hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
新しい栄養化学的方法論を用いる、ビタミンC、Eの機能に関する体系的研究

25日間ビタミンC欠乏にしたラットの脳、心臓、肺、肝臓、腎臓について、脂質過酸化反応のメディエーターと考えられる、脂質ヒドロペルオキシド含量を我々が昨年確立した方法(Anal.Chim.Acta,307,97-102(1995))で測定した結果、最もビタミンCが残存していた脳において対照群と比較して有意に増加していることが明らかになった。脂質過酸化の他のパラメーターとしては、TBARSが心臓において増加、肝臓ではグルタチオンが減少、心臓ではグルタチオンペルオキシダーゼ活性が対照群より有意に上昇していた。次に、脂溶性抗酸化系ビタミンとして良く知られるビタミンEについての検討を行なった。ラットをビタミンE欠乏食で飼育し、ビタミンE添加食で飼育した対照群と比較した。欠乏4週間で心臓、肺、腎臓における脂質ヒドロペルオキシド濃度が有意に増加していた。通常ビタミンE欠乏の症状を見いだすには何か月もの時間がかかることを考えると、わずか4週間で変化が見られる脂質ヒドロペルオキシドは生体内ラジカル反応の指標として極めて優れたものであると結論できる。欠乏時におけるビタミンEの減少速度を各種臓器で比較すると、やはり脳で減少が遅かった。このことは、脳は抗酸化系ビタミンが消失しにくい機構を備えていることを示唆する。脂溶性抗酸化系ビタミンEの機能ついて検討した。次に従来試験管内(in vitro)の研究において、脂質層にあるビタミンEがラジカルに水素を引き抜かれてトコフェリルラジカルになったとき、水層に存在するビタミンCが水素を供与して、トコフェリルラジカルからビタミンEを再生することが知られている。さらにその反応速度までが決定されているが、生体内(in vivo)で実際にこのような反応が意味を持つかどうかについて検討した.遺伝的にビタミンCを合成できないODSラットを対照群、ビタミンC欠乏、ビタミンE欠乏、ビタミンC、E同時欠乏群の4つの群にわけ、各種臓器中の両ビタミンの濃度変化を追跡した結果、両ビタミン間の生体内での相互作用の存在が確定した。生活習慣病の代表であり、ラジカル反応、即ち、ビタミンC、Eと関連深い動脈硬化について、検討した。動脈硬化は低密度リポタンパク質(LDL)が酸化的修飾を受け、それがマクロファージに認識されてとりこまれ、マクロファージが泡沫化することで発症すると考えられているが、マクロファージが何を認識するのかは明らかでない。我々は、LDLの酸化において、シアル酸残基が酸化的修飾を受けて減少していくことを明らかにした。これは認識との関連で興味深い。
礼文島と北米に生育するアツモリソウ属の生態比較及びmt.DNAによる識別の研究

研究目的アツモリソウ属は、北半球にのみ生育する稀少植物である。ワシントン条約でも保護種として指定されている。日本には、クマガエソウ、アツモリソウ、ホテイアツモリソウ、レブンアツモリソウ、キバナアツモリソウ等6種が生育している。環境庁は「種の保全法」に基づいて、1993年、レブンアツモリソウを指定した。アツモリソウ属は、組織培養の技術は確立していない。このため人工受粉種子の形成を行い、これを地まきするか、純粋培養するかの手法を取り入れている。人工受粉種子の地まきによる発芽には成功し、幼苗を作ることができるが、これが開花するまでは、まだ10年近くを要する。種子の純粋培養についても培地でプロトコーム形成から1年間は成長させることができるが、これ以上は成長しないで枯死する。本研究は、カナダ・エドモントン周辺、アメリカ・デトロイト周辺のアツモリソウ属の生態調査を行うことを目的とする。この方法は、1)形態記録〔根の発達を含む〕2)人工受粉3)被度調査4)ラン菌抽出、染色体測定、mtDNA解析のための資料収集、5)土壌分析のための資料収集、6)生育地の気象データ資料の収集7)調査地域のcyp.の保護、増殖技術の現状の把握を行うことを目的とする。調査結果1993年6月11日から21日までカナダ・アメリカの調査を行った。カナダはエドモントン周辺を6月11日から6月16日まで、アメリカはデトロイト周辺を6月17日から6月20日に調査を行った。カナダでは、分担者、平塚の案内でエドモントンからロ-キ-周辺を調査し、Yellow Lady Slipper 3カ所、Franklins L.S.Albino Moccasin Flowerの生育地での生態調査を行った。特にObed Summittoでは、根の生態について詳しく調査した。アメリカでデトロイトを基地として五大湖周辺を調査した。水上とMr.CaseとによってCaseの家にある栽培したものの中にMountain L.S.を見ることができた。五大湖周辺では、Yellow L.S.Pink L.S.Showyを調査した。今回は、初めてのフイールド調査であり、分布生態については一応の目的を達した。研究目的の4)ラン菌抽出、染色体、DNA解析は資料の収集を十分行うことができず、今回は、その実験結果を出すことができなかった。2月24日から3月6日は種子培養、資料収集、新年度の計画について実験後打合せを行った。平成7年度以降、本研究を継続して行う予定である。
第15族重元素からなる新規複素環化合物の合成とその不斉誘導反応の開発

本研究は、(1)15および16族重元素からなる複素環化合物の合成と、その構造化学的な特徴や安定性、反応性などの化学的な諸性質の解明、(2)本研究で得られる15族元素化合物の光学活性体の単離とその安定性、ラセミ化に関する基礎的な情報の収集を目的に実施されたものである。1.分子内ジリチオ化合物と15,16族重元素からなる親電子試薬との閉環反応を利用することによって、理論的に可能な全て(3種)のチエノメタロール類、3-ベンゾメタレピン類、芳香環が2つ縮合したジベンゾ-およびジチエノ-メタレピン類の簡便な一般合成法を確立することができた。さらに、ここで得られた化合物の構造化学的な特徴や安定性、反応性などが周期表の周期や族の違いによってどのように変化するかなどを系統的に明らかにした。また、本法は遷移金属を含む複素環の合成にも応用されコバルタインデン類の合成にも成功するとともに、これがキノリン、イソキノリン、チオクマリンなどの様々な複素環合成の新しい前駆体になることを示した。本法の特徴は、上記のように同一の原料から、単に親電子試薬の種類を代えることによってさまざまな有機金属化合物の合成を行えることにある。本法は、上記以外にも新規な6,9,10員環有機金属化合物の合成にも適用できることも一部判明しており、今後の発展が大いに期待される。2.これまで例のない光学活性な有機アンチモン(III)およびビスマス(III)化合物の単離を目的に、15族重元素からなる1-ベンゾヘテロール類の不斉酸化を検討した結果、対応する化合物が安定な光学活性体として単離可能なことを初めて明らかにした。また、これらはの光学純度はpd試薬などによって決定できることなども判明している。現在、より効率的な光学活性体の分離法の確立、これらを利用した新規な不斉合成反応の開発に取り組んでいる。これまでの複素環の研究は窒素、酸素、硫黄などを中心としたもので、第3週期以降の元素(重元素)から成る複素環の研究は著しく遅れていた。申請者は重元素から成る複素環化合物の新しい機能の発現や医薬品素材としての将来性に興味を持ち、重元素から成る新しい複素環の研究に取り組み、以下の知見を得ることができた。1.先に,1,4-および1,6-ジリチオ化合物と親電子試薬との閉環により、様々な14、15、16属重元素から成る5および6員環化合物が得られることを見出していた。今回、新たに1,5-および1,6-ジリチオ化合物からそれぞれ1-ベンゾヘテリン類や3-ベンゾヘテロビン類が得られることを見出した。さらに、ここで得られた化合物の構造化学的な特徴や熱化学的な性質を系統的に明らかにするとともに重原子上での新しい置換反応を見出した。2.本反応系は広い一般性と応用性を持つことが特徴で、コバルタインデンなどの遷移金属化合物の合成にも適用できること、このコバルタインデン類などの類はチオクマリンLやジチオクヌリンなどの新しい合成素子になりうることなどを明らかにした。3.15族元素から成る化合物はピラミッド構造を取り、そのラセミ化に関して広く興味が持たれていた。

今回、15族元素から成る1-ベンゾヘテロール類の不斉酸化により光学活性な3価の化合物やその酸化耐が得られること、その光学純度はPd錯体{Pd[(S)-C_6H_4CH(CH_3)_2N(CH_3)_2](μ-Cl)}_2を利用して決定できること、その反転エネルギーと周期表の上下間に相関性が認められることなどを新たに見出した。4.これまでリン化合物の遷移金属に対する配位を利用した多くの不斉合成反応が開発されている。最近、上記のPd錯体を用いると、リン、ヒ素、アンチモンなどから成る化合物の光学分割を高率良く行えることを初めて見出した。これらはリン配位子に変わる新しいキラル補助剤として機能すると考え、現在、これらを用いた新しい不斉合成反応の開発を検討している。申請者は、(1)15族元素を中心とする第3周期以降の元素(重元素)から成る新規複素環の合成法の確立とその構造および性質の解明、(2)15族元素から成るキラル化合物(3個の異なった置換基を持つ)の効率的な合成法とその光学分割法の開発、(3)光学活性As,Sb,Bi化合物を利用した不斉誘導反応の開発およびその合成試薬としての機能の検索に取り組み、以下の知見を得ることができた。1.先に、分子内ジリチオ化合物と親電子試薬との閉環により、様々な14、15、16族重元素から成る5員環化合物が得られることを見出していた。その後、本法による6、7、9および10員環化合物などの新規複素環の合成に初めて成功し、本法は広い一般性を持つことを明らかにした。さらに、得られた化合物の構造化学的な特徴(1,4-ジヘテレシン類の2つのヘテロ原子間の渡環相互作用の存在)や熱化学的な性質(7員環化合物の熱的安定性と周期表との関係)などを系統的に明らかにすることができた。2.本法はコバルタインデン(Co)やチタナインデン(Ti)などの遷移金属化合物の合成にも適用でき、前者は各種のキノリン類、チオクマリン類、ジチオクマリン類などの新しい合成素子になることなどを明らかにした。3.リン化合物に代わる新しい不斉素子を見出す目的で、As,Sb,Biから成るキラル化合物の合成法の開発に取り組み、金属試薬(R-Li,R-Mg-X)による15族元素上の求核置換反応でエチニル基(Ph-≡-)が優れた脱離基として機能することを見出した。これによって任意の置換基を持つキラル化合物の合成が可能になった。4.As,Sb,Biから成る1-ベンゾヘテロール類の系統的な光学分割法の開発を検討し、Pd錯体{Pd[(S)-C_6H_4CH(CH_3)N(CH_3)_2](μ-Cl)}_2を利用した効率的な光学分割法を見出した。これまでSb化合物が光学活性体として安定に単離された例はなく、これが初めての例であろう。現在、上記光学活性体を不斉源とする新規な不斉合成反応の開発、エチニル化合物の有機合成試薬としての機能の解明に取り組んでいる。[最近、上記のSb(III)化合物はエチニル化剤として機能することが判明した]
転がり軸受や表面被覆と潤滑剤の活用による超低摩擦ディーゼル機関トライボロジー技術

実働ディーゼル機関,OHVやOHCの各種動弁機構試験装置などを用い,低粘度Low-SAPS環境対策や個体潤滑剤配合のエンジン油が機関の全摩擦損失,動弁系カム・フォロワ機構のローラ支持軸受などの要素や各部の摩擦損失,そのすす混入汚損がカム・フォロワの摩擦摩耗に及ぼす影響を調べ,超低摩擦ディーゼル機関トライボロジー技術のための転がり軸受や表面被覆と潤滑剤の活用に関する研究開発のポイントを明らかにした。本研究の目的は,1.軸受部をすべり接触要素から転がり接触要素へ変更することによるメカロス低減,2.オイルの低粘度化による摺動部の粘性摩擦低減,3.要素部品表面の仕上げやコーティングによる境界摩擦、摩耗の低減,4.オイルへのナノ、パーティクル固体潤滑剤の配合による摩擦摩耗低減,5.オイル性状のLow-SAPS化と摩擦摩耗低減の両立など,高性能、高信頼性エンジン、トライボロジー技術の検討である。そこで,(1)試験装置を製作して,カム軸などの回転駆動トルクを測定し,すべり接触部の転がり接触化による摩擦低減の条件(軸受の種類,形状,給油量など)を調べる実験の準備を整えた。その際,(2)国内外の研究動向を調査し,すべり軸受や転がり軸受,エンジン油の粘度等級がSAE5W30やSAE5W20の低粘度オイルや各種のLow-SAPS環境対策オイルなどを選定し,評価の方法を検討した。また,要素部品表面コーティングによる摩擦摩耗低減の効果,とりわけ(3)固体潤滑性や耐摩耗性を高めるコーティングの種類(DLC等カーボン類,二硫化モリブデンやクロム/チタン化合物など),被覆の形態,膜厚などの影響ならびにエンジン油選定の条件を調べる実験の準備を整えた。その際,(4)有効なコーティングの材質や方法について,国内外の大学,研究所やメーカの研究者の推奨・助言を必要とし,英国の中央ランカシャ大学の複数の有識者の助言,協力などを受けた。一方,(5)カム、フォロワ摩擦摩耗試験機やカム、ローラフォロワ摩擦試験機を用い,Low-SAPS油やそのすす混入汚損油が動弁系の摩擦摩耗に及ぼす影響を調べる実験を実施した。さらに,(6)上述の各種試験機を用い,低粘度エンジン油にナノ、パーティクル固体潤滑剤(PTFE,MoS2,グラファイトなど)を調合する場合の摩擦低減の効果や摩耗への影響を調べる実験を開始した。同時に,ディーゼル機関の全摩擦損失低減へ寄与する効果を調べる実験も開始した。本研究の目的は、[1]軸受部のすべり接触要素から転がり接触要素への変更によるメカロス低減、[2]オイルの低粘度化による摺動部の粘性摩擦低減、[3]要素部品表面の仕上げやコーティングによる境界摩擦・摩耗の低減、[4]オイルへのナノ・パーティクル固体潤滑剤の配合による摩擦摩耗低減、[5]オイル性状のLow-SAPS化と摩擦摩耗低減の両立など、高性能・高信頼性エンジン・トライボロジー技術の検討である。そこで研究実施計画に従い、まず(1)試験装置を設計製作し、OHC動弁機構カム軸などの回転駆動トルクを測定して、すべり接触部の転がり接触化による摩擦低減の条件(軸受の種類、形状、給油量など)を調べた。その際に、(2)国内外の研究動向を調査し、すべり軸受や転がり軸受、粘度等級SAE5W30やSAE5W20の低粘度の各種Low-SAPS環境対策のエンジン油などを選定して評価した。また、要素部品の表面処理技術による摩擦摩耗低減の効果、とりわけ(3)境界潤滑性や耐摩耗性を高める各種コーティング(DLC等カーボン類など)、被覆の形態、膜厚などの影響ならびにエンジン油選定の条件を調べた。その際、(4)有効なコーティングを選定するために、国内外の大学、研究所やメーカの研究者の推奨・助言とりわけ英国の中央ランカシャ大学の関連技術有識者からの有益な助言や協力を受けた。一方、(5)カム・フォロワ摩擦摩耗試験機やカム・ローラフォロワ摩擦試験機を用い、各種Low-SAPS油やそれらのすす混入汚損が摩擦や摩耗に及ぼす影響を調べた。さらに、(6)低粘度エンジン油のナノ・パーティクル固体潤滑剤(PTFEなど)調合の摩擦低減の効果や摩耗への影響を調べた。同時に、そのディーゼル機関全摩擦損失の低減効果を調べた。本実績の詳細は研究成果報告書に記す。なお総括的に、超低摩擦ディーゼル機関トライボロジー技術として転がり軸受や表面被覆と潤滑剤の活用は有効であり、関連技術の更なる向上の必要性が明らかになった。
説明・助亢リンクをもつネットワーク対応制御系於付演習CADの開発

制御系の設計演習は、1)設計する制御系の知識を学習し、2)与えられた仕様を理解し、3)線図を描いて特性を読み取り、4)注目する制御値の補償が可能な補償要素選択し、5)補償要素のパラメータの修正等の作業を、すべての仕様を満足するまで繰り返す高度な認知・問題解決過程である。このような理解のもとに線図描写の手間軽減や設計にいきずまった場合の適切な助言を与えることが可能な演習環境を開発した。しかしスタンドアロン型の学習環境であるために学生個々の設計演習の進捗状況がおおまかにしかつかめず、遅進者の重点的な指導、速進者の到達度の質的向上など、教師の能力を積極的に生かせる情報が不足した。そこで個別学習的な教育方法が充実するほど、授業における学習コ-デイネータとしての教師の役割は重要となるため、ネットワーク機能を付加して教師機能を強化した制御系設計演習CADに改善した。知識の十分でない学習者が演習問題を解決するとき,その過程で問題に応じた作業用モデル,すなわちメンタルモデルを生成して利用していることをプロトコルを収集することで確認した.このモデルは学習者の日常経験や興味をもつ対象に応じて異なていた。演習が進み知識が深まると明確な方略を持った工学的な設計モデルに変わっていくことを確認した。このモデルの変容と問題解決との関わりかたについて考察できるようなシステムに改善した。その構成は、設計行動履歴を基にしてその決定の意図を収集するプロトコル収集システム(質問生成の知識、質問生成エンジン)を開発した。そしてこれらの機能を付加した設計演習支援システムを実践し評価した。(1)制御演習解決のメンタルモデルの変容パターン制御系設計演習が与えられたとき学習者は、持っている知識から対象問題の解決に有効と思うメンタルモデルを独自に構成して適用する。そこで研究代表者が開発したパソコン利用の制御系設計演習用CADシステムを用いて学習者の設計演習の収集した履歴データから、設計過程を3つのレベルにわけたその1つ一つのメンタルモデルを分析して全体のメンタルモデルを考察した。(2)説明用重要語の抽出定期テストの答案用紙、課題が出来なかった理由と設計過程の説明から、制御系設計のに必要なキーワードを抽出した。(3)ネットワークを利用した演習進捗状況収集ソフトウエアーの開発。既設の操作端末で発生する設計演習履歴データをネットウエアーを使って収集できるようにした。そこでネットワーク機能を付加して教師機能を強化した制御系設計演習CADに改善した。改善項目は以下である。(1)設計行動を、線図を描いて制御値を読む、補償要素選択、補償要素のパラメータの修正、ヒントを読む、確認機能を利用する等の項目間の遷移とみなして特徴量を抽出した。項目のしめる時間割合、項目の隣接関係から遅進者と熟練者の違いを抽出した。(2)知識の十分でない学習者が演習問題を解決するとき,すなわち学習者の日常経験や興味をもつ対象に応じて異なるメンタルモデルを生成して利用していることをプロトコルを収集することで確認した.演習が進み知識が深まると明確な方略を持った工学的な設計モデルに変わっていくことを確認した。確認のために設計行動履歴を基にして行動の意図を収集するプロトコル収集システム(質問生成の知識、質問生成エンジン)を開発した。(3)専門用語解説システムを付加した。
脳のアンチエイジングを目指した小頭症責任遺伝子ＡＳＰＭの神経幹細胞活性化機能解明

遺伝性小頭症の原因遺伝子ASPMは、脳形成期において、神経幹細胞分裂時の対称・非対称分裂を制御することが知られているが、生後の脳発達や老化における機能は未だ明らかにされていない。本研究は、ヒト小頭症モデルであるAspm KOマウスを用い、ASPMの脳成熟・老化における機能的役割を細胞・分子レベルから行動解析に至るまで包括的に理解することを目的に行った。In vivo MRIにより、生後3週齢、10週齢のAspm KOマウスにおいて、拡散テンソル画像から算出されたFA値は、皮質、白質で有意な低下を認め、また、脳発達に伴うFA値の変化は、WTに比較して顕著ではなかった。組織学的解析により、垂直方向の突起断片長の総和対する水平方向の突起断片長の総和の比は、WTマウスの大脳皮質4, 5, 6層において成熟とともに上昇したが、Aspm KOマウスの大脳皮質6層において、この比は減少していた。これらの解析により、ASPMが脳成熟過程における神経線維発達に重要な働きを担っていると推察した。次に、ASPMの成体海馬神経細胞新生における役割を、加齢という時間軸で明らかにすることを目的とした。BrdU陽性の海馬歯状回新生細胞数及びDCX陽性幼弱神経細胞数は、50-60ないし70-80週齢のAspm KOマウスで、WTマウスに比して有意に減少した。しかし、Nestin陽性の神経幹細胞数は有意な差を認めず、神経幹細胞から神経細胞への分化過程の異常が加齢により顕在化したものと考えた。現在、Aspm KOに伴う行動表現型の解析により、脳の形態表現型との関連性について検討中である。ASPMが、脳形成期のみならず、生後の脳成熟や老化にも深く関与することを世界に先駆けて示した成果であり、ASPM遺伝子活性化による小頭症患者の脳機能改善の基盤となりうる意義のある研究と考える。1)神経幹細胞の活性:BrdU標識、免疫染色(PCNA染色、神経幹細胞、未熟・成熟神経細胞、グリア細胞などのマーカー)を用いて、側脳室前方脳室下帯(SVZ)、海馬歯状回顆粒細胞下帯(SGZ)における神経幹細胞の活性動態を解析した。生後10週齢、30週齢では、Aspm欠損、Aspm野生型の間で、神経幹細胞数・密度、未熟神経細胞、グリア細胞への分化に有意差はなかった。今後、加齢性変化、脳損傷モデルの修復過程における神経幹細胞の動態を解析する予定である。2) MRIを用いた脳のin vivo時空間的変化:Aspm欠損、Aspm野生型、雌雄の4群で、生後3週、10週において、MRI(T2強調画像: T2W、拡散テンソル画像: DTI)を施行し、T2Wで脳容積、脳室容量定量、DTIでFA値を計測し,脳領域における経時的な変化を検討した。Aspm欠損では、Aspm野生型に比して、雌雄ともに、生後3週、10週において、脳容積が有意に小さく、脳室容量は有意に大きかった。また、経時的な変動値に有意な差異はなく、生後3週から10週の脳発達期における脳容量、脳室容積の変化は非進行性と考えられた。FA値は、生後3週、10週において、Aspm欠損では、Aspm野生型、大脳白質、外包、内包、海馬采で、有意な低下をみた。3)脳の組織学的な時空間的変化:DTIで得られたFA値の有意差を組織学的に検証するために、Bodian染色、髄鞘染色による組織計測学的解析を施行し、有意な結果が得られつつある。MRIを用いた脳のin vivo時空間的変化の検討は、国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構放射線総合医学研究所との共同研究であり、モデル動物の繁殖・維持、小型動物のMRI撮影方法の確立など条件設定に想定以上に時間を要したため、その後の脳の組織学的検索がやや遅れている。1)成体神経幹細胞活性におけるAspm機能:BrdU染色、免疫染色(神経幹細胞、未熟・成熟神経細胞、グリア細胞などのマーカー、増殖因子、転写因子)を用いて、海馬歯状回顆粒細胞下帯(SGZ)における神経幹細胞の増殖・分化動態を解析した。生後10週齢、30週齢では、Aspmノックアウト(KO)、Aspm野生型(WT)の間で、神経幹細胞増殖活性、未熟神経細胞、グリア細胞への分化に有意差はなかった。40-50週齢、70-80週齢、100週齢の高齢マウスを用いて解析を継続しており、加齢脳において神経幹細胞活性化に及ぼすAspm機能に関して有意な結果が得られてきている。2) in vivo MRIによる脳の時空間的変化と組織学的検証:Aspm KO、Aspm WT、雌雄の4群でMRI(T2強調画像、拡散テンソル画像)を生後3週齢、10週齢で施行した。拡散テンソル画像から算出されたFA値は、生後3週齢、10週齢において、Aspm KOでは、Aspm WTに比し、大脳白質、外包、内包、海馬采で有意な低下をみた。Aspm WTでは、脳成熟とともに大脳皮質のFA値は減少したが、Aspm KOで変化はみられなかった。同週齢において、脳組織のBodian染色、髄鞘染色を用いて細胞密度、神経突起の性状に関して組織計測学的解析を施行し、神経突起の走行(垂直方向・水平方向)、突起形状、束形成などの変化がFA値に影響を与えることが明らかになり、論文作成中である。

3)行動表現型解析:Aspm KO、Aspm WTマウス(生後15週齢と50週齢)において、高架式十字迷路、IntelliCageを用いて、学習機能、社会行動、不安行動などを解析し、Aspm KOに伴う行動表現型からみたAspm機能を解析する予定で、予備実験を施行中である。AspmKO、AspmWTマウスの加齢変化を解析するために、当該マウスの繁殖・維持に物理的な時間を要したため、解析がやや遅れている。現在、サンプルがほぼ取得できたので、今後、集中的に解析を実行する。1)成体神経幹細胞活性におけるAspm機能:BrdUラベル、免疫染色(nestin、Pax2、GFAP、phosphorylated vimentin、DCX、Tuj1、NauN、PCNAなど)を用いて、海馬歯状回顆粒細胞下帯(SGZ)全領域における神経幹細胞の増殖・分化動態を解析した。生後10週齢では、Aspmノックアウト(KO)、Aspm野生型(WT)の間で、神経幹細胞増殖活性、未熟神経細胞、グリア細胞への分化に有意差はなかった。40-50週齢、70-80週齢、100週齢の高齢マウスでは、Aspm KOマウスで、WTに比し、有意にBrdU陽性細胞、神経幹細胞数が減少しており特に腹側海馬で高度であり、成体神経幹細胞の対称性分裂異常が示唆された。2) in vivo MRIによる脳の時空間的変化と組織学的検証:Aspm KO、Aspm WT、雌雄の4群でMRI(T2強調画像、拡散テンソル画像)を生後3週齢、10週齢で施行した。拡散テンソル画像から算出されたFA値は、生後3週齢、10週齢において、Aspm KOでは、Aspm WTに比し、大脳白質、外包、内包、海馬采で有意な低下をみた。同週齢において、脳組織のBodian染色、髄鞘染色を用いて細胞密度、神経突起の性状に関して組織計測学的解析を施行し、神経突起の走行(垂直方向・水平方向)、突起形状、束形成などの変化がFA値に影響を与えることが明らかになり、論文発表した(Ogi H, Tando S, Itoh K et al. Neuroscience, 2018)。3)行動表現型解析:Aspm KO、Aspm WTマウス(生後15週齢と50週齢)において、高架式十字迷路、IntelliCageを用いて、学習機能、社会行動、不安行動などを解析し、Aspm KOに伴う行動表現型の特徴を見出した。論文作成中である。Aspm KO、Aspm WTマウスの加齢変化を解析するために、当該マウスの繁殖・維持に物理的な時間を要したため、解析がやや遅れている。現在、サンプルが取得できたので、集中的に解析を実行している。遺伝性小頭症の原因遺伝子ASPMは、脳形成期において、神経幹細胞分裂時の対称・非対称分裂を制御することが知られているが、生後の脳発達や老化における機能は未だ明らかにされていない。本研究は、ヒト小頭症モデルであるAspm KOマウスを用い、ASPMの脳成熟・老化における機能的役割を細胞・分子レベルから行動解析に至るまで包括的に理解することを目的に行った。In vivo MRIにより、生後3週齢、10週齢のAspm KOマウスにおいて、拡散テンソル画像から算出されたFA値は、皮質、白質で有意な低下を認め、また、脳発達に伴うFA値の変化は、WTに比較して顕著ではなかった。組織学的解析により、垂直方向の突起断片長の総和対する水平方向の突起断片長の総和の比は、WTマウスの大脳皮質4, 5, 6層において成熟とともに上昇したが、Aspm KOマウスの大脳皮質6層において、この比は減少していた。
表面波による生体組織のずり弾性評価

本研究では、表面弾性波を使ってソフトマテリアルのずり弾性を測定しようと試みた。表面波を使って液体や単分子膜溶液の表面張力を調べる研究はよく行われているが、ずり弾性を研究している例は少ない。生体組織の硬さの研究は超音波領域のものがほとんどで、低周波のずり弾性率は測定されていない。鳥ささみ肉、牛心筋の表面波速度・吸収を測定し、それからずり弾性率を導いた。このような繊維状生体組織の超音波音速では方向によって数%の差しかでないが、表面波速度は2倍という大きな差を示すことがわかった。これらから弾性率テンソルを求めることができた。ゲルについては、表面張力とそれと同程度の弾性という二つの復元力を持つ媒質中の表面波伝搬特性は知られていなかった。研究を進めていくうち、我々と同時期にJ.L.Hardenらが理論的解析を行っていることを知ったが、実験的には我々の研究の方が先鞭をつけた。理論的にも小野寺嘉孝教授(明治大学物理学科)の多大な協力を得て、異なったアプローチから表面波伝搬特性を明らかにすることができ、二つの表面波モードが同時に存在するというあたらしい知見も得ることができた。まだ、やり残しの課題はあるが、生体組織、ゲルのずり弾性を研究する新しい方法の基礎は十分に固まったと信じる。ゼラチン水溶液のゾル-ゲル転移現象の研究に表面波法を応用し、表面波(レーリー波)の伝搬速度、吸収係数からずり弾性率、粘性係数が求められることを示した。それらの量の臨界的振る舞いから臨界指数を決定し、Percolation理論とよく一致することがわかった。(Jpn.J.Appl.Phys.に発表)。生体組織に適用できるよう表面波検出法に改良を加え、装置改善を図った。具体的には発信子、検出子の電気的な漏れを抑える工夫を取り入れたり、パワーアンプを導入して発信出力の増大をはかってSN比を向上させた。また、鶏のささみ肉のずり弾性率測定を行った。このような筋肉組織は1軸方向性を持つので、その線維方向に平行、あるいは垂直に表面波を伝搬させ、速度、吸収を求めた。線維と平行な速度は1kHzで11.0m/s,垂直方向では4.6m/sとなり2倍以上の差が観測された。吸収係数については平行方向よりも垂直方向の方が大きいという結果になった。表面波速度からずり弾性率を求める場合、1軸方向性の組織は六万晶系の結晶と同じ弾性率テンソルを持つので、それを考慮してレーリー波方程式から数値計算した。その際、縦波弾性率が必要となるので、15MHzのパルスエコー法により音速を測定して求めた。得られた縦波弾性率は2.3-2.8 Gpa,ずり弾性率は0.13MPaとなった。これらのデータは超音波の医用応用に際して重要な知見を提供するものである。前年度の鶏ささみ肉に加えて牛レバ-、牛心筋、の生体組織のずり弾性率を表面弾性波伝搬特性から決定した。12kHzで測定したレーリー波速度・吸収は線維組織のある牛心筋、鳥ささみでは伝搬方向依存性を示した。繊維組織の弾性率テンソルは六方晶系の結晶と同じ対称性を持つ。この場合のレーリー波方程式を解析的に解くことができ、表面波速度から弾性率テンソルが求められることを示した。また15MHzの縦波音速測定の結果を用いて弾性率テンソルを求めた。表にささみ肉と牛心筋の2.2kHzでのc_<44>,c_<66>の実部と虚部をまとめた。牛レバ-は等方体であるから方向性はなく、2.2kHzでずり弾性率の実部、虚部はG'=7.7x10^4 Pa, G"=1.1x10^5 Paが得られた。縦波弾性率はM=2.63x10^9 Paであった。これらを過去のMHz域データと比べると、MHz域での値の方が23桁大きい。つまり、ずり弾性率は周波数とともに増加するので、何らかの緩和現象が存在することが始めて明らかになった。

超音波の医用応用に際して重要な知見を提供するものである。また、生体ゲル上を伝搬する表面波の理論解析を行ったところ、レーリー波モードの他に類似表面張力波という新しいモードの存在が予測され、その実験的検証を準備している。これまで不明確であったゲル上を伝搬する表面波モードの理論的解析を行った。固体の表面弾性波理論に表面張力を導入して分散関係を求め、どのような表面波が伝搬可能かを調べた。ゲル化すると、ずり弾性が出現する結果、固体でよく知られているレーリー波が伝搬するようになる。このほかに、表面張力と弾性の両方が関与する漏洩表面張力波という新しいモードが存在することが予測された。後者は伝搬しながら横波をバルク中に放射し、減衰する。異方性固体で知られた漏洩表面弾性波と類似の波動である。この予測を実証するため、500Hzのパルス状表面波を使ってゼラチンゲル、アガロースゲルの表面波速度を1245°Cの温度範囲で測定した。ゾルでは表面張力波のみ観測されたが、ゲル化とともに速度の異なる二つのモードが初めて観測された。そのモードは速度の大きさからレーリー波と漏洩表面張力波に相当することが推定された。さらにもう1つのモードが観測され、これは表面波ではなく振動子によって励起されたバルク中を伝わる横波であることが示された。これらの結果からゲルのすり弾性率が求められた。以上の結果から、生体物質などソフトマテリアルにおける表面波伝搬現象を理論的、実験的に解明できたといえる。本研究で開発された方法の特徴は表面のみを用いて簡単にずり弾性率を評価できるという点にあり、生体組織に限らず種々のソフトマテリアルの弾性研究に威力を発揮することが期待される。
触法精神障害者の再犯関連要因の調査と介入プログラムの開発

目的:触法精神障害者の社会復帰を促進するためには、基本的な精神科治療に加え、生活上の問題解決につながる認知スキルの向上が重要である。本研究では、触法精神障害者を対象とし,向社会的問題解決スキルに関係する要因を明らかにするとともに、問題解決力を向上させることを目的とした認知スキルプログラムを開発した。方法:協力施設の受刑者に対する自記式質問紙を実施し、問題解決スキルに影響を及ぼす要因を調査した。結果:精神障害受刑者と一般受刑者を比較したところ、一般受刑者においては、問題解決力に関連している要因は、「衝動性」「怒りの制御」「精神健康度」「犯罪親和性」「共感性(視点取得)」であった。精神障害受刑者では、問題解決スキルに影響を与えているのは、「衝動性」と「怒りの制御」であり、共感性(視点取得)や犯罪親和性は関連が無いか弱いことが明らかになった。精神障害受刑者において、介入要素として含まれるべきは、まず「感情のマネジメント」であり、次いで「問題解決法」であることが示唆された。医療観察法対象者に実施されている同種のプログラムを精神障害受刑者向けに改訂して実施したプログラムを試行した結果の解析結果では、終了後に衝動性に改善傾向が見られたが、問題解決スキル、共感性、怒りの制御については変化がみられなかった。本研究の目的は、触法精神障害者の社会復帰を促進するために、基本的な精神科治療に加え、生活上の問題解決につながる認知スキルの向上が重要であるとの視点から、触法精神障害者を対象とし、攻撃性や怒りの制御に関係する要因を明らかにするとともに、問題解決力を向上させることを目的とした認知スキルプログラムを実施した場合の介入効果を明らかにすることにある。初年度は、まず、本邦の精神障害受刑者に対する一般的他害行為防止プログラムを開発するために、知能検査、自記式調査、精神医学的診察などによる評価を行い、問題解決力や攻撃性と怒りの制御に対して、衝動性や視点取得などの要因が及ぼしている影響を明らかにすることを試みた。知的障害のない精神障害受刑者の人数が極めて限られることから、本年度のデータ数は27名であった。本年度データからは、精神障害受刑者では非受刑者に比べて、衝動性が極めて高く、共感性が低いことが示唆された。問題解決能力を従属変数とした重回帰分析の結果によれば、衝動性および共感性が有意に影響を及ぼしており、介入のターゲットとすべきことが示された。また、怒りの制御については、共感性の中でも視点取得能力と、個人的苦痛能力が有意に関連していることが示された。データは次年度以降も収集予定である。一般的他害行為防止プログラムの開発のため、医療観察法対象者に実施されている同種のプログラムを受刑者向けに改訂し、試行することで実施可能性を確認した。10名の精神障害受刑者に実施したところ、介入前後で衝動性、共感性に有意な変化はなかった。怒りやすい傾向(特性怒り)得点および怒りの制御傾向の改善が見られた。しかし、医療現場とは異なり刑務所ではホームワーク課題を工夫する必要性が示唆された。2年目は、一般的他害行為防止プログラムの開発のため、医療観察法対象者に実施されている同種のプログラムを受刑者向けに改訂して初年度に実施したプログラムを、引き続き8名の精神障害受刑者に実施した。その結果、介入前後で身体的攻撃性、衝動性、怒り表出傾向に改善傾向がみられたが共感性については変化がみられなかった。

2試行41名分のベースライン測定値を用いて、問題解決スキルに影響を及ぼす要因を重回帰分析によって検討したところ、衝動性、共感性、攻撃性の説明率が高く(調整済みR^2=.821)、衝動性対応モジュール、共感性対応モジュール、感情マネジメント対応モジュール、コミュニケーション対応モジュールからなるプログラムの4部構成の妥当性が支持された。問題解決スキルに影響を及ぼす要因が、精神障害受刑者と一般受刑者においてどのように異なるのかを確認するために、協力施設の受刑者602名に対する自記式質問紙を実施し、解析中である。2回分の試行および、自記式調査の結果から、一般的他害行為防止プログラムの最終版を確定し、対象者に実施するとともに、関係機関への配布およびトレーニング提供を行う予定である。本研究の目的は、触法精神障害者の社会復帰を促進するために、基本的な精神科治療に加え、生活上の問題解決につながる認知スキルの向上が重要であるとの視点から、触法精神障害者を対象とし、攻撃性や怒りの制御に関係する要因を明らかにするとともに、問題解決力を向上させることを目的とした認知スキルプログラムを実施した場合の介入効果を明らかにすることにある。問題解決スキルに影響を及ぼす要因が、精神障害受刑者と一般受刑者においてどのように異なるのかを確認するために、協力施設の受刑者に対する自記式質問紙を実施し、その結果を解析した。精神障害受刑者と一般受刑者を比較したところ、一般受刑者においては、問題解決力に関連している要因は、「衝動性」「怒りの制御」「精神健康度」「犯罪親和性」「共感性(視点取得)」と、既存の再犯防止基盤プログラムがターゲットにしてきた「問題解決法」「感情マネジメント」「社会的推論」に該当する内容であった。精神障害受刑者では、問題解決スキルに影響を与えているのは、「衝動性」と「怒りの制御」であり、共感性(視点取得)や犯罪親和性は関連が無いか弱いことが明らかになった。精神障害受刑者において、介入ターゲットとして強調されるべきは、まず、第一に「感情のマネジメント」であり、次いで「問題解決法」であることが示唆された。医療観察法対象者に実施されている同種のプログラムを精神障害受刑者向けに改訂して実施したプログラムを3回試行した結果の解析結果では、介入後に衝動性に改善がみられたが、問題解決スキル、共感性、怒りの制御については変化がみられなかった。
タンパク質-RNA相互作用が及ぼす神経変性疾患の病態機序の解明

TDP-43の断片化がポリ(A)+ RNAの発現に与える影響について調査した。内在性もしくは強発現されたTDP-43はポリ(A)+RNAに隣接するペリクロマチン領域やクロマチン間領域に局在した。RNA認識モチーフ1を含み、かつN末端領域を削除されたTDP-43削除体は細胞質内の顆粒状構造体に局在し、ポリ(A)+RNAも共局在した。C末端領域のTDP-43削除体は細胞質内に点状に局在し、疾患脳で出現するアミノ酸残基218での削除体は約24%までポリ(A)+RNAの発現を減少させた。以上より、TDP-43削除体のタンパク質-RNA相互作用は病気の病態機序と関わっていることが示唆されるだろう。筋委縮性側索硬化症や前頭側頭葉変性症の患者脳内の凝集体の主要構成タンパク質として同定されたTDP-43 (TAR DNA binding protein)やFUS(Fused in sarcoma)は主に細胞核に局在するたんぱく質であり、転写やスプライシング、翻訳などの遺伝子発現の調整に関与していると考えられている。そのため、上記神経変性疾患では、核内でのDNAからRNAへの転写や細胞質内でのRNAからタンパク質への翻訳過程において異常を生じ、病気の発症や進行を引き起こしているとの仮説がある。当研究では、RNA-結合タンパク質の異常がRNAの動態にどのような影響を与えているのかを調べるために、TDP-43が患者脳内で断片化され、それが細胞質内に異常蓄積する現象に着目して、核内移行シグナルを有するN-末端領域、RNA認識モチーフ、プリオン様配列を有するC-末端領域の各ドメイン領域を参考に、様々な断片化TDP-43のconstractを作成し、それを細胞内に発現する実験系を行った。これらの断片化TDP-43は、それぞれ全長TDP-43とは異なった細胞内局在を示し、それが及ぼすRNA局在の変化を観察した。RNAと結合する断片化TDP-43だけでなく、RNAと結合することなくその局在に影響を与える領域も存在し、TDP-43-RNA間に起きる様々な相互作用の結果を得た。今回の研究は、神経変性疾患関連タンパク質の中で、RNA結合能を有するタンパク質を使用して、タンパク質-RNA相互作用の影響を研究することが目的である。そのためには、疾患に病態生理に関連した現象を利用して、タンパク質-RNA相互作用を調べる必要があると考えている。そのため、より疾患脳内での現象を知るために、断片化TDP-43を使用する実験系を組み立てた。これらにより、TDP-43の断片化による変化はRNA動態に大きな影響を与えることを調べた。また、RNAはタンパク質やDNAと比してより分解されやすい物質であるが、疾患脳で見られる断片化や凝集体形成をきたす細胞系の確立は、実験の実施をより簡便かつ効果的に推進させるであろう。初年度はTDP-43のRNA動態への相互作用を調べるために、患者脳内で起きているTDP-43の断片化、凝集化を培養細胞内で再現した。これらの細胞内ではRNAの局在異常が生じており、一部の細胞ではTDP-43の凝集体と共局在を起こしていた。これらの現象は正常細胞内では通常観察されない現象あり、細胞変性との関連を疑わせるものであった。2年目は、もう1つのALS・FTLD関連RNA結合タンパク質であるFUSがひきおこすRNAとの相互作用を研究した。FUSもTDP-43と同じように疾患脳内では細胞内局在に異常をきたし、封入体形成をおこす。しかし、我々の実験では、FUSはTDP-43と比較して患者脳内での不溶化成分の比率が少なく、また、断片化・高リン酸化などの特徴的な生化学的な変化もみられない。これらの結果はこれまでの既存の報告とも一致するものである。そのために今回の実験では細胞系ではなく、より凝集化を直接的に観察することができるレコンビナントたんぱく質を使った試験管内凝集実験を行った。我々が使用したこの実験系ではRNAの存在下でFUSはより有意に凝集化を引きおこしていた。この2年間の研究を経て、ALS・FTLD関連RNA結合タンパク質は、その凝集によってRNA局在に影響を与え、あるいはRNAの存在下によってさらに凝集化が引き起こされる現象を観察することができ、神経変性過程におけるRNAとの相互作用の存在を見いだすことできた。これは今回の研究の一番の目的であることから、研究はおおむね順調に進行していると言える。当研究の最終的な目的は病気の病態機序を知ることにある。

そのため、今後も引き続き疾患脳で見られるタンパク質変化を再現して、それが及ぼすRNA変化を丁寧に追っていくと同時に、それが最終的に細胞の運命にどのような影響を与えているのかを調べていくことが重要となるであろう。特に神経変性疾患は最終的に細胞死をきたす疾患である。そのため、細胞のストレス耐性や細胞生存に関しての実験系を確立していくことが必要となるであろう。これらの研究によって病気の病態機序をより深く知るとともに、最終的には治療ターゲットの発見とその研究につなげていけるものと考えている。今後は、今回見出した現象が神経変性過程、すなわち細胞の機能障害や神経細胞死とどのように関連しているのかを観察することが最終的な目的となる。そのためにアポトーシスなどの現象への影響を研究していく予定である。神経変性疾患研究のための試薬等が研究施設の残余を使用することなどにより節約が可能となったことが挙げられ、また、初年度ということもあり、研究成果の学会発表などが限られたこともあり、出張などを行わなかったことが理由である。当初の予定に沿って実験を行いその必要に応じて研究費の使用を続けていったが、前年度の実験解析を踏まえて本年度の実験系を決める必要があったため、必要試薬の選定が間に合わず、当初の見込み額と執行額に差が生じた。これらの実験内容を決定次第、試薬などを購入し、計画書通りに実験を進めていく。次年度はより研究の推進を図るために、試薬等の消耗品に加えて備品なども購入してより効率的な研究を行える環境を整えていく予定である。今後、細胞死や細胞の機能障害を解析するために、計画書にかかれた通りに使用を継続していく。
弦理論に基づく結び目不変量の解析

本研究課題は,弦理論を用いて結び目不変量をはじめとした,様々な幾何学的不変量を解析することを目指している.本研究の中核をなす課題の一つとして,結び目の量子不変量に対する圏化を,物理的手法,特に超弦理論を用いてアプローチし,数学的に得られた研究成果の物理的解釈を与えると同時に,新たな不変量の構築や他の幾何学的不変量との関係を探ることが目標である.弦理論の研究では,D-ブレーンや様々な双対性の発見により,その物理量と幾何学的不変量との関係がより親密となっている.その中でも,3次元多様体とその中に配置された絡み目に対する量子不変量は,弦理論の分配関数に対応するという予想が確立し,この対応を基に近年は弦理論を用いて,量子不変量の背後に内在する構造の研究が進められている.こうした構造の中でも,近年の研究で急速に明らかになってきたのは「圏化」と呼ばれる概念である.圏化の結び目不変量への応用は,10年程前にM.Khovanov氏によって提唱され,Jones多項式をはじめとした結び目の量子不変量の背後にある高次の圏構造が明らかとなった.その後,圏化の研究はトポロジーや代数の分野では研究が進められ,数多くの進展がもたらされてきた.一方,この圏化を弦理論からどのような形で理解し,実現できるのかという問題は,様々な弦理論の進展と共に徐々に明らかとなり,この2年間でその正体が「BPS状態」によって記述できる事が判明し,顕著な進展を遂げている.これまでの研究では,弦理論によって「色付きHOMFLYホモロジー」と呼ばれる,数々の量子不変量の圏化を統一的に取り扱うホモロジーが提唱され,このホモロジーの研究を推進してきた.本研究課題では,この研究をさらに推進し,弦理論の双対性を通じて,結び目不変量の圏化の新たな場の理論の枠組みによる実現を探ると同時に,「圏化」の概念を物理へ応用する問題にも取り組んだ.本研究課題は,弦理論を用いて結び目不変量をはじめとした,様々な幾何学的不変量を解析することを目指している.本研究の中核をなす課題の一つとして,結び目の量子不変量に対する圏化を,物理的手法,特に超弦理論を用いてアプローチし,数学的に得られた研究成果の物理的解釈を与えると同時に,新たな不変量の構築や他の幾何学的不変量との関係を探ることが目標である.弦理論の研究では,D-ブレーンや様々な双対性の発見により,その物理量と幾何学的不変量との関係がより親密となっている.その中でも,3次元多様体とその中に配置された絡み目に対する量子不変量は,弦理論の分配関数に対応するという予想が確立し,この対応を基に近年は弦理論を用いて,量子不変量の背後に内在する構造の研究が進められている.こうした構造の中でも,近年の研究で急速に明らかになってきたのは「圏化」と呼ばれる概念である.圏化の結び目不変量への応用は,10年程前にM.Khovanov氏によって提唱され,Jones多項式をはじめとした結び目の量子不変量の背後にある高次の圏構造が明らかとなった.その後,圏化の研究はトポロジーや代数の分野では研究が進められ,数多くの進展がもたらされてきた.一方,この圏化を弦理論からどのような形で理解し,実現できるのかという問題は,様々な弦理論の進展と共に徐々に明らかとなり,この2年間でその正体が「BPS状態」によって記述できる事が判明し,顕著な進展を遂げている.これまでの研究では,弦理論によって「色付きHOMFLYホモロジー」と呼ばれる,数々の量子不変量の圏化を統一的に取り扱うホモロジーが提唱され,このホモロジーの研究を推進してきた.本研究課題では,この研究をさらに推進し,弦理論の双対性を通じて,結び目不変量の圏化の新たな場の理論の枠組みによる実現を探ると同時に,「圏化」の概念を物理へ応用する問題にも取り組んだ.
矯正学的歯牙移動におけるカテプシンEの役割

本研究の目的はカテプシンEのTNF-αで誘導される破骨細胞形成における影響を検討し,さらに破骨細胞形成が関与する矯正学的歯の移動での役割を明らかにすることである。カテプシンE欠損マウスおよび野生型マウスを用い,TNF-α誘導の破骨細胞形成能を比較したところ,両者間に有意な差を認めなかった。また,矯正学的歯の移動においても両者間に有意な差を認めなかった。TNF-αで誘導される破骨細胞形成やその活性化においてはカテプシンEの影響は少ないと考えられ,そのため歯の移動への影響も少なかったと考えられる。カテプシンEは活性型破骨細胞の波状縁に多く発現が見られるアスパラギン酸プロテアーゼの1つだが、カテプシンEが破骨細胞においてどのような役割を果たしているかは未だ研究がなされていない。本研究ではカテプシンEの破骨細胞における役割を明らかにし、さらに矯正力により歯が移動する際の圧迫側での骨吸収においてもカテプシンEがどのような役割を果たしているかを明らかにする予定である。まず、in vitroにおいてTNF-αで誘導される破骨細胞形成にカテプシンEが与える影響を検討した。野生型およびカテプシンE欠損マウスマウスから採取した骨髄細胞を96-wellプレートに播種し、M-CSFおよびTNF-α存在下で4日間培養した。また、同マウスから採取した骨髄細胞をM-CSF存在下で培養して得られたM-CSF依存性マクロファージ(破骨細胞前駆細胞)を同様に培養した。いずれも4%パラホルムアルデヒドにて固定後、TRAP染色を行い、破骨細胞(TRAP陽性多核細胞)の数、大きさ、形態への影響を調べた。結果は全骨髄細胞、破骨細胞前駆細胞いずれの系においても野生型とカテプシンE欠損マウスでTRAP陽性細胞の形成で明らかな差を認めなかった。播種する細胞数を変更するなどの条件を変更して実験を行ったが、現在までに有意な差を認めるには至っていない。今後はdentin slice上での骨吸収能や矯正力による歯の移動量、移動速度など、機能面での検討についても行っていく予定である。破骨細胞は様々なプロテアーゼを産生する。カテプシンEはアスパラギン酸プロテアーゼの1つで、活性型破骨細胞の波状縁に多く発現が見られるが、その役割については未だ不明である。矯正治療では矯正力を付与した歯は歯槽骨内を移動するが、これは圧迫側における骨吸収によるものである。この骨吸収を担う唯一の細胞が破骨細胞であり、矯正治療において破骨細胞の役割は非常に重要である。破骨細胞はM-CSF存在下でRANKLあるいはTNF-αによって誘導されるが、矯正治療における歯の移動にはTNF-αが深く関与していると考えられている。本研究ではカテプシンEの破骨細胞形成における影響を検討し、さらにTNF-αでの破骨細胞形成が関与する歯牙移動での役割を明らかにすることを目的とした。まずTNF-α誘導破骨細胞形成におけるカテプシンEの影響について検討した。カテプシンE欠損マウスおよび野生型マウスから採取した全骨髄細胞または破骨細胞前駆細胞をTNF-α存在下で4日間培養した。固定後、TRAP染色を行い、破骨細胞の数、大きさ、形態への影響を調べたところ、いずれも両者間に有意な差を認めなかった。次に歯の移動におけるカテプシンEの影響について検討した。カテプシンE欠損マウスおよび野生型マウスの上顎切歯部歯槽骨と左側第一臼歯間に10gfのNiTiクローズドコイルスプリングを装着し、左側第一臼歯を近心移動させた。12日後に歯の移動量を測定したところ、両者間に有意な差を認めなかった。TNF-αで誘導される破骨細胞形成やその活性化においてはカテプシンEの影響は少ないと考えられ、そのため歯の移動への影響も少なかったと考えられる。
求核的金属と求電子的配位子部位の協働作用による不活性分子の触媒的変換反応の開発

本研究では求核的な中心金属と求電子的な配位子の協働作用を利用して、一般に不活性で変換手法が少ないアニリン、アニソール、フルオロベンゼン等の結合を金属上にアリール基、配位子上に脱離基が乗る形式で切断し、これにより生成する活性種を活用した触媒的な合成反応の実現を目指す。用いる金属触媒として求電子的な炭素配位子であるアルコキシカルベン、π-アルケン、π-アリルをピンサー構造で固定した新たな遷移金属錯体を合成し、その反応性の探求を通じて目的の達成を目指す。
畑地灌漑の経済的用水量と最適施設規模に関する研究

平成4年度における調査結果は次のようにまとめられる。1蒸発散量の計測と推定方法の検討.........熱収支法により芝畑からの蒸発散量を測定した。この芝畑にテンショメータによる土壌水分を測定し消費水量を推定した。さらに、消費水量は蒸発散量の実測値と有効土層内の通過水量から把握した。2下層からの毛管補給による節減用水量.........蒸発散量と毛管補給量を正確に調べるために土柱の装置で測定した。この装置は直径30cm,高さ100cmで、この円筒内に供試土壌を一様に詰め、地表面から5,15,25,35,45,55,65cmの各深さにテンショメータのポーラスカップを埋設した。円筒の下端は地下水面に接し、毛管補給量と蒸発散量を測定した。その結果によれば、土壌水の働きは土性、地下水面、有効土層の状態によって変化する。砂壌土の場合、毛管上昇はあまりみられない。シルトの場合、灌漑後6日以上の期間で土壌水は変化し、毛管補給量は灌漑後8日間は約1.0mm/日を示した。地下水面の影響については、地表面1mより非常に浅いときを除いて、すなわち、地下水面が高いときに毛管補給が生じる。3配水組織容量の適正規模.........幹支線用水路系ファームポンド容量末端農地配水系の畑地用水利用(量的・時間的変動)の3者の整合性を考慮した。そして、畑地灌漑施設の最適規模について検討した。4地区レベルからみた有効雨量.........地区レベルにおける降雨有効化の実態を把握することを目的として、地区レベルにおける有効雨量の考え方を整理し、新して解折手法を提案した。本年度の研究実績の概要は以下の5つの内容から構成される。1)作物の水需要実態の分析......Simulation modelを作成し、用水使用実績から必要水量を推定した。さらに経営分析モデルを適用することによって、労働力の投入限界から経営・作付規模を推定した。2)配水組織容量の適正規模......基幹送水系容量(幹支線用水路系)ファ-ムポンド容量末端農地配水系の畑地用水利用(量的・時間的変動)の三者の整合性を考慮しながら、畑地灌漑施設の最適規模について検討した。3)下層からの毛管補給による節減用水量......灌漑土壌の下層からの毛管補給量を調べるために、土壌を均一に詰めた円筒の下端を地下水面に接し、毛節補給による節減用水量、消費水量について調べた。さらに、Simulation modelを作成し、地下水位、蒸発散量、土壌の保水性と透水性が毛管補給量に与える影響を検討した。4)蒸発散量の計測と推定文法の検討......熱収支法により芝畑からの蒸発量を測定し、併せてテンシオメ-タによる土壌水分張力を測定し、土壌の消費水量を推定した。さらに、消費水量と蒸発散量の実測値から有効土層下面の通過水量の経時的変化を把握した。5)地区レベルからみた有効雨量......地区レベルでの水使用量と降雨量の日変化から、地区レベルの基準灌水量を推定した。この基準灌水量からの使用水量の減少量を地区レベルの有効雨量と定義し、作付状況の年内変化と降雨有効化の特性との関係について明らかにした。本年度の研究実績は以下の5項目の分担課題によって構成されている。