hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
層状BNを用いたGaN系デバイスの機械的転写

その結果、MBE装置を安定して稼働させ、h-BN及びGaN系薄膜成長を行うことができる実験環境を整備することができた。平成26年度にMBE装置を安全に設置することができたが、設置後の予期せぬトラブルや経年劣化に伴う部品の故障により修理、新品購入、メンテナンスの必要が相次いで生じ、MBE装置を安定して稼働することができず、当初予定していた計画を実施することができなかったため。研究代表者らは、2012年に六方晶窒化ホウ素(h-BN)がGaN系デバイスの機械的転写の剥離層として機能することを発見した。本研究は、上記発見をさらに発展させ、未解決の基礎物性を明らかにし、その結晶性を改善し、最終的に転写デバイス特性をさらに向上させることが目的である。そのサファイア基板上h-BN上GaN系薄膜成長の結晶機構を解明するために、成長表面をその場観察することが必要であり、分子線エピタキシー装置(MBE)を用いてh-BN薄膜を成長し、その成長機構をモニターすることが必要になる。研究代表者らは平成26年度にh-BN用MBE装置を安全に設置し、稼働させ、平成27年度に、個別装置の故障等に伴うメンテナンス等を行い、MBE装置を安定して稼働させた。今年度、MBEにより、サファイア基板上にBN成長を行った。原子間力顕微鏡、紫外可視分光光度計、フーリエ変換赤外分光光度計、透過型電子顕微鏡により評価を行った結果、BN層の膜厚は3nm程度であり、そのBN層の結晶構造はアモルファスであることがわかった。BN成長中の活性窒素の供給量が不足していることが、サファイア基板上にMBEにより成長したBN層の結晶構造がアモルファスである原因であると考察し、窒素プラズマのパワーと窒素流量を増大し、さらに結晶性を向上させるために、基板温度を950°Cから1000°C以上まで増加させて、BN薄膜のMBE成長を行っている。このように、サファイア基板上に単結晶h-BN薄膜を成長するためには、窒素プラズマソースからの活性窒素の制御が重要であることを見出した。MBE装置を弘前大学に安全に設置することができたが、一度MBE装置全体を分解、洗浄したため、個別装置の故障が相次ぎ、今年度もゲートバルブの故障、冷却水バルブの故障、基板ホルダーのトラブル等が生じた。これらの故障を修理、また部品の改良を行い、MBE装置は安定して稼働し、サファイア基板上にMBEによりBN成長を行うことができている。サファイア基板上のMBEによる単結晶h-BN成長の実現はまだ世界的に報告されておらず、大きなマイルストーンである。今年度、MBE成長時の活性窒素の制御が重要であることを見出したことは、今後の研究遂行上大きな成果であると考えているためである。研究代表者らは、2012年にh-BNがGaN系デバイスの機械的転写の剥離層として機能することを発見した。本研究は、上記発見をさらに発展させ、その成長機構を解明し、その結晶性を改善することが目的である。まず、(0001)サファイア基板上にプラズマ支援分子線エピタキシー(MBE)によりBN薄膜を基板温度1000°Cで成長した。BN薄膜のX線反射率プロファイルと原子間力顕微鏡とFTIR測定から、MBEにより(0001)サファイア基板上にsp2結合を有する膜厚16nmの原子レベルで平坦なBN薄膜が得られたことがわかった。次に、MBEにより(0001)サファイア基板上に、1.5nmと3nmの膜厚を有するh-BNバッファ層を成長し、そのh-BNバッファ層上にMBEにより0.3μmのGaN薄膜を成長した。
ニュー・パブリック・マネジメント理論の適用に関する研究

1980年代以降アングロ・サクソン系諸国を中心に、先進諸国の間で公共部門改革の動きが広がり、「ニュー・パブリック・マネジメント」の潮流となった。NPMは、グローバルなパラダイム変革であり、公共部門の構造改革とみることができる。NPM論の核心は「目標管理型システム」の導入にあり、「目標管理」とは、「ビジョン・目標」を実現するためのシステムである。NPMを主導した諸国では、「ビジョン・政策目標」は、本来「政治」がその役割を担ってきた。いわゆる「政治主導」の仕組みである。しかしながら、多くの諸国・政府では必ずしも「政治主導」の仕組みは十分機能していない。これは第一に、二大政党制をとる諸国においても対立する政党間での政策・政権ビジョンの相違が不明確となり、政治プロセスでビジョンや戦略を問うことが不十分となったこと、第二に、「政府の失敗」「市場の失敗」によりNPOなどを核としたあらたなかたちでの参加の枠組みを確保することが先進諸国でも必要とされるようになったことによる。このような「政治主導」の機能不全や「政府の失敗」により、昨今のNPM論は参画・協働を前提としたシステムへと進化を遂げている。「顧客」「スティクホルダー」「所有者(主権者)」としての住民の属性ごとの参画・協働の枠組みを活用する新たなガバナンス・マネジメント・システムが現在構築されようとしているのである。平成11年度は、NPM論の学際的な位置づけとその有効性についてとりまとめた。伝統的行政管理システムを支えたのは、「官僚制論(M.Weber)」と「政治と行政の二分論(W.Wilson)」である。このような考え方は、福祉国家の確立・混合経済体制のもとで「非現実性」あるいは「非効率性」が問題となり、これにかわるシステムの確立が求められた。変革しつつあったマネジメント理論との対比で行政運営の新たなパラダイムの構築が模索された。伝統的な政策科学は、限られた資源配分をより効果的なものとするために攻策の立案・決定に関わる意思決定プロセスの合理化を重視し、「費用・便益分析」をベ-スとした純便益の定量化を志向した。しかし、米国の,PPBSなどの伝統的な政策科学の意思も決定プロセスへの適用は失敗と挫折の歴史であった。一見客観的と思える純便益の定量化は、議会・国民あるいは住民とのコミュニケーションの道具としてはほとんど寄与しなかったのである。このような伝統的な政策科学の挫折とは対照的に、1980年前後から自治体、そして州政府における異なるNPM論による改革が道められ、着実な成果をあげていた。NPMの立場は,「意思決定プロセス」への有効性という観点から「経営学」の理念・手法を大胆に導入する。住民の属性をまず行政サービスの「顧客」ととらえ,行政の責務をなによりもまず「顧客」のニ一ズを反映した行政運営を行うことに置く。そのための道具として経営学の手法を活かし「住民のニーズ」を直接意思も決定プロセスに反映させることを考える。政策の効果は,業績/成果を図る見やすい指標を活用することでデー夕の推移によって議会・住民から容易に監視しうるシステムづくりを行い、これによりつぎの企画や予算編成に有機的に反映しうるとみる。つまり,議会や住民とのコミュニケーションを前提とした開放型のシステム運営がNPMの本質なのである。平成12年度は、「ニュー・パブリックマネジメント(NPM)」論の適用モデルの基本的なフレームワークを構築した。NPM論の本質は、アリソン(1982)のいう「マネジメント」の適用にある。「マネジメント」とは、(1)戦略、(2)内部管理、(3)外部マネジメントの三つの要素を組織運営に活かしていくことであり、「マネジメント」をもっとも有効に組織運営を行う一つの雛型が「ビジネス・プロセス・リエンジニアリング(BPR)」を公共部門へ適用したNPMである。NPMを「マネジメント」の側面からのシステム設計を米国州政府の先進事例からみると、おおむね「オレゴン型」と「テキサス型」に類別できる。「オレゴン型」の特徴は「外部マネジメント」を基本としたシステム設計にあり、住民・NPOとのパートナーシップを重視する。

州政府全体のビジョンをもとにした基本政策レベルの目標と具体的な数値目標の設定を行う。数値目標には各政策領域を代表する社会指標を選択し、「ベンチマーク」を掲げることで、これと現状との対比で目標の達成状況を対外的に示す。「ベンチマーク」の策定は、住民・NPO・経済界との協働作業により、政府とのビジョンの共有を図るとともにアカウンタビリティをも分担する。「テキサス型」の特徴は、「内部管理」を基本としたシステム設計にあり、部局単位ビジョンの策定をもとにした業績測定(Performance Measurement)を重視する。その本質は、部局の戦略計画に示された業績目標と予算をリンク(計画・予算・業績のリンケージ)させることによる「業務管理」にある。二つの類型は、「戦略」をどのレベルで策定するのかという「マネジメント」のシステム設計からみた理念の相違による。現在では、両者は収斂する方向で改革が進められているが、二つの理念は、現在の日本のNPM改革にはきわめて有用な示唆となる。NPM論は、学説的には伝統的な政策科学と公共政策分野における「評価論」を継承しており、単なろ「ビジネス・モデル」の公共部門への適用にとどまるものではない。しかしながら、「ピジネス・モデル」の適用そのものが、公共部門のシステム改革に革命をもたらした。第一の政策科学との関連では、PPBSの核心にあった「経済的な合理性」が意思決定プロセスで必ずしも有効に機能しなかったことから、便益の厳密な定量化による集計値の測定をなかば放棄し、価値観そのものをわかりやすい尺度により明示することで政治プロセスにおける選択の途を模索する「政治的な合理性」を意思決定プロセスの核心に置く。同時に、公共部門の内部管理でも戦略経営プロセス確保することで、ビジョンと政策目標の共有を図り「目標管理(Management by objectives)」の組織内部への動機づけをも意図する。第二の「評価論」との関連では、「評価」そのものを「科学的評価論」の厳密性・客観性の呪縛から開放した「参加型評価」のフレームワークが重視されるようになる。「実用的評価論」の台頭は、評価の視点からの「パフォーマンス・メジャーメント」の活用の途を開いた。NPM論の核心は「目標管理型システム」の導入にあり、「目標管理」とは、「ビジョン・目標」を実現するためのシステムである。NPMを主導した諸国では、「ビジョン・政策目標」は、本来「政治」がその役割を担ってきた。いわゆる「政治主導」の仕組みである。しかしながら、多くの諸国・政府では必ずしも「政治主導」の仕組みは十分機能していない。これは第一に、二大政党制をとる諸国においても対立する政党間での政策・政権ビジョンの相違が不明確となり、政治プロセスでビジョンや戦略を問うことが不十分となったこと、第二に、「政府の失敗」「市場の失敗」によりNPOなどを核としたあらたなかたちでの参加の枠組みを確保することが先進諸国でも必要とされるようになったことによる。このような「政治主導」の機能不全や「政府の失敗」により、昨今のNPM論は参画・協働を前提としたシステムヘと進化を遂げている。「顧客」「ステイクホルダー」
任意運動単眼カメラを用いた幾何プリミティブ近似による3次元構造復元

(a)部分的な観測に対する一般化円筒分解:任意視点から観測された幾何形状に対し,観測の不確かさを考慮した一般化円筒分解手法を提案した.まず,得られた点群をGaussian process implicit surfaceを用いてモデリングし,その期待値と分散から不確かさを付加した閉じた3次元モデルを生成する.さらに,この3次元モデルに対し一般化円筒分解を行う際,観測データの密な領域の形状を重視したProfileの連続性評価を行うことで,欠損の無いモデルに対する一般化円筒分解により近い結果が得られることを示した.(b)参照モデル(プリミティブ)を利用した部分的な観測からの形状復元:任意視点からの形状計測のように,遮蔽等による欠損を含む部分的な観測形状から高品位な全周3次元モデルを生成するため,参照モデル(プリミティブ)の非剛体レジストレーション手法を提案した.参照モデルの内在的な幾何特徴を事前に取得し,非剛体変形後もその幾何特徴を保持する拘束条件を導入することで,部分的な観測に過度に適合する従来の非剛体レジストレーションに比べ自然な3次元全周モデルの推定が行えることを確認した.本成果は国際会議に投稿中である.(c)単眼カメラによる密な形状計測:単眼カメラからの物体形状の取得のため,自己位置同定および周囲環境の密な点群復元を行うVisual SLAM手法を開発した.提案法では,まず連続する画像間の支配的なオプティカルフローを求め,そのフローを初期値とする画像中の極大値のマッチングを行うことで,特徴量を用いず高速に大量の対応点を取得する.さらに,得られた対応に基づき三角測量を行いつつ,周辺化を利用した軽量なBundle adjustmentを逐次適用することで,高精度な自己位置推定・3次元点群復元を実現した.リアルタイムな3次元形状計測は,未知環境下において動作するロボットや遠隔医療等の実現に必要不可欠な技術である.本研究では,カメラ画像中のテクスチャから得られる外形や対称性を相補的に利用し,対象物体を一般化円筒等の組み合わせとしてモデル化する.これにより,対象物体を連続性を持った幾何プリミティブの集合として復元することのできる,単眼カメラ1台のみを用いた高密度な実時間3次元復元手法を開発する.本年度は,プリミティブフィッティングに必要となる3次元点群の取得に向け,単眼カメラによる3次元復元手法(Visual SLAM)の開発に取り組んだ.一般に,Visual SLAMはカメラ画像間の対応点に基づく三角測量により3次元復元・自己位置同定を行うものであり,密な3次元復元結果を得るためには膨大な数の対応点を正確に求める必要があるためGraphics Processing Unit(GPU)等の演算装置が不可欠である.そこで本研究では,画像中のエッジやコーナー等の対応付けが容易な代表点の選択的な3次元復元と,その復元結果に基づく陰関数近似による計測対象の概形推定を行うことで,未計測領域に対し大まかな推定値を与え,計測対象全体の3次元復元計算の高速化および外れ値・ノイズの低減を図った.単眼カメラを用いた実機実験により,GPUを用いることなく,従来のVisual SLAMに比べ密な3次元形状復元が行えることを確認した.これは,陰関数近似により得られた推定値を用いることで,テクスチャの顕著でない画素に対しても深度推定の探索範囲を限定できるためである.本年度は,本研究の遂行に必要となる3次元復元手法の開発に取り組んだ.一方で,目標であるプリミティブ近似に向けては,点群情報からの物体の幾何軸推定や,テクスチャ画像からの対称性や概形の取得が必要である.来年度はこれらの主要な要素技術の開発・実装を早期に進めていく.リアルタイムな3次元形状計測は,未知環境下において動作するロボットや遠隔医療等の実現に必要不可欠な技術である.本研究では,単眼運動カメラから取得された画像列を基に得られる疎な3次元点群とカメラ画像中のテクスチャから得られる外形や対称性を相補的に利用し,対象物体を一般化円筒等の組み合わせとしてモデル化する.これにより,対象物体の幾何情報を離散サンプリングした疎な3次元点の集合である点群表現から,連続性を持った幾何プリミティブの集合として復元することのできる,単眼カメラのみでの高密度な実時間3次元復元手法の開発を目的としている.本年度は,提案手法の段階的な開発の一環として,対象物体の全周3次元幾何モデル(3次元点群)が事前に与えられた状況下での,局所形状に対する一般化円筒の当てはめについて研究を行った.具体的には,等間隔に多数のサンプリング点を決定し,各サンプリング点を中心とする局所領域における幾何軸および外形の推定を行うことで,それぞれの局所形状を要約するような一般化円筒の生成に取り組んだ.これにより,入力モデルを点群ではなく,幾何軸と外形による幾何プリミティブ群として表現可能である.一方,局所的な一般化円筒を生成するのみでは対象幾何形状の冗長表現につながってしまうため,対象モデルを表現する上で適切なプリミティブ形状およびその個数を決定するための円筒の統合・最適化を行うことが必要である.本年度は,予め計測された3次元モデルに対する局所的な幾何プリミティブ近似を行った.実環境でのリアルタイムな形状計測への応用に向けては,未計測領域や欠損,ノイズを含む距離データに対し,適切な幾何軸・外形を推定する必要がある.来年度は,不完全な幾何データに対し,テクスチャ画像から対称性等を獲得することで,高速かつ安定的な形状復元に向けて研究を推進していく.(a)部分的な観測に対する一般化

円筒分解:任意視点から観測された幾何形状に対し,観測の不確かさを考慮した一般化円筒分解手法を提案した.まず,得られた点群をGaussian process implicit surfaceを用いてモデリングし,その期待値と分散から不確かさを付加した閉じた3次元モデルを生成する.さらに,この3次元モデルに対し一般化円筒分解を行う際,観測データの密な領域の形状を重視したProfileの連続性評価を行うことで,欠損の無いモデルに対する一般化円筒分解により近い結果が得られることを示した.(b)参照モデル(プリミティブ)を利用した部分的な観測からの形状復元:任意視点からの形状計測のように,遮蔽等による欠損を含む部分的な観測形状から高品位な全周3次元モデルを生成するため,参照モデル(プリミティブ)の非剛体レジストレーション手法を提案した.参照モデルの内在的な幾何特徴を事前に取得し,非剛体変形後もその幾何特徴を保持する拘束条件を導入することで,部分的な観測に過度に適合する従来の非剛体レジストレーションに比べ自然な3次元全周モデルの推定が行えることを確認した.本成果は国際会議に投稿中である.(c)単眼カメラによる密な形状計測:単眼カメラからの物体形状の取得のため,自己位置同定および周囲環境の密な点群復元を行うVisual SLAM手法を開発した.提案法では,まず連続する画像間の支配的なオプティカルフローを求め,そのフローを初期値とする画像中の極大値のマッチングを行うことで,特徴量を用いず高速に大量の対応点を取得する.さらに,得られた対応に基づき三角測量を行いつつ,周辺化を利用した軽量なBundle adjustmentを逐次適用することで,高精度な自己位置推定・3次元点群復元を実現した.提案手法による3次元復元では,代表点を足掛かりとした全体形状の推定を行うため,周囲に勾配の顕著な点が存在しない領域では,復元が正しく行われないという問題がある.今後はエッジやコーナーのようなテクスチャの極端に強い画素のみでなく,勾配の多少弱い画素からも陰関数近似への拘束が与えられるような枠組みの導入を検討していきたい.また,対象物体の3次元形状に加え,テクスチャ画像から対称性や概形を取得することで,本研究の目標であるプリミティブ近似手法の開発に取り組む.局所幾何形状の一般化円筒表現では,対象モデルの幾何形状を十分に要約できているとは言えない.上述の通り,生成された一般化円筒には,形状の類似したものが連続的に並んでいる等,円筒同士の適切な統合を進めることで,対象モデルを表現する適切なプリミティブ形状やその個数を最適化できると考えられる.今後は,簡潔な円筒表現に帰着させるための目的関数の最適化等に取り組む.また,テクスチャ画像から対称性や外形を獲得することで,本来の目的である実時間での3次元復元手法の開発を進める.次年度使用額が生じた理由として,研究の遂行に必要な基本機材購入後の残額では魚眼レンズの追加購入ができなかったことが挙げられる.研究遂行の遅れに伴い,提案手法の定量評価や国際会議等の発表まで進められていない.
音楽科における教育内容の縮減と学力低下の様相-諸外国との比較を踏まえた調査研究-

歴史的研究,調査研究,実験的研究の3分野に分かれて音楽科に求められる「学力」について検討し,音楽学力に関する幅広い議論を積み上げるための基礎づくりをおこなった。歴史的研究では,(1)戦後の文部省研究指定校や研究実験校,調査協力校に関する報告書・資料集の収集,(2)調査対象地域及び対象県の選定とフィールドワークを主とした実態把握を中心に研究を進めた。調査研究では,(1)全国の元音楽教師,現役音楽教師を対象とした質問紙調査の実施,(2)調査対象者並びに対象グループの選定とインタビューを主とした聞き取り調査の実施を中心に研究を進めた。実験的研究では,(1)音楽能力調査及び学力検査の追試と分析,(2)国際比較に基づく児童・生徒の音楽学力の実態把握,(3)新音楽学力調査問題の開発作成をおこなった。平成18年度は,音楽学力,音楽適性,音楽能力テストに関する先行研究の収集と,教科「音楽」の授業内容及び音楽学力に対する意識調査と分析をおこなった。まず,調査研究班では全国の小学校1600校,中学校1000校を対象に質問紙調査を実施して,最近の子どもと10年以上前の子どもとを比較して,音楽学力がどのように変化したか,具体的にどの分野で低下(あるいは不足)していると感じているか,音楽の授業内容へのコメント等について,意見を聴取した。その結果,(1)小中学校とも,全体的な音楽の力はやや不足気味であり,(2)「楽譜を読む力」が不足していること,(3)歌のレパートリーが不足していること,(4)歌声の質の低下などが指摘された。しかし,10年以上前の子ども達と比較した結果,音楽の力が低下したと回答している割合は3割弱であり,大多数はあまり変わらないととらえていることも明らかになった。次に,歴史的研究班では学力観に関する報告書及び資料集をおこなった。その結果,地方によって学力観に対する関心度にかなりの違いがあること,統一テストの実施等についても行政側に温度差のあることが明らかにされた。また,実験的研究班ではこれまでに市販されているさまざまな音楽テストを分析すると共に,海外の研究者達と意見交換をおこない,新しい音楽学力テストの提案に向けて,テスト項目の選出と検討をおこなった。その結果,テスト項目の選出にあたっては,(1)音楽適性(musical aptitude)と音楽学力(musical achievement)を明確に分ける必要があること(2)適性テストの項目はピッチパターン,リズム,音色,大きさの4種類にすること(3)音刺激は,西洋音楽のみに偏らないこと(4)テスト項目の妥当性・信頼性の検証に関しては国際比較が必要であることの合意を得た。尚,研究分担者である村尾,杉江,嶋田は平成18年度におこなった調査結果の一部について日本音楽教育学会シンポジウムで発表した。平成19年度は,教科「音楽」の授業内容及び音楽学力に関する資料収集と音楽適性テスト問題の作成(CD化)をおこなった。まず,調査研究班では平成18年度に実施した『教科「音楽」の授業内容と学力に関する調査』の分析を継続するとともに,分析結果から引き出された「読譜力」の問題に焦点をあてて,追跡調査をおこなった。歴史的研究班では学力観に関する資料集及び報告書等の収集をおこなった。特に,「基礎・基本」に関して教科書記述の変遷に関する資料分析をおこなった。また,実験的研究班では,平成18年度におこなった小学校の授業分析の結果をもとに,音楽学力テスト(音楽授業によって獲得される音楽学力)と音楽適性テスト(音楽授業と直接の関わりがないとされる生得的・潜在的な音楽学力)の問題作成と提案をおこなった。音楽適性テストの問題作成にあたっては,新しく音源及び英語ナレーションを録音し,音源CDとして提案した。鳥取大学附属小学校での複数回の予備調査及び,海外の研究者達との意見交換によって,テスト項目の検討・改訂を重ねた。その結果,音楽適性テストの項目は(1)ピッチ,リズム,音色,大きさ,旋律イメージの5種類にし(2)音刺激は,西洋音楽のみに偏らないこと(3)テスト項目の妥当性・信頼性の検証に関しては,今後,国際比較が必要との合意を得た。平成20年度は,歴史的研究,調査研究,実験的研究の各分野でおこなった平成19年度の調査成果を基に,新アジア版音楽テスト(CD版)の改良をおこなった。さらに,アジア諸国(香港,台湾)の小学生を対象に同テストを実施し,日本の子ども達との比較検討をおこなった。この学力テストは,それぞれの研究分野の成果に依拠した「学力モデル像」をベースにしている。歴史的研究では,平成19年度に引き続き音楽学力に関する資料収集を継続して実施する。

特に,「基礎・基本」に関して,文部省指定校となった小学校を対象に教科書記述の変遷について資料分析をおこなった。調査研究では,平成19年度に実施した『195060年代の学力向上政策と音楽科教育一元教師へのインタビュー調査より一』の分析を継続するとともに,そこから引き出された個別の課題をもとに,学力モデル像を提案した。実験的研究では,平成19年度におこなった「音楽適性テスト」(音楽授業以前の生得的な学力)問題の再検討をおこない,各項目の具体的な改良をおこなった。また,標準化に向けてアジア諸国での予備テストを繰り返し実施した。音源改良を含め,専門家との積極的な意見交換を通して調査問題項目の検討,調査の実施,調査結果の分析をおこなった。尚,研究代表者である小川は,平成20年度におこなった調査結果の一部にっいてISME Research Seminar(国際音楽教育学会)で発表した。
胎児期における海綿静脈洞ならびに同洞への還流静脈の発達-X線解剖学的手法による解析

海綿静脈洞(CS)の胎生期発達過程をヒト胎児剖検例の脳・頭蓋標本を用いて検索した。検索方法は、経静脈的に造影剤を注入した標本を超軟X線立体拡大撮影よってX線学的に検索する方法と、CS部の骨ブロックを取り出し連続切片を作成して解剖学的ならびに組織学的に検索する方法である。CSは頭蓋内外を連絡する主要な静脈環流路としてのみならず、内頸動脈、脳神経および周囲軟部組織を包含する静脈洞であるために、当該研究においてはX線学的な静脈環流形式の発達とともにCS内部組織と発達との関連を解剖学的に検索することにより、CSの複雑な形態の発達が明確になったものと思われる。本研究結果の概要は1)CSは胎児期の始まり(3ヶ月)には、内頸動脈周囲の粗な静脈叢として認められるが、静脈環流路としては未発達である。2)45ヶ月で、CS部に叢状の静脈路が発達し、眼窩静脈とinferior petrosalsinusを連絡する静脈環流路として認められる。この時期に左右のCSを結ぶintercavernous sinusが出現し、脳軟膜静脈からの流入も認められる。また、CS内では静脈路と硬膜および脳神経との関係が明確になる。3)6ヶ月以降は、CSの叢状の静脈が収束されて数本の大きな静脈となり、眼窩と頭蓋内を連結する成人型の静脈環流路が形成される。研究結果の概略は上述の通りであるが、更に検索例数を加えて個体差の大きい静脈洞の発達過程の詳細を明らかにしたうえで、研究成果を発表する予定である。さらに、CSは眼窩の静脈系の主要な環流路となっていることから、将来は複雑な眼窩の静脈発達についても検討すべきことが示唆された。胎児期の海綿静脈洞の発達に関して今年度は下記の研究を行った。1.静脈造影によるX線解剖学検討すでに静脈注入が行われている胎児標本について、海綿静脈洞及び同洞への還流静脈路の詳細なX線解剖を得るため、海綿静脈洞部を切り出して超軟X線立体拡大撮影を行った。静脈注入標本の不揃いがあるため、胎生期全体を通しての海綿静脈洞及びその還流静脈の発達を系統的に観察できるまでには至っていないが、平成7年度には検索数を増して論文を作成する予定である。2.解剖学的並びに組織学的検討海綿静脈洞は静脈のみならず動脈や神経及びこれらをとり囲む硬膜との相互関係の発達を検討する必要性から、胎児海綿静脈洞部の手術顕微鏡下の解剖を行うとともに、造影剤非注入標本を選んで同洞部の連続組織標本を作成した。胎児期の発達過程を追跡するには未だ検索数が十分でないため、平成7年度にも本研究を継続して、静脈構築の発達とこれをとりまく硬膜,神経との相互関係の発達という観点から研究結果をまとめる予定である。前年度に引き続き、海綿静脈洞(CS)の胎生期発達過程をヒト胎児剖検例の脳・頭蓋標本を用いて検索した。検索方法は、経静脈的に造影剤を注入した標本を超軟X線立体拡大撮影によってX線学的に観察する方法と、CS部の骨ブロックを取り出し組織学的に検索する方法を用いた。前年度に行っていたCS部の顕微鏡下解剖(microscopic dissection)は、月数の若い胎児標本では神経と軟部組織の分離や硬膜静脈洞の展開が困難になったために中止して、前述の組織学的方法に変更した。これらの検索方法によって、胎生月数別に標本の観察を行いCS部の発達過程を検討した。結果の概略は次の通りである。1)CS部は胎生期の始まり(3ケ月)には、内頸動脈周囲の粗な静脈叢として認められるが、静脈環流路としては未発達である。

2)45ケ月で、CS部に叢状の静脈路が発達し、眼窩静脈とinferior petrosal sinusを連絡する静脈環流路として認められる。この時期に左右のCSを結ぶintercavernous sinusが出現し、脳軟膜静脈からの流入も認められる。また、CS内では静脈路と硬膜および脳神経との関係が明確になる。3)6ケ月以降は、CSの叢状の静脈が収束されて数本の大きな静脈となり、眼窩と頭蓋内を連絡する成人型の静脈環流路が形成される。当該研究年度で資料標本の作成は完了したが、標本の観察検索はまだ不十分である。更に検索を重ねて、固体差の大きい静脈洞の発達過程の詳細を明らかにしたうえで、研究成果を発表する予定である。
ギガヘルツレーザ超音波顕微鏡の開発

本研究では、フェムト秒パルスレーザ光とバルクシリコンとの局所的相互作用を解明し、光により音を発生する光音響効果を利用して、独自の発想に基づき、ギガヘルツレーザ超音波顕微鏡という新しい技術を開発する。レーザ光によるシリコン中のピコ秒パルスギガヘルツ超音波の発生および検出技術を世界に先駆けて開発することにより、ピコ秒超音波パルスの超高時間分解能を利用して、画像を再構成することにより、独創な超高分解能レーザ超音波顕微鏡技術を開発する。さらに、チップサイズパッケージのチップとアンダーフィル間のはく離やチップとバンプ間の微小き裂の検出を実現し、チップサイズパッケージの非破壊技術が未だ確立されていない状況を打破して、次世代の半導体デバイスの新規非破壊検査技術を提供する。本年度は以下の実績を得た。1.ギガヘルツレーザ超音波顕微鏡の構築レーザによる励起された超音波が材料内部に伝播する時、超音波が広がり、空間分解能が低いという問題を解決するため、フェムト秒パルスレーザ光による励起された超音波のパルスがピコ秒オーダである特徴を利用して、時間領域でのフェムト秒高分解能計測により、高い距離分解能を有する超音波計測システムを構築した。また、厚さの異なるシリコン試験片を用いて、シリコン内部の超音波の伝播、発散の状況を調査し、超音波の伝播モデルと比較し、理論と実験の間の差異を把握して、最適の校正方法を確立した。2.チップサイズパッケージの非破壊検査構成されたギガヘルツレーザ超音波顕微鏡を用いて、チップサイズパッケージのチップとアンダーフィル間のはく離の非破壊検出を実施した。シリコン基板と透明グラスの間にはく離を導入した標準試験片を用いて、超音波顕微鏡によるシリコン基板下の微小はく離の非破壊検出を実現した。レーザ光によるシリコン中のピコ秒パルスギガヘルツ超音波の発生および検出技術を世界に先駆けて開発することにより、ピコ秒超音波パルスの超高時間分解能を利用して、開口合成技術により画像の再構成を行い、独創な超高分解能レーザ超音波顕微鏡技術を開発する。1.シリコンにおけるギガヘルツレーザ超音波の発生および検出IC用シリコン基板を用いて、チップサイズの試験片を作製し、ギガヘルツレーザ超音波の発生および検出を行った。レーザ光源は、現有の設備であるフェムト秒パルスレーザを用いた。ポンプ・プローブ法を利用して、ポンプ光によりシリコン試験片にギガヘルツの超音波を励起し、遅延されたプローブ光によりシリコン表面の変位を検出することにより、試験片底面から反射された超音波の計測に成功した。2.ギガヘルツレーザ超音波の最適化サニャック干渉計の原理を利用して、共光路干渉検出システムを構築することにより、光路中の不要な振動を消去し、高精度な信号計測を実現した。また、フェムト秒ハーモニックジェネレータを用いて、波長395nmの第二高調波を発生させ、波長790nmの基本波のそれぞれを使用することによって、ポンプ光とプローブ光を完全に分離することを実現した。
中枢神経系悪性リンパ腫の抗PCNA抗体、NORsによる成長解析

頭蓋内悪性リンパ腫18例(全てnon-Hodgkin,diffuse typeでmixed type 4例、large cell type 10例、immunoblastic type 4例)の細胞増殖能を組織切片上で客観的に観察するため、AgNORs法及び抗PCNA抗体による免疫染色の2つを用いて検討した。それぞれのカウント数、或いは陽性細胞率(AgNOR数、PCNA標識率)を求め、増殖能の指標とし、その予後、病理学的組織分類、治療効果との比較検討、また用いた2つの指標の相関関係を検討した。AgNOR数は18例で3.706.70個、平均は4.58個であった。PCNA標識率は31.0%50.5%、平均は37.0%であった。AgNOR数とPCNA標識率の2つの指標の関係を見ると相関係数r=0.89でAgNOR数とPCNA標識率の間に正の相関が見られた。2つの指標とも細胞の増殖能を推察するうえで有用と考えられた。病理組織型別にそれぞれの指標の検討を行うとAgNOR数についてはその平均値はmixed type 4.21,large cell type 4.39,immunoblastic type 5.41となり、統計学的に有意差はないが、悪性度の高いものほど高い値となる傾向があった。PCNA標識率についても組織型別にみると、その平均値は34.1%、37.6%、42.5%と同様の傾向があった。統計学的にはmixed typeとlarge cell typeのあいだに5%の危険率で有意差を認めたが、他群との間には有意差は認めなかった。またAgNOR数、PCNA標識率の2つの指標と治療効果、予後などの臨床的データとの関連を検討したが、これら臨床的データとAgNOR数、PCNA標識率の値との相関は見られなかった。予後に関しては、他の要因を含めた総合的な判断が必要と思われた。
JCAD/KIAA1462のCOPDにおける役割の解明と治療法の開発

慢性閉塞性肺疾患(COPD)は40歳以上の日本人の約9%程度が罹患している頻度の高い生活習慣病の一つである。近年行われたヒトゲノムワイド関連解析(GWAS)の結果、KIAA1462という遺伝子がCOPDと関連していることが報告された。本研究は、KIAA1462の遺伝子ノックアウト(KO)マウスを用いて、COPDにおけるKIAA1462の役割を明らかにするとともに、従来にない肺血管と肺胞壁構造を標的とした新規COPDの分子標的治療薬を開発することを目的としている。本研究は、COPDの分子生物学的病態のさらなる理解と、これら多くのCOPD患者の生命予後の改善に寄与することが期待される。
放射光硬X線による結晶化困難蛋白の新しい構造決定法

現在ある医薬品の実に70%が膜蛋白を標的とするといわれ、医薬品の有効な開発には膜蛋白の3次元構造に関する知識が欠かせない。しかし、膜蛋白は構造決定に通常必要な結晶化が困難なため、構造が解かれたものはごくわずかである。本研究では、X線ホログラフィー法を応用し、このような蛋白分子を結晶化せずに構造決定するのに必要な諸技術を研究した。特に実際に蛋白分子を試料に用いるときのように試料と参照物体の組が多数存在するケースにつき研究を行った。本研究は、硬X線領域の放射光を用い、結晶化困難な蛋白分子またはその複合体の3次元構造を高分解能で決定するための新しい方法論を確立することを目的とする。このため結晶化しない(単分子または溶液状態にある)蛋白試料にX線回折・散乱法を適用する際の問題は位相問題、つまり回折像から構造復元をするのに必要な位相情報が測定時に失われる問題である。この位相問題を解決するのに、主に軟X線領域で試みられているX線ホログラフィー法を適用するのが本研究の趣旨である。ホログラフィー法を適用するには、試料分子から一定の距離に試料分子よりも小さな参照物体を配置する必要がある。20年度は、まず電子密度の高い試料を用いて硬X線領域でホログラムを記録することを目標とし、試料として鉄含有蛋白であるフェリチンに参照物体として量子ドットをリンカーを介して結合させたものを用い、これをリン酸緩衝液に溶解したものに硬X線(波長0.09nm)を照射して散乱を記録することを試みた。リンカーとしてポリエチレングリコール(PEG)を用い、結合には水溶性カルボジイミドを用いた。これをゲル濾過カラムにかけ、結合の起こった分画を単離した。原子間力顕微鏡観察により2種の径の異なる粒子が近傍にある像が観察されているが、粒子の間隔は必ずしも一定ではない。これはPEGのリンカーが柔らかく、直線上にならないことが原因として考えられた。そこでPEGより剛性の高いリンカーとして残基数一定のポリグルタミン酸を合成した。21年度はこれの両端に試料分子および参照物体を結合させ、X線散乱実験を行うことを計画している。21年度は、試料の近傍に参照物体を配置したものが多数存在しているときでも通常のホログラフィー法(試料は1個で、参照物体は1個または数個)と同様に構造復元可能なホログラムが得られるかどうかを検証するため、同一パターンを同一の向きで多数(25個)配置したものをタンタル箔基板上に集束イオンビーム法(FIB)により作成し、全てのパターンを同時に照射できる径のX線ビームで照射し、散乱パターンを記録した。このタンタル箔は厚さが5μmあって微小なパターン(<1μm)を作成するには不適であるので、正方形の領域をFIBで削って薄くしたのち(1μm)パターンを作成した。しかし、正方形のエッジにX線が当たるとこれが強くX線を散乱し、ホログラムの記録を妨害するという現象が起きた。そこで正方形の範囲内に収まる程度のビーム径(マイクロビーム)を用いたところ、エッジの妨害を受けることなく強度の低いホログラムの部分も記録できるようになった。その他、実際の蛋白分子を試料に用いた際のコントラストを上げられるよう、基板に撒いた蛋白分子を構造を保ったまま凍結乾燥する装置を製作し、試験を行っている。

22年度は、試料の近傍に参照物体を配置したものが多数存在しているときでも通常のホログラフィー法(試料は1個で、参照物体は1個または数個)と同様に構造復元可能なホログラムが得られるかどうかを検証するため、同一パターンを同一の向きで多数(25個)配置したものを金箔基板上に集束イオンビーム法(FIB)により作成し、全てのパターンを同時に照射できる径のX線ビームで照射し、散乱パターンを記録した。昨年度に比較し、今年度は薄い(0.5μm)金属箔を用いたこと、極小径のビームストップを用いた等の改良が効を奏し、多数の散乱物体を用いてもホログラフィーの原理が働き試料の像を40nmの空間分解能で再生することができた。その他、高速回転セルを改良し、分子量の大きな蛋白(チログロブリン)に1次抗体と金クラスターラベル2次抗体を結合したものをロードして3000xgの遠心力を加え、散乱像を記録したところ散乱像に異方性が認められ、分子が遠心力方向に配向する傾向が認められた。
クローン病において制御性B細胞が機能低下に至る新規メカニズムの解明

これまで私共は、炎症を抑える制御性B細胞(Breg)の機能不全が腸炎を増悪すること、さらにクローン病(CD)ではその機能が有意に減弱していることを報告してきた。しかし、慢性炎症に関わるBregの機能低下がどのような機序で誘導されるのかは不明である。近年、傷害組織で産生される細胞外アデノシン三リン酸(ATP)が、様々な炎症の病態に関わることが示唆されている。この細胞外ATPの機能は細胞種や病態によって多彩であるが、Bregへの関与の報告はない。私共は、ATP受容体が制御性免疫細胞に高発現しており、ATP依存性に炎症が増悪するという点に着目した。そして本研究においては「CDでは、細胞外ATPの持続刺激に依存してBregの機能低下を誘発するメカニズムが存在し、その結果として腸炎が増悪する」という仮説を検証する。本研究の成果によって、CDの新たな病態が明らかとなり、これまでと異なる視点からの診断法や治療法の開発に貢献できると考える。現在は、「炎症粘膜局所で放出される細胞外ATPの持続暴露によってBregの機能が低下することを実験的に証明し、その象が腸炎増悪の原因になるかを検討すること」、さらに「CD患者だけでなく、潰瘍性大腸炎(UC)患者と健常部からの腸管B細胞を用いて比較検証することにより、ATP依存性の腸管Bregの機能減弱がCDに特異的な現象かを明らかにすること」を目的として、ヒトサンプルおよびマウス腸炎モデルの作成によって研究を実施している。研究期間の前半は「細胞外ATPの持続刺激によるBregの機能低下機構」についての実験を進めている。代表者の石原は、研究全体の統括者としてマウス研究における実験方法と結果の評価について、分担者の三島と入念に協議した。初年度は、マウスモデルの作成を中心に実験をおこなった。特に、本研究で繁用する慢性腸炎モデル作成に関して、SCIDマウスとIL-10-KOマウスの購入、飼育、IL-10-KOマウスの繁殖などに時間を費やした。本モデルは、SCIDマウスにIL-10-KOマウスのT細胞を移入し作成するが、現在では慢性的に大腸に炎症を誘発するモデル作成が可能となっている。今後は、本モデルに野生型およびATP受容体であるP2X7の欠損マウスの腸間膜リンパ節から分離したB細胞を共移入し、腸炎の活動性の評価をおこなっていく。本実験では、B細胞におけるP2X7発現の有無で腸炎の活動性が評価できることから、慢性腸炎において、ATPがBregの機能低下を介して腸炎が増悪する可能性を評価できる。前年度に引き続いて、P2X7欠損マウスの実験を継続し、腸炎の病勢におけるBregの機能と細胞外ATPとの関連を明らかする。その後は、ATPがBregの機能低下を誘導するかを検討する。慢性炎症局所は持続的にATPに暴露された環境と想定し、in vitroにおいてATP処理した腸管B細胞にCpG DNAによるIL-10産生を誘導する培養系を作成する。これを用いて腸管B細胞のIL-10産生能とエフェクターT細胞のサイトカイン制御を指標としてBreg機能を評価する。1手術標本のヒト健常部大腸粘膜から分離したB細胞を培養し、ATP処理した後にCpG DNAで誘導されるIL-10をEIAとフローサイトメトリー(FCM)で解析しATP無処理群と比較する。2野生型(WT)およびP2X7欠損(KO)マウス(購入)の腸間膜リンパ節(MLN)から分離培養したB細胞をATP処理し1と同様に解析する。32と同様にATP処理したB細胞をWTマウスMLNから分離した腸管CD4+ T細胞と共培養し、CD3/CD28で刺激後に上清中IFNγおよびIL-17を測定し、ATP無処理群と比較する。(13の前に各種B細胞におけるP2X7発現とIL-10発現の相関をFCMで確認しておく)*13の結果から、腸炎時には、細胞外ATPがP2X7を介してBregの機能を抑制することによりエフェクターT細胞が抑えきれないという現象が検証可能である。

現在は、「炎症粘膜局所で放出される細胞外ATPの持続暴露によってBregの機能が低下することを実験的に証明し、その象が腸炎増悪の原因になるかを検討すること」、さらに「CD患者だけでなく、潰瘍性大腸炎(UC)患者と健常部からの腸管B細胞を用いて比較検証することにより、ATP依存性の腸管Bregの機能減弱がCDに特異的な現象かを明らかにすること」を目的として、ヒトサンプルおよびマウス腸炎モデルの作成によって研究を実施している。研究期間の前半は「細胞外ATPの持続刺激によるBregの機能低下機構」についての実験を進めている。代表者の石原は、研究全体の統括者としてマウス研究における実験方法と結果の評価について、分担者の三島と入念に協議した。初年度は、マウスモデルの作成を中心に実験をおこなった。特に、本研究で繁用する慢性腸炎モデル作成に関して、SCIDマウスとIL-10-KOマウスの購入、飼育、IL-10-KOマウスの繁殖などに時間を費やした。本モデルは、SCIDマウスにIL-10-KOマウスのT細胞を移入し作成するが、現在では慢性的に大腸に炎症を誘発するモデル作成が可能となっている。今後は、本モデルに野生型およびATP受容体であるP2X7の欠損マウスの腸間膜リンパ節から分離したB細胞を共移入し、腸炎の活動性の評価をおこなっていく。本実験では、B細胞におけるP2X7発現の有無で腸炎の活動性が評価できることから、慢性腸炎において、ATPがBregの機能低下を介して腸炎が増悪する可能性を評価できる。前年度に引き続いて、P2X7欠損マウスの実験を継続し、腸炎の病勢におけるBregの機能と細胞外ATPとの関連を明らかする。その後は、ATPがBregの機能低下を誘導するかを検討する。慢性炎症局所は持続的にATPに暴露された環境と想定し、in vitroにおいてATP処理した腸管B細胞にCpG DNAによるIL-10産生を誘導する培養系を作成する。これを用いて腸管B細胞のIL-10産生能とエフェクターT細胞のサイトカイン制御を指標としてBreg機能を評価する。1手術標本のヒト健常部大腸粘膜から分離したB細胞を培養し、ATP処理した後にCpG DNAで誘導されるIL-10をEIAとフローサイトメトリー(FCM)で解析しATP無処理群と比較する。2野生型(WT)およびP2X7欠損(KO)マウス(購入)の腸間膜リンパ節(MLN)から分離培養したB細胞をATP処理し1と同様に解析する。32と同様にATP処理したB細胞をWTマウスMLNから分離した腸管CD4+ T細胞と共培養し、CD3/CD28で刺激後に上清中IFNγおよびIL-17を測定し、ATP無処理群と比較する。(13の前に各種B細胞におけるP2X7発現とIL-10発現の相関をFCMで確認しておく)*13の結果から、腸炎時には、細胞外ATPがP2X7を介してBregの機能を抑制することによりエフェクターT細胞が抑えきれないという現象が検証可能である。平成30年度は、本研究で用いる慢性腸炎モデル作成に関して、SCIDマウスとIL-10-KOマウスの購入、飼育、IL-10-KOマウスの繁殖などに時間を費やした。しかしながら、IL-10-KOマウスの繁殖が当初の計画通りに進まず、慢性腸炎モデルの樹立がやや遅れた。その結果として、ヒトサンプルを用いた実験、in vitroでの実験の施行に至らず、購入する予定であった細胞分離や培養系に用いる試薬、各種抗体などに使用予定としていた実験費用を次年度へ繰り越すこととなった。
第22回国際木材保存会議におけるシンポジウム等の企画に関する討議

昭和66年に日本で開催される第22回国際木材保存会議を盛大で活発なものとするため,国内の主要な木材保存研究者14名により,まずこの分野の最近の研究動向を詳細に調査した.その結果をもとに上記会議におけるシンポジウムまたは特別講演の課題,話題提供または講演の候補者等について討議した.研究動向調査より,以下の項目が候補としてあげられた.これらの研究現況の概要は次の通りである.1.木材の微生物劣化:もっとも関心が持たれているのは,白色腐朽菌によるリグニンの分解であり,ペルオキシダーゼの反応機構,水酸化ラジカルの関与,脱メトキシル作用についての研究が多い.また,リグニンをほとんど分解しない褐色腐朽菌が,どのようにして木材中の多糖類を選択的に分解できるのかについてもいくつかの説が提唱されている.2.木材の虫害:シロアリについての研究がもっとも多く,とくに信頼性のある試験方法の確立に関心が高い.問題点として,供試シロアリの種類,供試コロニーの履歴,供試個体数(試験容器内密度),試験結果の統計的分析法などがあげられている.シロアリ被害防止では薬剤による土壌処理が行われるので,環境への影響を正確に把握する方法にも関心が向けられている.3.木材保存剤の微生物分解:既存ならびに新規の薬剤の活性スペクトルと解毒機構を,微生物の生理的性質との関連で研究しようとする方向が注目される.4.木材保存剤の性能評価:室内試験結果と野外または実地試験結果との関連づけは,以前から重要な関心事であり,薬剤の耐候性を経時的に把握するための促進劣化法,腐朽に直接関与しない微生物の薬剤への作用等が検討されている.重要な研究報告の抄録,分野別の研究動向のまとめと見通し,推進すべき国際共同研究の提案等については,現在別途に研究成果報告書を作成中である.昭和66年に日本で開催される第22回国際木材保存会議を盛大で活発なものとするため,国内の主要な木材保存研究者14名により,まずこの分野の最近の研究動向を詳細に調査した.その結果をもとに上記会議におけるシンポジウムまたは特別講演の課題,話題提供または講演の候補者等について討議した.研究動向調査より,以下の項目が候補としてあげられた.これらの研究現況の概要は次の通りである.1.木材の微生物劣化:もっとも関心が持たれているのは,白色腐朽菌によるリグニンの分解であり,ペルオキシダーゼの反応機構,水酸化ラジカルの関与,脱メトキシル作用についての研究が多い.また,リグニンをほとんど分解しない褐色腐朽菌が,どのようにして木材中の多糖類を選択的に分解できるのかについてもいくつかの説が提唱されている.2.木材の虫害:シロアリについての研究がもっとも多く,とくに信頼性のある試験方法の確立に関心が高い.問題点として,供試シロアリの種類,供試コロニーの履歴,供試個体数(試験容器内密度),試験結果の統計的分析法などがあげられている.シロアリ被害防止では薬剤による土壌処理が行われるので,環境への影響を正確に把握する方法にも関心が向けられている.3.木材保存剤の微生物分解:既存ならびに新規の薬剤の活性スペクトルと解毒機構を,微生物の生理的性質との関連で研究しようとする方向が注目される.4.木材保存剤の性能評価:室内試験結果と野外または実地試験結果との関連づけは,以前から重要な関心事であり,薬剤の耐候性を経時的に把握するための促進劣化法,腐朽に直接関与しない微生物の薬剤への作用等が検討されている.重要な研究報告の抄録,分野別の研究動向のまとめと見通し,推進すべき国際共同研究の提案等については,現在別途に研究成果報告書を作成中である.
キノリン系化合物の遺伝毒性発現機構ーエナミンエポキシド説の展開ー

「目的」遺伝子傷害性を有するキノリン誘導体の代謝活性体が、エナミンエポキシドであるという仮設に基づいて、キノリンのメチル置換体およびハロゲン置換体を合成し、その肝ミクロゾームによる代謝と変異原性との関連を明かに、当該仮設を確認すると同時に、当該仮設を含窒素多環芳香族化合物全般の代謝活性化機構へと展開する事を目的とした。「結果と考察」1.2位、3位及び4位メチルキノリンの変異原性を調べると、4位置換体で極めて強くなり、2位、3位置換体では逆に極めて弱くなる。しかしながら、主代謝産物は、いずれの場合も、ヒドロキシメチル体であり、従って、これらの代謝経路は解毒過程である事が示唆される。尚、2位及び3位置換体の場合とは異なり、4位置換体では5、6ヂオールが全く生成しない。これは、メチル基のベリ位である5位の酸化が立体障害のため阻害される事を示し、同時に、5,6エポキシドも代謝活性体ではあり得ない事を意味する。2.強い変異原性を示した4位メチル置換体の3位にハロゲン(弗素、クロルあるいはプロム)を導入すると、その変異原性が全く消失した。この事実もエナミンエポキシド仮設を強く裏付けるものである。3.キノリン環にペンゼン環を縮合させた誘導体についても、環内窒素原子のα位、β位、あるいはγ位にハロゲン原子を導入するといずれも変異原性が失われ、これらの事実は何れも当該仮設の妥当性を実証するものである。「展望」3年度の基礎実験を踏まえた本年度の結果から、エナミンエポキシド仮設が更に裏付けられたと同時に、医薬品など有用含窒素芳香族化合物から遺伝毒性を除去する為の分子設計上、重要な示唆を与えるものである。多環縮合芳香族化合物の代謝物の中で、ベイ領域エポキシドが遺伝毒性発現に主たる役割を果たしているという説がほぼ定着している。ベイ領域を持たないナフタレンに対応する2環性の含窒素複素環芳香族化合物であるキノリンの強力な発癌代謝活性化機構として、我々はエナミンエポキシド仮説を提案した。本研究では、ベンゾキノリン類の変異原性を検討し、この説の普遍的妥当性の検証を試みた。1.エナミンエポキシド生成にかかわるピリジン環部位にフッ素原子を導入すると変異原性が失われる事を確かめた。一方、解毒代謝にかかわるベンゼン環部位にフッ素を導入すると、一般に変異原性は増強された。フッ素が置換された位置が酸化的代謝をうけ難い事実を考慮すれば、これらの実験結果は本仮説を積極的に支持するものである。2.本仮説に基づけば、代謝活性体がDNA中の求核中心と反応するのと平行して、水分子とも反応し、最終生成物として芳香族窒素のβー位に水酸基が導入された生成物が得られるはずである。現在までに変異原性が陽性であった化合物の代謝産物の中から例外なく当該水酸化体が検出された。一方、陰性の化合物からは検出されず、これらの結果も我々の仮説を強く支持するものである。

しかしながら、主代謝産物は、いずれの場合も、ヒドロキシメチル体であり、従って、これらの代謝経路は解毒過程である事が示唆される。尚、2位及び3位置換体の場合とは異なり、4位置換体では5,6ヂオールが全く生成しない。これは、メチル基のペリ位である5位の酸化が立体障害のため阻害される事を示し、同時に、5,6エポキシドも代謝活性体ではあり得ない事を意味する。2.強い変異原性を示した4位メチル置換体の3位にハロゲン(弗素、クロルあるいはブロム)を導入すると、その変異原性が全く消失した。この事実もエナミンエポキシド仮設を強く裏付けるものである。3.キノリン環にベンゼン環を縮合させた誘導体についても、環内窒素原子のα位、β位、あるいはγ位にハロゲン原子を導入するといずれも変異原性が失われ、これらの事実は何れも当該仮設の妥当性を実証するものである。「展望」本年度の結果からエナミンエポキシド仮設が更に裏付けられたと同時に、医薬品など有用含窒素芳香族化合物から遺伝毒性を除去する為の分子設計上、重要な示唆を与えるものである。