hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
T2K長基線ニュートリノ振動実験における電子ニュートリノ出現モードの探索

SKで予想されるνμ・νeイベント数はθ23ならびにθ13に依存するため、予想イベント数と実測値を比較することによりθ23とθ13を決定することができる。[特色と問題点・解決方法]T2Kは世界初の試みであるオフアクシス法によって世界最高感度を達成する。オフアクシス法とは、ビーム中心軸をSK方向軸から少しずらしてSKにおけるシグナル数を増やすと同時に、バックグラウンド数を減らす手法である。しかし、ビーム中心軸と予想イベント数の間に強い相関があるため、ビーム中心軸を精度よく(<<1mrad)測定・モニターすることが必須となる。そこで、ビーム中心軸上に置かれた前置検出器INGRIDを用いてビーム中心軸を同定する。[研究成果1:INGRIDを用いて目標精度でビーム中心軸を測定することに成功]私はINGRIDの解析をゼロから確立し、ビーム中心軸を0.4mrad精度で測定することに成功した(NIMAより出版予定)。[研究成果2:世界で初めて有限θ13の兆候を発見、世界最高水準のθ23精密測定に成功]2010年1月から2011年3月までのデータを用いて世界で初めて有限θ13の兆候を発見した(PRL1O7:041801,2011)。さらにνμ→νx振動モードの解析を行い、世界最高水準のθ23測定に成功した(PRD85:031103,2012)。
C型肝炎ウイルス複製におけるスフィンゴ脂質の役割と動態変化・恒常性維持機構の解析

スフィンゴミエリンは、HCV複製の場とされる脂質ラフトを構成する宿主由来の脂質である。我々はこれまでに、セリンパルミトイルトランスフェラーゼ(SPT)の阻害剤が、スフィンゴミエリンの合成を抑制することで脂質ラフトに影響を与え、抗HCV効果を示すことを報告してきた。しかしながら、既存のSPT阻害剤は、免疫抑制効果を有することや、宿主由来の脂質を抑制するという薬剤の性質から副作用の可能性が見込まれていた。そこで、今回、肝臓特異性を持ち、免疫抑制効果のない、新規SPT阻害剤であるNA808を使用し、抗HCV効果および宿主に与える影響を検討した。我々は脂質ラフトを構成するスフィンゴミエリンを分子種レベルで同定し4種存在することを明らかにした。Eggやbrain由来のスフィンゴミエリン(SM)からそれぞれの分子種をHPLCにより分離し、HCV遺伝子複製を行うRNA合成酵素(RdRp)との関係を解析した。すると、脂質ラフトを構成する3種のSM分子種すべてがいずれもほぼ同程度の強さでRdRpと結合した。この結果は、HCV感染細胞においてHCV複製複合体を構成するSMがRdRpと結合することを示している。さらには、我々はこれらSM分子種がRdRpの活性に与える影響を検討した。すると、すべてのSM分子種において程度の差はあるものの濃度依存的にRdRpの活性を上昇させることを見出した。これは、HCVの感染が脂質ラフト上のスフィンゴミエリン濃度を上昇させ、その結果RdRpを脂質ラフトにとどめさせるだけでなく、RdRpの活性を上昇させることでHCV複製に寄与していることを示していた。以上の結果は、HCV感染によりスフィンゴ脂質代謝は変化をし、その結果HCVの複製にとって好都合な環境が作り出されていることを示していた。我々はこれまでに、脂質ラフトを構成するスフィンゴミエリンがHCV-RNA dependent RNA polymerase(RdRp)であるNS5Bと相互作用し、ウイルスの複製に関わっていることを報告した。さらに、新規SPT阻害剤NA808の開発を共同研究で行った。NA808はヒト肝臓型キメラマウスを使用した実験において、HCVの遺伝子型にかかわらず現在臨床で使用されているPEG-IFNと比べ10倍以上の効果を示した。また、PEG-IFN及び現在開発中の薬剤であるHCVポリメラーゼ阻害剤との併用で相乗効果を示した。このようにNA808は既存の治療薬とは異なる作用機序で既存の治療薬以上の効果を期待でき、またその作用機序から多剤との併用に関しても相乗効果が期待できる。さらにNA808は既存のSPT阻害剤であるミリオシンと比較して、(1)免疫抑制効果がほとんどない、(2)NA808の臓器分布は肝臓に対して特異性がある、という2つの特徴があり、副作用の軽減が期待でき、既存の薬剤では副作用のため治療を享受できない患者に福音をもたらすことが考えられる。スフィンゴ脂質の定量解析が可能になったため、我々はMSを使用したスフィンゴミエリンの定量解析を行い動物モデルにおけるスフィンゴミエリンの動態変化を明らかにした。ヒト肝蔵型キメラマウスにおいて肝臓内のスフィンゴミエリンはHCV感染に伴い増加していた。さらに、肝臓内でのスフィンゴミエリン合成酵素誘導とHCV-RNA量は相関関係にあり、スフィンゴミエリンが存在することがHCV複製に重要であることがHCV感染の動物モデルにおいても示唆された。【目的】スフィンゴミエリンは、HCV複製の場とされる脂質ラフトを構成する宿主由来の脂質である。

我々はこれまでに、セリンパルミトイルトランスフェラーゼ(SPT)の阻害剤が、スフィンゴミエリンの合成を抑制することで脂質ラフトに影響を与え、抗HCV効果を示すことを報告してきた。しかしながら、既存のSPT阻害剤は、免疫抑制効果を有することや、宿主由来の脂質を抑制するという薬剤の性質から副作用の可能性が見込まれていた。そこで、肝臓特異性を持ち、免疫抑制効果のない、新規SPT阻害剤であるNA808を使用し、抗HCV効果および宿主に与える影響を検討した。【結果】レプリコン細胞を使用した検討では、NA808は濃度依存的に複製抑制効果を示した(IC50:2nM)。HCV感染ヒト肝臓型キメラマウスを使用した解析では、NA808(5mg/kg/day)の14日間投与で血清中ウイルス量を2-3log低下させ、臨床使用量の20倍量使用で1log低下であるPEG-IFNと比較して強力な抗HCV効果を認めた。さらに、NA808とPEG-IFNやpolymerase阻害薬との併用療法ではいずれの組み合わせでも相乗効果を示した。その一方で、体重変化、ヒトアルブミン発現量は変化せず投薬期間中の有害事象は認めなかった。また、スフィンゴミエリンの減少は肝臓で認められるものの、血清中のスフィンゴミエリンは減少せず、肝臓に対する特異性があることが推測された。【考察】NA808は、強力な抗HCV効果をin vitro,in vivoの実験系において示した。NA808は作用機序が既存の薬剤と全く異なるものであり、多剤併用療法に新しい選択肢を与えることができると考えられた。本研究では、C型肝炎ウイルスとスフィンゴ脂質の相互作用を利用することにより、スフィンゴ脂質の新たな機能及びスフィンゴ脂質の動態変化と恒常性維持機構の解析を行った。そこで、まずHCVとスフィンゴ脂質の関係を詳細に解析することにより、1)HCV複製に関わるスフィンゴミエリン分子種及びスフィンゴ糖脂質を同定し、それらがどのように関わっているのか、2)どのように細胞内を移動しC型肝炎ウイルス複製の場(=脂質ラフト)を形成していくのか、3)HCV感染によるスフィンゴ脂質の動態変化と恒常性維持機構を解析した。HCV持続感染細胞ではコントロール細胞と比較してスフィンゴミエリン合成酵素の誘導がかかっており、さらにHCV複製複合体が存在するとされる脂質ラフトでのスフィンゴミエリン量が顕著に増加していた。そこで、脂質ラフトを構成するスフィンゴミエリンを分子種レベルで同定し4種存在することを明らかにした。さらに、これらSM分子種が濃度依存的にRNA dependent RNA polymerase(RdRp)の活性を上昇させることを見出した。以上の結果は、HCVの感染が脂質ラフト上のスフィンゴミエリン濃度を上昇させ、その結果RdRpを脂質ラフトにとどめさせるだけでなく、RdRpの活性を上昇させることでHCV複製に寄与していることを示していた。これまでの研究結果から、スフィンゴミエリンは抗HCV薬の新規のターゲットとして効果的であると考えられ、新規SPT阻害剤NA808はヒト肝臓型キメラマウスを使用した実験において、現在臨床で使用されているPEG-IFNと比べ10倍以上の効果を示した。さらに、PEG-IFN及び現在開発中の薬剤であるHCVポリメラーゼ阻害剤との併用で相乗効果を示した。
動画対応ディジタルＸ線画像装置による筋肉ダイナミックイメージング法の開発

動画対応ポータブルFPDを用いた筋肉や腱の動態撮像法を開発した.アキレス腱障害のX線撮影による画像診断では,アキレス腱の肥厚や石灰化を容易に確認しながら足関節の動態評価が可能となった.また,腱断裂については脂肪組織であるKargar triangleの形態を観察することで診断でき,骨棘障害との鑑別が可能であった.また,下腿三頭筋内側頭挫傷の既往歴のある下腿筋部と正常下腿筋における運動機能の弁別評価が可能であった.本研究課題で開発したX線動態イメージングによって,自然な運動下での足関節可動域と屈曲角度に応じた下腿筋やアキレス腱の形態・動態情報を評価できることが確認できた.筋肉や腱の機能評価は障害の程度やリハビリテーションの評価に有用である.動画対応ポータブルFPDの特徴を活かすことでアキレス腱の動態情報を簡便に取得可能ではないかと考え,簡易X線動態検査法の開発を推進している.本年度は,簡便なアキレス腱の形態・機能診断を目的として,アキレス腱のX線動態撮影法を確立し,得られた動態情報についてMRI画像および超音波画像と比較することで,提案手法の臨床応用の可能性を検討した.方法:健常男性3名を対象に,足関節を最大底屈から最大背屈まで屈曲した時のアキレス腱のX線動態画像を取得した.その取得画像と同じく取得した超音波画像やMR画像とのKargar triangleの形態を比較,検討した.結果:屈曲角度に応じたKargar triangleの面積の変化についてX線画像とMR画像で同様の傾向が見られた.このX線動態撮影法で自然な運動下での足関節可動域と屈曲角度に応じたアキレス腱の形態情報を取得できることを確認した.今後の課題としては,症例数の増加や病的症例を対象とすることが挙げられる.骨折の治療においてリハビリテーションは非常に重要である.本年はX線イメージングにおいて下腿筋の動きを骨画像と共に可視化し,筋肉の形態,動態異常等を評価する方法を検討した.方法:下腿三頭筋内側頭挫傷の1例を含む3症例を対象とし,FPD装置を用い,下腿三頭筋,脛骨,腓骨を撮影対象とし,下腿骨側面像を撮影する条件で撮影した.下腿三頭筋は主に足関節の底屈を行う筋肉であるため,足部を底屈から背屈状態にさせることで下腿三頭筋が収縮する.一脚につき,下腿三頭筋を収縮させる5つのポジショニング(足部を0度,20度,40度,60度,90度にするポジショニング)で撮影した.撮影条件は以下のとおりである.管電圧:55[kV],管電流時間積:8[mAs],撮影距離:115[cm].撮影した一脚5枚の画像について,筋の収縮の様子のプロファイルを解析した.解析には画像解析ソフトImageJを用いた.腓骨遠位端を基準点とし,そこから腓骨に沿うようにラインを引き,1度ずつラインを移動していき,それぞれ下腿三頭筋の収縮がみられると思われる部位(ラインの位置が10001800ピクセルの間)のプロファイルを解析した.結果とまとめ:足部を底屈から背屈状態にすることによって,下腿筋部のプロファイルの形状が変化したことから,筋肉の収縮の程度がX線透過性を変化させて濃度プロファイルの違いに表れたのではないかと考える.また両側健常の対象では各プロファイルは左右同様であったのに対し,下腿三頭筋内側頭挫傷の患側の足は足部を底屈させたとき,濃度プロファイルに健常側とは異なったピークがみられた.ピークが超音波画像で確認した挫傷部分とほぼ一致しており,収縮異常がプロファイルの変化に表れたものと考えられる.X線イメージングによって,筋肉を可視化できることが示唆された.なお,昨年度実績(アキレス腱の評価)の課題については補完研究として実施中である.動画対応ポータブルFPDを用いた筋肉や腱の動態撮像法を開発した.アキレス腱障害のX線撮影による画像診断では,アキレス腱の肥厚や石灰化を容易に確認しながら足関節の動態評価が可能となった.また,腱断裂については脂肪組織であるKargar triangleの形態を観察することで診断でき,骨棘障害との鑑別が可能であった.また,下腿三頭筋内側頭挫傷の既往歴のある下腿筋部と正常下腿筋における運動機能の弁別評価が可能であった.本研究課題で開発したX線動態イメージングによって,自然な運動下での足関節可動域と屈曲角度に応じた下腿筋やアキレス腱の形態・動態情報を評価できることが確認できた.本年度は,アキレス腱の動態X線イメージングに関する基礎的検討を主として行った.すなわち,正常男性1名を被験者として,X線の照射条件およびアキレス腱の伸展運動法を検討した.また,コンピュータを用いた画像解析処理による,足関節の可動域計測法とKager's triangleの自動認識法について検討した.Kager's triangleとは足関節とアキレス腱との間にある三角形の脂肪組織の領域で,アキレス腱の損傷があるとその形状が変形したり消失したりすることが知られている.それらの検討の結果,まずX線動画イメージングの際のX線照射条件は,管電圧50kV,管電流・時間積0.4mAs,フレームレート3fps, Grid(-) ,焦点-撮像面距離100cmとして,5秒間で15画像を撮像することとした.このときのX線被曝線量は,従来の静止X線画像の撮像時と比較してほぼ同等程度であった.5秒間の撮像時間中に,

(1)つま先立ちをするように足関節背面(アキレス腱)を伸展させる,(2)足底面は撮像面に接したまま膝を前方に屈曲することによって足関節背面(アキレス腱)を伸展させる,の2通りの動態撮像法が,被験者に負担の少ない安定した体位であった.また,コンピュータ画像解析法については,プロトタイプの自作ソフトウエアによって,関節可動域の自動計測やKager's triangleの自動認識が概ね良好に実施できた.これらは,今後,症例数を増やしたり,さらに解析処理の精練化をするために意義ある成果であり,また,次年度以降の他部位の筋肉イメージングや解析法の初期バージョンとして重要である.超音波検査法との比較検討を実施し,さらにMRI検査法による結果とも比較検討した.その結果,簡便なアキレス腱の形態・機能診断を目的とした新しいX線機能イメージング法として有用であることが示唆された.詳細は以下のとおりである.「方法」1.撮影対象及び使用機器本研究は本学の医学倫理委員会の承認を得て行われ,健常男性3名(22歳2名,60歳1名)を対象に撮影を行った.また,被験者には撮影に関する十分な説明を行い,同意を得た.使用機器を以下に示す.(1)動画対応FPD搭載X線ポータブル装置:試作機,キヤノン,(2)オープンMRI(0.4 T): APERTO Eterna,日立,(3)超音波画像診断装置:i STYLE,東芝,(4)Image-J2.画像の取得X線撮影:撮影条件は56 kV,0.32 mAs,撮影距離120 cm,フレームノート5 frame/sec,4秒間撮影で最大底屈から最大背屈までのX線動態画像を取得した.この条件での一回撮影の被ばく線量は0.2 mGyとなった.MRI:Kargar triangleを描出するため,脂肪組織が高信号となるT1強調像にし,最大底屈から最大背屈まで屈曲角度を5段階に分けて撮像した.超音波撮影:7.5 MHzのプローブを使い,最大底屈から最大背屈までの縦断動態像を取得した.3.計測内容取得したX線画像とMR画像を用いて,Kargar triangleの面積と足関節の屈曲角度を計測し,屈曲角度に応じた面積の変化や足関節の可動域を観察した.計測はフリーソフトウェアImage-Jを用いた.「結果」MRI画像の方がKargar triangleの面積が広いという傾向があるが,屈曲角度による面積の変化については,両画像でほぼ同様の傾向が見られた.また,X線画像の方が底屈・背屈共に最大角度がより大きく計測された.本研究で開発中のX線動画イメージングによるアキレス腱の評価結果と超音波画像法による比較検討は実施できなかった.しかし,撮像方法の詳細な検討とアキレス腱の可視化については,予定よりも良く進展したと考える.1.アキレス腱イメージングについて,できれば病的症例を含めて解析結果の精度を検証する.2.本研究課題と併行して進めている骨部の動態X線検査法の開発研究における症例群を対象として,その関節周囲の筋肉イメージングの検討を行う.3.これらの結果を纏めて,学会発表および論文発表によって,研究成果の広報を行う.1.アキレス腱イメージングについて正常症例を増やし,できれば傷害例も含めて解析結果の精度を検証する.2.たとえば,手関節,肩関節,股関節など,本研究課題と併行して進めている骨部の動態X線検査法の開発研究における症例群を対象として,その関節周囲の筋肉イメージングの検討を行う.
20世紀への転換期カナダにおけるフランス系ナショナリズム

今年度は、19世紀末から20世紀初頭に見られたフランス系カナダ・ナショナリズムの分析を中心に研究を行った。具体的には、イギリスと南アフリカの二国(トランスヴァール共和国、オレンジ自由国)の間で戦われた南アフリカ戦争(18991902年)の時期に、アンリ・ブラサらのフランス系カナダ人によって主張されたナショナリズムなどの思想の分析を行った。一次史料として当該時期のカナダ連邦議会(上院・下院)議事録、個人文書、カナダ・ケベック州で発行され読まれた仏語紙などを用い、本国イギリスが戦争を推し進める中でフランス系カナダ人が訴えたカナダの孤立主義や反帝国主義を中心に思想の読み取りを試みた。カナダがイギリス帝国を構成する一国家として戦争に参加すべきか否かという問題をめぐり、当時のカナダ社会で多数派を占めていたイギリス系カナダ人と少数派のフランス系カナダ人の対立が顕著に浮き彫りになり、カナダ国外における戦争への無関心・イギリス帝国内でのカナダの孤立主義を基軸とするフランス系カナダ世論の論調を抽出できたことが本研究での成果である。上記の研究を進める上で必要となった史資料の収集のため、平成16年7月1423日の期間、カナダ国立図書館・公文書館(オタワ)において調査を行った。また、カナダ史関連図書を中心とした二次資料等を用いて、カナダ史・ナショナリズム・民族問題など、本研究に深く結びつく関連分野の理解を深めた。これまでに行った研究は、「南アフリカ戦争期カナダにおけるフランス系ナショナリズム」として現在論文を執筆中であり、今後学術雑誌への投稿を予定している。
放射線障害評価に有用なレポーター細胞の開発と幹細胞技術を用いた評価系の確立

細胞の染色体に存在する遺伝子に対して障害性を有する放射線(ガンマ線、X線など)について、その障害を評価し得るレポーター細胞の創出を本研究は目的とした。DNA組み換え技術により、p53遺伝子座を含むBAC DNA (RP11-89D11)上にオワンクラゲ由来蛍光蛋白質とホタル由来発光蛋白質の融合遺伝子(dVenusLuc2)を挿入置換したBACレポーター遺伝子の作成を完了した。また、近年発達してきたゲノム改変技術(CRISPR-CAS9法)により、H9 ES細胞由来神経幹細胞株の内在性p53遺伝子座にレポーター遺伝子dVenusLuc2が適切に挿入されている細胞を選別し、株化を達成した。本研究は、低レベル放射線暴露の人体への影響を迅速・簡便に評価できる系として、放射線障害を指標可能なヒト由来培養細胞を遺伝子組み換え技術を用いて開発することを目的とした。本研究での対象は、胚性幹細胞・神経幹細胞といった胎児期に存在する「幹細胞」であり、試験管内で培養可能な細胞である。この幹細胞技術と、蛍光蛋白質・生体発光蛋白質を用いた分子細胞イメージング技術を用いて、二重鎖切断を引き起こし得る薬剤または放射線の暴露があった場合の細胞障害度について、視覚的・定量的な評価を可能にすることが研究期間を通じての達成目標である。平成24年度においては、p53遺伝子を含むBAC上のp53遺伝子ストップコドンをdVenusLuc2で挿入置換したBACレポーター遺伝子をES由来神経幹細胞株に導入する作業を行った。平成25年度においては、得られた複数の安定保持株を用い、自己複製的増殖(ニューロスフェア形成能)に関する神経幹細胞の性質について、二重鎖切断剤または放射線を照射する前段階の評価を行った。その結果、得られた複数の株間において、上記の性状解析の数値の隔離が見られた。染色体上にBAC遺伝子が挿入された位置の違いが株細胞間の性質に影響を与えたものであると予想されたため、これを改善すべく、平成25年初頭にFeng Zhangらによって新たに発表された技術であるゲノム改変法CRISPR-CAS9を用いて、フィーダーレス培養が可能になったiPS細胞(201B7株)のp53遺伝子座におけるストップコドンをdVenusLuc2に挿入置換する作業を行った。現在、この安定保持株を選別中であるが、選別され次第、iPS細胞からの神経分化培養法が既に確立されているので、平成26年度はDNA二重鎖切断剤と放射線照射(X線を予定)による細胞影響の評価を遂行する。本研究は、低レベル放射線暴露の人体への影響を早急・簡便に評価できる系として、放射線障害を指標可能なヒト由来培養細胞を遺伝子組み換え技術を用いて開発することを目的とした。これらの細胞を用いた幹細胞技術と、蛍光蛋白質・生体発光蛋白質を用いた分子細胞イメージング技術を用いて、低レベル放射線の暴露があった場合の細胞障害度について、視覚的・定量的な評価を可能にすることが研究期間を通じての達成目標である。特に、この評価系により、自己複製的増殖や多分化能を有するといった神経幹細胞の性質に与える影響について平成25年度、平成26年度で評価する。この研究計画のために、平成24年度で行った研究実績は、以下の2点である。1p53遺伝視座を含むBAC DNAのp53遺伝視座にレポーター遺伝子dVenusLuc2を相同組み換え法で挿入した組み換えBAC DNAの更なる改良を行った。改良点は、Renilla Luciferaseと薬剤耐性遺伝子Neomycinの融合遺伝子であるRLucNeoを恒常的発現プロモーターの一つであるpgkプロモーターの制御下で発現可能な様に、同BAC DNAに含まれるDNAH2遺伝子座中のイントロン領域に相同組み換え法で挿入した。2ヒトES細胞由来の神経幹細胞株にp53BACレポーター遺伝子を電気穿孔法で導入し、安定保持株を複数株得ることに成功した。現在、この安定保持株の中から、DNA傷害剤添加時にVenus蛍光とLuciferase発光が上昇してくる株を選別中である。平成25年度は目的に合致する細胞株を用いて当初の研究計画に沿い、研究を遂行する。本研究での対象は、胚性幹細胞(またはiPS細胞)・神経幹細胞といった胎児期に存在する「幹細胞」であり、試験管内で培養可能な細胞である。この幹細胞培養技術と、蛍光蛋白質・生体発光蛋白質を用いて、二重鎖切断を引き起こし得る薬剤または放射線の暴露などによる細胞障害度について指標可能なレポーター遺伝子の作成およびその保持細胞株の樹立を目指すものである。前年度までに、p53遺伝子座を含むBAC (RP11-89D11)上のp53遺伝子ストップコドンをdVenusLuc2で挿入置換したBACレポーター遺伝子を作成した。

このBACレポーター遺伝子をES由来神経幹細胞株に導入すると本来のp53遺伝子座とは異なる染色体上に保持されるトランスジェニック細胞が得られるが、より正確な細胞障害シグナルを得ることを目的とするため、細胞内在性のp53遺伝子座にレポーター遺伝子を挿入可能な技術を模索していたところ、Feng ZhangらによってCRISPR-CAS9を用いたゲノム改変法技術が開発され、この技術を用いて本研究の作業を行う方針とした。本年度においては、H9 ES由来神経幹細胞株のp53遺伝子座のストップコドンをdVenusLuc2 (ストップコドン有)に置換する相同組み換え挿入を可能にするドナーDNA、同じくストップコドンを2Aペプチド-NLS tag BFP (ストップコドン有)に置換する相同組み換え挿入を可能にするドナーDNAを構築した。さらに、Cas9を発現するためのプロモーターの選択、至適なガイドRNAの特異性を検証するための条件検討、また、電気穿孔法の遺伝子導入条件の検討を行った。これらドナーDNAと、ガイドRNA、Cas9蛋白質を発現するplasmidベクターを電気穿孔法により神経幹細胞株に導入し、レポーター遺伝子が適切に挿入されている細胞を選別し、株化を達成した。分子生物学、幹細胞生物学平成25年度においては、本研究が利用することが可能な大きな技術的革新が二点あり、研究の目的遂行のために利用することにした。1点目は、Feng Zhangらによって開発されたゲノム改変技術の一つであるCRISPR-Cas9システムが発表され、ゲノム上の任意の部位について遺伝子改変が可能になった。このため、本研究で使用するLuciferase-GFP融合タンパク質をコードする遺伝子をp53遺伝子座に組み換えて挿入することが可能になり、当研究もこの技術を用いることにした。2点目は、iPS細胞が培養されるに当たっては、これまではフィーダーと呼ばれるマウス由来の細胞のシート上で培養しなければならなかったが、2013年度中にフィーダー細胞が要らない培養法が開発され、遺伝子導入実験およびその選別作業を行うことが比較的容易になった。この2点の技術的進歩によって、当初の研究計画にあったiPS細胞のp53遺伝子座にレポーター遺伝子が組み込まれたレポーター幹細胞の作製が可能になった。本研究の目的達成のためにこれら2点の技術革新を導入することにしたため、現在において「やや遅れている」状況であると自己評価した。しかし、3年間の研究期間内には研究遂行が完了することは十分に可能と考えている。平成24年度においては、当初の研究計画より2点変更修正を行った。研究計画申請時に既に2種のp53 BAC DNAを調製していたが、同BAC DNA上にLuciferaseの発光を数値化する際に必要となる内部標準遺伝子としてRenilla Luciferase、安定保持細胞株を取得する際に必要なNeomycin遺伝子の相同組み換えによる挿入を追加して行った。この改良を施したために細胞への導入時期が少々遅れた。
脂質代謝異常症としてのアルツハイマー病：ＡＢＣＡ１とＡＢＣＡ７はどうなっている？

マウスを用いた解析から、ABCA7欠損は内因性アミロイドβ(Aβ)のうち、毒性の高いAβ42の産生が高いこと、アミロイドβ産生亢進モデルマウスでは、ABCA7欠損に伴ってアミロイド沈着が増加することを確認した。またABCA7欠損では、ミクログリア細胞表面でのAβ産生に直結するアミロイド前駆体タンパク質のエンドサイトーシスが亢進することもわかった。さらに、ABCA7はヘテロ欠損であっても腹腔マクロファージ細胞のファゴサイトーシス活性低下の生じることを明らかにした。野生型(WT)、ABCA1ノックアウト(KO)、ABCA7 KOマウスの各々から、E12-14胎児由来初代培養線維芽細胞を調製し、40回以上の継代を経ても安定な細胞株(MEF)を樹立した。これらの細胞ならびにABCA1, ABCA7のどちらの発現もないHEK293細胞、HEK293へのABCA1, ABCA7安定発現株を用い、各種アポリポタンパク質(apoA-I, apoA-II, apoE2, apoE3, apoE4)に対する反応性を比較した。ABCA1 KO-MEFがアポリポタンパク質反応性を一切示さなかったのに対し、ABCA7 KO-MEFの脂質放出にWT-MEFとの顕著な差はなかった。内因性ABCA7のMEFでのHDL新生への寄与は小さいと考えられた。一方、ABCA1の関与しない条件下での反応が観察可能なHEK293 ABCA7安定発現株では、3種のapoEアイソフォームを含めたすべてのアポリポタンパク質への脂質放出が確認された。そのコレステロール/リン脂質比は先に報告しているのと同様にABCA1発現株の場合よりも低値であり、どのアポリポタンパク質の場合もほぼ同レベルであった。また、ABCA7発現量を変化させても変動しなかった。さらにABCA1発現株とABCA7発現株ではapoEよる脂質引き抜きの効率のアイソフォームによるスペクトラムが異なり、ABCA1またはABCA7発現レベルを変えた時の変化も違うことも示された。上記以外に、ABCA1 KO, ABCA7 KO, apoE KOマウス等を用い、血液脳関門のバリア形成や維持にABCA1, ABCA7がどのように関与するかを調べる実験系構築その他を行うことができた。ABCA1, ABCA7の反応メカニズムとその制御機構解析のため、ABCA1, ABCA7いずれの発現もないHEK293細胞、HEK293へのヒトABCA1安定発現株,ヒトABCA7安定発現株を用い、アポリポタンパク質A-I (アポA-I)の投与に伴って放出されるHDLと細胞の両方につき、脂質組成の詳細を調べた。各細胞をアポA-I非存在下/存在下で培養し、得られた培養上清ならびに細胞の脂質のコレステロール、ホスファチジルコリン(PC)、スフィンゴミエリン(SPM)を定量した。PCとSPMについては、エレクトロスプレーイオン化法を用いた質量分析による構成脂肪酸の分子種同定を行い、相互の比較に用いた。HDL粒子のコレステロール/PC比はABCA1発現株>ABCA7発現株で、これまでの報告と一致していた。今回各サンプルでのコレステロール/SPM/PC比を正確に測定できたことより、HDLへのSPM組み込みは細胞内での比率よりもHDL中コレステロールレベルに規定されること、これは発現タンパク質がABCA1でもABCA7でも変わらないことが示された。また、HDL粒子の構成脂肪酸の分子種組成は、各々が由来する細胞のものとほぼ一致していたが、炭素鎖長の短いもの(PC, SPM)、不飽和度の低いもの(PC)を優先して取り込む傾向が見られ、画一的でないことも明らかになった。一方マウス生体を用いた実験から、マクロファージのin vivoでの異物貪食能にはABCA1, ABCA7のみならずアポEも影響することを見出し、これらの遺伝子産物のファゴサイトーシスでの相互作用の確認を進めている。アルツハイマー病への対応は、少子高齢化が急速に進む日本では特に大きな課題である。高脂血症や高インスリン血症等、動脈硬化症とアルツハイマー病には共通した危険因子の存在が示されており、アルツハイマー病の発症/進展へのコレステロールホメオスタシスの関与が推測されてきた。また、2011年の大規模な全ゲノム相関解析により、ABCA7遺伝子の一塩基多型と遅発性アルツハイマー病の連関が示されて以来、アルツハイマー病とABCトランスポーター、特にABCA7との関係が一気に注目されることとなった。本研究計画ではアルツハイマー病の“脂質代謝異常症"としての側面に着目し、動脈硬化研究で得たABCタンパク質の機能「HDL新生反応」ならびに「食作用」に関する知見と実験技術を利用して以下の成果を得た。初代培養ミクログリアの系を用い、アミロイドβ(Aβ)産生に直結する細胞膜表面のアミロイド前駆体タンパク質(APP)のエンドサイトーシスが、ABCA7欠損で亢進することを発見した。また、ABCA7 KOマウスとAβ産生亢進モデル(APPトランスジェニックマウス)の交配実験から、ABCA7欠損に伴ってアミロイド沈着が増加することも確認した。一方ABCA1ノックアウトマウス由来線維芽細胞を用いた実験から、ABCA1欠損ではコレステロールならびにその前駆体

ラノステロールの細胞膜から小胞体への輸送低下が生じていることを見出し、ABCA1はHDL新生を介した細胞コレステロールの搬出のみならず、細胞膜から小胞体に向かうエンドサイトーシスも制御していることを明らかにした。各種マウス、特にABCA1 KO, apoE KOマウスの繁殖と維持に問題が多く、常に予定通りの実験を実施できる体制はできていない。マウスの供給状況に対応した動物実験を優先しつつ、培養細胞実験と動物実験を平行して行っている。また分野の異なる共同研究者と、同一マウスから各々が必要な臓器を採取する等して効率を上げている。ABCA7 KOマウスとapoE KOマウスの交配によるdouble KOマウス作出に成功し、各種特性の解析を開始できた。アルツハイマー病への対応は、少子高齢化が急速に進む日本では特に大きな課題である。高脂血症や高インスリン血症等、動脈硬化症とアルツハイマー病には共通の危険因子が示されており、アルツハイマー病の発症/進展へのコレステロールホメオスタシスの関与が推測されてきた。2011年の大規模な全ゲノム相関解析、2015年の常染色体優性遺伝のフレームシフト変異の報告は、ABCA7と晩発性アルツハイマー病の連関を強く示唆している。本研究計画ではアルツハイマー病の“脂質代謝異常症"としての側面に着目し、「HDL新生反応」ならびに「食作用」に関する知見と実験技術を利用して以下の成果を得た。初代培養ミクログリアの系を用い、アミロイドβ(Aβ)産生に直結する細胞膜表面のアミロイド前駆体タンパク質(APP)のエンドサイトーシスが、ABCA7欠損で亢進することを発見した。また、ABCA7 KOマウスとAβ産生亢進マウスの交配実験から、ABCA7欠損に伴ってアミロイド沈着が増加することも確認した。一方、ABCA1 KOマウス由来線維芽細胞を用いた実験から、ABCA1欠損ではコレステロールならびにその前駆体ラノステロールの細胞膜から小胞体への輸送低下が生じていることを見出し、ABCA1はHDL新生を介した細胞コレステロールの搬出のみならず、細胞膜から小胞体に向かうエンドサイトーシスも制御していることを明らかにした。さらに、蛍光pH指示薬標識化合物とイメージングサイトメーターによるリアルタイムでのファゴサイトーシス活性を経時的に観察できる系を構築し、これを用いて各種遺伝子改変マウスの腹腔膜マクロファージ細胞の比較を行い、ABCA7はヘテロ欠損であってもファゴサイトーシス活性低下をもたらすことが確認できた。マウスを用いた解析から、ABCA7欠損は内因性アミロイドβ(Aβ)のうち、毒性の高いAβ42の産生が高いこと、アミロイドβ産生亢進モデルマウスでは、ABCA7欠損に伴ってアミロイド沈着が増加することを確認した。またABCA7欠損では、ミクログリア細胞表面でのAβ産生に直結するアミロイド前駆体タンパク質のエンドサイトーシスが亢進することもわかった。さらに、ABCA7はヘテロ欠損であっても腹腔マクロファージ細胞のファゴサイトーシス活性低下の生じることを明らかにした。各種マウス、特にABCA1 KO, apoE KOマウスの繁殖と維持に困難が多いため、常に予定通りの実験を実施できる体制はできていない。
分流を伴う流路での流体挙動に関する研究

流体工学的に,非常に重要である分流を伴う流路での流体の挙動につき研究を行った.研究は,各種流路での流体挙動・特性についての実験的研究を主として山口が担当し,流れ場における流れの安定性についての解析的研究を主として水島が担当した.本研究では,分岐・分流を伴う流路における流れとして,始めに拡大・縮小二次元流路につき詳しく調べることで分岐・分流流れへの基礎を確立した,ここでは,対称な拡大・縮小をもつ単一流路においても,対称性の破れによる偏流現象が発生し,流れのモード遷移が発生することのみならず,高いレイノルズ数では振動流への移項現象が発生することが実験的さらに解析的にも確かめられた.これらにより得られた知見は,他の流体力学現象,すなわち自然対流や回転する球間隙流れの挙動・特性にもつながることが確認された.次に,これら拡大・縮小の単一流路に出口部において二つの分岐流路をもつ二次元分岐流路を考え,流体工学的に最も基礎的なモデル流路として,同じく実験的,解析的研究を実施した.これら分岐流路では,非常に多岐に渡る流れの遷移モードの存在が可視化情報より求められ,複雑な流れのパターン変化と流れの特性が明らかになった.さらに本研究では.分岐流れの形態の総合的な価値の立場より,分流・分岐流れにおける流れの挙動・特性にも研究の範囲を広げ,ニュートン流体や粘弾性効果を有する非ニュートン流体の流れについても検討を行い,成果を得た.これら分流・分岐型の流路での流体の振る舞いは,流体のレオロジー特性に起因する様々な流れのモードが存在することが確認され,これらモードの変化はSALE法を用いた数値シミュレーションにより良く説明されることが判明した.以上,本研究より得られた結果は,流路設計や設備予測に大きく寄与することができるのみならず,流体力学的な基礎研究分野においても多くの知見を与えられるものである.流体工学的に,非常に重要である分流を伴う流路での流体の挙動につき研究を行った.研究は,各種流路での流体挙動・特性についての実験的研究を主として山口が担当し,流れ場における流れの安定性についての解析的研究を主として水島が担当した.本研究では,分岐・分流を伴う流路における流れとして,始めに拡大・縮小二次元流路につき詳しく調べることで分岐・分流流れへの基礎を確立した,ここでは,対称な拡大・縮小をもつ単一流路においても,対称性の破れによる偏流現象が発生し,流れのモード遷移が発生することのみならず,高いレイノルズ数では振動流への移項現象が発生することが実験的さらに解析的にも確かめられた.これらにより得られた知見は,他の流体力学現象,すなわち自然対流や回転する球間隙流れの挙動・特性にもつながることが確認された.次に,これら拡大・縮小の単一流路に出口部において二つの分岐流路をもつ二次元分岐流路を考え,流体工学的に最も基礎的なモデル流路として,同じく実験的,解析的研究を実施した.これら分岐流路では,非常に多岐に渡る流れの遷移モードの存在が可視化情報より求められ,複雑な流れのパターン変化と流れの特性が明らかになった.さらに本研究では.分岐流れの形態の総合的な価値の立場より,分流・分岐流れにおける流れの挙動・特性にも研究の範囲を広げ,ニュートン流体や粘弾性効果を有する非ニュートン流体の流れについても検討を行い,成果を得た.これら分流・分岐型の流路での流体の振る舞いは,流体のレオロジー特性に起因する様々な流れのモードが存在することが確認され,これらモードの変化はSALE法を用いた数値シミュレーションにより良く説明されることが判明した.以上,本研究より得られた結果は,流路設計や設備予測に大きく寄与することができるのみならず,流体力学的な基礎研究分野においても多くの知見を与えられるものである.二次元対称な縮小拡大を伴う2分岐流路における流れの挙動およびモード変化特性を調べるため,実験装置を作成した.本実験装置では流れのモード変化に対応する流れの状態遷移を観測することを可能にした.本実験装置を用いることにより,アルミ粉縣濁法による可視化実験を行うことともに,流路代表点においてLaser Doppler velocimeter(LDV)により流速を計測し,流れの状態遷移との対応性を調べ,また流れの不安定性について詳しい検討を行った.一方,この分岐流路に対応した流れ場を理論的に調べるため,有限差分法を用いた数値演算プログラムの開発を行い,微分方程式の解の分岐の観点より流れの現象に対する数値シミュレーションを行った.これら本年度における研究の結果,拡大比(拡大流路幅/縮小流路幅)が3,アスペクト比(拡大流路での縦横比)が7/3において,流れはレイノルズ数Re=40において対称性の破れに起因するピッチフォーク分岐により非対称となり,Re=100において再び(逆ピッチフォーク分岐の可能性が示される)対称となるとともに,Re=400においてホップ分岐により振動流へと遷移することが分かった.これらの結果については,現在論文としてまとめるための検討を行っている.本研究の分岐流路の基礎を与える(比較対象としての基準を与える)単純急拡大-縮小流路での流れの挙動を数値シミュレーション及び流れの可視化実験より調べた結果は,既に本年度において公表済みである.

さらに次年度は,本年度研究成果を基に工学的重要性が高い,いろいろな分岐形態に対する流れの挙動・物性について研究を行うとともに,数値演算プログラムの高効率化と多目的化にも取り組む.縮小拡大を伴う分岐流路および2流体Y型合流流路における流れの挙動およびモード変化特性を調べるため、実験装置を作製した.本実験を用いることにより、アルミ粉縣濁法による可視化実験を行うとともに、流路代表点においてLaser Doppler Velocimeter(LDV)により流速を計測し,流れの状態遷移との対応性を調べ,また流れの不安定性について詳しい検討を行った.一方,これら分岐,Y型合流流路に対応した流れ場を理論的に調べるため,有限差分法を用いた数値演算プログラムの開発を行い,微分方程式の解の分岐の観点より流れの現象に対する数値シミュレーションを行った.さらに,粘弾性流体のY型合流流路では新たにSALE法を用いた計算コードを開発した.流れはあるレイノルズ数において対称性の破れに起因するピッチフォーク分岐により非対称となり,再び(逆ピッチフォーク分岐の可能性が示される)対称となるとともに,さらにホップ分岐により振動流へと遷移することが分かった.また.粘弾性流体のY型合流流路では,流体のレオロジー特性に起因する様々な流れのモードが存在することが確認され,これらモードではSALE法を用いた計算により良く説明されることが判明した.これらの結果については,4件の論文および2件の講演論文としてまとめ,既に本年度において公表済みである.さらに次年度は,本年度研究成果を基に工学的重要性が高い,いろいろな分岐,合流形態に対する流れの挙動・特性について所究を行うとともに,数値演算プログラムの高効率北と多目的化にも取り組む.縮小拡大を伴う分岐流路および2流体Y型合流流路における流れの挙動およびモード変化特性を調べるため実験装置を作製した.本装置を用いることにより,流路代表点においてLaser Doppler Velocimeter(LDV)により流速を計測し,流れの状態遷移との対応性を調べ,また流れの不安定性について詳しい検討を行った.一方,これら分岐,Y型合流流路に対応した流れ場を理論的に調べるために,HSMAC法を用いた数値計算プログラムの開発を行った.さらに,粘弾性流体のY型合流流路ではSALE法を用いた数値解析を行った.流れはあるレイノルズ数において対称性の破れに起因するピッチフォーク分岐により非対称となり,再び対称となるとともに,さらにホップ分岐により周期流へと遷移することが分かった.また,粘弾性流体のY型合流流路では,流体のレオロジー特性に起因する様々な流れのモードが存在することが確認され,これらモードではSALE法を用いた計算により良く説明されることが判明した.これらの結果については,2件の論文にまとめ,既に本年度において公表済みである.さらに次年度は,本年度研究成果を基に,他の流体における分岐,合流形態に対する流れの挙動・特性について研究を行うとともに,数値計算プログラムの高効率化と多目的化にも取り組む1.円管マニホールド型分岐流路における流れの分岐特性につき,実験を行った.実験は,入口管直径に対して一定のアスペクト比をもつ流路において出口が2分岐でかつ,分岐形態が異なる場合について行った.流れの可視化,およびLDVを用いた流速測定,さらに流量特性についても調査,検討を実施した.また,全体のまとめとしての流路の形態,すなわち合流分岐流れ(分岐形態の総合的評価)についても同様に検討を行い,流れの特性について多くの知見を得た.特に,これら合流分岐流れでは,対象とする流体に粘弾性をもつ流体を用いた研究も併せて行い,流れ場での挙動および特性について新しい結果が得られた.(担当山口)2.流れの分岐を伴う流路での解析を行った.
活性酸素生成酵素ファミリーNoxの調節機構

活性酸素を生成する酵素であるNADPHオキシダーゼ(Nox)ファミリーの活性化制御機構について以下のような成果を得た。(1)Nox2の活性化に関与するp40^<phox>は、N末から「PX-SH3-PB1」というドメイン構造をしている。「p40^<phox>-PXによるPI3P結合」が、PB1ドメインがPXドメインと分子内結合することによって負に調節されていること、その結果、「p40^<phox>のファゴゾーム膜への移行」も抑制されることを明らかにした。また、全長型p40^<phox>の結晶構造を解明した。(2)Nox2は、やはり膜蛋白質であるp22^<phox>とヘテロダイマーを形成しているが、このヘテロダイマー形成に必要な領域を明らかにした。また、Nox2はNADPHから電子を受け取り、その電子を伝達して最終的に酸素分子に渡しスーパーオキシドを生成する。この電子伝達に必要なアミノ酸残基の同定に成功した。(3)Nox1活性化に必要な蛋白質Noxo1は、細胞非刺激時は分子内結合により不活性型であるが、細胞刺激時には翻訳後修飾によるコンフォメーション変化うけ活性化されること、これがNox1活性化に重要であることを示した。(4)低分子量G蛋白質Racが、Nox1とNox3の活性化をpositiveに制御する因子であることを明らかにした。Nox1の活性化においては、RacとNoxa1との結合がNoxa1の膜移行とコンフォメーション変化の両者を誘導するのに重要であることを示した。また、Nox3の活性化、特にp67^<phox>存在下でのNox3活性化にRacが重要な役割を果たすこと、このRac1の作用はp67^<phox>の膜移行を促進することによるものであることを示した。(5)Rac3がNox13の活性化に関与することを示した。また、いずれにおいてもRacのinser helixは不要であることを明らかにした。本研究は、活性酸素を生成する酵素であるNADPHオキシダーゼ(Nox)ファミリーの活性化制御機構を、分子レベルで多元的に理解しようというものである。そのために、個々のNox活性化蛋白質(p47^<phox>,Noxo1,p67^<phox>,Noxa1,Rac等)の調節機構を、蛋白質ドメインとその役割解明という観点から、分子レベルおよび細胞レベルで詳細に解析するとともに、これらの分子の3次構造情報をも得ながら、Nox制御機構の時間的空間的な全体像を明らかする計画である。平成18年度に私達は以下のような成果を得た。(1)Nox1活性化を低分子量G蛋白質Racが正に制御すること、RacはNoxa1と結合することにより作用すること、またこの結合によりNoxa1の膜移行とコンフォメーション変化の両者を誘導されることが重要であること、等を明らかにした。更に、Noxo1自体が分子内結合により負に調節されていること、及びNoxo1の活性化に翻訳後修飾が関与することを示した。(2)Nox2の活性化に関与するp40^<phox>は、N末から「PX-SH3-PB1」というドメイン構造をしている。「p40^<phox

>-PXによるPI3P結合」が、PB1ドメインがPXドメインと分子内結合することによって負に調節されていること、その結果、「p40^<phox>のファゴゾーム膜への移行」も抑制されることを明らかにした。また、全長型p40^<phox>の結晶構造を解明した。本研究は、活性酸素を生成する酵素であるNADPHオキシダーゼ(NoX)ファミリーの活性化制御機構を、分子レベルで多元的に理解しようというものである。そのために、個々のNox活性化蛋白質(p47^<phox>,Noxo1,p67^<phox>,Noxa1,Rac等)の調節機構を、蛋白質ドメインとその役割解明という観点から、分子レベルおよび細胞レベルで詳細に解析するとともに、これらの分子の3次構造情報をも得ながら、Nox制御機構の時間的空間的な全体像を明らかするものである。平成19年度に私達は以下のような成果を得た。(1)Nox1活性化にRacは関与するが、そのinsert regionは不要であること等を示した。さらに、Nox1活性化に必要なNoxo1は、細胞非刺激時は分子内結合により不活性型であるが、細胞刺激時には翻訳後修飾によるコンフォメーション変化うけ活性化されること、これがNox1活性化に重要であることを示した。(2)Nox2は、やはり膜蛋白質であるp22^<phox>とヘテロダイマーを形成しているが、このヘテロダイマー形成に必要な領域を明らかにした。また、Nox2はNADPHから電子を受け取り、その電子を伝達して最終的に酸素分子に渡しスーパーオキシドを生成する。この電子伝達に必要なアミノ酸残基の同定に成功した。(3)p67^<phox>存在下でのNox3の活性化にRac1が関与することを明らかにし、Rac1の作用はp67^<phox>の膜移行を促進することによるものであることを明らかにした。
非線形破壊力学を適用した節のモデル化および有節材の強度予測式の確立

有節材の破壊過程を微視的に観察した結果、き裂が発生(破壊)する直前では、節周辺のひずみの大きさは線形の範囲を超える大きさとなることが前年度までの研究で明らかになった。この内容についての論文は現在、学会誌へ投稿中である。また既往の研究(Miyauchi et al.2007)において、木材の横引張応力-ひずみ曲線はひずみ軟化挙動という非線形性を示すことが報告されている。これら木材の非線形挙動を評価することが、有節材の破壊機構の解明および有節材の強度予測式の確立には不可欠であるため、その研究へ移行することとした。コンクリートなど非線形挙動を示す材料では、破壊が進行しており非線形性の著しい領域、Fracture Process Zone(以下FPZ)の影響を考慮することが提案されている。そこで損傷理論に基づいた木材のFPZの観察をおこなった。Bittnarら(1996)によると、損傷理論の非連続体モデルでは、局所ひずみが集中する小領域の大きさは材料固有の値となるとされる。木材の強度予測にはこれまで、小領域における平均応力(ひずみ)による破壊条件、または切り欠きを有する場合には応力拡大係数などが用いられてきた。この損傷理論を用いたFPZの大きさが明らかになることで、切り欠きのない場合でも応力拡大係数の適用が可能となり、有節材の破壊を統一的に扱うことが可能となる。半径方向(R方向)への引張試験の結果、FPZの大きさは加力方向(R方向)が約0.6mm、クラック進展方向(T方向)が約7mmであった。試験体の形状の影響により小さな引張強度が得られ、それによってクラック進展方向のFPZが大きく見積もられたと考えられる。文献値の引張強度を用いた場合、その大きさは約1.1mmであった。また、木材のFPZの大きさには早材幅や細胞の大きさなどが影響しているのではないかと考えられた。以上の内容について学会発表(7.研究発表(2).学会発表(1)、(2))をおこなった。現在、その内容について論文を執筆中である。これまでの研究で明らかになっていた、曲げたわみ分布曲線が死節周辺で変化するのは断面欠損、流れ節周辺で変化するのは局所的な繊維走向の変化の影響であるという事実に加えて、曲げたわみ分布曲線を初等はり理論に基づいた理論曲線へと回帰することで欠点の検出を試み、たわみ曲線と回帰曲線の残差分散を用いることで、破壊に至る節を検出することができた。以上の内容について学会発表をおこなうとともに学会誌へ発表した。また本研究では、木材の強度に大きな影響を与える節を取り上げ、非線形破壊力学を適用したモデル化および有節材の実用的な強度予測を目的とする。その際、節の破壊機構を明らかにする必要がある。そこで有節材の縦引張試験および曲げ試験をおこない、有節材が破壊する過程のひずみ分布をデジタル画像相関法によって観察した。縦引張試験において、終局破壊に至るき裂は、節周辺の繊維傾斜部で発生していた。また既往の研究では、き裂の進展は繊維方向とされているが、節周辺において繊維は3次元的に変化しているので観察面で繊維方向に進展するとは限らなかった。き裂が発生(破壊)する直前では、き裂の進展方向に対して直交方向のひずみが1.53%に達していた。さらに、き裂の進展方向が加力方向に対して斜めである場合、せん断ひずみが大きくなり、その値は23%程度に達した。これらのひずみの大きさは既往の研究(宇京ら2004、Miyauchi et al.2007)から非線形域に入っていることが予想され、本研究の目指す非線形破壊力学を適用した節のモデル化は妥当であると考えられる。以上の内容について学会発表をおこなった。

試験体の形状の影響により小さな引張強度が得られ、それによってクラック進展方向のFPZが大きく見積もられたと考えられる。文献値の引張強度を用いた場合、その大きさは約1.1mmであった。また、木材のFPZの大きさには早材幅や細胞の大きさなどが影響しているのではないかと考えられた。以上の内容について学会発表(7.研究発表(2).学会発表(1)、(2))をおこなった。現在、その内容について論文を執筆中である。
分子刷り込み触媒による不斉反応の開発

我々はシリカゲル表面に単なる光学活性体を担持するという方法ではなく不斉有機分子を鋳型としてアキラルな不斉受容体に構造転写する新規な不斉場構築法を見出した.本研究では担持シリカゲルとして,均一な30Aの細孔を有する分子サイズ選択能のあるメソポーラスシリカゲル(FSM-16)を,また不斉受容体にはビフェノール誘導体5,5'-bis(allydimethylsilyl)-2,2'-biphenol1を用いた.1はフェニル基間の炭素-炭素結合が自由回転するため光学不活性な化合物である.しかし,光学活性な鋳型となるビナフチルジカルボン酸ジクロリド(R)-2と環状ジエステル3を形成させることにより1の立体配座を固定できる.こうして得た3をメソポーラスシリカゲル(FSM-16)とトルエン中,60時間還流すると3担持FSM-16(4)が得られた.4は,シリカゲルとの結合を持つため鋳型分子であるビナフチル部位を切り放してもビフェノール誘導体は光学活性体としてシリカゲル表面に残る.実際に,不斉転写に用いた鋳型分子(R)-1の切断除去のため水素化アルミニウムリチウムを用いて還元したところ,還元体である2,2'-ビス(ヒドロキシメチル)-1,1'-ビナフチルのみを収率よく回収した.(R)-1切断後のFSM-16(5)は^<13>CCP/MASNMRより2の構造は持たず1の骨格のみを有することが明らかとなった.またラセミ体のビナフトール吸着実験から不斉場をもつことも確認された.この新規の不斉場構築法は1のような潜在的軸不斉をキラルな鋳型分子を用いて発現させたもので,鋳型分子の回収再使用により効率的な不斉情報の伝達法として注目できる.我々はシリカゲル表面に単なる光学活性体を担持するという方法ではなく不斉有機分子を鋳型としてアキラルな不斉受容体に構造転写する新規な不斉場構築法を見出した.本研究では担持シリカゲルとして,均一な30Aの細孔を有する分子サイズ選択能のあるメソポーラスシリカゲル(FSM-16)を,また不斉受容体にはビフェノール誘導体5,5'-bis(allydimethylsilyl)-2,2'-biphenol1を用いた.1はフェニル基間の炭素-炭素結合が自由回転するため光学不活性な化合物である.しかし,光学活性な鋳型となるビナフチルジカルボン酸ジクロリド(R)-2と環状ジエステル3を形成させることにより1の立体配座を固定できる.こうして得た3をメソポーラスシリカゲル(FSM-16)とトルエン中,60時間還流すると3担持FSM-16(4)が得られた.4は,シリカゲルとの結合を持つため鋳型分子であるビナフチル部位を切り放してもビフェノール誘導体は光学活性体としてシリカゲル表面に残る.実際に,不斉転写に用いた鋳型分子(R)-1の切断除去のため水素化アルミニウムリチウムを用いて還元したところ,還元体である2,2'-ビス(ヒドロキシメチル)-1,1'-ビナフチルのみを収率よく回収した.(R)-1切断後のFSM-16(5)は^<13>CCP/MASNMRより2の構造は持たず1の骨格のみを有することが明らかとなった.またラセミ体のビナフトール吸着実験から不斉場をもつことも確認された.この新規の不斉場構築法は1のような潜在的軸不斉をキラルな鋳型分子を用いて発現させたもので,鋳型分子の回収再使用により効率的な不斉情報の伝達法として注目できる.