hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
持続可能な発展のためのレジリアンスの管理と評価

本研究は、生態系のレジリアンスを評価および管理するための枠組みを構築することを目的とする。自然生態系やレジリアンスのメカニズムは解明されていない部分が多く、人為的に何らかの作用を与えた場合の影響は不確実である。そこで、自然生態系の状態に関する確率分布が不確実である曖昧な状況において、自然生態系の機能を評価するモデルを構築した。また、曖昧性下において、情報が明らかになっていない現時点において自然資源の開発を行うべきか保全すべきかを判断する条件を導出した。持続可能な発展のために、生態系の復元力であるレジリアンスを適切に管理することが重要であるとの認識が高まりつつある。そのため、レジリアンスの管理と持続可能な発展との関連を理論的に解明すること、レジリアンスを考慮した持続可能な発展の評価法を確立することが求められる。本研究の目的の一つは、レジリアンスの変化が及ぼす社会厚生への影響を実証可能な形で導出することである。レジリアンスの変化を評価するためには表明選好法や便益移転法の利用が考えられる。本年度は離散選択データから環境質変化の平均WTPをノンパラメトリックに推定する方法を開発した。この方法は、一定の基準を満たす提示額設計のもとで、確率分布や関数型の特定化による評価バイアスを回避できる点、便益移転法で評価額を予測するときに利用される平均WTPの条件付期待値を最適予測できる点に特徴がある。また本年度は、次年度以降の研究の主軸となるレジリアンスの管理と生態系カタストロフィックリスクの関連を明らかにする理論構築のための準備にも着手した。特に、不確実性・曖昧性のもとでの意思決定に着目し、レジリアンスの管理と生態系リスク、そして持続可能な発展との関連を整理した。次年度は本年度得られた知見をもとに、持続可能な発展を目標とする社会が生態系カタストロフィックリスクに直面するとき、いかなる意思決定を行うのか、そしてレジリアンスの管理が社会厚生や持続可能な発展にどのような影響を及ぼすのかについて考察する。本研究の目的は、環境政策の中心的目標である持続可能な発展を達成するための生態系のレジリアンスの評価および管理の在り方について提案することである.本年度は、現時点においては将来の状態が不確実にしかわからないが、いずれ新たな情報が入る見込みのある状況において、現時点で自然生態系を保全すべきか否かという意思決定に関する理論的な考察を行った.本研究の課題であるレジリアンスの管理を考えるうえで、このような不確実的状況における意思決定問題を考えることは不可欠である.現代科学における知識では生態系のもつレジリアンスについて完全な情報をもっておらず、どれだけの環境負荷を与えれば生態系が急変してしまうレジームシフトが発生するのかに関して、不確実な要素が多い.このような不確実な状況において、現時点で保全を進めるべきなのか、あるいは、科学の発展に伴い新たな情報が入り生態系のレジリアンスやレジームシフト現象のメカニズムが明らかになったうえで保全を進めるべきなのか、という意思決定問題は、レジリアンスの管理の在り方を考えるうえで重要な課題である.本年度の研究成果では、たとえ再生可能な開発であったとしても、最悪の状況を考慮した費用便益基準を満たさない場合は、現時点で保全行動をすべきであることが明らかとなった.次年度は、本年度の結果が成立するための条件を緩和し、より一般的な状況で適用可能な結論を導出したい.本研究は、持続可能な発展を達成するための生態系のレジリアンスの評価および管理の在り方について提案することを目的とするものである。本年度は、現在の科学発展のものでは、自然環境や生態系のメカニズムは完全にはわからないという現実的な状況(いわゆる不確実性下)において、現時点で開発をすすめるべきか否かという意思決定に関する理論的な考察、および、環境変化に基づく厚生変化の評価モデルの構築を行った。特に、将来の状態を確率的にも完全には予測できない不確実性(曖昧性)を想定した。本研究課題であるレジリアンスの管理および評価を考えるうえで、このような将来の確率分布さえもよくわからない曖昧性下における意思決定や評価は避けては通れない。そのため、本年度は曖昧性下における自然開発の意思決定問題と評価法の開発に重点を置いた。主要研究成果は大きく以下の2点にまとめられる。1.環境変化の厚生変化を評価するための曖昧性下の意思決定理論と整合的な計量経済モデルを構築し、そのモデルを実証的に応用して評価を試みた。2.曖昧性下における不可逆的な自然資源開発問題を理論的に考察し、将来自然環境に関するより詳しい情報が得られる場合において、現時点で開発を進めるべきか否かを判断する条件を導出した。この条件は意思決定者の曖昧性およびリスクに対する選好に依存するものであり、従来の研究成果を包含するより一般的な条件を導出することができた。
なぜ人々は聖水治療を求めるのか：エチオピア北部聖地の事例研究

エチオピア北部では人口の9割がエチオピア正教徒である。エチオピア正教の聖職者が祝福した水は触れたものすべてを浄化すると信じられ、人々は日常的に病気の予防や治療を目的として聖水を使用する。聖水は、それ以外のものを口にしてはいけないと考えられているため、聖水治療を求める人々の多くは、処方薬の服用を放棄する。そのため、聖水治療に関連する先行研究は、聖水を西洋近代医学による治療の阻害要因として捉える傾向にある。本研究は、聖水治療を選択する人々の視点から聖水治療の意味を理解し、定義することを目的とする。
環境性内分泌撹乱物質と男子性腺機能

【目的】昨年度、環境性内分泌錯乱物質としてDiethyl bestil stilbesterolが、雄ラットの精巣にアポトーシスを誘導し、造精機能障害を起こすことを報告した。本年度は、妊娠ラット母体に対する環境性内分泌錯乱物質の雄産仔性腺機能への影響について検討した。【方法】妊娠1521日目のS-Dラットに、Flutamideを腹腔内投与し雄仔の精巣の下降状態について検討を行った。また,停留精巣ラットの5週齢、10週齢の精巣について以下の検討を行った。1)精巣重量2)H-E染色による造精機能障害3)TUNEL法による精子形成細胞でのアポトーシスの検出尚Flutamide非投与雌ラットから出生した雄ラットをコントロールとした。【結果】Flutamide投与群の出生雄ラット(n=40)のうち26匹(65%)に停留精巣を認め、1例が両側性であった以外は全て片側性であった。そのうち16匹(64%)は尿道下裂を伴っていた。停留精巣ラットの精巣重量は、5週齢においてコントロール、健側、患側それぞれ0.938g,1.008g,0.574g,10週齢ではそれぞれ1.625g,1.655g,0.465gであった。また患側精巣において造精機能障害を顕著に認め、5週齢、10週齢ともにアポトーシス検出精子形成細胞は有意に増加していた。【まとめ】妊娠母体へのFlutamide投与は停留精巣を生じさせることが判明した。また、この停留精巣ラットの患側精巣にはアポトーシスが誘導され、造精機能障害を生じるものと思われた。この結果から,母胎への環境内分泌錯乱物質の影響として、その産児の停留精巣をはじめとする男子性腺機能障害が危惧される。精巣は種々の原因により萎縮し造精障害を招くが、最近では外因性内分泌撹乱物質の影響が取り沙汰されている。そこで我々はtestosteroneの抑制と精巣萎縮との関連について、ラット実験モデルで検討した。精巣平均重量はC群1.75g、L群1.33g、DES群0.68gで、各群間に有意差をもって精巣萎縮を認めた。アポトーシス細胞はL群、E群に強く発現し、p53蛋白もL群、E群に強く発現していた。化学的去勢による精巣の萎縮には、p53を介したアポトーシスが関与しているものと思われた。また性成熟期においてもestrogenがtestosteroneを抑制するだけでなく、精巣に対して直接作用している可能性が示唆された。すなわち外因性内分泌撹乱物質は、成人男子の精腺機能を障害し、男子不妊症を引き起こす可能性があると思われた。
光、電場、磁場などの外場応答機能を有する金属錯体集積体の創製

金属錯体をビルディングブロックとして、これらを強い結合(共有結合、金属ー金属結合、配位結合など)や弱い結合(水素結合、dーπおよびπーπ相互作用)で無限に集積した金属錯体集積体では、分子構造、結晶構造、電子構造の制御により、s,p,d,σ,π,δ電子が多様に関わる複合電子系を創製することが可能となり、これに基づく新しい物性・機能・反応性の期待される。そこで、金属イオンの持つ多彩な電子状態、配位子の持つ次元性の制御機能など金属錯体の特色を最大限に活用し、金属錯体の分子集合体から様々な物性・機能性、特に既存の無機および有機化合物の機能を超える画期的な多重機能性を持つ系の構築をめざし、特に光、磁気、電場等の外場によって誘起される機能に焦点を絞って合計2回のシンポジウムを開催した。当該分野における現状と今後の研究の展開について集中的な議論を行った結果、金属錯体集積体の合理的合成法の確立と新しい機能の開発およびその理論的研究の3点を並行して推進することが最も望ましい形であるとの認識を得た。また、すでに本研究グループの分担者らにより、dーπ相互作用や二重交換相互作用による電荷ースピンの結合からくる特異な輸送現象と磁気的性質の発現、多様な荷電・スピン状態を持つ系の光誘起による相転移からくる磁性変換現象などの外場応答型の新しい物性を示す興味深い系が見いだされつつある。これらの萌芽的研究をさらに飛躍的に発展させ、遷移金属錯体を舞台としてくり広げられる新しい物性や機能性の発現させるために、代表者・分担者が一堂に会しての集中的な全体討論に加えて、個々の分担者と代表者間でも緊密な情報交換を行いつつ研究を推進した。
進行性膀胱機能障害への分子スイッチの探索

中高年男性の前立腺肥大症による尿道の閉塞は、排尿時に膀胱へ負荷をもたらし徐々に膀胱機能を障害する。この慢性的な膀胱機能障害に膀胱低酸素状態が関わっていることは知られている。本研究では膀胱は低酸素に対してHIF-1を誘導し、血管新生を促進して低酸素を代償し機能を維持していることを示した。しかし低酸素が持続するとp53が誘導され、HIF-1を抑制し低酸素の代償機構が破たんしていた。その後、膀胱機能障害は進行していくことが示唆された。私たちはこれまでに尿道部分閉塞後の膀胱収縮不全をARBが防ぐことを明らかにしたが、このような抗酸化作用を持つ薬剤をいつから投与すれば有用なのか確立することが臨床上重要である。そこで本研究では閉塞初期の膀胱低酸素に対する代償機構とその破綻に着目し、血管新生を誘導するHIF-1の発現とこれを抑制するp53の発現を中心に研究を進める。p53の発現が進行性の膀胱機能障害、そして膀胱収縮不全をもたらす分子スイッチとして機能することを解明し、新たな治療戦略の指標となることを目指す。本年度は12週齢オスSDラットを使用し、経時的な変化を明確にするため程度の軽い尿道部分閉塞を作成した。閉塞作成後2週ごとに16週まで、8ポイントでそれぞれ尿道部分閉塞群(N=4)、Sham手術群(N=2)として検討した。膀胱収縮不全に関しては代謝ケージを使用した48時間の排尿記録と最後の排尿時に残尿量を測定した。また無麻酔非拘束下に連続膀胱内圧測定で排尿時膀胱内圧、排尿量、残尿量測定した。これらin vivoのデータから本研究で作成した閉塞膀胱は6週以降排尿量の減少と残尿の発生を認め排尿筋の収縮力は低下していると判定した。抗CD31抗体で膀胱壁内血管内皮を免疫染色した結果からは膀胱筋層単位面積当たりの周径40μm前後の微小血管数は同様に閉塞膀胱作成6週後から減少していた。血管新生の低下が示唆された。血管新生を誘導するHIF-1αに関してはリアルタイムRT-PCR法でmRNAレベルの発現量を測定した。閉塞作成後発現レベルは上昇したが4週以降は低下する傾向を認めた。本年度はp53の膀胱収縮不全への関与をさらに明確にするため、p53を活性化することが知られているキナクリンを使用した。12週齢オスSDラットに尿道部分閉塞作成と同時にキナクリン(5mg/kg/day)をミニ浸透圧ポンプで持続投与した。14、16、18週齢で評価することにした。1)連続膀胱内圧・排尿量測定による膀胱機能に関しては18週齢で収縮力の低下と残尿量の増加を認めた。膀胱機能は前年度の結果と比べキナクリン投与の影響は認めなかった。2)リアルタイムRT-PCR法によるmRNAでは組織低酸素のマーカーとしてHIF-1は14週齢で著明に発現が増加しておりその後低下していた。この結果も前年度と同様で特にキナクリン投与の効果は認めなかった。一方、p53の発現は16週で増加していた。前年度と発現時期は同様であったが、発現は増強していた。キナクリンの作用は確認できた。3)膀胱組織のhypoxy probeを用いた低酸素状態の評価は、14週齢から18週齢へと程度の増強を認めた。膀胱壁内微小血管に関して組織学的に血管数のカウントから14週齢、16週齢で増加し18週齢で減少していた。以上の結果も前年度と同様でキナクリンの効果を認めなかった。閉塞に伴う膀胱の低酸素はHIF-1を介して血管新生を促進し代償機能が働くがその後p53の発現と共に組織の低酸素が進行し膀胱収縮機能が低下することが示唆された。しかしながらp53を活性化することが知られているキナクリン投与の効果は認められず、その解釈は今後の課題である。下部尿路機能研究はほぼ計画通りに進んでいる。今後も予定通り研究を進める。PowerLabデータ記録装置の値段の低下と実験動物ラットの使用数の検討により当該年度の助成金が上記金額残った。今後本研究成果の発表機会は予定より増えると考えられその際の経費に充てる予定である。
ユーラシア地域大国（ロシア，中国，インド）の発展モデルの比較

本研究の研究成果は,2018年6月に北海道大学で開催された第58回比較経済体制学会全国大会における共通論題「ユーラシア地域大国の比較と関係」の基調報告として発表された。この共通論題では,本研究の研究代表者・分担者・協力者の計7名が計4本の報告を行った。このうち共通論題の「比較編」で発表された3本の報告は,本研究で重視してきた中央・地方財政関係,マクロ経済,個別産業(鉄鋼業)に関するロシア,中国,インドの比較であった。もう1本は共通論題の「関係編」で報告されたもので,ユーラシア経済連合に関するものであった。この研究報告のうち,比較編の3本については,さらに修正を加えたものが,比較経済体制学会の学会誌において特集「ユーラシア地域大国の国際比較」として掲載された。関係編の1本も同学会誌の次号に掲載されることが決まっている。以上のうち,ロシア,中国,インドの中央・地方財政関係を比較した論文では,3国の制度の比較を行った後,財政再分配機能や地方財政の自立性などを分析し,3国の特徴を明らかにした。マクロ経済を比較した論文では,石油価格の上昇がもたらすマクロ経済への影響を,石油輸出国であるロシアと石油輸入国である中国とインドのユーラシア地域大国3カ国で定量的に比較した。鉄鋼業を比較した論文では,ロシアと中国の鉄鋼業が比較優位を持っている原因を分析し,競争力の源泉はロシア鉄鋼業の場合は豊富な資源,中国鉄鋼業の場合は投資コストを抑制する民営鉄鋼メーカーの経営戦略にあることを明らかにした。3国の関係について分析した論文では,中国の一帯一路政策とロシアのユーラシア経済連合の取組みが有する関係について考察し,これを結合するという構想は実現可能性が低いことを明らかにした。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。1.ロシア,中国,インド3国の経済成長モデルの変化に関する検討を進めた。ロシアでは,20002007年に高成長をもたらしたモデルが既に機能しなくなり,新しいモデルの模索が行われていることを明らかにし,それが輸入代替に基づくものになるという仮説を提示した。2.3国における国家の役割に関する検討,あるいは,これらの国を国家資本主義と規定できるかについての検討を進めた。中国においても2000年代にGDPに占める国家セクターの比重が増大する傾向が見られたが,2012年以降,その反転が見られることを明らかにし,その背景事情などを解明した。3.3国の経済と世界経済との関係,あるいは,世界経済のなかでの3国の位置付けに関する検討を行った。とくに,中国と新興国との経済関係の特徴を明らかにし,中国経済の減速が新興国に波及する経路を解明した。また,ロシアの国際経済関係を帝政ロシアやソ連の国際経済関係と比較する試みを行った。原油価格の下落とウクライナ紛争に関わる経済制裁の影響により,2015年のロシアの国際収支表がそれまでとは様変わりしたことも明らかにした。4.中央と地方の財政関係に関する比較を進めた。とくに,ロシアとインドの地方財政の格差を比較する試みを行った。ロシアでは,プーチン政権下における中央集権化の強化が明らかであるが,データを整備して,いっそう厳密な比較を行うことが今後の課題となっている。インドにおいては,電力部門の改革が地方政府の負担となっていることから,この問題も合わせて検討することの必要性が明らかにされた。ロシア,中国,インド3国の経済について,1マクロ経済,2ミクロ経済,3社会問題,4地域経済,5世界システムの5つのサブトピックスに関する比較を行うことがおおむね予定通りできている。とくに,経済成長モデルの変化,経済における国家の役割,社会的影響の大きい電力改革の問題,中央と地方の財政関係,3国を取り巻く国際経済関係の変化に関して,認識を深めることができた。これらに関して,既にいくつかの論文を発表することができたほか(田畑,丸川),国内外の学会において,数多くの発表を行った。1.神戸大学経済経営研究所で10月にセミナー「地域大国としてのBRICs」を開催し,ロシア,中国,インドにブラジルを加えて,4カ国の経済についての比較検討を行った。本研究のメンバーは,インドについて個別の産業部門の分析,ロシアについてマクロ経済の分析を中心に,これまでの研究成果を報告した。2.北海道大学スラブ・ユーラシア研究センターで12月に開かれた国際シンポジウム「体制転換から四半世紀:ポスト共産主義社会の多様性を再考する」のなかで「国家セクター改革の比較:ロシア、中国、インド」と題するセッションを組織した。3国においては,国家セクターがいまだ大きな位置を占めている一方で,その非効率性や腐敗の問題も大きな問題となっている。このセッションでは,このような国家セクターをどのようにして縮小していくべきかなどについて議論した。3.西南学院大学で1月にワークショップ「ユーラシア地域大国と新興市場の経済と社会」を開催し,東中欧などの移行諸国を含めた国々の政治経済の比較を行った。このなかで,本研究のメンバーは,インドの産業部門の動向についての研究成果を発表し,中国の深センの経済についての報告を行った。後者は,3月の合同調査のための準備作業を兼ねて行われた。4.本研究では,毎年度メンバーが揃って3国のいずれかを共同で現地調査することにしているが,本年度は,3月に中国の深センと香港を共同で訪問した。深センは,珠江デルタという「世界の工場」の中心にあり,今や中国におけるイノベーションの首都となっており,中国の経済発展のなかで特異かつ大きな役割を果たしている。

我々は,なぜこのようなことが深センで可能になったのか,ロシアやインドでは起こりえないことなのかという問題関心から,視察と聞き取りを行った。ロシア,中国,インド3国の経済について,1マクロ経済,2ミクロ経済,3社会問題,4地域経済,5世界システムの5つのサブトピックスを中心に比較を行うことがおおむね予定通りできている。とくに,イノベーションの振興,経済成長モデルの変化,経済における国家セクターの役割,社会的影響の大きい電力改革の問題,3国を取り巻く国際経済関係の変化に関して,認識を深めることができた。これらに関して,数多くの論文を既に発表することができているほか,国内外の学会において,数多くの発表を行ってきた。とくに,平成28年度においては,本プロジェクトが中心となって,3国経済の比較を含む2つの公開の国内研究会を開催したほか,ドイツで開かれた欧州比較経済体制学会,米国で開かれたスラブ・東欧・ユーラシア学会,札幌で開かれた国際シンポジウムにおいて,セッションを組織して研究成果の発表を行った。さらに,計画通り,中国の深センと香港において共同の現地調査を行うことができた。1)6月にサンクトペテルブルクで開催されたSecond World Congress of Comparative Economicsにおいて,研究代表者,分担者2名,連携研究者3名の計6名が報告を行い,本研究の成果を発表した。本研究では,毎年度メンバーが揃って3国のいずれかを共同で現地調査することにしているが,平成29年度は,ほぼメンバー全員がロシアを訪問することになったことから,これを現地調査に代えることとした。この訪問では,国際会議で報告したほか,ロシア人研究者との意見交換,日本センター訪問(日本企業のロシア進出状況に関する情報・意見交換)を行った。2)8月に北海道大学において公開の研究会を開催し,研究の中間成果の発表とそれについての討論を行った。とくに,中央・地方の財政関係の比較に焦点を当てた。3)9月に研究代表者,分担者1名,連携研究者1名などがモスクワを訪問し,官公庁や研究機関における聞き取り調査を行った。5)1月に東京大学において研究会を開催し,研究の中間成果の発表とそれについての討論を行った。引き続き,中央・地方の財政関係の比較に焦点を当てた。また,平成30年度の比較経済体制学会における報告についての議論,最終年度の研究の進め方に関する意見交換なども行った。ロシア,中国,インド3国の経済について,1マクロ経済,2ミクロ経済(個別産業),3社会問題,4地域経済,5世界システムの5つのサブトピックスを中心に比較を行うことがおおむね予定通りできている。とくに,中央・地方の財政関係の比較,個別産業の比較,3国を取り巻く国際経済関係の変化に関して,分析を深めることができた。これらに関して数多くの論文を既に刊行することができているほか,国内外の学会において,数多くの発表を行ってきた。
糖尿病コントロールのための膵臓の階層数理モデル構築とそのシミュレーション

本研究では、糖尿病の治療に役立てるため階層的な膵臓のインスリン分泌に関するモデルを構築することを目的とした。前年度までは、1つの膵臓のベータ細胞の振る舞いを表す数理モデルのシミュレーションを行った。本年度は、ベータ細胞の数理モデルにインスリン分泌によりグルコースの血中濃度の変化を示す項ならびに血中グルコース濃度を示す項を入れた。これは、体内の血中濃度の変化とベータ細胞の振る舞いという違った階層をつなげた数理モデルを作成したこととなる。この数理モデルの数値計算を行った。実際に食事をした後に腸からのグルコースの取り込みを仮定し、血中グルコース濃度が食事後に増加すると仮定した。この時の腸におけるグルコースの取り込み量は、擬似的なシグモイド関数となるように設定した。数値計算により、血中のグルコース濃度が多くなってくるとペータ細胞の状態がインスリンを出さない状態からインスリンを出す状態へと遷移することが確認できた。このインスリン放出により、血中のグルコース濃度は減少し、ふたたびベータ細胞はインスリンを放出しない状態へと戻っていった。この一連の遷移過程の時間スケールは、実際の血中グルコースの遷移過程の時間スケール(約2時間でもとの状態へ戻る)と一致した。このことから、この階層的な数理モデルにより、変化とともにインスリン濃度の変化とインスリン分泌による血中グルコース濃度の変化を表すことができたといえる。ここまでの成果を非線形反応と共同現象研究会にてポスター発表を行った。糖尿病において重要な役割をはたす膵臓のインスリン分泌能のエイジング効果を取り込んだ数理モデルを作成し、実際の診療に役立てるための基礎を作り上げることが本研究の目的である。膵臓にあるβ細胞は、インスリン分泌を起こす時に細胞の膜電位等が振動することが知られている。β細胞のインスリン分泌能は、この振動と深く関わっているため、振動がなくなると細胞のインスリン分泌能も失われると考えられる。ただし、単純に振動子が集まった系は、単純に正常に振動する振動子の数に比例してインスリンが分泌されるとは限らない。このことについて、振動子の集合体の振動現象を研究されている研究者(九州大学大同教授)と議論を行った。この研究者は、振動子の一部が機能しなくなっていった時に全体の振る舞いがどのように変化してゆき、振動がなくなるかを理論的に計算している。この研究者とβ細胞の集合体であるランゲルハンス島のエイジング現象についての議論では、振動可能なβ細胞の数とインスリン分泌能の関係を研究する必要性と方向性を確認することができた。また、研究代表者の所属する千葉大学医学部附属病院地域医療連携部が主催する「在宅医療インテンシブコース」において、この研究内容を披露し、在宅医療に関わっている多職種の方々(ケアマネージャー、薬剤師、訪問看護師など)から、実際の現場の声を聞くことができた。これにより、数理モデルを机上のモデルではなく実際の現場に役立てなくてはいけないことを再確認するに至った。また、他の「在宅医療特訓コース」において、糖尿病の各都道府県における入院患者数と外来患者数の推移を政府統計から計算し示した。全国的に、年をおうごとに入院患者数が現象し、外来患者数が増加することがわかった。したがって、外来患者に対応していく数理モデルをつくる必要があることがわかった。エイジングの効果を数理モデルにどのように組み込むかを精査することに時間がかかってしまった。また、数理モデルの作成の他に在宅医療に携わる方々へプレゼンテーション等を通して、実際の需要にどのようなものがあるのかの声を聞くことができた。この声を聞くという作業は、当初の研究計画には入っていなかった。このため、研究計画が先延ばしになってしまっている。しかしながら、この調査では、現場の貴重な意見を聞く機会に恵まれた。ここでは、在宅の現場で活躍されている方々の意見だけでなく、ご自身が糖尿病を患っている方の経験も聞くことができた。これらの数理モデルを実際の診療等に役立てる際のヒントを得た。したがって、研究自体は遅延しているものの、これらの聞き取りの経験により計画当初よりも実際の診療へ数理モデルを役立てる道が開けたと考えている。前年度、β細胞のエイジングを考慮に入れた数理モデルを構築することの有用性を確認した。エイジングの効果は、個々の細胞ではなく細胞同士が結合した細胞集団の振る舞いに着目する必要があることがわかった。そこで、当該年度は、ひとまず細胞集団の振る舞いについて研究することとなった。大域的に結合されたβ細胞集団の振る舞いについての議論を行い膜電位の振る舞いについて数値計算を行った。大域的な結合強度が増加してゆくと細胞集団が非同期状態から同期同状態へと変化していった。この過程において3つの細胞集団の状態が観測された。状態1:各細胞が全てバラバラで振動する非同期状態。状態2:細胞間で引き込みが起こり、細胞集団がいくつかのクラスターに分かれて、同期振動する状態。状態3:各細胞が完全に同期し細胞集団が一つの同期振動を行う状態である。さらに、状態2から状態3への遷移にあたり同期現象を起こすクラスターの数は指数関数的に現象してゆくことがわかった。この研究成果を第26回非線形反応と協同現象研究会にてポスター発表した。国際シンポジウムを産業技術総合県研究所(東京)にて他の研究者と共催した。申請者は、IIT Bombayから結合振動子系のシミュレーション及び実験のエキスパートであるP.Parmanada氏をInvited Speakerとして招き結合振動子系の化学実験についての講演を行った。さらに、申請者の所属する病院にて、病院の医師向け(共同研究者の藤田を含む)にも発表をしていただいた。

ここでは、数理モデル作成の研究者と医師の研究者による見解の相違を確認できた。大域的な振る舞いの段階で数理的に興味深い現象が見つかったので、この現象をまとめるほうに研究がシフトした。この結果をまとめ研究会にて発表している。この研究により、エイジングの効果を入れる前段階であるが、β細胞とランゲルハンス島という階層の違った組織の振る舞いの関係を数理モデルとして確認することができた。前年度は、細胞集団の振る舞いの数値計算をおこなった。そこで、細胞集団の大域的な振る舞いが、インスリンの分泌によりどのように変化してゆくかが次のテーマになった。しかしながらこの数理モデルは、インスリンの分泌に関する項が入っていない。そこで、インスリン分泌の項をいれる作業をおこなってきた。最終的には、インスリンの分泌により全身のグルコース濃度が変化する項を入れた。この項は、インスリン分泌が起こることにより、肝臓や脂肪などがグルコースをとりいれる効果があるということを一つのパラメータとしてまとめてしまいベータ細胞に取り入れられるグルコースの量が変化するというものである。以前のモデルでは、ベータ細胞に流入するグルコースの量も一定であったので、食事をした場合などのイレギュラーな環境の変化に対応するモデルではなかった。このモデルにより、食事によりインスリン分泌が起こり血中グルコースの値が落ち着くまでの長期的な振る舞いの数値計算が可能になってゆくものと考えられる。これにより、短い時間のベータ細胞や細胞集団の振る舞いの安定性だけ、食事や投薬によるグルコース濃度の変化に対応できる数理モデルの構築の可能性が出てきた。この数理モデルは、ベータ細胞と全身の関係という当初の目的である階層性を考慮した数理モデルに一歩前進したといえる。残念ながら、この数理モデルを構築した時点で年度が終了してしまい、シミュレーションの結果をまとめるには至らなかった。このモデルをさらに発展するために、ベータ細胞の死滅のメカニズムについて論文調査を行っている。前年の研究によって得られた、細胞集団の振る舞いの結果を受け、本来の研究であるベータ細胞の死滅によるベータ細胞死滅の効果を数理モデルに入れるための議論を共同研究者と重ねてきた。この議論が、思うように進まなかったことが原因である。本研究では、糖尿病の治療に役立てるため階層的な膵臓のインスリン分泌に関するモデルを構築することを目的とした。前年度までは、1つの膵臓のベータ細胞の振る舞いを表す数理モデルのシミュレーションを行った。本年度は、ベータ細胞の数理モデルにインスリン分泌によりグルコースの血中濃度の変化を示す項ならびに血中グルコース濃度を示す項を入れた。これは、体内の血中濃度の変化とベータ細胞の振る舞いという違った階層をつなげた数理モデルを作成したこととなる。この数理モデルの数値計算を行った。
小児白血病の前白血病幹細胞の同定と標的治療の開発の試み

MLL-AF4およびTEL-AML1融合遺伝子を発現するマウスES細胞を作製し、造血幹細胞より未分化な細胞におけるこれらの融合遺伝子の影響を検討するとともに、前白血病幹細胞から白血病幹細胞形成のモデルとして、白血病幹細胞への進展に必要な因子の同定を試みた。まずMLL-AF4およびTEL-AML1を発現するマウスES細胞由来の造血前駆細胞を免疫不全マウスに移植した場合、マウスは比較的長期の観察期間の後に腫瘍を発生する。このことからMLL-AF4およびTEL-AML1を導入することにより形成されるのは前白血病幹細胞であり、これらの融合遺伝子のみでは白血病幹細胞の形成には不十分であると考えられた。白血病幹細胞の形成には何らかの付加異常が加わる必要があると考えられた。白血病幹細胞への進展に必要な付加異常を導入するために、これらの融合遺伝子を有するマウスES細胞由来の造血前駆細胞にインサートを持たないMSCVレトロウイルスベクターを導入し、ランダムな挿入変異を導入した。挿入変異を生じたMLL-AF4ないしはTEL-AML1陽性マウスES細胞由来の造血前駆細胞はレトロウイルス未導入の細胞と比較して移植後早期に免疫不全マウスに腫瘍を発生させることが示された。レトロウイルス挿入変異の影響を調べるため、各腫瘍細胞からDNAを抽出し、inverse PCR法によりレトロウイルスの挿入部位を同定した。サザンブロッティング法によるレトロウイルスの挿入部位の解析では造血前駆細胞はオリゴクローナルに増殖して腫瘍化しており、腫瘍化に際してクローンの選択が行われていることが示された。レトロウイルス挿入による影響はMLL-AF4では近傍の遺伝子の発現上昇が認められ、またTEL-AML1では逆に遺伝子内への挿入により遺伝子発現の低下が認められた。現在個々の遺伝子について腫瘍化における意義づけを検討している。免疫不全マウスへの移植により得られた腫瘍の解析に予定以上に時間を要したため。マウスES細胞由来の未分化造血細胞への挿入変異により同定した遺伝子発現に影響を受けた遺伝子について、その腫瘍化における役割を解明するとともに、これらの分子に対する阻害剤のスクリーニングを行い、白血病細胞の生着・発症が抑制されるかどうかをマウス移植モデルで検討する。またTEL-AML1およびMLL-AF4融合遺伝子を発現するマウスES細胞から得られた未分化造血細胞を用いて免疫不全マウスへの移植モデルにおいて、前白血病幹細胞のマウス体内での存在様式とその維持機構についてモデルマウスを用いて詳細に検討する。具体的にはこれらの融合遺伝子を発現するマウスES細胞を未分化な造血幹細胞であるTie2陽性細胞や、未分化Bリンパ球前駆細胞であるB220陽性細胞へ分化させ、免疫不全マウスへ移植する。この移植マウスの骨髄や肝臓等の組織におけるTEL-AML1やMLL-AF4陽性細胞の生着の有無と局在、表面マーカー、遺伝子発現などを詳細に解析し、細胞生存・維持に働く遺伝子・シグナル経路を明らかにする。さらに白血病症例の保存検体を用いた免疫不全マウスへの移植モデルにおいて、患者白血病を再現するとともに、少数の遺伝子変異のみを有する前白血病幹細胞の生着・分離を試みる。分離された前白血病幹細胞の遺伝子異常・遺伝子発現を発現アレイなどで検討し、前白血病幹細胞に特徴的な遺伝子発現の解明を試みる。ヒト白血病細胞のマウス移植モデルを用いて解析を行った。小児期の急性白血病の初発時(ないしは再発時)、寛解期の患者骨髄血・末梢血中の白血病細胞を免疫不全マウスに移植し、白血病細胞の生着の有無を検討した。現時点でMLL融合遺伝子を有する急性骨髄性白血病の1例の検体での免疫不全マウスの白血病モデルの解析を行っており、経過観察中である。またMLL-AF4およびTEL-AML1融合遺伝子を発現するマウスES細胞を作製し、造血幹細胞より未分化な細胞におけるこれらの融合遺伝子の影響を検討するとともに、前白血病幹細胞から白血病幹細胞形成のモデルとして、白血病幹細胞への進展に必要な因子の同定を試みた。MLL-AF4ないしはTEL-AML1陽性マウスES細胞由来の造血細胞は免疫不全マウスへの移植により比較的長期の観察期間の後に腫瘍を発生する。このことからこれらの融合遺伝子のみでは白血病幹細胞は形成されず、何らかの付加異常が加わることにより白血病幹細胞が形成されると考えられた。白血病幹細胞への進展に必要な付加異常を導入するために、融合遺伝子を有するマウスES細胞へインサートを持たないレトロウイルスベクターを導入し、ランダムな挿入変異を導入した。挿入変異を生じたMLL-AF4ないしはTEL-AML1陽性マウスES細胞由来の造血細胞はオリゴクローナルに増殖し、免疫不全マウスへの移植により腫瘍の形成が認められた。現在腫瘍細胞からDNAを抽出し、inverse PCR法によりレトロウイルスの挿入部位を同定し、挿入変異による増殖能獲得のメカニズムを解析中である。免疫不全マウスへの移植による白血病モデルの作製、遺伝子発現解析など実験系は確立し、概ね順調に進行している。

白血病幹細胞の形成には何らかの付加異常が加わる必要があると考えられた。白血病幹細胞への進展に必要な付加異常を導入するために、これらの融合遺伝子を有するマウスES細胞由来の造血前駆細胞にインサートを持たないMSCVレトロウイルスベクターを導入し、ランダムな挿入変異を導入した。挿入変異を生じたMLL-AF4ないしはTEL-AML1陽性マウスES細胞由来の造血前駆細胞はレトロウイルス未導入の細胞と比較して移植後早期に免疫不全マウスに腫瘍を発生させることが示された。レトロウイルス挿入変異の影響を調べるため、各腫瘍細胞からDNAを抽出し、inverse PCR法によりレトロウイルスの挿入部位を同定した。サザンブロッティング法によるレトロウイルスの挿入部位の解析では造血前駆細胞はオリゴクローナルに増殖して腫瘍化しており、腫瘍化に際してクローンの選択が行われていることが示された。レトロウイルス挿入による影響はMLL-AF4では近傍の遺伝子の発現上昇が認められ、またTEL-AML1では逆に遺伝子内への挿入により遺伝子発現の低下が認められた。現在個々の遺伝子について腫瘍化における意義づけを検討している。免疫不全マウスへの移植により得られた腫瘍の解析に予定以上に時間を要したため。今後は白血病の症例数を増やして解析を継続する予定である。小児白血病症例の初発時および治療後の検体を用いて免疫不全マウスへ移植し、患者白血病を再現するとともに、治療後の検体から少数の遺伝子変異のみを有する前白血病幹細胞の生着・分離を試みる。分離された前白血病幹細胞の遺伝子異常・遺伝子発現を発現アレイなどで検討し、前白血病幹細胞に特徴的な遺伝子発現の解明を試みる。またTEL-AML1およびMLL-AF4融合遺伝子を発現するマウスES細胞から得られた未分化造血細胞を用いて、前白血病幹細胞のマウス体内での存在様式とその維持機構についてモデルマウスを用いて詳細に検討する。具体的にはこれらの融合遺伝子を発現するマウスES細胞を未分化な造血幹細胞であるTie2陽性細胞や、未分化Bリンパ球前駆細胞であるB220陽性細胞へ分化させ、免疫不全マウスへ移植する。この移植マウスの骨髄や肝臓等の組織におけるTEL-AML1やMLL-AF4陽性細胞の生着の有無と局在、表面マーカー、遺伝子発現などを詳細に解析し、細胞生存・維持に働く遺伝子・シグナル経路を明らかにする。またマウスES細胞由来の未分化造血細胞への挿入変異により遺伝子発現に影響を受けた遺伝子を同定し、その腫瘍化における役割を解明するとともに、これらの分子に対する阻害剤のスクリーニングを行い、白血病細胞の生着・発症が抑制されるかどうかをマウス移植モデルで検討する。マウスES細胞由来の未分化造血細胞への挿入変異により同定した遺伝子発現に影響を受けた遺伝子について、その腫瘍化における役割を解明するとともに、これらの分子に対する阻害剤のスクリーニングを行い、白血病細胞の生着・発症が抑制されるかどうかをマウス移植モデルで検討する。
多様体上の解析学の研究

(1) Clifford代数に付随するベキ零Lie環(pseudo H-type Lie環)に関して、整構造の存在、分類、及びその上のsub-Laplacianのspectralzeta関数に関する結果を得た。(2)高階のGrushin作用素のGreen核を二つの方法で具体的に表示した。(3) Submersionを通じて互いに関連するsub-LaplacianとGrushin type作用素の陪特性流について、同次関数の第一積分の関連性について、擬微分作用素の理論枠組みで論じた。(4) Gromoll-Meyer異種球面に余次元3のsub-Riemann構造が存在することを示した。(1)任意符号の非退化対称二次型式に対するClifford代数とその加群からベキ零リー環を構成し、対応するリー群がいつでも一様離散部分群を持つことを具体的にそれぞれに構成する事により示した。ここでの方法は互いに可換な正のインボルーションによる加群の同時固有空間分解を用いた。また次元が低い場合について、そのベキ零多様体のサブラプラシアンの固有値を具体的に決定出来た。(2)高次ステップのベキ零リー群の不変なサブラプラシアンの、ある特別な閉部分群による商空間にディセントとして現れる二階の劣楕円型作用素である所謂Grushin作用素の基本解を構成した。このためには二つの方法があることが分かっているが、本年度は一つの方法で構成が出来た。このための基本的な道具は変形ベッセル関数に対するウエーバー公式である。(1)高次ベキ零Lie群に付随するGrushin作用素の基本解の具体的な積分表示を昨年度とは別の方法で構成したが、この方法でも変形Bessel関数が重要な役割を果たしていることが理解できた。前年度の方法と合わせて古典的な特殊関数の新たな意味と役割を見い出した。(2) pseudo H-type Lie algebraにはいつもlatticeが存在することを、自由ベキ零Lie環との関係で示したが、その方法は組み合わせ論とも関係し、更なる応用もあると期待出来る。更にこのLie環に対するベキ零Lie群のlatticeによるnilmanifold上のsub-Laplacianの固有値とそのspectral zeta関数を次元が低い場合に具体的に決定した。これはこのnilmanifold全てに対する具体的決定のための予備的な研究であり次年度には完成し、isospectral non-diffeomrphic manifoldの無限個のpairの存在を証明出来ると期待している。(4) Riemann submersionの場合の全空間と底空間の測地流の第一積分や完全可積分性の相互関連の類似として、submersionに付随して互いに関連するsub-LaplacianとGrushin type作用素のbi-characteristic flowの第一積分と、(量子)完全可積分性についての一般状況を理解するため、今年度は次元が低い具体例についての結果を得たが、次年度さらに研究を進める。最初に解決を計画した問題の多くが既に解決して論文として前年度、今年度と順調に出版できた。[研究実績の概要]の項の(1),(2)の結果は出版済み(合わせて3編)で、(3)の結果をまとめたもの(1編)は投稿中、(4)の結果をまとめたもの(1編)はacceptされている。3年間の全体としての研究目的は(A) sub-Riemann構造の存在に関連する研究、(B)その構造に付随する作用素(sub-LaplacianとGrushin type作用素)の研究、(C) Clifford環とその加群に付随するベキ零Lie環(群)の研究である。(C)でのLie群はsub-Riemann構造を持つcompact多様体の例として(A)の研究と関連する。最終年度は以下の結果を得た。(2)Submersionの全空間上に、底空間にdescend可能な一次独立なベクトル場によるsub-Riemannian構造があるとき、そのsub-Laplacianの陪特性流と、底空間上に自然に定義される作用素(Grushin type作用素)の陪特性流それぞれの第一積分のうち、同次関数であるものの関係を擬微分作用素の対応を通じて得た。sub-Laplacianの陪特性流はRiemann多様体の測地流に対応するものであり、この場合、両者の完全積分可能性の関連の研究に続くものである。既に論文が完成し、受理されたものもあり、さらに投稿中の状態になった論文もある。次年度が最終年度であるが、すでに多くの結果を得ているので残りの問題を解決し、本研究の成果をもとに次に続く研究の準備となる研究もはじめる予定である。数学(1)ここまでの結果を踏まえ、さらにすべてのpseudo H-type Lie群のnilmanifold上のsub-Laplacianの固有値を具体的に決定し、このクラスのnilmanifoldのなかにisospectral,non-diffeomorphicなものの存在を示す。(2)もう一つの方法によりGrushin作用素の基本解を構成し、その応用を見出す。(3)どの7

次元異種球面にも接触構造が存在することはすでに知られているが、標準球面のように、余次元が3のnon-holonomic sub-bundleが存在するかの研究の予備的考察も計画している。(1) 2015年8月から10月にかけて、Norway Bergen大学に一ヶ月とGermany Leibniz University of Hannoverに約二週間滞在したが、宿泊費がすべて先方負担だったのと、その後は大学業務のために年度末近くまで出張ができなかったので次年度使用額が生じた。(2) computerを買う予定であったが、今年度は取りやめた。2014年度に一ヶ月半にわたって(二回渡航)香港に滞在したが、そこでの滞在費がすべて先方よりの補助を得ることが出来、航空券のみの支出で済んだ。主な使用計画:(1)編集用に新しいcomputerが必要となったので購入する。(2)共同研究のためにデンマークのRoskilde大学(Roskilde)に一週間滞在し引き続いてドイツのLeibniz University of Hannover(Hannover)に三週間程滞在(7月を予定)する。(3)ドイツPotsdam大学(Potsdam)に三週間程滞在(2017年2月-3月を予定、滞在中国際研究集会の共同開催を予定している)するのに使用する予定である。(4)台湾の国立台湾大学(台北)にも二週間出張して、研究発表と共同研究を行うために使用する(5月を予定している)。(4)アメリカから共同研究者を招聘する(一週間程度で滞在費のみ補助予定、時期は先方の都合により決める)。今年度、8月から10月にかけて、ノルウェイとドイツに約二ヶ月滞在する予定でありその費用に使用する。またコンピュータ(約40万円)を購入予定である。
ヘテロ三量体酵素、PAFアセチルハイドロラーゼの活性制御機構

血小板活性化因子(PAF)を不活化する酵素、PAFアセチルハイドロラーゼは、生体内のPAF濃度調節に重要な役割を演じていると考えられている。我々は、ウシ脳において主要な活性を担う細胞内I型PAFアセチルハイドロラーゼの精製、遺伝子クローニングを行い、本酵素が、分子量45kDa、30kDa、29kDa(それぞれα、β、γサブユニットと呼ぶ)の三つのサブユニットからなることは明らかにしてきた。このうちβサブユニットとγサブユニットは互いに相同性を持ち、それぞれ酵素活性を有する。我々は今回、αサブユニットをβ/γサブユニットから分離、再会合する系を確立した。また大腸菌に発現させたβ、γサブユニット蛋白質はそれぞれホモダイマーを形成する性質があること、及び動物細胞中にも同様なホモダイマーが存在することを見出した。現在、このようなホモダイマーとαサブユニットの相互作用及びそれによる機能の変化について解析している。
線維粘液性腫瘍の鑑別診断に関する検討

我々は以前の検討でパラフィン包埋腫瘍組織からのRT-PCR法を用いて、16例の低悪性線維粘液性肉腫(LGFMS)から腫瘍特異的なFUS-CREB3L2融合伝子の検出を試み、14例で成功している(Am J SurgPathol.2006,30,p1077-84)が、検出されない例もあり、これらは他のタイプの融合遺伝子を有する可能性のほか、手技的の問題や発現量が少ない可能性がある。mRNA発現を解決する方法としてPCRとFISHを用いた融合遺伝子DNAを検出することが挙げられる。一般に軟部肉腫に特異的なキメラ遺伝子においては、互いに融合する遺伝子はともにイントロンに切断点があるため、抽出できる遺伝子の長さに制限があるFFPEからは融合遺伝子DNA検出は難しいと考えられている。しかし、FUS-CREB3L2はエクン内に切断点を有する例も多く、DNAを鋳型としたPCR法でも検出できる可能性がある。LGFMS 14例FFPEからDNAを抽出し、PCR法を用いFUS-CREB3L2の検出を試みた。RT-PCR法で検出できなかった1例含む9例(64%)でFUS-CREB3L2が検出された。シークエンス解析にて、8例のPCR産物はRT-PCRのものと同じ塩基配列であった。これらの方法は感度はRT-PCRには劣るが、LGFMSの補助診断に有用であることが示された(以上の結果はDiagnostic Molecular Pathologyに掲載決定)。FISHに関してはVysis社から市販されているFUS(16p11)のdual color break apart probeを用いてパラフィン包埋組織で検討し一部の症例hybridizationを用いた検討も追加で行っている。既に、パラフィン包埋腫瘍組織からのRT-PCR法を用いて、16例の低悪性線維粘液性肉腫(LGFMS)から腫瘍特異的なFUS-CREB3L2融合遺伝子の検出を試み、14例で成功している(Am J Surg Pathol.2006,30,p1077-84)。しかし、残り2例は検出されず、パラフィンブロックからのRT-PCRは一般に手技が難しいことから、FISHの有用性の検討を計画した。FUSならびにCREB3L2遺伝子に特異的にハイブリダイズするように設計したBACクローンによるFISHを様々な条件で行ったが、現在までの段階では、コントロールの血球塗抹標本ではハイブリダイズが確認できるものの、LGFMS腫瘍組織を含めたパラフィン包埋組織では良好な結果が得られていない。一般に軟部肉腫に特異的なキメラ遺伝子においては、互いに融合する遺伝子はともにイントロンに切断点があるため、抽出できる遺伝子の長さに制限があるパラフィンブロックからは融合遺伝子DNA検出は難しいと考えられている。しかし、FUS-CREB3L2はエクソン内に切断点を有する例も多く、DNAを鋳型としたPCR法でも検出できるのではないかと考えた。RNAよりDNAの方が一般に保存性が高く抽出も容易であることから、現在、パラフィン包埋組織から抽出したDNAを用いたPCR法でFUS-CREB3L2融合遺伝子がどの程度検出できるかを検討中で、LGFMSの約7割で検出された(RT-PCRでは検出されなかった例も含む)。現在データの再現性の確認作業中で、近く論文にまとめる予定である。PCRのデータがまとまった後、FISHによる検討を再開する。Vysis社からFUS(16p11)のdual color breakapart probeが市販されており、これを用いたFISH法の有用性についても検討していく予定である。
バイオマス選択的溶解性イオン液体によるサスティナブル材料科学の創成

植物体は地球上で究極の再生可能資源であるが,その成分であるセルロースやヘミセルロースとリグニンが絡み合って構成されているため,各々を分離することは困難であった.本研究により,イオン液体を使うことで環境負荷の低い方法でセルロースとリグニンを分離できる可能性を明らかにした.最終年度は,いままでに開発したセルロースやリグニンを溶解するイオン液体を使用して,セルロースの環境調和型官能基変換法に注力して研究を行った,リジンアニオン([Lys])と1-メチル-1-メトキシエチルピロリジニウムカチオン([P1ME])と組合わせたイオン液体[P1ME][Lys]はセルロースとリグニンを共によく溶かし,一方,アセタートアニオンと[P1ME]を組合わせた[P1ME][OAc]はセルロースを非常に良く溶解することがわかった.ついで,これらのイオン液体に[P1ME][OAc]にセルロースを溶解し,ビニルエステルや2,2,2-トリフルオロエチルエステルを作用させることでセルロースのアシル化を検討した.[P1ME][Lys]ではまったくアシル化はおこらなかったが, [P1ME][OAc]に溶解したセルロースにビニルエステルや2,2,2-トリフルオロエチルエステルを作用させる水酸基のアシル化が起こることがわかった.なかでも芳香族カルボン酸の2,2,2-トリフルオロエチルエステルを作用させると,効率的な芳香族カルボン酸エステルが生成した.強酸や塩基触媒不要のセルロースの環境調和型アシル化が実現したことになる.平成30年度が最終年度であるため、記入しない。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。リグニンやセルロースを含むバイオマスには多くの水分が含まれている.しかし,これまで報告されている極性イオン液体は親水性であり,水と自由な割合で混和し,水を添加すると,リグニンやセルロースの溶解能が著しく低下した.そこで,含水状態においてもセルロースを溶解できる極性イオン液体の開発をめざし,水存在下で極性部位を形成するアミノ酸アニオンを有するホスホニウム塩を合成し,そのセルロース溶解能を評価した.イオン液体の極性評価を行った結果,β-アラニン及びメトキシ酢酸をアニオンとするトリブチルメトキシプロピルホスホニウム=β-アラニン([P444MP][β-Ala])が含水状態でも高い水素結合能を示し,イオン液体の1イオンペアに対して水を1及び2分子添加した系でセルロース溶解性の評価を行ったところ,[P444MP][β-Ala]においては,80°Cでに加温すると,1水和の状態で5 wt%のセルロースを溶解し,2水和の場合においても1 wt%のセルロースを溶解した.ただし,リグニンの溶解性は不十分であり,リグニン溶解性についてはNーメチル-N-メトキシエチルピロリジニウム=Lーリジン([P1ME][Lys])が優れていることがわかった.次に,[P1ME][Lys]を用いて杉粉末からリグニン抽出をこころみたところ,リグニンが溶解したイオン液体がゼリー状になり,実験スケールを上げると残存固体成分とイオン液体との濾過による分離処理が困難になるという問題に直面した.そこで,リッタースケールでも高粘度の液体を濾過して未溶解固体と液体を分離可能な濾過装置を試作した.さらに,マイクロリアクターで各種のイオン液体を簡便に合成するプロセスを開発し,得られたイオン液体の純度検定には本年度に購入した荷電粒子検出基を装着したHPLCを活用した,植物体はセルロースやヘミセルロースと,芳香族環をもつフェニルプロパノイドの3次元網目構造体であるリグニンが絡み合って構成されている.これらのバイオマスの主成分であるセルロース,ヘミセルロース,リグニンは再生可能資源として重要であるが,各成分を犠牲にせずに分離することは困難であった.現在までの研究で,アミノ酸を対アニオンにもつイオン液体[P1ME][Lys]がリグニン溶解に有用であることを見いだしたが,粘性の高さのために実験スケールを上げると処理が困難になるという問題が生じた.本研究の進展のためには大スケールでの抽出法を確立する必要がある.このために下記の研究に取り組んだ.(1)イオン液体と非プロトン性極性溶媒の混合溶媒によるバイオマス成分の抽出代表的な非プロトン性極性溶媒であるDMF, DMSO, DMI, MeCNとイオン液体[P1ME][Lys]を混合し多糖類抽出のための最適混合比を検討した結果,イオン液体[P1ME][Lys]との混合比をモル比1:1でプロトン受容能がイオン液体と同等になり,竹粉末からの抽出実験ではイオン液体単独では60°Cで5重量%程度の多糖類抽出率が[P1ME][Lys]-DMF(1:1混合溶媒を用いた場合9重量%まで多糖類抽出率が向上した.この混合溶媒ではもっぱらセルロースとヘミセルロースが抽出され,この操作を繰り返すことでリグニンを残渣として分離する事ができた.なお,イオン液体を硫酸水素=メチルイミダゾリウム([MeHim][HSO4])として多糖類溶解を試みたが,溶解性は[P1ME][Lys]の方が優れていた.(2)杉から抽出したリグニンを素材とする機能材料の創製杉粉末から得られたリグニンをイオン液体に溶解し,セルロースナノファイバーと混合し,リグニン-セルロースナノファイバーハイブリッドの調製を検討した.