hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ポルフィリン超分子錯体の多電子機能を活用した分子変換

昨年度の成果であるフェニルアゾメチンデンドリマーを利用した長寿命ラジカルイオン対発生の系をさらに拡張し、電子のアクセプターをより嵩高いものとすることでさらなる長寿命化を目指した。tBu基のような嵩高い置換基を有するナフタレンジイミドを外部電子アクセプターとし、第四世代の亜鉛ポルフィリンをコアに持つフェニルアゾメチンデンドリマーを光励起電子ドナーとして、THF、DMF、ベンゼン+アセトニトリル等の溶媒中で過渡吸収スペクトルを測定すると、1ミリ秒を超えるラジカルイオン対の生成を確認できた。特にTHF中で支持電解質として臭化テトラnブチルアンモニウムを用いた系では1,8ミリ秒の寿命を達成した。これは現在室温下における均一系では最も長い光励起ラジカルイオン対の寿命である。本デンドリマーの特徴として高い耐熱性、熱安定性に加えて良好な膜形成性が挙げられる。これを金電極の表面にスピンキャスト法によって修飾し、ナフタレンジイミドと積層させると可視光に応答する光電変換セルとして駆動することを突き止めた。励起スペクトルを測定すると、デンドリマーのコアである亜鉛ポルフィリンの励起に伴う電流であることが確認された。さらなる改良により長寿命、高収率の電荷の分離に基づく効率の良い光ダイオード、太陽電池への応用が期待される金属イオンを内部に集積できるフェニルアゾメチンデンドロンと、分子変換触媒として良く知られているポルフィリン錯体を組み合わせた新規高分子錯体の合成に成功した。この分子は光散乱、粘度測定により直径約5nmの球状構造を有していることが分かっており、従来型分子と比べて剛直な構造をしていることから基板上に並べる事が可能である。また、デンドリマーの一般的な特徴であるコアの包摂効果も紫外可視吸収スペクトル、電気化学測定から示された。本デンドリマーの金属イオン集積能はUV-visスペクトルを用いたSnCl_2の滴下実験により詳細に調べた。その結果スペクトル変化の等吸収点移動と各世代の配位サイト数との関係から、コアに近い部分にまず優先的に金属が配位して、段階的に外側へ向かってイオンが埋まっていく特徴的な配位挙動が明らかとなった。デンドリマーの内部に精密に配置された金属イオンは電子担体として働くことができ、亜鉛ポルフィリンをコアに持つ分子の消光実験からデンドロン部位とコアとの間で高速な電子移動が生起していることが示唆された。また多電子移動が必要な二酸化炭素還元を、コバルトポルフィリンがコアであるデンドリマー錯体で触媒すると、非常に高電位において反応が進行することを突き止めた。この触媒還元にはコアとデンドロン間の電子移動が重要であることが分かっている。現在、電子の集積効果に注目して触媒機構の解明と性能の向上について検討中である。亜鉛ポルフィリンをコアに持つフェニルアゾメチンデンドリマーに関して、次の三点に関して重点的に研究を行った。1.デンドリマー外部への電子移動デンドリマーの外部に対する分子間電子移動を、電子アクセプターのキノンを用いてナノ秒ミリ秒の過渡吸収スペクトルにより調べた。その結果、外部からデンドリマー内部への電子移動に比べてコアから外部への電子移動はシェル効果による電子移動の抑制が小さく、フェニルアゾメチンデンドリマーが電子移動の方向制御機能を有していることが分かった。これは樹状骨格のπ軌道を介した電子移動が電子勾配の方向によって影響を受けていることを示している。また、この特性を利用して、電荷分離によって生じたフリーラジカルイオンが高効率かつ数ミリ秒におよぶ長寿命で存在出来る事を確かめた。2.金属集積分子内における超高速電子移動の解明塩化鉄(III)を集積したデンドリマー錯体内部における電子移動をピコ秒オーダーの過渡吸収スペクトルを測定することにより調べた。これによりコアの光励起に伴い数psの時間で励起電子が金属集積体全体に拡散していく様子が観測できた。一方、基底状態に戻る逆電子移動も数十百ps程度で進行するので、金属集積体が複数の電子をコアに高速で送り込む電子担体として働く多電子触媒機能につながると考えられる。3.金属集積によるコアの電子状態スイッチCVを用いて、コアのHOMO準位が金属集積によってどのように影響を受けるか、定量的に調べた。塩化鉄(III)を配位させると、そのルイス酸性によりコアの電子が吸引され、酸化還元電位は高電位シフトすることが明らかとなった。このとき、デンドロン置換基はコアに対して、金属集積前は電子供与基として働いていたのが、金属集積後に電子吸引基に逆転する。この新原理を応用して、外部刺激に応答する新しい電子物性スイッチングが可能になると期待される。

これを金電極の表面にスピンキャスト法によって修飾し、ナフタレンジイミドと積層させると可視光に応答する光電変換セルとして駆動することを突き止めた。励起スペクトルを測定すると、デンドリマーのコアである亜鉛ポルフィリンの励起に伴う電流であることが確認された。さらなる改良により長寿命、高収率の電荷の分離に基づく効率の良い光ダイオード、太陽電池への応用が期待される
積雪寒冷地域の水循環と地球環境変化がそれに与える影響

本研究では、積雪寒冷域を対象とした水循環モデルより、様々な地被条件にある流域において、降水、融雪、蒸発散、流出、地下水といった水文および水質の長期変化を推定し、降水量の変化や気温変化といった自然要因、開発事業にともなう河川水位の変化、水質負荷量の増大といった人為要因についての分析をおこなった。一連の検討は、対象域を北海道の森林域(石狩川水系豊平川流域)、湿原域(天塩川水系サロベツ川流域)、都市域にある閉鎖性水域(石狩川水系茨戸川)をとしておこなった。第1の森林域は水源涵養域として重要だが、降積雪の減少と融雪期における集中豪雨、気候変動による気温上昇などによって水循環の動向、ダム管理のあり方にどのような影響が現れるか?モデルによって分析した。第2の湿原域はその豊かな自然環境に関心が高まっているが、乾燥化や植生の変化に地下水が関与していると言われており、降水量の変化や河川水位の変化が地下水にどのように影響しているか?モデルによって分析した。第3の都市域の閉鎖性水域では富栄養化等の水質が問題となっているが、問題を生み出す要因を水収支や水理構造、熱や水質成分の収支から明らかにし、とくに気温や結氷など積雪寒冷地の自然要因が水質をどのように左右しているか?モデルによって分析した。本研究の成果としては、気候変動といった自然要因ないし様々な人為要因に由来する条件変化をインパクトとし、積雪寒冷地の水循環・水環境の長期的動向にどのような影響が現れるか?(レスポンス)が感度分析できるような手法を物理モデルベースで開発したことにある。また、実際の場への適用を考え、様々な場を対象にそれぞれの条件や課題を踏まえた検討結果が得られていることもその成果である。平成14年度は、様々な地被条件にある流域において、その違いによる降水、蒸発散、流出の水文現象を定量化するため、必要となるデータ収集およびモデル開発をおこなった。とくに、積雪寒冷地において重要な積雪量や融雪量の変化について的確な再現ができるような手法を提案した。一連の検討は、対象域を北海道の森林域(石狩川水系豊平川流域)、湿原域,(天塩川水系サロベツ川流域)とし、降積雪、融雪、蒸発散、地下水、河川流出の変化を含む長期水循環の実態をモデルによって再現することができた。前者においては降積雪の減少と融雪期における集中豪雨が懸念されており、積雪寒冷地に欠くべからざる水資源とともに災害をもたらす積雪・融雪の動向に関心がもたれ、後者においては近年顕著と言われる湿原の乾燥化へ対処していくため、水循環の実態評価、さらには温暖化の影響評価が必要とされているところである。本年度の研究成果としては、そのようななか、積雪寒冷地の水循環の実態評価が可能な手法が提案できた段階となる。このほか、水文要因や流域の変化がどのような水環境への影響として現れるかについても評価するため、水文・水質観測データに基づき、流域の土地利用等と水質の関係について整理した。本研究で提案した手法においては、人工衛星情報を活用して推定された季節別・植生種別の植生パラメータ(LAI)を用い、樹林帯の熱収支を考慮することで、積雪・融雪量、蒸発散量を算出することができる。また、河川やダムの管理を目的とした現業データを全面的に活用し、特別な観測データがなくても一連の推定ができるようになっており、それによって過去の再現もできるように考えたことが特徴となっている。平成15年度は、前年度構築された水循環モデルにより、様々な地被条件にある流域において、降水、融雪、蒸発散、流出、地下水といった水文および水質の長期変化を推定し、降水量の変化や気温変化といった自然要因、開発事業にともなう

河川水位の変化、水質負荷量の増大といった人為要因についての分析をおこなった。一連の検討は、対象域を北海道の森林域(石狩川水系豊平川流域)、湿原域(天塩川水系サロベツ川流域)、都市域にある閉鎖性水域(石狩川水系茨戸川)をとしておこなった。第1の森林域は水源涵養域として重要だが、降積雪の減少と融雪期における集中豪雨、気候変動による気温上昇などによって水循環の動向、ダム管理のあり方にどのような影響が現れるか?モデルによって分析した。第2の湿原域はその豊かな自然環境に関心が高まっているが、乾燥化や植生の変化に地下水が関与していると言われており、降水量の変化や河川水位の変化が地下水にどのように影響しているか?モデルによって分析した。第3の都市域の閉鎖性水域では富栄養化等の水質が問題となっているが、問題を生み出す要因を水収支や水理構造、熱や水質成分の収支から明らかにし、とくに気温や結氷など積雪寒冷地の自然要因が水質をどのように左右しているか?モデルによって分析した。本年度の研究成果としては、気候変動といった自然要因ないし様々な人為要因に由来する条件変化をインパクトとし、積雪寒冷地の水循環・水環境の長期的動向にどのような影響が現れるか?(レスポンス)が感度分析できるような手法を物理モデルベースで開発したことにある。また、実際の場への適用を考え、様々な場を対象にそれぞれの条件や課題を踏まえた検討結果が得られていることも本研究の成果である。
実解析学と函数解析学の応用的研究

実解析学および函数解析学の各分野での研究が進展し、解析学を中心とする数学とその周辺の科学の諸問題と関連する多くの成果を得た。テーマに従って5グループに分けて報告する。1.偏微分方程式論への応用.非線型偏微分方程式については、非線型のシュレーディンガー方程式,Vlasov-Maxwell方程式,方程式ΔU+【λe^u】=0などについて、超函数論では、無限階微分作用素,境界値問題の定式化,ミクロ局所化の理論などについて成果が得られた。擬微分作用素の有界性の精密な十分条件がわかった。2.作用素環論の応用.作用素環それ自身の構造の研究と共に、例えば幾何学との関連の深い結果も得られた。Jonesの因子環の指数,Baum-Connes予想に関する研究が進み、函数環に関連して、Banach函数環の函数演算,マルチンゲール理論のハーディ空間への導入など著しい成果を得た。3.函数空間論の応用.Douglas環,Parreu-Widom型領域,可測函数の空間における凸プログラミングなどについて多数の成果を得た。また、ノルム空間へのBirkoffの直交性の一般化,抽象的非線型方程式およびその具体的方程式への応用などについても研究が進展した。4.実解析学の応用.実解析学の固有の領域を越えて、解析学や幾何学と関連する多くの研究成果が得られた。多変数のフーリェ解析,擬微分作用素,特異積分,群上の調和解析,負曲率多様体上の調和解析などがその主なものである。5.群の表現論,半単純群,半単純対称空間,対称空間上のフーリェ変換論,可解群の単項表現,離散群の表現の分解など著しい結果が得られた。一方、代数幾何学に関連したD加群の研究,無限次元の群の表現など枠組み自体を変えて行く研究も進められた。
愛知における機械部品工業集積の特徴と産業空洞化問題―空洞化の地域特性と政策課題―

本研究の主要な目的は次の2点に置かれていた。l)中京地区の産業集積の特徴を明らかにし、当地における産業空洞化問題の特殊性と政策課題を明らかにする。2)研究によって得られる知見をもとに愛知県や名古屋市の地域産業政策を側面から支援する。上記の研究目的を達成すべく、文献サーベイ以外の主要な研究活動は次の2つの方向で進められた。1)愛知県の産業集積と空洞化問題の実態調査本研究においては、これまで分析のメスが入れられることの少なかった名古屋市の機械金属産業集積の中心地域(具体的には熱田区、南区、中川区)についてアンケート調査を実施し、さらにアンケート回答企業に対してヒヤリング調査を実施した(ただし中川区のヒヤリング調査は未完)。この調査によって愛知県の機械工業集積について次のような認識を得た。・愛知県の三河地域と尾張地域では工業集積の構造が異なっている。・三河地域の工業集積は、トヨタ自動車とその関連企業を中心とする企業城下町型集積となっている。・名古屋市を中心とする尾張地域には、自動車関連企業が多く存在する(上記アンケート調査では3割)ものの、医療機器、工作機械、介護機器、橋梁、航空機、家電、遊戯機器、等々、様々な製作・加工に従事する企業も多い。したがって尾張地域の工業集積は、都市型集積と見なすことができる。・しかも両地域は密接に関連しながら相互補完的な関係にもある。・したがって産業空洞化問題も他の地域とはかなり異なる様相を呈している。2)他の機械金属産業の集積地域との比較調査本研究においては、中京地区の産業集積と空洞化問題の特徴を明瞭にするために、他の機械金属産業集積地との比較調査にも力点をおいた。具体的には、大田区(東京都)、上田市・坂城町(長野県)、東大阪市・八尾市(大阪府)、燕市・三条市(新潟県)の各地域を訪問し、現地の企業や自治体、商工会議所などに対してヒヤリング調査を実施した。この調査によって得られた知見の一端を示せば次のようであった。・東京圏には大田区に試作・開発関連の仕事を発注する多種多様な企業の一大集積がある。中京地区は、この発注企業群の多種多様性とその規模において東京圏に及ばない。・燕・三条地区に見られる産地卸商の活躍は見られない。それだけに中小企業の自社製品開発には販売面の苦労が大きい。平成10年度においては,これまでの予備調査で得られたいくつかの論点を既存の調査・研究に照らして検討し,その意義を確認することに第1の力点が置かれた。そしてこの検討は次の2つの方向で進められた。1つは,産業集積に関する近年の研究動向をサーベイし,それらの既存研究が産業集積の特徴と問題点の把握に成功しているか否かを批判的に検討する方向で進められた。具体的には関満博『フルセット型産業構造を超えて』,長尾克子『日本機械工業史』,渡辺幸男『日本機械工業の社会的分業構造』,清成・橋本編著『日本型産業集積の未来像』,伊丹・松島・橘川編『産業集積の本質』などを中心に検討した。

検討の結果,それらの先行研究においては,それぞれに有意義な理論的あるいは実証的な貢献が見られるものの,我々が予備調査で把握したような中部地区の工業集積の特徴づけや問題点は必ずしも明らかになっていないこと,またその分析視角にも不足する点のあることが確認された。つまり中部地区の産業集積の実態を踏まえた理論分析とそれにもとづく政策立案の必要性を再認識した。もう1つの検討方向は,中部地区の産業集積の歴史的動向に関する過去の研究をサーベイし,中部地区の産業集積の歴史的特徴がどこまで明らかにされているかを確認する方向で進められた。これまでに収集できた文献からは,時代的にも地域的にも欠落部分の多い歴史像しか得られなかった。政策課題を明らかにするためにも歴史的アプローチの強化が必要であることが確認された。なお中部地区と他地域との正確な比較認識を得るために必要な他地域視察については,今年度は東京大田区についておこなった。具体的には中小企業金融公庫調査部と大田区産業振興協会を訪問し,大田区産業集積の全体的動向について話しを聞き,意見交換した。また今日の大田区を代表する企業4社(大田区産業振興協会の紹介による)を訪問し,個別企業次元での動向も確認した。中部地区の状況との著しい相違を実感した。平成12年度は、以下の3つの分野で、調査研究を行った。(1)愛知県名古屋市南部地域で試みられている異業種交流活動(エントロピー豊明)と、西三河地域で試みられている「仲間」取引の普及活動(横請ネットワーク)の取材、および検討。いずれの活動も、新たな企業間ネットワークを構築する試みで、愛知県の産業集積に新たな性格を付与する可能性を持っていることが確認された。(2)長野県埴科郡坂城町および上田市の産業集積の調査。これは愛知県の産業集積との比較を目的とした調査である。世界的に注目されている坂城ではあるが、その産業集積はそこで完結しているわけではなく、上田市をはじめとする近隣の地域と一体化して成立していることが確認された。また坂城内には、さほど「仲間」取引は見られず、中堅企業を頂点とする下請けの(ミニ)ピラミッド構造が存在しているようである。その意味では、この地域をいわゆる「フレキシブル・スペシャライゼーション」の典型とする通説は妥当性を欠くように思われた。(3)名古屋市南部地域産業集積の形成過程の歴史的検討。この地域の産業集積は、(大阪市からの転入企業によって形成された)東大阪市のような「転入形成型」のものではなく、むしろ都市部の中心地域から(騒音、地価高騰などの問題回避のために)多くの企業が転出していった後、残留した諸企業によって形成された「残留形成型」のものである。その意味では当地域は、東京大田区と類似した形成史を辿ってきたと言えるのではないか。まだ仮説の域を出ないが、次年度の調査でこの仮説を検証して行く予定である。平成12年度においては、これまでの調査・検討を踏まえ、2つの方向で研究が進められた。1つは中部地区の産業集積についての実態調査であり、他の1つは他地域との比較調査である。以下、2つに分けてその概要を示す。1)これまでの産業集積研究において、中部地区の実態調査は東京や大阪に比べて非常に乏しい。
日本における歴史時代の噴火災害と発生頻度

1.噴火災害の事例研究1990年度は,三宅島の歴史時代の噴火,北海道駒ヶ岳の17世紀以降の噴火,新潟焼山の中世以降の噴火,桜島と諏訪之瀬島の現在継続中の噴火などを調査した.三宅島においては,1940,1962,1983年の噴火堆積物が現在地層としてどのように見られるかを調べた.北海道駒ヶ岳の調査では,1694年の噴火が実在しなかった可能性が高いことが新しくわかった。新潟火山では,1361年と1773年の噴火堆積物の特徴と,その間に挟まれるレスの厚さに注目した研究を行った.桜島と諏訪之瀬島において現在継続中の噴火では,ロ-ム(レス)とは明らかに異なる性質を有する火山砂が堆積していることを確認した.日本の火山ではないが,中国と北朝鮮の国境にある長白山(白頭山)の10世紀の噴火と災害についても論文をまとめた.また,過去8万年の噴火史の中でみた阿蘇火山1989年噴火の位置づけを議論し,浅間火山と草津白根火山の火口地形と最近の噴火の関係も明らかにした.2.発生頻度の計測噴火の発生頻度を計測するときに,一回の噴火をどう定義するかという重要な問題がある.ごく最近の噴火を除けば,過去の噴火は残された堆積物から研究されるから,堆積物から一回の噴火が認定できなければならない.この目的達成のために,噴火堆積物と噴火堆積物の間に挟まれるレスに注目することが望ましいことがわかった.1990年度は噴火の事例研究に多くの時間をさいたから,発生頻度の計測成果はあまりない.10km^3以上のマグマを一気に噴出する巨大噴火の発生頻度を,過去13万年間の日本を対象として計測したのみである。
ダイズの成熟不整合と茎径膨縮との相互関係について

差動変位計を利用した茎径膨縮記録装置を組立て、この装置をダイズの茎径に適用を試み、装置はほぼ満足すべき作動を示した。ダイズ茎径の連続計測の結果、供試した品種に関係なく、日の出とともにでなく、朝10時頃から収縮した。このことは、ダイズにおいて茎径の膨縮は水だけの問題でなく、植物体内の水分状態と茎径の生長量を左右する要因、たとえば、光合成による養分の転流などの影響が加味されて現われているものと解釈できる。茎径の膨縮の日変動量についてみると、成熟整合品種(オリヒメ)と成熟不整合品種(刈系73号)に茎径の1日当りの変動量に差異が認められた。この違いは供試した2品種の某面積が前者は5.0、後者は3.2と異なることから植物体を通過する水の量、蒸散量の違い、すなわち成熟整合品種で収縮が大きく、成熟不整合品種で収縮の変動が小さい結果となった可能性も否定できない。ダイズ子実肥大期、7月27日から8月10日までの茎径の膨縮の推移からみると、成熟整合品種の茎径は収縮傾向、成熟不整合品種の茎径は膨張傾向を示し、明らかに差異が認められた。この時期、両品種の茎の含水率にはほとんど違いはないが、窒素の含有率に違いが認められ、成熟不整合は上昇傾向を示した。このことから、この膨縮の傾向の違いは、摘莱した場合の茎径は膨張する傾向とも一致することから、成熟整合と成熟不整合の差異である可能性も高い。しかしながら、成熟整合か不整合かの判定は非候を検出しただけでは判断できない。成熟不整合を識別するにはそのための判定基準が必要である。以上のことから、ダイズの環境要因および内的要因による、植物の反応は様々で、成熟不整合の発生要因は複雑であり、今後は本装置によって、ダイズの多数品種を供試して、様々な環境変化による茎径の膨縮事例を集積し、成熟不整合品種または個体の客観的な判定基準を作成しようと思う。差動トランスを利用したダイズ茎径の膨張と収縮を連続的に測定する装置を組み立てた.戸外で連続に測定するために様々な予備実験を繰り返し,これまで他の1年性草本(トマト,キュウリ,メロンなど)と同様,ダイズの茎径は膨張する時と収縮する時があり,しかも日変化のあることも追認した.このことは,同装置は正常に作動し,茎径の膨縮計測機器として十分利用できるものと考えられる.土耕,ポット栽培ダイズを供試して,温度25°C,湿度70%の温室条件下で,開花後,子実肥大開始期子実肥大完了期(1988年1月3月)まで茎径の膨縮経過を連続測定した.その結果,この期間,温室をとりまく外部気象要因,植物自体の生長に応じて茎径は様々な変動を示した. 1日当りの変動量には差がなかったが,成熟整合品種(オリヒメ)と成熟不整合品種(刈系73号)の日最大変動量(日最大茎径-日最小茎径)はオリヒメが約60μ,刈系73号が約20μと差異が認められた.

このことは,この生育ステージはダイズの栄養生長はほぼ完了しており,生殖生長期で,茎の肥大生長はほぼ停止していることから,この差異は植物の成熟への移行の結果であり,品種の成熟整合性程度の差異によるものと考えられる.しかしながら,一般に植物の茎径の膨縮の変動は,内的環境(光合成,呼吸,蒸散養水分の移動,転流,体内水分など)と外的環境(温度,湿度,日射量,照度,風,土壌水分など)および品種,病虫害,生育量,生育ステージなどの要因が複雑にからみあい,総合されて示されるものである.しかし,ダイズの茎径の膨縮と成熟整合性程度とがどの要因に強く影響されているか不明でしかも,この種の実験データが少ない現状では,個々の要因との相互関係も必要であるが,多数の事例を蓄積し,解析することがより重要であると思われた.戸外で、成熟整合品種(成熟正常)のオリヒメと成熟不整合品種(成熟異常)の刈系73号を供試して、ダイズ茎径の長期連続計測を行った。その結果、子実肥大期、7月27日から8月10日までの期間、天候は晴または曇で、降水量もなく、土壌は乾燥傾向にあることから、ダイズの茎径は収縮に向かうのが普通と考えらる。しかし、成熟整合品種では茎径は収縮傾向を、成熟不整合品種(成熟異常)では膨張傾向を示した。成熟不整合品種において、膨張傾向を示したことは、植物体の内的要因生理的影響であると考えられる。この考えを支える要因として、この時期、オリヒメと刈系73号の茎の含水率と窒素含有率を調べたところ、茎の含水率にはほとんど違いはないが、窒素含有率に違いが認められた。これらの結果から、刈系73号、成熟不整合品種では、この子実肥大期、葉で光合成された養分の余剰部分が茎に蓄積されているように思われる。このような植物の内的差異が茎径の膨縮の差異に反映されたものと考えるのは妥当と思われる。ダイズ茎径に日変化が生じるのは葉の蒸散および光合成が大きく関与していることから、葉からの蒸散を抑制するための適葉処理を、転流動質の移動を妨げるため摘莢処理をして、対照と比較することにより膨縮パターンの差について検討した。(品種はオリヒメ)その結果、摘葉処理の結果については、対照と同じように若干収縮したがその変動量は小さく、摘莢処理では、膨張し続けた。ダイズを全摘莢すると成熟不整合、成熟異常を呈することから、この膨張傾向は刈系73号のパターンと似かよっていた。このことからこの時期の茎径の膨縮から成熟整合か否かを判定することの可能性が示唆された。
磁性鉄標識キメラ化モノクローナル抗体をMRIの造影剤とする新しい膵癌診断法の開発

MRIは膵癌の有力な画像診断法であるが、小病変の検出能は不充分である。磁性鉄はMRIの磁場の中で高い磁化率を示すためT2強調画像で著しい低信号を発すると考えられる。この磁性鉄が膵癌組織だけに集積すると膵癌組織と他の組織とは明確に区別できると考えられる。従来のMRIの造影剤は標的組織に受動的に取り込まれる性質を応用しているが、本研究では膵癌に能動的に取り込まれる造影剤を開発する。本研究は独自に開発したキメラ化A7Fab-Lignositeにより、膵癌組織を能動的に描出するMRIの造影剤の開発する点が特徴的である。磁性鉄Lignosite FMLはGeorgia-Pacific West,Inc.(U.S.A.)から購入し、キメラ化A7-Fab分画とLignosite FMLとでsonicationにより複合体を作成する。超遠心によって複合体と非結合キメラ化A7-Fab分画とを分離した。キメラ化A7Fab-Lignositeを^<125>I標識してヒト膵癌移植ヌードマウス内の分布を検討した。さらにキメラ化A7Fab-Lignositeをヒト膵癌移植ヌードマウスに投与してMRIで撮影した。その結果、キメラ化A7Fab-Lignositeは腫瘍に多く集積したが、肝臓や脾臓などの正常臓器にはあまり集積しなかった。実際のMRI画像では腫瘍が描出された。以上より、キメラ化A7Fab-LignositeはMRIの造影剤として有望であると考えられた。膵癌の診断は極めて困難であり、予後が悪い原因となっている。膵癌の術前診断に核磁気共鳴画像(MRI)が応用されているが、癌病巣の明確な描出による質的診断能は充分でない。もし、膵癌に特異的に集積する微粒子磁性鉄が開発されれば、膵癌に対するMRIの造影剤として用いることができ、膵癌の診断も容易となる。我々は従来より、膵癌と特異的に反応するキメラ化A7-Fab分画を膵癌の診断や治療に臨床応用してきた。本研究では、キメラ化A7-Fab分画と微粒子磁性鉄との複合体を作成し、この複合体が新しい膵癌の造影剤として有用であることを証明するのが目的である。キメラ化A7-Fab分画と微粒子磁性鉄(Lignosite FML)とを1:1の割合で混和し、氷上で超音波振盪を行い結合させた。次に、HEPESにウシ胎仔血清アルブミン20mg/mlとグリセオール30%を加えた緩衝液に、これを緩徐に滴下してブロッキングを行った。超遠心分離し、上清を除去し、キメラ化A7-Fab分画・微粒子磁性酸化鉄複合体(キメラ化A7Fab-Lignosite FML)を得た。キメラ化A7Fab-Lignositeを膵癌移植ヌードマウスに静注したところ、投与後早期から腫瘍に集積し、高い腫瘍血液比が得られた。また、寒天にキメラ化A7Fab-Lignositeを塗布し、実際にMRIで撮像したところlow intensityに撮影された。以上より、実際の膵癌移植ヌードマウスでも腫瘍に集積したキメラ化A7Fab-Lignositeは画像として得られる可能性があると予測された。

従来のMRIの造影剤は標的組織に受動的に取り込まれる性質を応用しているが、本研究では膵癌に能動的に取り込まれる造影剤を開発する。本研究は独自に開発したキメラ化A7Fab-Lignositeにより、膵癌組織を能動的に描出するMRIの造影剤の開発する点が特徴的である。磁性鉄Lignosite FMLはGeorgia-Pacific West,Inc.(U.S.A.)から購入し、キメラ化A7-Fab分画とLignosite FMLとでsonicationにより複合体を作成する。超遠心によって複合体と非結合キメラ化A7-Fab分画とを分離した。キメラ化A7Fab-Lignositeを^<125>I標識してヒト膵癌移植ヌードマウス内の分布を検討した。さらにキメラ化A7Fab-Lignositeをヒト膵癌移植ヌードマウスに投与してMRIで撮影した。その結果、キメラ化A7Fab-Lignositeは腫瘍に多く集積したが、肝臓や脾臓などの正常臓器にはあまり集積しなかった。実際のMRI画像では腫瘍が描出された。以上より、キメラ化A7Fab-LignositeはMRIの造影剤として有望であると考えられた。
大規模サーベイデータを用いた近接連星進化モデルの検証－白色矮星連星系の観測的研究

本研究は、激変星を含めた近接連星系の進化モデルにとって極めて基本的でありながら未だに詳細が判明していない磁場の減速による角運動量の抜取り機構を、大規模サーベイで発見された白色倭星連星系の観測結果と連星進化モデルを比較して検証することを目的としている。SDSSサーベイデータ中の白色倭星連星系のうち、フォローアップ観測により激変星のピリオドギャップ中にあることが確認されている約10天体のうちの1天体(SDSSJ030308.36+005443.7)について、昨年度に行ったすばる望遠鏡を用いたKバンドの近赤外分光観測によるスペクトルの解析からは、12COと13COの吸収線強度からこの天体がPre-CVであることを強く示唆する結果を得たが、連星系の進化段階を決定するにはS/N比が不足していた。暗い天体を分光観測するための観測時間が十分に得られずモデルと比較できるだけのデータを研究期間内に集めることができなかったため、今後、中分散分光観測により天体のスペクトルの顕著な違いの有無をまず調べることを計画している。一方、近年の可視全天サーベイ観測で、F型主系列星と白色倭星もしくは中性子星という非典型的な近接連星系が検出されており、低質量の赤色倭星と白色倭星からなる激変星・白色倭星連星系に加えて、中高質量星と白色倭星からなる近接連星系を発見するため、台湾中央研究院天文及天文物理研究所に滞在し、台湾一米国星食サーベイチームと協力して、7年間の星食サーベイの副産物として観測されているはずの激変星等変光星・近接連星の検出を目的としたデータの再解析を行った。サーベイ天域のうち最も頻繁に観測されている16天域のデータを解析し、多数の既知変光星についてより精度の高い周期を決定すると共に、50天体以上の変光星を新たに発見した。伴星が白色倭星の可能性がある数天体については、分光観測による追観測を計画している。磁場の減速による角運動量の抜取り機構は、激変星を含めた近接連星系の進化モデルにとって極めて基本的でありながら未だに詳細が判明しておらず、その理論モデルは観測的に検証されていない。本研究は、連星進化の理論と比較できる幅広いパラメータをカバーする白色倭星連星系のデータ蓄積、激変星のピリオドギャップ中にある白色矮星連星系の発見、ピリオドギャップ中の白色矮星連星系の進化段階の決定を主目的としている。本年度に行った主な研究は以下の通りである。1.白色矮星連星系の観測:SDSSデータの解析からこれまでに発見された白色矮星連星系は1600天体以上にのぼり、フォローアップ観測により70天体以上が共通外層フェーズ後の進化段階にあると判明している。現時点で少なくとも8天体の白色矮星連星系が激変星のピリオドギャップ中に見つかっており、これらの天体の伴星を観測するための観測時間を申請中である。2.低質量X線連星候補天体のスペクトル解析:ASAS150946-2147.7の静穏時のスペクトルは、スペクトル型F2-3の伴星が卓越している。Mg Tripletの強度から、伴星は主系列よりもやや進化していると考えられる。NaDの星間吸収から求めた減光係数はE(B-V)=0.1と小さく、天体までの距離は700pc程度と非常に近い。軌道周期と伴星の視線速度振幅から計算される主星の質量は3太陽質量以下で、ブラックホールではないことを確認した。上記の成果は3月の日本天文学会春季年会で発表予定であったが、年会は中止され予稿集のみでの発表となった。本研究は、激変星を含めた近接連星系の進化モデルにとって極めて基本的でありながら未だに詳細が判明していない磁場の減速による角運動量の抜取り機構を、大規模サーベイで発見された白色矮星連星系の観測結果と連星進化モデルを比較して検証することを目的としている。SDSSサーベイデータ中の白色矮星連星系のうち、約10天体がフォローアップ観測により激変星のピリオドギャップ中にあることが確認されているが、このうちの1天体(SDSS J030308.36+005443.7)について、すばる望遠鏡を用いたKバンドの近赤外分光観測を行った。天体の進化段階を決定するための元素組成分析の解析結果は、12COと13COの吸収線強度からこの天体がPre-CVであることを強く示唆する。この結果は、ピリオドギャップの長端で磁場による角達動量抜取り機構が働かなくなるとするスタンダードな連星進化モデルと矛盾しない。H24年後半に観測可能な数天体についてすばる望遠鏡の観測時間を申請中である。可視全天サーベイ観測で検出された変光天体(ASAS 150946-2147.7)のスペクトル解析結果については、得られた軌道周期や連星系パラメータの制限についてアメリカ天文学会の第219回会合で発表した。過去のサーベイデータから、この天体の増光周期は3年程度と判明し、H24年前半に期待される増光時の分光観測から正確な連星系パラメータの決定を計画していたが、天体の観測条件が良くないH23年度1月中に増光が起こり、次回の増光を待たざるを得ない状況となった。ASAS、AAVSOなど変光星の長期観測データベース中から、類似天体を探査中である。

本研究は、激変星を含めた近接連星系の進化モデルにとって極めて基本的でありながら未だに詳細が判明していない磁場の減速による角運動量の抜取り機構を、大規模サーベイで発見された白色倭星連星系の観測結果と連星進化モデルを比較して検証することを目的としている。SDSSサーベイデータ中の白色倭星連星系のうち、フォローアップ観測により激変星のピリオドギャップ中にあることが確認されている約10天体のうちの1天体(SDSSJ030308.36+005443.7)について、昨年度に行ったすばる望遠鏡を用いたKバンドの近赤外分光観測によるスペクトルの解析からは、12COと13COの吸収線強度からこの天体がPre-CVであることを強く示唆する結果を得たが、連星系の進化段階を決定するにはS/N比が不足していた。暗い天体を分光観測するための観測時間が十分に得られずモデルと比較できるだけのデータを研究期間内に集めることができなかったため、今後、中分散分光観測により天体のスペクトルの顕著な違いの有無をまず調べることを計画している。一方、近年の可視全天サーベイ観測で、F型主系列星と白色倭星もしくは中性子星という非典型的な近接連星系が検出されており、低質量の赤色倭星と白色倭星からなる激変星・白色倭星連星系に加えて、中高質量星と白色倭星からなる近接連星系を発見するため、台湾中央研究院天文及天文物理研究所に滞在し、台湾一米国星食サーベイチームと協力して、7年間の星食サーベイの副産物として観測されているはずの激変星等変光星・近接連星の検出を目的としたデータの再解析を行った。サーベイ天域のうち最も頻繁に観測されている16天域のデータを解析し、多数の既知変光星についてより精度の高い周期を決定すると共に、50天体以上の変光星を新たに発見した。伴星が白色倭星の可能性がある数天体については、分光観測による追観測を計画している。SDSSサーベイデータから発見されたピリオドギャップ中の白色矮星連星系約10天体のうち1天体について、すばる望遠鏡を用いて近赤外分光観測データを取得し、天体の進化段階を示す炭素同位体の存在比の解析を行った。観測可能な明るさの数天体について同様の観測と解析を行うことで、激変星に進化する前の系と、かつて激変星であったが活動を休止中の系の比を進化モデルと比較し、研究の目的を達成できる。SDSSサーベイデータから発見されたピリオドギャップ中の白色矮星連星系約10天体のうち観測可能な明るさの数天体について、近赤外分光観測を行うためすばる望遠鏡の観測時間を申請している。また、台湾中央研究院天文及天文物理研究所の台湾-米国星食サーベイチームと協力して、星食サーベイの副産物として観測されているはずの激変星等変光星・近接連星の検出を目的としたデータの再解析を計画しており、新たな白色矮星近接連星系・激変星の発見、及び、既知の天体については新しいデータの追加でより詳細な研究を進展させる。台湾からアクセスできる大口径望遠鏡にも観測時間の申請を行う予定である。
ブナ林の断片化がブナ集団の遺伝的多様性と繁殖に及ぼす影響

生育地の分断化は集団の孤立と集団サイズの減少をもたらし生物集団の存続を大きく脅かすと考えられている。ブナは日本の冷温帯落葉広葉樹林(ブナ林)の優占種であり、これまでの人間活動によってブナ林は分断化されてきた。本研究はブナ林の断片化がブナ集団の遺伝的多様性と繁殖に及ぼす影響を調べた。大集団と比べて小集団では集団内の遺伝的多様性が低く、遺伝的分化が高く、近縁度が高かった。また、大集団と比べて小集団では、開花しても堅果が稔らない割合(不稔率)が高く、健全堅果の割合(結実率)が低く、発芽率が低かった。これらの結果は集団の孤立と集団サイズの減少がブナ集団の存続に負の影響を及ぼしていること示している。石川・富山地域では、これまでのブナ林の調査にもとづき、断片化した小集団(断片小集団)を5つ、連続した大集団(連続大集団)を4つ選定した。同様に、長野地域では断片小集団を2つ、連続大集団を5つ選定した。これらのブナ集団を対象に、面積、密度、平均胸高直径(DBH)、単位面積あたりの胸高断面積(BA)、ブナの優占割合(BA割合)を明らかにした。また、各集団においてシードトラップによる種子生産調査を行った。石川・富山地域ではブナの種子生産は凶作であったが、長野地域の日本海側ブナ林では並作であり、対象とした2つの断片小集団と2つの連続大集団では種子が得られた。結実率は、断片小集団では10%と0.2%、連続大集団では43%と42%であり、断片小集団の方が低かった。石川・富山地域では、上記の9集団に加えてさらに10集団を選定し、各集団において全個体または無作為に約30個体を選び、胸高直径と個体位置を記録した。また、実験材料の葉を採取し、DNAを抽出して、7遺伝子座のマイクロサテライトマーカーを用いて遺伝的多様性を評価した。断片集団を集団サイズによって断片小集団(n<100)と断片中集団(n≧100)に区分し、断片小集団、断片中集団、連続大集団の3つのグループ間で遺伝的多様性を比較したところ、アレリックリッチネスは、断片中集団と連続大集団に比べて断片小集団で有意に低下していた。一方、ヘテロ接合度の期待値には差が認められなかった。断片小集団では連続大集団と比べて集団間の遺伝的分化の程度が高かった。以上の結果から、石川・富山地域のブナ集団では、断片化と小集団化の影響により遺伝的多様性の減少や遺伝的分化の程度の増加が生じていることが示唆された。栃木・茨城地域では、調査対象の断片化した小集団(断片小集団)および連続した大集団(連続大集団)を選定するために現地踏査や文献調査を行うとともに、調査対象とする候補集団について、面積、密度、平均胸高直径(DBH)、単位面積あたりの胸高断面積合計(BA割合)、ブナの優占割合(BA割合)に関する文献調査を行った。石川・富山地域および長野地域では、調査対象の断片小集団と連続大集団において、シードトラップによる種子生産調査を行った。両地域とも凶作であり、種子が得られなかったため解析を行うことができなかった。長野地域では、5つの断片小集団と5つの連続集団から、各集団において全個体または無作為に約30個体を選び、実験材料の葉を採取し、DNAを抽出した。そのうちの断片小集団の牛伏寺集団(牛伏寺集団から7km以内に分布する孤立2集団を含む)において花粉散布パターンを調査するとともに、種子のシイナ率と発芽率を他の集団と比べることにより、ブナ林の断片化の影響を調べた。2011年の豊作年の種子に由来する100個体の実生を対象に、13遺伝子座のマイクロサテライトマーカーを用いて単純排除法による親子解析を行った。その結果、94個体の実生は牛伏寺集団内に両親が存在しいていたが、6個体の実生は片親しか存在していなかった。また、その6個体のうちの4個体は、親候補が保有しない対立遺伝子を保有していた。したがって、7kmを越えるような花粉散布が生じていることが明らかとなった。しかし、他の集団と比較して牛伏寺集団における種子のシイナ率は高く、発芽率は低かった。したがって、牛伏寺集団の存続に及ぼす長距離花粉散布の正の効果は限定的であり、集団の孤立と集団サイズの減少による負の影響を強く受けていることが示唆された。石川・富山地域ではブナの種子生産は並作から豊作であり、3つの断片小集団(n<100)、4つの断片中集団(100≦n<500)、3つの連続大集団(n≧500)において種子生産調査を行った。その結果、集団サイズが小さくなるにつれて結実率(健全堅果率)が低下し、不稔率(シイナ率)が高まる傾向が認められた。遺伝的調査については長野地域と栃木・茨城地域において実施した。長野地域では昨年度対象とした集団にさらに集団を加えて、13の断片小集団(n<100)、10の連続大集団(n≧100)を対象に、採取した葉からDNAを抽出し、7遺伝子座のマイクロサテライトマーカーを用いて遺伝的多様性を評価した。その結果、集団内の遺伝的多様性の程度を表すヘテロ接合度の期待値には差が認められなかったが、アレリックリッチネスは断片小集団で有意に低かった。

また、断片小集団において他の集団からの遺伝的分化が高く、さらに近交化の程度も高かった。栃木・茨城地域においては、6つの断片小集団と5つの連続大集団から、各集団において全個体または無作為に約30個体を選び、実験材料の葉を採取し、DNAを抽出した。長野地域と同様に、遺伝的多様性を評価した結果、長野地域と全く同様の傾向が得られた。3年間にわたって3地域でブナ林の断片化がブナ集団の遺伝的多様性と繁殖に及ぼす影響に関する調査を行い、得られたデータをもとに結果の取りまとめを行った。その結果、以下の作業仮説が支持された。作業仮説:断片小集団は連続大集団と比べて次のような傾向があり、絶滅リスクが高まっていると考えられる。集団内の遺伝的多様性が高く、集団間の遺伝的分化が高い。近交化の程度が高い。不稔率が高いため結実率が低く、生産量が少ない。したがって、ブナ林の断片化はブナ集団の遺伝的多様性と繁殖に負の影響があり、絶滅のリスクを高めていると考えられる。生育地の分断化は集団の孤立と集団サイズの減少をもたらし生物集団の存続を大きく脅かすと考えられている。ブナは日本の冷温帯落葉広葉樹林(ブナ林)の優占種であり、これまでの人間活動によってブナ林は分断化されてきた。本研究はブナ林の断片化がブナ集団の遺伝的多様性と繁殖に及ぼす影響を調べた。大集団と比べて小集団では集団内の遺伝的多様性が低く、遺伝的分化が高く、近縁度が高かった。また、大集団と比べて小集団では、開花しても堅果が稔らない割合(不稔率)が高く、健全堅果の割合(結実率)が低く、発芽率が低かった。これらの結果は集団の孤立と集団サイズの減少がブナ集団の存続に負の影響を及ぼしていること示している。栃木・茨城地域においても、調査対象集団の抽出および林分構造の推定が順調に進められた。石川・富山および長野の両地域における種子生産調査では凶作のため種子が得られなかったが、ブナの種子生産には豊凶があるのはよく知られた現象であるため、このような結果になることは計画段階で想定済みである。長野地域においては、遺伝的多様性調査のための実験材料の採取がほぼ終了し、DNA分析を開始した。長野地域の1つの孤立小集団において、花粉散布パターンを明らかにし、種子のシイナ率と発芽率を他の集団と比べることにより、ブナ林の断片化がブナ集団の繁殖に及ぼす影響について検討することができた。このように、研究目的の下、当初の研究計画にしたがって概ね順調に進展している。27年度が最終年度であるため、記入しない。森林遺伝学研究目的の下、研究計画にしたがって研究を進める。石川・富山および長野の両地域では種子生産調査を継続する。また、長野地域の遺伝的調査を進め、栃木・茨城地域では遺伝的調査を開始する。研究計画において設定した作業仮説の検証を中心にデータ解析を行い、ブナ林の断片化の影響があるかどうかを明らかにするとともに、保全すべきブナ林の規模などブナ林の保全管理のあり方を考察することにより、研究成果のとりまとめを行う。石川・富山および長野の両地域では、調査対象集団の抽出および林分構造の推定がほぼ終了した。種子生産調査も行い、種子生産が並作であった長野地域では一部の集団で種子を得ることができて、ブナ林の断片化が種子生産に与える影響に関する調査を行うことができた。遺伝的調査については、石川・富山地域において成木レベルの遺伝的多様性を明らかになり、ブナ林の断片化がブナ集団の遺伝的多様性に及ぼす影響について検討することができた。このように、研究目的の下、当初の研究計画に従って概ね順調に進展している。
地盤防災・コジェネレーション・廃材リサイクルのトータルソリューションシステム

安全な生活空間の確保のための地盤補強、社会生活レベル維持に向けたエコロジーな電力確保手法の確立、持続可能な社会生活システム構築に向けた資源のリユース推進の3者を総合的に実施するための地盤補強ー発電ー資源リユースのトータルソリューションシステムの構築を目指した研究活動を行った。本研究では、T字型部材を製作し地盤に挿入することで部材と地盤間の摩擦または応力分散効果で地盤補強を行うと共に、部材を挿入した地盤表面をアスファルト廃材で被覆して更なる地盤耐久性を持たせた。一方、T字型の部材の金属板部分に熱電素子を設置し、地盤表面および地中温度差を活用した発電挙動についても検証した。発電挙動に関する屋外計測は、気象条件や地理的条件の違いの影響を見るために、北海道内の4箇所で実施した。T字型部材の地盤への挿入方法の違い、地下水を活用したT字型部材冷却の有無、用いた熱電素子の配列方法の違いが、出力する電圧および電流に大きく影響することが判明した。T字型部材の挿入とアスファルト廃材被覆による地盤補強効果については、実験室内の小型試験装置を用いて検証した。その結果、無対策の砂地盤に比べて、T字型部材挿入とアスファルト廃材被覆により高い鉛直支持力を得ることが可能になることが判明した。屋外計測および実内実験の結果より、種々の改良の余地があるものの、地盤補強ー発電ー資源リユースのトータルソリューションシステムの構築の可能性を示すことができた。発電に関する屋外計測では、当初計画よりも多くの箇所での計測を実施することができた。地盤補強に関する室内実験では、所属する機関にある試験装置の一部を有効活用して一連の試験を実施することができ、実験手順の効率化、データ獲得および分析の作業効率化を図ることができた。以上のことから、おおむね順調に進展していると判断した。発電に関する屋外計測では、T字型部材の形状および排熱方法等の改良および熱電素子の配列方法を見直して、地盤温度を活用して出力する電圧および電流を平成30年度より高めることを目指す。地盤補強に関する室内実験では、鉛直外力を繰り返し受ける条件での試験を進め、動的耐久性に関する検討を深めたいと考えている。また、補強対象となる母材となる地盤の土質を砂地盤だけでなく、火山灰質土等にも拡張して補強効果について汎用性を高める工夫を進めたい。本研究で用いる試験装置の開発に関して、既存装置の活用を効果的に図ることができたため、研究予算策定時よりも支出を抑えることができたため、次年度使用額が生じた。また、2018年度の屋外計測結果より、発電に関する機能改良の必要性が高まった。そこで、積雪がない夏季に実施する屋外計測の充実を図るべく、主として屋外計測で用いるT字型部材の改良開発費等に次年度使用額を使用したい。
励起窒素原子の全衝突反応過程と半衝突反応過程

窒素気流中での放電によって発生する活性窒素は、多くの炭化水素と反応して最終生成物としてHCNを与える。しかし、その反応初期過程については未だに不明な点が多い。本研究では、活性窒素の一成分である準安定状態の窒素原子(N(^2D)をNOの二光子光分解によって生成させ、H_2やD_2、CH_4との反応によって生成するNH(ND)ラジカルをレーザー誘起蛍光法によって検出した。そして、その初期振動・回転状態分布から反応の中間状態についての情報を得た。水素や重水素では、振動分布はv=0とv=1でほぼ1:1、回転分布はv=0、v=1準位ともに、O(^1D)と水素から生成するOHラジカルの分布に比べて非常にブロードであった。分布に大きな同位体効果は観測されず、また、サプライザルプロットはいずれの場合も直線にはならなかった。メタンでは、v=0とv=1状態の濃度比は1.0:0.6、回転状態分布は、ユニモーダルで回転量子数N=11付近にピークをもつものであった。サプライザルプロットの傾きはO(^1D)とメタンから生成されるOHラジカルのものに非常に近かった。これらの実験結果と半古典的トラジェクトリー計算の結果から、水素や重水素では反応に特定のアタックサイトがなく、挿入と引き抜きの両方が起こっていると結論した。これは、O(^1D)やS(^1D)がH-H(D-D)結合に挿入のみするのと対照的である。また、メタンでは、O(^1D)とアルカン系炭化水素との反応の類推から、N(^2D)もC-H結合に挿入すると考えられる。
転写抑制因子 Bcl11bによる脂肪細胞分化・脂肪蓄積の制御機構の解析

Bcl11bは脂肪細胞の分化初期において一過的に発現上昇し、分化を促進する機能を有する。また、全身性のBcl11b欠損マウスはやせ型を示すことから、Bcl11bの欠損が生体レベルでも脂肪細胞分化・脂肪蓄積に影響を与えている可能性が考えられた。Bcl11bは複数のZn-フィンガードメインを持ち、抑制性の転写制御因子としての機能が報告されているが、脂肪細胞分化促進の分子機構については明らかにされていない。本研究では、脂肪組織特異的Bcl11bノックアウト(KO)マウスを用いて本遺伝子の脂肪細胞分化・脂肪蓄積における機能を明らかにし、脂肪蓄積と食欲の新たな関係を探ることを目的とした。Bcl11bが抑制性の転写制御因子である点に着目し、脂肪細胞分化過程においてBcl11bにより発現が制御される遺伝子の探索を行った。DNAマイクロアレイを行ったところ、KOマウス由来MEFsでは野生型マウス由来MEFsと比較して、Wnt/β-カテニンシグナルの下流遺伝子の発現上昇が観察された。リアルタイムPCRにより骨細胞マーカの遺伝子発現を検討したところ、KO MEFsにおいて発現上昇が観察された。KOマウス由来MEFsでは脂肪細胞への分化が抑制され、骨芽細胞分化が促進されており、Bcl11bによる中胚葉系幹細胞分化の制御の可能性が示された。Adiponectin-Creマウスを用いて、脂肪組織特異的Bcl11bKOマウスを作製した。脂肪組織特異的KOマウスはメンデルの法則に従って生まれ、生育にも顕著な差は観察されなかった。高脂肪食を10週間負荷を行ったが、全身性のKOマウスで観察されたやせ型の表現型は見られなかった。Adiponectinプロモーターは、脂肪細胞分化後期に活性化することから、分化初期に一過的に発現上昇するBcl11bの機能に対しては、影響を与えなかったと考えられる。26年度が最終年度であるため、記入しない。BCL11BはT細胞の初期分化を制御する、C2H2型Znフィンガーモチーフを持つ転写因子である。Bcl11b KOマウスは生後24時間以内に死亡するが、出生直後において肩甲骨間の白色脂肪組織の顕著な萎縮が観察された。そこで本研究では、BCL11Bがマウス生体において脂肪の蓄積に関与するかを検証するとともに、脂肪細胞分化を制御する可能性について検討した。【方法】(1)ウイルスベクターを用いて、3T3-L1細胞やMEFsにおけるBCL11Bの発現をノックダウンし、脂肪細胞分化への影響を調べた。(2)野生型およびBcl11bノックアウトマウスのMEFsを調製し、脂肪細胞分化を誘導して脂肪蓄積や脂肪細胞分化マーカーの発現を比較した。(3)野生型およびBcl11bヘテロマウスに高脂肪食を10週間与え、体重増加や脂肪の蓄積を比較した。(4)Bcl11b KOマウス由来MEFsを用いてDNAマイクロアレイを行い、Bcl11b下流遺伝子の探索を行った。【結果】(1)BCL11Bは脂肪細胞分化過程で一過的に発現上昇した。また、ノックダウンにより分化が抑制された。(2)KOマウス由来MEFsでは脂肪細胞への分化能が低下していた。(3)高脂肪食負荷時において、ヘテロマウスは野生型と比較して低体重であり、脂肪肝の発症が抑制されていた。摂食量に変化がないことから、BCL11Bヘテロマウスではエネルギー消費が亢進している可能性が考えられる。(4)Bcl11b KOマウスではWntシグナル経路が活性化されており、本経路の活性化が脂肪細胞への分化を抑制すると考えられた。

高脂肪食を10週間負荷を行ったが、全身性のKOマウスで観察されたやせ型の表現型は見られなかった。Adiponectinプロモーターは、脂肪細胞分化後期に活性化することから、分化初期に一過的に発現上昇するBcl11bの機能に対しては、影響を与えなかったと考えられる。26年度が最終年度であるため、記入しない。おおむね研究計画通りに実験を進めることが出来た。研究計画に従って、研究を進めて行く。