hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
計算機シミュレーションによる惑星・衛星・彗星と太陽風プラズマの電磁相互作用の研究

太陽系および太陽系惑星群の起源を研究する上で原始惑星大気と原始太陽風プラズマとの電磁相互作用を明らかにする事は相互間の運動量,角運動量,エネルギー及び熱の遷移過程を考察する上で重要である.太陽風は高温高速プラズマ流であったため,惑星大気と電磁相互作用を行ない惑星の原始生成過程にも少なからず影響を与えたと考えられる.本研究の目的は太陽系及び惑星の起源に関し,計算機シミュレーションにより惑星大気と太陽風プラズマの相互作用を定量的に研究する事である.計算機シミュレーションに当っては我国の「さきがけ」衛星によるハレー彗星,米国の「ICE」衛星によるジャコビニ・ジナー彗星に関するデータを礎に彗星大気中の水系イオンが太陽風プラズマと太陽風磁場に拾われてゆくプロセスをモデル化し,関与する電磁的並びに静電的不安定性の定量化を行なった.特に水系重イオンの運動量が不安定性の非線形過程によって太陽風プラズマと波動の運動量に変換される事を計算機シミュレーションによって明らかにする事ができた.得られた主な成果は次の通りである.1.彗星から放出される水系重イオンは速度空間でビームを構成する.そこで電子,陽子,ヘリウムイオン,水イオンより成るプラズマ中のプラズマ不安定性を線形分散式を解き詳細に調べた.水イオンビームによる縦波モード,ホイッスラーモード,アルフヴェンモード,非共鳴モードが不安定になる事が示され,それらのパラメータ依存性が調べられた.2.平行伝播性波動不安定性に関し,ハイブリッドコードによる計算機シミュレーションを行なった.これによって水系イオンの運動量,エネルギーが波動励起過程を介し,太陽風プラズマと波動の運動量へと変換される過程が定量的に明らかにされた.水系イオンが速度空間でシェル状分布を最終的に形成する事も示された.太陽系および太陽系惑星群の起源を研究する上で原始惑星大気と原始太陽風プラズマとの電磁相互作用を明らかにする事は相互間の運動量,角運動量,エネルギー及び熱の遷移過程を考察する上で重要である.太陽風は高温高速プラズマ流であったため,惑星大気と電磁相互作用を行ない惑星の原始生成過程にも少なからず影響を与えたと考えられる.本研究の目的は太陽系及び惑星の起源に関し,計算機シミュレーションにより惑星大気と太陽風プラズマの相互作用を定量的に研究する事である.計算機シミュレーションに当っては我国の「さきがけ」衛星によるハレー彗星,米国の「ICE」衛星によるジャコビニ・ジナー彗星に関するデータを礎に彗星大気中の水系イオンが太陽風プラズマと太陽風磁場に拾われてゆくプロセスをモデル化し,関与する電磁的並びに静電的不安定性の定量化を行なった.特に水系重イオンの運動量が不安定性の非線形過程によって太陽風プラズマと波動の運動量に変換される事を計算機シミュレーションによって明らかにする事ができた.得られた主な成果は次の通りである.1.彗星から放出される水系重イオンは速度空間でビームを構成する.そこで電子,陽子,ヘリウムイオン,水イオンより成るプラズマ中のプラズマ不安定性を線形分散式を解き詳細に調べた.水イオンビームによる縦波モード,ホイッスラーモード,アルフヴェンモード,非共鳴モードが不安定になる事が示され,それらのパラメータ依存性が調べられた.2.平行伝播性波動不安定性に関し,ハイブリッドコードによる計算機シミュレーションを行なった.これによって水系イオンの運動量,エネルギーが波動励起過程を介し,太陽風プラズマと波動の運動量へと変換される過程が定量的に明らかにされた.水系イオンが速度空間でシェル状分布を最終的に形成する事も示された.
エコデミクス:鳥類と人間社会のグローバル・リスク

本研究では、エコデミクス(ecodemics)を主要概念として分析し、人間社会と鳥類のかかわりに焦点を当て、グローバル・リスクとしての人と鳥類の健康問題および双方の持続可能性の課題を明らかにすることを目的とする。エコデミクスには、人間と鳥類のいずれにとっても生命を脅かす重大な危険が潜在する。したがって、エコデミクスに関連するリスクを理解し、学際的なアプローチからこの研究課題に取り組むことには、エコデミクスに関するリスクを最小化するための対策を講じるに際し、社会、政治、経済、文化といった諸側面においてどのような障壁があるのかを把握する上で有用である。本研究では、日本と東アジアの近隣諸国におけるエコデミクスのリスクについての社会意識や人と鳥類の関係での現状を把握する。さらに、欧州連合(EU)での状況を研究対象に含め、日本との対比を行う。4月から11月にかけて、代表者メルヴィオは、エコデミクスに関連する研究資料を、日本と東アジアおよびEU諸国について学際的・体系的に収集し分析を続け基礎研究を深めた。6月には京都学園大学教授・北尾邦伸博士の協力を得て、トゥルク商科大学未来研究ユニットの研究員(Jyrki Luukkanen博士、Juha Kaskinen博士およびBurkhard Affermann博士)を招聘し、国際セミナーを京都大学で実施した(「縮小社会研究会」の協賛による)。各自の研究発表(英語)をもとにメルヴィオは研究成果として原稿の編集を行い、研究成果の発表のために英国の出版社との交渉を開始した。11月初めには本研究をさらに発展させるために基盤研究カテゴリーへの研究費を申請した。1月から3月にかけては、メルヴィオは、本プロジェクトの総括と国内でのフィールド調査(九州方面)を行った。研究を実施するにあたり、日本と東アジアの近隣諸国におけるエコデミクスのリスクについての社会意識や人と鳥類の関係での現状を把握する。平成21年度(初年度)は、まず、年間を通じて、日本・東アジアおよびEU諸国におけるエコデミクスに関連する研究資料を学際的・体系的に収集し精査・分析を行った。理論面では、自然保護思想と環境デザインの公共政策に精通している連携者・北尾邦伸・京都学園大学教授から、数回にわたり専門的知識の提供を得た。また、同氏を通じて、経済成長至上主義への内省をふまえた新たな社会のありかたを議論する「縮小社会研究会」の研究者たちとも研究交流を行い、22年度にはフィンランドの未来研究ユニット(トゥルク商科大学)と国際共同セミナーの開催を企画するに至っている。こうした理論研究と同時に、日本での「人間社会と鳥類の共存のありかた」についての現状を把握するため、国内の主要な野鳥・渡り鳥の生息地の一つである鹿児島県出水、およびコウノトリの再生に積極的に取り組んでいる豊岡においてフィールド調査を実施した。
アーキアにおける脂質生合成の遺伝生化学的研究

1)好熱好酸性アーキアSulfolobussolfataricusが生産する呼吸鎖キノン,カルダリエラキノンは,炭素数30の飽和プレニル基を側鎖に持つことが知られていた.同菌のゲノム配列解析の結果をもとに,その側鎖の前駆体と考えられるヘキサプレニル二リン酸を合成するプレニル二リン酸合成酵素遺伝子を単離し,大腸菌での異種発現酵素を用いて性質決定を行った.その結果,同酵素は既知のバクテリア由来のヘテロダイマー型中鎖プレニル二リン酸合成酵素とは異なり,1種類のサブユニットで活性を示すホモマルチマー型酵素であることが分かった.さらに,様々なプレニル二リン酸合成酵素との配列比較にもとづく系統解析の結果,同酵素は他の中鎖・長鎖型酵素よりも真核生物由来の短鎖型酵素に近縁であるというきわめて興味深い知見が得られた.同酵素に対し,他種生物由来の酵素の配列を部位特異的に導入した変異実験の結果も,この系統解析から得られた仮説を支持するものであった.2)Sulfolobusshibatae由来のイソペンテニル二リン酸イソメラーゼの遺伝子クローニングと大腸菌での異種発現に成功した.同酵素はアーキアのイソプレノイド脂質生合成の根幹を担う重要酵素である.同酵素は補酵素要求性などの面で既知酵素とは異なっており,また,酸化還元酵素との類似性が示唆されるなど,きわめて新奇性が高いことが明らかとなった.3)好熱性アーキアからイソプレノイド生合成を触媒する種々の酵素遺伝子を単離し,大腸菌での発現によりその機能を証明することに成功した。それらは,例えばリコペンサイクラーゼのようにアーキア特有の構造を持つといった,それぞれ独特な性質を有しており,酵素分子の進化を探る上できわめて興味深い存在だと言える.1)好熱好酸性アーキアSulfolobussolfataricusが生産する呼吸鎖キノン,カルダリエラキノンは,炭素数30の飽和プレニル基を側鎖に持つことが知られていた.同菌のゲノム配列解析の結果をもとに,その側鎖の前駆体と考えられるヘキサプレニル二リン酸を合成するプレニル二リン酸合成酵素遺伝子を単離し,大腸菌での異種発現酵素を用いて性質決定を行った.その結果,同酵素は既知のバクテリア由来のヘテロダイマー型中鎖プレニル二リン酸合成酵素とは異なり,1種類のサブユニットで活性を示すホモマルチマー型酵素であることが分かった.さらに,様々なプレニル二リン酸合成酵素との配列比較にもとづく系統解析の結果,同酵素は他の中鎖・長鎖型酵素よりも真核生物由来の短鎖型酵素に近縁であるというきわめて興味深い知見が得られた.同酵素に対し,他種生物由来の酵素の配列を部位特異的に導入した変異実験の結果も,この系統解析から得られた仮説を支持するものであった.2)Sulfolobusshibatae由来のイソペンテニル二リン酸イソメラーゼの遺伝子クローニングと大腸菌での異種発現に成功した.同酵素はアーキアのイソプレノイド脂質生合成の根幹を担う重要酵素である.同酵素は補酵素要求性などの面で既知酵素とは異なっており,また,酸化還元酵素との類似性が示唆されるなど,きわめて新奇性が高いことが明らかとなった.3)好熱性アーキアからイソプレノイド生合成を触媒する種々の酵素遺伝子を単離し,大腸菌での発現によりその機能を証明することに成功した。それらは,例えばリコペンサイクラーゼのようにアーキア特有の構造を持つといった,それぞれ独特な性質を有しており,酵素分子の進化を探る上できわめて興味深い存在だと言える.1)高度好熱性アキーアSulfolobus solfataricusのゲノム解析の結果をもとに、炭素数30の生成物を与えるヘキサプレニルニリン酸合成酵素遺伝子を単離し、大腸菌で同酵素を発現させ、精製後キャラクタリゼーションを行った。これは短鎖型以外のアーキア由来プレニルトランスフェラーゼについての初めての報告である。その結果、同酵素はこれまでに知られていたバクテリア由来のヘテロダイマー型中鎖プレニルニリン酸合成酵素とは異なり、1種類のサブユニットで活性を示すホモマルチマー型の酵素である事が明らかになった。さらに、各種生物由来の様々なプレニルトランスフェラーゼのアミノ酸配列をもとに系統学的分類を行ったところ、同酵素は他の中鎖・長鎖型酵素よりも真核生物由来の短鎖型酵素に近縁であるという極めて興味深い結果が得られた。現在、様々なタイプの存在する短鎖型酵素と同酵素の関わりを明らかにすべく、部位特異的変異の導入による同酵素の鎖長制御機構変換を試みている。2)高度好熱性アーキアSulfolobusacidocaldariusから糖キャリア脂質を抽出し、その構造を調べている。質量分析の結果からは、同脂質が他生物のものとは明らかに異なる構造を有することを示唆するデータが得られている。現在、構造をより正確に決定すべく、NMR等の手段を検討中である。また、同脂質が実際に糖転移を仲介している事を明らかにするため、糖転移反応の阻害剤を用いた実験を予定している。1)前年我々が高度好熱性アーキアSulfolobus solfataricusより単離したヘキサプレニル二リン酸合成酵素は炭素数30のプレニル二リン酸を合成し,中鎖型酵素に分類される.しかし系統解析の結果,同酵素は他の中鎖・長鎖型酵素よりも真核生物由来の短鎖型酵素に近縁であるという極めて興味深い知見が得られた.

そこで同酵素において,一般的にプレニル二リン酸合成酵素の生成物鎖長を決定しているとされる部位を,生物起源,機能により様々なタイプに分類される短鎖型酵素の同部位の配列で置換することで,同酵素と各種短鎖型酵素の構造的類似性,およびそれらの進化的関連を明らかにしようと試みた.その結果,系統的に近縁であった真核生物由来のファルネシル二リン酸(炭素数15)タイプの配列への置換により最も効果的に生成物鎖長を変化させ,短鎖型酵素へと変換できることがわかった.一方,系統的に比較的遠い真正細菌,およびアーキア由来の短鎖型酵素タイプの配列への置換は生成物特異性にほとんど影響を与えず,酵素の反応部位の構造は,系統的に近縁な酵素間でより類似していることを示唆する結果を得た.2)複数種の高度好熱性アーキアよりβカロテン合成酵素遺伝子,ゼアキサンチン合成酵素遺伝子,プレニル基還元酵素遺伝子など,イソプレノイド生合成に関与する酵素遺伝子を多数単離し,大腸菌での組換え発現系を用いて活性確認を行った.その多くは他生物由来の酵素群と比較して非常に独特な構造を有しており,分子進化的にきわめて興味深い存在であった.
日和見感染症の制御を目指したカンジダ・アルビカンスとヒトの共生系再構築

カンジダ症とは、常在性の真菌Candida albicansによって引き起こされる日和見感染症である(Gow N. A. et al. Nat. Rev. Microbiol., 2011)。C. albicansは普段はヒトと共生しているが、ヒトの免疫機構が弱まると重篤な病気を引き起こす。特に全身性カンジダ症の致死率は50%以上にも達するが、その病原性メカニズムは未だよくわかっておらず、効果的な治療法は存在しない。高齢・風邪・AIDSなどを原因として発症するため、高齢化社会を迎えるにあたり患者数はさらに増大すると推定されており、早急にC. albicansの病原性を解明する必要がある。本研究では、新規共存プロテオーム解析法を構築することにより、C. albicansのマクロファージ破壊機構の解明を試みた。既存プロテオーム解析では、共存するC. albicansとマクロファージの混合サンプルからそれぞれの細胞を単離する必要があった。これは、質量分析の前段階である試料分離における従来LCカラムの分離能が低いためである。本研究は、我々の開発した高分離能ロングモノリスカラム(500 cm)を用い、共存する2つの細胞を分離せずに、プロテオームを一斉測定できる「共存プロテオーム解析」を行った。C. albicansのマクロファージ脱出時における、両細胞のタンパク質を網羅的に同定した。コントロールとしてそれぞれの単培養時のプロテオームと比較した。その結果、C. albicansとマクロファージそれぞれで発現しているタンパク質を網羅的に同時定量することに成功した。具体的には、特にマクロファージにおいて、アポトーシス抑制因子の分解が著しく増強していることが発覚した。詳細な解析は必要であるが、C. albicansの病原性プロテアーゼによりマクロファージのアポトーシス抑制因子が分解され、それがマクロファージからの脱出に重要である可能性が示唆された。27年度が最終年度であるため、記入しない。定量的プロテオーム解析を行った結果、血清特異的に発現が誘導される因子として、28種類の遺伝子を同定した。また、血清で培養された場合に大きく発現が上昇する遺伝子の同定にも成功した。その結果、特に発現が上昇する遺伝子として、orf19.4914.1を同定した。この遺伝子は77アミノ酸からなるペプチドである。今までの解析ではタンパク質として存在するかどうかわからなかったが、今回の研究において初めて、タンパク質として実際に存在することが判明した。orf19.4914.1を過剰発現するベクターを作成し、そのベクターをSaccharomyces cerevislaeに導入することで、orf19.4914.1の機能を調べようとこころみた。その結果、orf19.4914.1は細胞の成長を有意に促進し、また、熱ショック、シクロヘキシミド耐性、高塩濃度耐性といった表現型を示すことが判明した。これらの結果から、orf19.4914.1は、さまざまなストレスに対する耐性を付与する効果を持っていることが示唆される。2. Microfluidicsの作成Candida albicansの病原性を生体内模倣環境で調べるために、新しいmicrofluidicsの作成を試みている。現在までに、microfluidics内部で細胞をトラップし培養すること、液体を安定的に流し血流を模倣した環境を構築することに成功している。Microfluidics中におけるヒト培養細胞の安定的培養の条件を十分に確立した。さらに、特定の場所のみに、特定の細胞を設置する技術を開発し、Candida albicansとヒト細胞の相互作用を調べるための準備が整った。本研究で確立したデバイスは、microfluidics中にトラップサイトを持っており、インレットに細胞培養液を入れた後、低速で遠心すると、細胞培養液がmicrofluidics中に入り込み、トラップサイトによって細胞がトラップされるという特徴を持っている。さらに、個々のトラップサイトの大きさを自由にコントロールすることで、複数細胞、もしくは異種細胞同士を接触させることが可能になった。現在、このデバイスを用いて、ヒト培養細胞とCandida albicansの共培養条件を検討し、共生状態およびその崩壊過程を詳しく調べようと試みている。

C. albicansのマクロファージ脱出時における、両細胞のタンパク質を網羅的に同定した。コントロールとしてそれぞれの単培養時のプロテオームと比較した。その結果、C. albicansとマクロファージそれぞれで発現しているタンパク質を網羅的に同時定量することに成功した。具体的には、特にマクロファージにおいて、アポトーシス抑制因子の分解が著しく増強していることが発覚した。詳細な解析は必要であるが、C. albicansの病原性プロテアーゼによりマクロファージのアポトーシス抑制因子が分解され、それがマクロファージからの脱出に重要である可能性が示唆された。十分な精度を持つmicrofluidicsを構築することに成功した。このmicrofluidicsは、従来のディッシュベースの方法では不可能な研究手法を提供するものであり、共生系研究において重要な方法論をなると考えられる。27年度が最終年度であるため、記入しない。今後の研究は、ヒトとCandida albicansの相互作用が、定常的な共生状態から、崩壊に至る過程を調べる。また、その過程において、オミックス解析を行い、有意に増加もしくは減少する因子を同定する。因子が同定された後は、ノックダウンもしくはノックイン法を用いて、確かにその因子が共生状態とその崩壊過程に影響していることを調べる。当初の研究計画の期待通りに研究が進展している。既にJournal of Proteomics誌に論文が採択されており、現在、もうひとつの論文を国際誌に投稿中である。特に、Journal of Proteomics誌に採択された論文においては、既存論文では全く報告されていなかった新しいタイプの病原性因子の発見に成功しており、そのインパクトは大きい。今後の推進方策は、当初の計画通りに進める。
病原性大腸菌が産生する細胞壊死因子(CNF)の作用機序についての研究

本研究の目的は病原大腸菌が産生する細胞壊死毒素(CNF)がどのようなメカニズムによって低分子量G蛋白質であるRhoや他のRhoファミリーに属する低分子量G蛋白質を活性化するかを明らかにすることであった。我々は大腸菌の共発現系を用いてこの毒素の低分子量G蛋白質に及ぼず作用について検討した。そこでCNF2の遺伝子cnf2と低分子量G蛋白質RhoA,Racl,Cdc42のcDNAを一緒にクローン化した大腸菌形質転換株を作成した。同様にしてCNF1の遺伝子cnf1と低分子量G蛋白質RhoA,Racl,Cdc42のcDNAを一緒にクローン化した大腸菌形質転換株を作成した。これらの低分子量G蛋白質はアミノ末端側にFLAGとよばれるアミノ酸配列を有しており、FLAG配列に結合するモノクローナル抗体を結合させたセファロースビーズを用いて精製できる。そこで我々はCNFによって修飾されたあるいは修飾されていない低分子量G蛋白質を精製し、その内在性GTPase活性、GAP刺激下でのGTPasc活性、GTPrS結合活性を調べた。その結果、CNF2はRhoとRac1のGTPase活性を阻害したがCdc42は影響を受けなかった。一方、CNF1はRhoとCdc42のGTPase活性を阻害したがRac1は影響を受けなかった。CNF2によって修飾されたRhoAを分析した結果、63番目のグルタミンがグルタミン酸に脱アミド化されていることがわかった。さらに脱アミド化されたSwitchIIドメインにたいして作成したポリクローナル抗体を用いたウェスタン分析の結果、上記の結果を支持する結果を得た。以上のことからCNF2はデアミデース酵素活性を有しており、RhoA、Raclを脱アミド化するがCdc42には作用せず、CNF1はRhoA、Cdc42を脱アミド化するがRaclには作用せず、基質特異性が異なることが分かった。本研究の目的は病原性大腸菌が産生する細胞壊死因子(CNF)の作用機序を明らかにすることである。今までの報告からCNFは動物細胞内の低分子量G蛋白質Rasスーパーファミリーに属するRhoに作用することが示唆されていた。CNFの作用によってRhoは何らかの修飾を受け、電気泳動度が変化し見かけ上高分子側にシフトする。私共は大腸菌の中でRhoとCNF2を共発現させる実験系を確立し、大腸菌内でCNF2がRhoを修飾することを示している。そこでCNF2によって修飾されたRhoを大量に精製し、リシルエンドペプチダーゼによる加水分解産物を4重極質量分析器にかけ、また全ての加水分解された断片のアミノ酸配列を気相シークエンサーを用いて決定した。その結果、修飾されたRhoでは63番目のグルタミンがグルタミン酸に変化していることを見出した。即ち、Rhoはグルタミンが脱アミド化されることが明らかとなった。63番目のグルタミンはRhoをはじめとする低分子量G蛋白質でGTPase catalytic domainに位置し、GAP依存性のGTPase活性を規定する必須のアミノ酸であることが知られている。CNF2によって修飾されたRhoのGAP依存性、非依存性のGTPase活性を測ったところ、コントロールに比して著しく活性が低下していることが明らかとなった。一方、GTP結合活性、GDP遊離速度などは大きく影響は受けなかった。

さらに脱アミド化された63番目グルタミンを含むオリゴペプチドを用いて作成したペプチド抗体でCNF2によって修飾されたRhoが認識され、コントロールは認識されなかった。以上のことからRhoはCNF2によって脱アミドかされ、63番目のグルタミンがグルタミン酸となり、Rhoが構成的に活性化されることを明らかにした。本研究の目的は病原性大腸菌が産生する細胞壊死因子(CNF)の作用機序を明らかにすることである。今までの報告からCNFは動物細胞内の低分子量G蛋白質Rasスーパーファミリーに属するRhoに作用することか示唆されていた。CNFの作用によってRhoは何らかの修飾を受け、電気泳動度が変化し見かけ上高分子側にシフトする。私共は大腸菌の中でRhoとCNF2を共発現させる実験系を確立し、大腸菌内でCNF2がRhoを修飾することを示している。そこでCNF2によって修飾されたRhoを大量に精製し、リシルエンドペプチダーゼによる加水分解産物を4重極質量分析器にかけ、また全ての加水分解された断片のアミノ酸配列を気相シークエンザーを用いて決定した。その結果、修飾されたRhoでは63番目のグルダミンがグルタミン酸に変化していることを見出した。即ち、Rhoはグルタミンが脱アミド化されることが明らかとなった。63番目のグルタミンはRhoをはじめとする低分子量G蛋白質でGTPase catalytic domainに位置し、GAP依存性のGTPase活性を規定する必須のアミノ酸であることが知られている。CNF2によって修飾されたRhoのGAP依存性、非依存性のGTPase活性を測ったところ、コントロールに比して著しく活性が低下していることが明らかとなった。一方、GTP結合活性、GDP遊離速度などは大きく影響は受けなかった。以上のことからRhoはCNF2によって脱アミドかされ、63番目のグルタミンがグルダミン酸となり、Rhoが構成的に活性化されることを明らかにした。
フグ毒はフグ毒保有生物間で融通されているのか？

クサフグの腸内容物中から検出された多数の卵からTTXが検出され、これはDNA分析によりヒガンフグの卵であることが明らかとなった。有毒卵を無毒トラフグの幼魚に与える飼育実験を実施した結果、有毒卵を摂餌した個体が速やかに毒化することが明らかとなった。これとは別に、石垣島および西表島で採取したオキナワフグ稚魚の腸内容物を次世代シーケンサ分析に供した結果、ツムギハゼの配列が多く検出された。これらの結果は、クサフグおよびオキナワフグが食物網における高次の捕食者からなるTTXループを介して、それぞれヒガンフグの卵およびツムギハゼを摂餌することで効率的に毒化していることを示唆している。本研究では、フグがどこからTTXを獲得しているのかを明らかにすべく、これまでの予備的研究で得られているクサフグによるヒガンフグ卵の摂餌と、これがトラフグ属におけるTTX獲得経路の一つであることを明らかにすることを目的に以下の試験・調査を実施した。まず、クサフグーヒガンフグ間の卵摂餌が恒常的に観察されるか確認するため、ヒガンフグの産卵期にクサフグを採取し、腸内容物組成を調べるとともに、この時期のクサフグ組織におけるTTXの局在をLC-MSMS分析により調べた。その結果、ヒガンフグの産卵期に採取したクサフグの腸内からヒガンフグ卵が検出された。また、この時期のクサフグ組織に局在するTTXの量は、メスでは皮膚および卵巣で他の組織よりも有意に多く、次いで肝臓に多かった。一方、オスでは皮膚、肝臓の順に優位に多く、他の組織ではほとんどTTXは検出されなかった。続いて、この同属間での卵摂餌の目的が効率的なTTXの摂取にあるとの仮説を立て、この仮説を明らかにするため、無毒のトラフグ種苗に有毒卵を与える飼育実験を実施した。有毒卵を与えたトラフグの毒化の程度、TTXの組織局在についてLC-MSMS分析により調べた。その結果、有毒卵を摂餌したトラフグ種苗は、速やかに毒化し、TTXの主な局在部位は皮膚および肝臓であった。この毒化した個体の毒量は、個体サイズに依存している可能性が示唆された。なお、配合飼料のみを与え、有毒卵を与えていないトラフグ種苗からは、いずれの組織からもTTXは検出されなかった。本研究では、フグがどこからフグ毒TTXを獲得しているのかを明らかにすべく、これまでの予備的研究で得られているクサフグによるヒガンフグ卵の摂餌と、これがトラフグ属魚類におけるTTX獲得経路の一つであることを目的に、以下の試験・調査を実施し、興味深い成果を得ることができた。クサフグによるヒガンフグ卵の摂餌が恒常的に観察されるか確認するため、ヒガンフグの産卵期にクサフグを採取し、腸内容物組成を調べるとともに、この時期のクサフグの各種組織におけるTTXの局在をLC-MS/MS分析により調べた。その結果、ヒガンフグの産卵期に採取したクサフグの腸内から、個体により量の多少はあるものの、卵が検出された。ミトコンドリアDNAを対象に、この卵の種判別を実施した結果、ヒガンフグの欄であることが確認された。この現象は、少なくとも4年間にわたって観察された。また、この時期のクサフグの組織に蓄積されるTTXの量は、メスでは皮膚および卵巣で他の組織よりも優位に多く、次いで肝臓に多かった。オスでは皮膚に最も多くTTXが蓄積し、次いで肝臓に多かった。これら雌雄のTTXの局在は少なくとも3年間にわたって同様なパターンが認められた。このトラフグ属魚類における近縁種間での卵摂餌が効率的なTTXの摂取にあると考え、無毒のトラフグ種苗に有毒卵を与える飼育実験を実施した。有毒卵を摂餌したトラフグ種苗の各組織からTTXを抽出し、LC-MS/MS分析により定量した結果、有毒卵摂餌後2日後には皮膚、肝臓および腸管の順にTTXが蓄積・分布していることが確認された。なお、配合飼料のみを与えたトラフグ種苗からはTTXは検出されなかった。ヒガンフグークサフグ間以外のトラフグ属魚類間での有毒卵摂餌については、確認できなかったため、検証を続ける必要がある。その他の項目については、自然環境下および飼育実験下でも再現性を確認することができ、投稿論文としてまとめ掲載された。本研究では、フグがどこからフグ毒TTXを獲得しているのかを明らかにすべく、これまでの予備的研究で得られていたクサフグによるヒガンフグ卵の摂餌にもとづき、トラフグ属魚類におけるTTX獲得経路の一つであることを明らかにするとともに、その他のフグ毒保有生物間でのフグ毒の受け渡しについても明らかにすることを試み、興味深い成果を得ることができた。昨年度までの研究成果にもとづき、クサフグーヒガンフグ間以外にもトラフグ属の異種間で卵摂餌によるフグ毒のやり取りがないか調べたが、新たなケースを発見することはできなかった。ただし、クサフグーヒガンフグ間の卵摂餌によるフグ毒の受け渡しは、これまでに報告している神奈川県三浦半島近海以外にも各地で観察されることが明らかとなり、普遍的に行われている営みであることが示唆された。

トラフグ属以外にもフグ毒保有生物間でのフグ毒の受け渡しが行われているのか調べるために、琉球列島のオキナワフグおよびツムギハゼの腸内容物中からどのような生物群が検出されるのか調べた。これらフグ毒保有生物の腸内容物を次世代シーケンサ分析に供したところ、オキナワフグの腸内容物からはツムギハゼのDNA断片が多数検出されたのに対し、ツムギハゼの腸内容物からはオキナワフグのDNA断片がわずかに検出された。これは、琉球列島においてもオキナワフグがツムギハゼを捕食することでフグ毒を獲得していることを示唆しており、比較的高次のフグ毒保有生物間でフグ毒が循環している可能性を示唆している。クサフグの腸内容物中から検出された多数の卵からTTXが検出され、これはDNA分析によりヒガンフグの卵であることが明らかとなった。有毒卵を無毒トラフグの幼魚に与える飼育実験を実施した結果、有毒卵を摂餌した個体が速やかに毒化することが明らかとなった。これとは別に、石垣島および西表島で採取したオキナワフグ稚魚の腸内容物を次世代シーケンサ分析に供した結果、ツムギハゼの配列が多く検出された。これらの結果は、クサフグおよびオキナワフグが食物網における高次の捕食者からなるTTXループを介して、それぞれヒガンフグの卵およびツムギハゼを摂餌することで効率的に毒化していることを示唆している。トラフグ属間における有毒卵摂餌については着手が遅くなり、当該項目は後半にずらしたものの、それ以外の項目についてはほぼ当初の計画通りに進展していると考えている。今後、クサフグーヒガンフグ以外のトラフグ属間魚類でも卵摂餌の有無を確認する予定であるが、トラフグ属魚類の産卵期は年度末から始まるため、現在、本格的な試料採取および分析を進めているところである。上述の通り、ヒガンフグークサフグ間以外のトラフグ属魚類間での有毒卵摂餌については、計画を延長して調査を進めていく予定である。この中で、過年度とは時期をずらして試料採取を実施することで、トラフグ属魚類間での有毒卵摂餌を観察できるのではないかと考えている。また、これら試料については、体内の毒の分布についても調べる予定である。水圏生命科学上述の通り、トラフグ属の産卵期は、年度末から始まるため、年度をまたぐ期間に試料を採取し、クサフグーヒガンフグ以外のトラフグ属魚類間での卵摂餌について、順次調査を進めていく予定である。また、過年度に実施した無毒トラフグ種苗を用いた有毒卵摂餌実験についても追加実験を行い、再現性を確認する。先述の通り、ヒガンフグークサフグ間以外のトラフグ属魚類間の卵摂餌について、追加で調べる必要があること、また年度をまたいで試料採取を実施する必要があるため。先述の通り、クサフグーヒガンフグ以外のトラフグ属魚類間の卵摂餌について調べるには、年度をまたいでの試料採取が必要である。そのため、この項目については、計画を全体的に後半にずらして実施した。昨年度の報告書にも記載の通り、トラフグ属魚類間での有毒卵摂餌を明らかにするため、継続的に試料を採取する(購入も含む)のに必要な試料採取時の旅費、分析試薬・器具類の購入等に使用する予定である。今後、継続的に種々のトラフグ属魚類の試料採取(購入も含む)を実施し、調査を進めていくが、当該項目については、先述の通り、全体的に後半にずらして実施する。そのため、本課題は、当初平成2627年度の2か年で実施する予定であったが、平成28年度までまたいで実施する予定である。
精神障害者の開かれた共生コミュニティ形成の伊米比較調査

本研究は、精神障害者の開かれた共生コミュニティ形成の伊米比較調査研究として、ヴェローナで共生・自律支援を展開する社会的協同組合Self Help Veronaの事例を中心に、当事者を主人公とする多様な相互支援と職員による支援、協同労働と就労支援で共に生活する開かれた共生コミュニティ形成と、アメリカにおけるアイデンティティ・コミュニティの考えを活用した当事者による支え合いとエコノミック・エンパワメント、共生コミュニティの経済的基盤づくりの事例を検討した。最後に、伊米の事例の比較と文献レビューに基づいて、日本における精神障害者の開かれた共生コミュニティ形成のためのアイデアと具体的戦略を提起した。本研究は、精神障害者の開かれた共生コミュニティ形成の伊米比較調査研究である。アメリカの事例調査ではコロンビア大学マンディバーグ准教授に連絡を取り、コロラド州ボールダー郡の精神障害者を雇用している薬局を開始したリチャード星ワーナー医師を紹介していただき、この薬局の調査だけでなく、ボールダー郡における諸活動等の調査も可能にしていただいた。ワーナー医師は、エコノミック・ディベロップメント・アプローチの例として、この薬局だけでなく、カリフォルニア州ロサンゼルス郡のビレッジの実践例も紹介していたので、夏に二つの事例調査を実施した。支援方法や組織の組み合わせは異なるが、どちらも複数の活動によって仲間の支え合いと働く場、住居の支援がなされていた。次に、イタリア共和国ヴェネト州ヴェローナ県で活動を展開している社会的協同組合Self Helpの調査等を開始した。ヴェローナ大学ブルチ教授と会議を重ね、イタリア各地の実践との比較、トリエステでの国際会議とミラノで開催された心理社会的リハビリテーション世界会議に参加して、世界の動向把握と伊米比較を試みた。ミラノの国際会議には、ワーナー医師も参加されていて、伊米比較だけでなく、アメリカの各実践の違いの内容についても明確にすることができた。また、南部のカラブリア大学シッコラ講師の調整により、カラブリア州の二ヶ所の調査もできた。社会的協同組合Self Helpは、アソシエーションと組合のA型とB型を巧みに使い、共に住み、共に働き、共に楽しむ活動をさらに発展させていた。内容は異なるが、イタリアとアメリカのどちらにおいても、仲間の支え合いを促進する方法、複数の住居活動、働く場の確保や経済的基盤づくりがあった。精神障害者の開かれた共生を作るのに、仲間の支え合いを活用して、複数の住居と労働活動のネットワークが必要なことと経済的基盤形成の重要性と、各問題点を明確にできた。相違点とそれぞれの課題をさらに明確化すること、労働支援と経済的基盤形成が、次年度以降の課題となる。平成25年度のイタリアの調査研究は、ヴェローナのLorenzo Burti教授、トリエステのClaudia Batiston等の研究協力により、8月と10-11月の事例調査を順調に進めることができた。イタリアの各事例では、「精神障害者の開かれた共生ネットワーク」という用語の方が、より適切に事例の実践を捉えられることが明らかになってきた。特に、Burti教授は、以前に、オープン・ネットワーク・オリエンテーションという用語を用いていたこともあり、「共生コミュニティ」という用語には否定的である。Comunitaというイタリア語について、検討を継続する。アメリカの調査研究は、ニューヨーク市立大学のJames Mandiberg准教授の協力により、9月にニューヨークで二つの活動事例調査を実施できた。Mandiberg准教授は、「アイデンティティ・コミュニティ」概念を提唱しており、その主張の根拠の一部となっている二つの事例を実際に調査し、二人で討論も重ねられた。ここでは、「コミュニティ」概念が重要な意味を持っていた。そして、10-11月のイタリア調査の最後に、トリエステで開催された国際セミナーに参加し、講師として招待されたRichard Warner医師とMandiberg准教授と再会し、「共生コミュニティ」の労働の側面について、さらに検討することができた。一昨年のコロラド調査とつながる意義があった。10-11月のイタリア調査は、二つのイタリアの事例調査以外の事例も調査し(アレッツオ)、さらに伊米比較調査の核心となる労働についても、トリエステの国際セミナーで検討できた。イタリアの社会的協同組合とアメリカの社会的企業は、精神障害者の開かれた共生コミュニティ形成に不可欠な取り組みであることを明らかにできた。この知見を、3月のニューヨーク調査で明確化する予定であった。しかし、病気で入院したために、次年度課題となった。平成26年度の調査研究は、イタリア・ヴェローナ大学のロレンゾ・ブルチ教授、イタリア・トリエステのクラウディア・バティストン氏と、アメリカ・ニューヨーク市立大学のジェームズ・マンディバーグ准教授の研究協力により、イタリアでは8月と12月に、アメリカでは9月と2月に調査を実施できた。本研究は、精神障害者の開かれた共生コミュニティ形成の伊米比較調査研究として、イタリア・ヴェローナで共生・自律支援を展開する社会的協同組合Self Help Veronaの事例を中心に、トリエステやアレッツオ等の他のイタリアの事例も検討してきた。

そして、トリエステでWHOとの共催で開催された国際セミナーに3年連続で参加し、イギリスやアメリカのリカバリー志向の精神科リハビリテーションがイタリアに浸透してきていることを理解した。幸いにも、平成25年の国際セミナーでは、研究協力者のマンディバーク准教授と平成24年に調査させていただいたコロラドで実践を展開してきたワーナー医師も参加し、アメリカにおけるもう一つのソーシャル・インクルージョン支援との比較も可能になった。アメリカの二人の研究者・実践者が提案した精神障害者のアイデンティティ・コミュニティのアイデアを実際に実践しているニューヨークの事例調査は、平成25年から着手し、平成26年度に集中して実施できた。共生コミュニティの経済的基盤形成に、ビジネスの手法を取り入れ、エコノミック・エンパワメントに取り組み、精神障害者の社会的起業も支援していた。発展しつつある興味深い事例であったが、調査直後に諸事情から活動が他の組織に移転された。この経過と結果の解明が課題として残された。しかし、現段階での知見を基に、日本における開かれた共生コミュニティ形成の実践モデルをソーシャル・インクルージョンの一方法として具体的に提案する予定である。精神保健福祉アメリカの調査は、研究協力者のマンディバーグ准教授からリチャード・ワーナー医師の紹介を受けて、計画通りコロラド州ボールーダー郡の調査ができた。そして、故谷中輝雄先生の紹介等により、カリフォルニア州ロサンジェルス郡の調査もできた。さらに、3月にマンディバーグ准教授が来日したので、その講演会にも参加し、平成25年度以降のニューヨーク事例調査等の助言も受けられた。また、イタリアの調査は、在外研究と重ねられたために、約5ヶ月の調査が可能になり、社会的協同組合Self Helpの調査だけでなく、イタリア各地の実践との比較や二つの国際会議にも参加できて、より一層理解できるようになった。ブルチ教授との対話の継続が、私の視野を広げた。そして、トリエステで平成25年度に開催される予定の社会的協同組合の国際会議等の情報も獲得できた。さらにイタリア南部のカラブリア大学アレッサンドロ・シッコラ講師の調整によるカラブリア州の二ヶ所の調査ができたことは、いままで見えなかったイタリアの地域精神保健福祉の問題点を認識する重要な契機となった。単科公立精神科病院を廃止したイタリアにおける多様な住居活動の重要性を再認識したが、チームによるアウトリーチ支援が不活発で、地域資源が少ない場合には、家族の負担が大きくなると考えさせられた。そのような中にあっても、社会的協同組合やアソシエーションの諸活動が新たな共生ネットワーク形成の鍵となることを見出せた。イタリアの二つの事例調査は、順調に進められている。予想外の出来事は、イタリアの財政危機の影響による実践事例の活動の変化である。
細胞分化のシグナル伝達におけるホスホリパーゼDの関与

現在までに以下のような興味ある新しい知見が得られ、PLDの細胞分化への関与について検討中である。低分子量GTP結合単蛋白質RhoA p21によるPLDの活性化:ラット大脳細胞膜から0.6MNaClで抽出してHeparin-Sepharose CL-6Bカラムクロマトグラフィーにより部分精製したPLDをラット大脳細胞質から部分精製したRhoA p21と再構成すると、PLDの有為な活性化が認められた。さらに、すでにPLD活性化因子として報告されているADPリボシル化因子とRhoA p21とを同時に部分精製PLDと再構成すると、PLDは相乗的に活性化された。このARFとRhoA p21による相乗的な活性化は、細胞質を除去した膜透過性ウサギ好中球をARFとRhoA p21を再構成した場合にも認められた。RhoAp21は、翻訳後修飾によりイソプレニル化されていることが知られているが、E.coliで発現させた翻訳後修飾を受けていないRhoA p21は、PLD活性化効果を持たないことが明かになった。このことより、RhoA p21によるPLD活性化には、RhoA p21の翻訳後修飾が重要な役割を果たしていることが明かになった。PLDの細胞分化への関与について:ヒト前骨髄芽球性白血病細胞株HL-60細胞は、レチノイン酸により好中球様細胞へと分化することが知られている。この分化誘導にPLDが関与するかどうかについて検討した。上述のように、PLD活性化には、イソプレニル化されたRhoA p21が重要な役割を果たすことが明かになったので、HMG-CoAリダクターゼ阻害剤のシンバスタチンをHL-60細胞に作用させてRhoA p21の翻訳後修飾を阻害する条件化でレチノイン酸により分化誘導したが、その効果は認められなかった。このことより、PLDはレチノイン酸による分化誘導には関与していないことが示唆された。
wet granular の破壊特性を決める内部構造の解明

固体微粒子と液体の混合物のペーストは水平加振した後に静置して乾燥すると加振方向に垂直な方向に乾燥亀裂が現れる。本研究ではこのような「揺れの記憶」を持つペーストを調べ、板バネを用いた応力測定法を開発し、炭酸カルシウムペーストで乾燥前に応力異方性が発達することを見つけた。さらに、澱粉ペーストや石松子のペーストといったサイズの大きな粉体のペーストで記憶効果を確認し、石松子のミクロな粒子配列にもマクロな異方性と整合する統計的異方性が生じていることをマイクロフォーカスX線CTを用いて確認した。これらは、亀裂形成以前に存在している異方的な構造を初めて確認した成果であり、記憶効果の解明に繋がる結果である。本研究では主にペーストの記憶効果における「揺れの記憶」で、どのような異方性が発生するかを、(1)マクロな応力や変位の測定と、(2)X線CTによる粒子配列の撮影によって調べている。「揺れの記憶」は、初期に水平振動を与えてから乾燥させると、乾燥後に初期振動に垂直な方向の亀裂が優先的に生じる現象で、研究分担者の中原、松尾によって発見され、同じく研究分担者の大信田による有限変形弾塑性論で、振動外力によって残留応力異方性が生じうることが一般的に示されている。本研究の目的は、乾燥に伴って異方性がどのように発達して亀裂形成に影響するのかを(1)によって、内部のミクロな構造に振動方向がどのように記憶されているかを(2)によって明らかにし、外力を加えたのちに乾燥が進み破壊するまでの記憶効果の一連の過程を総合的に理解する手がかりを得ることである。初年度は、(1)に関連して、底板の弾性率が小さい容器を使うと、容器の変形として応力の異方性が破壊前に検出できることを新たに見つけ、これを利用した応力測定を試みた。容器の底板として板バネを取り付けた容器を工夫して、レーザー変位計で変位測定を行い、乾燥中のペースト内部の水平応力の連続測定ができる方法を開発した。これにより、これまでの試みに比べよい精度で定量的かつ詳細なペーストの応力を測定することができるようになり、その結果、炭酸カルシウムペーストに振動を与えると、応力に弱い異方性が現れて乾燥とともに大きくなること、また、破壊時の応力に大きな異方性があることが明らかになった。この成果は2回の物理学会で発表を行った。(2)に関しては成果発表には至っていないが、「現在までの達成度」欄に示すように予備的な実験とテスト撮影が概ね順調に進んでいる。この他、研究分担者の中原らとの共著で乾燥破壊に関する専門書を執筆した。Wielyから2015年5月に出版の予定である。ペーストの乾燥破壊で研究分担者の中原、松尾によって発見されたいわゆる「揺れの記憶」は、研究分担者の大信田や、連携研究者の大槻らによって残留応力に異方性があるとする理論が提案されている。本研究では、揺れがペースト内にどのような異方的な構造を形成し、その構造がどのようにして破壊時の亀裂方向を決めるのかを明らかにすることを主な目的とし、(1)乾燥中の応力や変位の測定、(2)X線CTによる粒子配列の観察、を行っている。(1)に関しては初年度に複数の板バネを底に取り付けたペースト容器を作成し、ペースト内の張力の発生に伴う板バネの曲げ変形を測定した結果、初期に加振を行った場合、ペースト内の応力に小さな異方性が生じ乾燥中とともに増加していることがわかった。この異方性の符号は残留応力理論と一致している。今年度はその測定精度を高めて検証を行うとともに成果発表を行った。また結果を論文にまとめて投稿中である。(2)に関しては試行錯誤を経て粒子配列の撮影が可能となった。この過程で、最適な粉体を探し記憶効果を確認する実験、造影剤の導入とテスト、撮影用のサンプル容器の作成などを行った。今年度は特注で作成した専用の微小な二重円筒容器を用いてずり変形を与えたペーストを撮影する方法と、寒天を混ぜたサンプルを乾燥途中で固めて切り出した後に撮影する方法を試み、解析の結果、後者の方法で期待された異方性を確認することに成功した。成果はまだ論文発表には至っていないが、現段階までの結果は物理学会で発表済みである。また、本研究のX線CT観察の一環で、初年度に研究分担者の提案で実施された記憶効果を示す磁性ペースト試料の分析についても、関連する成果発表が行われている。実績欄に記載した通り、(1)に関しては初年度にマクロな応力測定でペーストが破壊する前に異方性があることを見つけ、今年度はその測定精度を高めて、学会や研究会等で成果発表を行うとともに、論文を投稿する段階まで進めることができた。また、併せて乾燥中のペーストの曲げ試験を行って歪・応力曲線に相当する応答を調べた。(2)に関しては初年度は予想以上に試行錯誤が必要だったものの、今年度は粉体の選定、実験容器や装置の作成を概ね予定通り終了し、研究分担者・連携研究者・研究協力者らも随時参加して、3回(合計5日間)の立ち会いでのX線CTの撮影を行った。2種類の撮影方法で粒子配置の観察に成功し、また測定条件を決めるための乾燥破壊実験や相図の作成もそれぞれの撮影方法に併せて行った。撮影結果の解析は、相関関数の計算と、研究協力者の西本による粒子間ベクトルの分布解析の2つを独立に行った。

その結果として、寒天で固めた乾燥中のペースト内には、異方的な粒子配置があることを確認することができた。これまで記憶によるペーストの異方性は乾燥破壊のパターン以外に検出する手段がなかったが、これらの成果によって破壊前の異方性がマクロとミクロの両面から確認できることが明らかになり、異方性がどのように乾燥亀裂に影響するかを理解する手がかりが得られたと考えている。固体微粒子と液体を混ぜたペーストでは、短時間水平加振されて降伏応力以上の歪み変形が加わると、乾燥後に加振方向に垂直な方向に亀裂が優先的に現れる、いわゆる「揺れの記憶効果」が知られている。これは研究分担者の中原、松尾によってペーストの記憶効果の最初の事例として実験的に発見され、研究分担者の大信田、連携研究者の大槻らによって現象論的な連続体理論が提案されたが、ペースト内で「記憶」を担う構造はまだ未解明である。本研究では、乾燥破壊が生じる以前にペーストに異方性があることを(1)マクロな応力測定と、(2)マイクロフォーカスX線CTを用いたミクロな観察、の2種類の実験で確認することに成功した。(1)の測定では、複数の板バネを取り付けた容器に炭酸カルシウムペーストを入れ、レーザー変位計で板バネの変位をモニターすることで、水平方向の応力に初期の加振に垂直な方向と水平な方向で差が現れ、その差が乾燥とともに拡大することを見つけた。(2)ではまず粒子が概ね球状でサイズが大きい澱粉ペーストと石松子のペーストでも、炭酸カルシウムペーストと同様に揺れの記憶効果が現れることを見出し、そのうち石松子のペーストについて、サンプルの作成方法と造影剤を工夫してX線CTで粒子配列を撮影した。観察された石松子の粒子配列には、初期の加振方向に依存した統計的な異方性があり、(1)で測定された応力異方性の符号と整合することがわかった。これまでペーストの記憶効果は、乾燥亀裂の方向によってしか実験的に確認できなかったため、これらの成果は記憶のメカニズムの解明に重要な手掛かりになると期待している。(1)の成果は論文にまとめ既に公表済みである。(2)の成果は学会、国際学会等で報告済みで、論文は現在投稿中である。固体微粒子と液体の混合物のペーストは水平加振した後に静置して乾燥すると加振方向に垂直な方向に乾燥亀裂が現れる。本研究ではこのような「揺れの記憶」を持つペーストを調べ、板バネを用いた応力測定法を開発し、炭酸カルシウムペーストで乾燥前に応力異方性が発達することを見つけた。さらに、澱粉ペーストや石松子のペーストといったサイズの大きな粉体のペーストで記憶効果を確認し、石松子のミクロな粒子配列にもマクロな異方性と整合する統計的異方性が生じていることをマイクロフォーカスX線CTを用いて確認した。これらは、亀裂形成以前に存在している異方的な構造を初めて確認した成果であり、記憶効果の解明に繋がる結果である。実績欄に記したように(1)の応力・変位測定に関しては、精度の高い測定方法の開発と、それによる応力異方性の検出に成功した。(2)のX線CTを用いた粒子配列の観察に関しては、島津テクノリサーチ(株)のX線CT装置を用いた撮影を、サンプル郵送による3回のテスト撮影と、3回の研究者立ち会いでの測定で行った結果、当初の予定よりやや準備期間が長くかかったものの、粒子配列像の撮影に成功することができた。(2)は最初のテスト撮影の結果、当初想定していたコーンスターチと水のペーストでは粒子撮影が困難であることが判明したため、試料や容器を変更して、粉と溶液の再選定を行った。
純ジルコニウムおよびジルコニウム合金の歯科利用に関する研究

本研究では、チタンより耐食性に優れるとされるジルコニウムを歯科に応用することを目的に、主に大きく2つの研究を行った。その第1は、純ジルコニウムに関するもので、これの鋳造を試み、その鋳巣および物性を調べるとともに、放電加工の可能性についても検討した。第2は、ジルコニウム合金に関するもので、生体親和性を劣化させることなく、物性に優れた合金の開発を目的として、耐食性や生体親和性のいずれにも優れるジルコニウムと同族のチタンとの合金を試作、この合金の物性および耐食性について組成との関係を検討した。その結果、純ジルコニウムは純チタンに比べ鋳巣が発生しやすく、鋳造が困難なことが明らかになった。しかしその鋳巣は、鋳型およびインゴットを大きくすることによってチタンと同程度まで減少させ得ることが判明したが、物性は純チタンと同程度であり、また放電加工を行っても、放電が持続せず、安定した加工は不可能であったことから、純ジルコニウムをそのまま利用することの利点は見出せなかった。しかしながら、ジルコニウム-チタン合金の物性は、見るべきものがあり、チタンがジルコニウムの材質改善に極めて有効なことが分かった。なかでも、チタンを40%添加した60%ジルコニウム-40%チタン(50:50At%)合金が最も強く、ADA規格の金合金TypeIVと同等ないしはそれ以上の物性に相当することが判明した。また、自然電極電位およびアノード分極特性から見て、チタンが60%以上であるジルコニウム-チタン合金は、不動態被膜の形成が速く、しかも強い被膜を形成することが明からとなった。以上のことよりジルコニウムの歯科的利用に当たっては、チタンと合金化することが望ましいことが明らかとなった。今後は、この合金の鋳造精度を中心に、さらに研究を続行する計画である。本年度は、新たにア-ク溶融差圧鋳造機(サイクラ-ク・モリタ社製)を購入、Zrの鋳造性ならびにその物性、耐食性について調べた。[鋳造性と物性]ア-ク溶融差圧鋳造機と既存のア-ク溶融遠心鋳造機とでZrと比較対照とするTiとを鋳造、その鋳造性と機械的性質を調べた。なお、埋没材には市販のTi鋳造用埋没材を使用した。その結果、いずれの鋳造機、金属の場合でも、鋳巣の発生が多く、引張り試験用の棒状試験片を作製することは困難であった。特に、Zrをア-ク溶融差圧鋳造の場合に甚だしい。少ない試料ではあったがその機械的試験の結果では、引張り強さはZrの方がTiより大きく、伸びは逆の傾向にあった。また、差圧鋳造によるものの方が一般的に軟らかく、とくにZrの伸びは大きい。鋳型温度の影響では、高温ほど引張り強さが低く、伸びが大きくなる傾向にある。[放電加工特性]鋳造成形が困難なところから、Tiの加工と同じ条件での放電加工による成形性を調べたが、Zrの放電加工は不可能であった。放電加工を適用するには、Zrの加工に適する加工条件を改めて検索する必要がある。[耐食性]Zr、Ti、ならびに比較対照としたCoーCr合金、NiーCr合金について、37°Cの0.1%Na_2S、1%NaCl、0.05%HCl液、とその混合液に浸漬し、変色ならびに溶解試験を行ったが、いずれの金属も変色は見られず、また、溶解試験の結果ではNiーCr合金を除き腐食減量はほとんど見られなかった。また、参考として行ったHgCl/KClを基準電極とした腐食電位では、1%NaCl液、0.05%HCl液いずれの場合でも、Zrがもっとも卑な電位を示した。