捗状況に関しては、おおむね順調と評価できる。今後の研究の進め方として以下を想定している。1対象とする飲料・食品市場の発展に関する歴史(市場全体の歴史、当該企業の歴史、競合他社の歴史)を明らかにするための史料収集およびその分析。2外資系飲料・食品企業の歴史を捉えるための理論的枠組みについての知見を深める。3異なる飲料・食品を扱う企業間の比較を進め、各時代における飲料・食品事業の特性を見出すことに努める。平成29年度は、主に以下の点に注力を置いて研究を進めた。1本研究を進める上で必要な先行研究の吟味、2ユニリーバ社、コカ・コーラ社に関する史料収集とその検討。1に関しては、日本における飲料・食品企業・産業の歴史研究、多国籍飲料・食品企業の歴史研究、海外子会社のマネジメントに関する理論研究を中心に吟味を行った。飲料・食品企業の経営活動及びその国際化を対象とした研究では、マーケティングなど職能に焦点を絞った研究、経営者の企業家精神に焦点を置いた研究が多いことが分かった。一方、特に外資系企業を対象とした研究はそもそも少ないうえに、時代ごとの活動に関する特徴の分析や各企業が展開する事業の多様化・複雑化に関する分析、本社と外資系企業との関係性の変化に関する分析は乏しいことが分かった。2に関して、企業アーカイブへの訪問を含め一次史料・二次史料の収集とその検討を進め、関係企業の範囲の拡大、取扱製品の多様化・複雑化、外資系企業による主体的行動が生じていることが分かってきた。1と2の成果から、本研究を進めるにあたって、「海外子会社の進化」および「自社外部のアクターとの関係性」を研究枠組みとして設定することによって、事例の考察を進めることができるのではないかと検討を始めたことが、今年度の成果である。研究枠組み及びコカ・コーラ社の日本市場への参入初期の歴史に関しては、一部を研究成果として拙著にまとめている。また「海外子会社の進化」を研究枠組みとして外資系企業の歴史分析を試みており、一部成果を得ている。「海外子会社の進化」および「自社外部のアクターとの関係性」という分析枠組みに基づいて、外資系企業を分析するという作業を進めている。特に、日本コカ・コーラ社の活動の歴史については書籍にて一部を既に公表している。また、史料の収集や検討も一部企業については滞りなく進められており、複数の研究成果を生み出すことが可能と考えられる。

コカ・コーラ社の日本事業の歴史的経緯については、主に次の論文で明らかにした。竹内竜介(2019)「外資系企業の日本市場参入とビジネス・システムーコカ・コーラ社の事例ー」『横浜経営研究』第39巻3・4号、25-45頁。コカ・コーラ社の日本市場での発展経緯おいて、原料調達生産販売という一連の流れを構築することができるかが重要であった。そしてそれは同社単独で行うのではなく、関連する企業と協働体制を作り上げることによって実現した。こうした協働体制をビジネス・システムと捉え、同社が日本でビジネス・システムを構築し、コーラ飲料市場で圧倒的な地位を確立するに至る経緯を明らかにしたのが本論文である。史料の収集および企業調査も一部企業については滞りなく進められている。また競合他社についての調査も行えている。こうした調査が進められたことによって、外資系飲料・食品企業が克服すべき経営課題の実態を見出しつつある。こうした課題の克服に向けて、各社がどのように試行錯誤を繰り返したのか、その歴史的経緯について資料に基づいた検討が進められている。例えば、コカ・コーラ社を対象として、第二次世界大戦後の日本市場参入からコーラ飲料市場で圧倒的な地位を確立した1970年代前半までの時期を対象に、その日本事業の歴史を明らかにした。以上の点から、進捗状況に関しては、おおむね順調と評価できる。今後の研究の進め方として以下を想定している。1日本コカ・コーラ社の事例について、既に公表済みのものを含め、新たな事実を加える形で、学術雑誌での公表を目指す。2ユニリーバ社の紅茶事業に関する収集済み史料の分析を引き続き行い、日本でのお茶事業の展開過程の詳細を解き明かし、成果物についての公表を目指す。3日本の紅茶市場の歴史に関する史料の収集に努め、紅茶市場の歴史におけるユニリーバ社の活動を位置づけることに努める。4新たな企業についての史料収集およびその分析を進める。具体的には、ハインツ社とケロッグ社の事業展開および競合他社に関する史料の収集を進める。5異なる飲料・食品を扱う企業間の比較を進め、各時代における飲料・食品事業の特性を見出すことに努める。1対象とする飲料・食品市場の発展に関する歴史(市場全体の歴史、当該企業の歴史、競合他社の歴史)を明らかにするための史料収集およびその分析。2外資系飲料・食品企業の歴史を捉えるための理論的枠組みについての知見を深める。3異なる飲料・食品を扱う企業間の比較を進め、各時代における飲料・食品事業の特性を見出すことに努める。今年度は、在外研究中ということもあり、一次史料の収集については主にユニリーバ社へのアクセスが中心となった。そのため、国内での史料館等への訪問は十分に行えなかった。また文献調査や二次史料の収集を執り行い、それら史料と先行研究から導き出した作業仮説との検討を繰り返し、研究枠組みの導出に注力していた。
プラズマ利用によるハイブリッド表面創製材の疲労強度信頼性評価

表面改質処理による金属材料の疲労強度信頼性の向上を目的として、低合金鋼SCM440、熱間金型用合金工具鋼SKD61および焼結高速度鋼HAP10に物理的気相蒸着法(PVD)による窒化チタン(TiN)被覆処理、プラズマ・イオン窒化の一種であるプラズマ光輝窒化処理、およびそれら両者を複合処理した3種類の表面改質処理、さらにガス窒化処理を施した試料の疲労強度特性について検討を行った。得られた主な結論は以下の通りである。1.プラズマ光輝窒化処理を施すことによって、約70μm程度の表面層の硬度が向上し、また高い圧縮残留応力が生成される。硬度分布並びに残留応力分布にプラズマ光輝窒化処理材と複合処理材に差違は認められなかった。また、ガス窒化処理によって試料の深部まで硬化され、その程度はプラズマ光輝窒化処理材よりも大きい。2.表面改質処理によって疲労き裂発生起点は表面より内部に遷移する。内部き裂発生および進展挙動を明らかにする為に、破面の3次元トポグラフィ情報を用いて破面を再構築して破壊過程をコンピュータシミュレーション(FRASTA法)した。その結果、内部き裂進展を可視的に再現でき、内部き裂進展に及ぼす表面層の影響を詳細に検討できることが明らかとなった。3.三種類の材料の3%塩水中における腐食疲労試験を行い、腐食疲労強度特性に及ぼす表面改質処理の影響について検討した。TiN被覆処理による腐食疲労強度特性の改善効果は少ない。これは製膜中における微小欠陥の影響であることが明らかとなった。プラズマ光輝窒化処理材では窒化層形成が基材によって異なり、腐食疲労強度特性は基材によって異なる傾向を示した。試料表面に窒化物が形成されると、それが環境遮断効果として作用し耐腐食疲労性は向上する。この効果はガス窒化処理材において顕著に認められた。表面改質処理による金属材料の疲労強度信頼性の向上を目的として、低合金鋼SCM440および熱間金型用合金工具鋼SKD61に物理的気相蒸着法(PVD)による窒化チタン(TiN)被覆処理、プラズマ・イオン窒化の一種であるプラズマ光輝窒化処理、およびそれら両者を複合処理した3種類の表面改質処理を施し、表面改質層の諸特性および疲労強度特性について検討を行った。1.TiN被膜の密着性をスクラッチ試験によって評価した結果、プラズマ光輝窒化処理した上にTiN被覆処理を施すことによって、密着性は大幅に向上する。2.プラズマ光輝窒化処理を施すことによって、約70mum程度の表面層の硬度が向上し、また高い圧縮残留応力が生成される。3.SKD61鋼の疲労強度は表面改質処理によって向上し、TiN被覆処理、プラズマ光輝窒化処理、複合処理の順に向上率は大きくなった。また、SCM440鋼の疲労強度は未処理材とTiN被覆材は同程度で、改善の効果は認められないが、プラズマ光輝窒化処理によって疲労強度は顕著に向上した。また、複合処理材は疲労限度近傍でプラズマ光輝窒化処理材よりも疲労強度の向上が認められた。4.複合処理材およびプラズマ光輝窒化処理材の疲労破壊は試料内部の介在物をき裂発生起点とするフィッシュアイ型であり、未処理材やTiN被覆材の試料表面のすべりに起因する疲労破壊気候とは異なる。

TiN被膜は疲労過程における試料表面のすべり変形の拘束による疲労き裂の発生の遅延効果をもつことによって、疲労強度向上に寄与するが、さらに、内部き裂の進展に対して、その速度を減速する効果も有することが明らかとなった。表面改質処理による金属材料の疲労強度信頼性の向上を目的として、低合金鋼SCM440、熱間金型用合金工具鋼SKD61および焼結高速度鋼HAP10に物理的気相蒸着法(PVD)による窒化チタン(TiN)被覆処理、プラズマ・イオン窒化の一種であるプラズマ光輝窒化処理、およびそれら両者を複合処理した3種類の表面改質処理、さらにガス窒化処理を施した試料の疲労強度特性について検討を行った。得られた主な結論は以下の通りである。1.プラズマ光輝窒化処理を施すことによって、約70μm程度の表面層の硬度が向上し、また高い圧縮残留応力が生成される。硬度分布並びに残留応力分布にプラズマ光輝窒化処理材と複合処理材に差違は認められなかった。また、ガス窒化処理によって試料の深部まで硬化され、その程度はプラズマ光輝窒化処理材よりも大きい。2.表面改質処理によって疲労き裂発生起点は表面より内部に遷移する。内部き裂発生および進展挙動を明らかにする為に、破面の3次元トポグラフィ情報を用いて破面を再構築して破壊過程をコンピュータシミュレーション(FRASTA法)した。その結果、内部き裂進展を可視的に再現でき、内部き裂進展に及ぼす表面層の影響を詳細に検討できることが明らかとなった。3.三種類の材料の3%塩水中における腐食疲労試験を行い、腐食疲労強度特性に及ぼす表面改質処理の影響について検討した。TiN被覆処理による腐食疲労強度特性の改善効果は少ない。これは製膜中における微小欠陥の影響であることが明らかとなった。プラズマ光輝窒化処理材では窒化層形成が基材によって異なり、腐食疲労強度特性は基材によって異なる傾向を示した。試料表面に窒化物が形成されると、それが環境遮断効果として作用し耐腐食疲労性は向上する。この効果はガス窒化処理材において顕著に認められた。
生物発光を用いたナトリウムチャネルin vivo可視化検出プローブの開発

イオンチャネル創薬の迅速化には,ハイスループットスクリーニング法の確立が重要である.そこで,脱分極に伴いナトリウムチャネルが開いた際に細胞膜外から流入するナトリウムイオンを生物発光により検出する可視化プローブを開発した.本プローブの開発は,従来の電気生理学的手法を用いることでは困難であったナトリウみチャネルの機能の多点多細胞同時検出が可能にすることから,難治病態の解明を飛躍的に進展させ,新薬開発に大きく貢献するin vivoスクリーニング法を提供するものである.細胞膜上のナトリウムチャネルが脱分極に伴い開いた際に,チャネル内部のポアを細胞膜外より細胞内にナトリウムイオンが流入,その近傍に融合させたナトリウム感受性発光タンパク質が基質を酸化,発光させることを目的に,プローブの設計を行った.ラット電位依存性ナトリウムチャネルμ1およびチャネルが開いた際に流入するナトリウムイオンの量の増大が期待されるμ1の変異体(不活性化ゲートのIFMモチーフと呼ばれるアミノ酸配列をQQQに置換した速い木活性化が起きない変異体)を用いてプローブを作成した.培養細胞に発現させた後、細胞外からの脱分極刺激を行ったところ、ナトリウムチャネルを透過するナトリウムイオン依存性の一過性の発光強度増大が確認された.本方法の開発は、ナトリウムチャネルを標的とする新規ケミカルスクリーニング法を提供するものである.また、生物発光が近赤外領域におよぶ波長特性を有するという性質を生かしin vivo検出に応用する.ナトリウムチャネルが開いた際に細胞膜外から流入するナトリウムイオンを生物発光により検出する可視化プローブをGaussia luciferaseを用いて開発している.ナトリウムイオン依存的に発光酵素活性が有ると考えられる分泌性蛋白質Gaussialuciferaseを非分泌性にすることを目的にN末側の分泌シグナルを取り除いたΔgau,ナトリウムチャネル蛋白質を融合させることによる発光酵素活性への影響を確認するため,N末あるいはC末、およびN末とC末にMyc Tagを融合させたm-gau, gau-m, m-gau-mを作製した.各々を細胞内で発現させ,mediumと,細胞溶解液の発光酵素活性を測定し分泌量を測定した.分泌シグナルを取り除いたΔgauの活性が失われたが,gaussia luciferaseのN末にアミノ酸を融合させることで,非分泌性となる上、活性も維持されることが確認した.続いて,ナトリウムイオン濃度に対する発光酵素活性のナトリウムイオン濃度依存性を測定することを目的に,gaussia luciferaseを発現した細胞の溶解液中のナトリウムイオン濃度を変化させたところ,ナトリウムイオン濃度依存的に発光強度が増大した.細胞膜内外のナトリウムイオン濃度差は,発光強度に大きく差を与えた.現在,以上の結果を踏まえて,Gaussia luciferaseを心筋ナトリウムチャネルNav1.5のC末端に融合させたキメラ蛋白質を作製し,脱分極刺激に対する発光強度の増大を確認している.また,速い不活性化を起こさなくなることが知られているInactivation GateのIFM motifをQQQに置換した心筋ナトリウムチャネルNav1.5の変異体を用いることで,より,高感度なナトリウムチャネルの生物発光を用いた可視化プローブの開発を進めている.イオンチャネル創薬の迅速化には,ハイスループットスクリーニング法の確立が重要である.そこで,脱分極に伴いナトリウムチャネルが開いた際に細胞膜外から流入するナトリウムイオンを生物発光により検出する可視化プローブを開発した.本プローブの開発は,従来の電気生理学的手法を用いることでは困難であったナトリウみチャネルの機能の多点多細胞同時検出が可能にすることから,難治病態の解明を飛躍的に進展させ,新薬開発に大きく貢献するin vivoスクリーニング法を提供するものである.細胞膜上のナトリウムチャネルが脱分極に伴い開いた際に,チャネル内部のポアを細胞膜外より細胞内にナトリウムイオンが流入,その近傍に融合させたナトリウム感受性発光タンパク質が基質を酸化,発光させることを目的に,プローブの設計を行った.ラット電位依存性ナトリウムチャネルμ1およびチャネルが開いた際に流入するナトリウムイオンの量の増大が期待されるμ1の変異体(不活性化ゲートのIFMモチーフと呼ばれるアミノ酸配列をQQQに置換した速い木活性化が起きない変異体)を用いてプローブを作成した.培養細胞に発現させた後、細胞外からの脱分極刺激を行ったところ、ナトリウムチャネルを透過するナトリウムイオン依存性の一過性の発光強度増大が確認された.本方法の開発は、ナトリウムチャネルを標的とする新規ケミカルスクリーニング法を提供するものである.また、生物発光が近赤外領域におよぶ波長特性を有するという性質を生かしin vivo検出に応用する.