hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
酵素多層集積構造を多孔性中空糸膜の孔の上につくり高活性な酵素反応を実現する研究

酵素はアミノ酸をモノマーとする,分子量がときには数十万にもおよぶ高分子である.そのコンホメーションがある範囲で保持されるとその機能を果たす.そこで,荷電性ポリマーブラシ(長さが1μm程度あり,電荷密度を制御できる接ぎ木高分子鎖)に囲まれたフレキシブルな空間に酵素を包み込むことによって,酵素の無劣化空間を創りだすことが本研究の目的である.本年度は,多孔性膜へポリマーブラシを付与した後,荷電基を導入し,そこへ酵素を多層で集積させ,新規な酵素反応系へ適用した.まず,ポリエチレン製の多孔性膜(精密濾過用に市販されている中空糸状の膜)に電子線をあててラジカルをつくった.その後,膜をエポキシ基をもつビニルモノマー液に浸すことによって,ポリマーブラシを多孔性膜に付与した.つぎに,ポリマーブラシ中のエポキシ基を,ジエチルアミンおよび亜硫酸ナトリウムと反応させることによって,それぞれプラス,マイナスの電荷をもったポリマーブラシ(荷電性ポリマーブラシ)を作成した.静電反発によって伸長したポリマーブラシの長さを,膜に純水を透過させその抵抗から推算した.本年度は,オクタデシルアミノ基をもつ膜の内面から外面へ酵素溶液を透過させた.酵素として,卵黄リン脂質の主成分であるホスファチジルコリンのC2位の脂肪酸を遊離させリゾホスファチジルコリンに変換するホスフォリパーゼA2を用いた.膜の外面からの流出液中の酵素濃度を連続的に測定し,供給液中の酵素濃度との差から酵素の包み込み量を算出した.ホスフォリパーゼA2の多層集積度は3であった.薄層クロマトグラフィーの結果から,従来の固定化酵素に比べて明らかに高活性であることを実証した.多孔性中空糸膜の内部孔の表面に,放射線を利用してラジカルをつくり,それを基点として高分子鎖を取り付けた.その高分子鎖に電荷を与えると,荷電反発によっで高分子鎖が孔に向かってブラシのように立ち上がる.こうしてできた鎖と鎖の間に酵素が多層で,例えば10層も集積することを見出した.この多孔性中空糸膜の孔の上にできた「酵素多層集積構造」をもつ多孔性中空糸膜という新材料を使って,高活性な固定化酵素反応を実証した.ビーズ内部に酵素を固定した従来の固定化酵素用材料では実現できなかったことである.まず,ポリマーブラシを付与した多孔性中空糸膜の孔表面に,膜厚方向に均一に,環状オリゴ糖合成酵素を固定した.基質であるデキストランの溶液を透過させて,虫歯予防に効果がある環状オリゴ糖を高効率で生産できることを実証した.基質を透過流に乗せて酵素近傍まで輸送できるため,拡散物質移動抵抗を無視できた。従来の酵素固定材料よりも高活性な結果を得た.つぎに,デキストラン合成酵素を,ポリマーブラシを付与した多孔性中空糸膜の膜内面に固定して,基質であるショ糖の溶液を透過させた.デキストラン合成酵素は生成物であるデキストランと複合体を形成するために,膜内面にデキストランからなるスキン層が形成された.酵素の固定量および酵素の反応条件を変化させて用途に応じてスキン層の構造を制御できるため,新規な濾過膜として利用できる.酵素はアミノ酸をモノマーとする,分子量がときには数十万にもおよぶ高分子である.そのコンホメーションがある範囲で保持されるとその機能を果たす.そこで,荷電性ポリマーブラシ(長さが1μm程度あり,電荷密度を制御できる接ぎ木高分子鎖)に囲まれたフレキシブルな空間に酵素を包み込むことによって,酵素の無劣化空間を創りだすことが本研究の目的である.本年度は,多孔性膜へポリマーブラシを付与した後,荷電基を導入し,そこへ酵素を多層で集積させる手法を確立した.まず,ポリエチレン製の多孔性膜(精密濾過用に市販されている中空糸状の膜)に電子線をあててラジカルをつくった.その後,膜をエポキシ基をもつビニルモノマー液に浸すことによって,ポリマーブラシを多孔性膜に付与した。つぎに,ポリマープラシ中のエポキシ基を,ジエチルアミンおよび亜硫酸ナトリウムと反応させることによって,それぞれプラス,マイナスの電荷をもったポリマーブラシ(荷電性ポリマーブラシ)を作成した。静電反発によって伸長したポリマーブラシの長さを,膜に純水を透過させその抵抗から推算した.さらに,膜の内面から外面へ酵素溶液を透過させた.酵素として,性質が詳細に調べられているウレアーゼを用いた.膜の外面からの流出液中の酵素濃度を連続的に測定し,供給液中の酵素濃度との差から酵素の包み込み量を算出した.ウレアーゼの多層集積度は60にも達した.その後,酵素反応中のpH変化によって酵素が荷電性ポリマーブラシから漏出するのを防ぐために酵素間を架橋した.ウレアーゼ架橋固定多孔性中空糸膜に4M尿素溶液を透過させ,高活性を実証した.酵素はアミノ酸をモノマーとする,分子量がときには数十万にもおよぶ高分子である.そのコンホメーションがある範囲で保持されるとその機能を果たす.そこで,荷電性ポリマーブラシ(長さが1μm程度あり,電荷密度を制御できる接ぎ木高分子鎖)に囲まれたフレキシブルな空間に酵素を包み込むことによって,酵素の無劣化空間を創りだすことが本研究の目的である.本年度は,多孔性膜へポリマーブラシを付与した後,荷電基を導入し,そこへ酵素を多層で集積させ,新規な酵素反応系へ適用した.

まず,ポリエチレン製の多孔性膜(精密濾過用に市販されている中空糸状の膜)に電子線をあててラジカルをつくった.その後,膜をエポキシ基をもつビニルモノマー液に浸すことによって,ポリマーブラシを多孔性膜に付与した.つぎに,ポリマーブラシ中のエポキシ基を,ジエチルアミンおよび亜硫酸ナトリウムと反応させることによって,それぞれプラス,マイナスの電荷をもったポリマーブラシ(荷電性ポリマーブラシ)を作成した.静電反発によって伸長したポリマーブラシの長さを,膜に純水を透過させその抵抗から推算した.本年度は,オクタデシルアミノ基をもつ膜の内面から外面へ酵素溶液を透過させた.酵素として,卵黄リン脂質の主成分であるホスファチジルコリンのC2位の脂肪酸を遊離させリゾホスファチジルコリンに変換するホスフォリパーゼA2を用いた.膜の外面からの流出液中の酵素濃度を連続的に測定し,供給液中の酵素濃度との差から酵素の包み込み量を算出した.ホスフォリパーゼA2の多層集積度は3であった.薄層クロマトグラフィーの結果から,従来の固定化酵素に比べて明らかに高活性であることを実証した.
軟骨はなぜ硬いのか？支持組織におけるＧＡＧ組成の物理的性状への関わり

グリコサミノグリカン(GAG)は2種類の単糖が交互に繰り返す基本骨格に硫酸化、エピマー化などの修飾を有する、ヘテロ性の高い糖鎖である。変形性関節症(OA)、ムコ多糖症、動脈硬化症、癌などの疾患や加齢に伴って、GAGの質的もしくは量的変化があることが少しずつわかってきている。これまで申請者がタンパク質の修飾の解析に用いてきた方法である質量分析法を応用し、膝痛や腰痛など整形外科領域での疾患の発生機序の解明・治療・予防などについて研究する目的で、GAGを詳細および網羅的に解析するための方法を確立しようとした。確立した方法により、整形外科領域の標的となる各種支持組織のGAG組成の違いを明らかにし、それぞれの組織の物理的性状や機能との関係について検討しようとした。1これまでLCと質量分析を組み合わせ17種の二糖を網羅的に解析する方法を検討してきたが、さらに6種を加え、23種の二糖を解析する方法を確立し、論文発表した。2「平成26年度北海道大学総合技術研究会」、「第87回日本生化学会大会」にて、確立した方法でのブタ関節軟骨と黄色靭帯の解析結果について発表し、今後の研究についての情報収集を行った。3今年度の結果を「第37回生理学技術研究会・第26回生物学技術研究会」において招待講演した。4ラットの関節軟骨(脛骨側、大腿骨側)、半月板、靭帯(十字靭帯、側副靭帯)についての解析を進め、組成の違いを明らかにしようとしている。
超塑性を示す超微細結晶粒材料の粒界原子構造と電子構造の研究

材料特性と原子構造を結びつけるものは、電子構造に他ならないとの確信に基づき、超塑性現象を熱力学を媒介としたマクロな物質移動で説明するのではなく、電子構造との相関において理解し、新たな展開を求めようとした。具体的には、最も超塑性とは緑の遠いダイヤモンドについて、これを弾性変形せしめ、さらには、塑性変形することを試みた。変形に成功すれば、通常材料における超塑性を凌駕する。ダイヤモンド粒界で見いだされた。ダングリングボンド(2p軌道)からπ軌道への遷移が基本的指針である。すなわち、ダイヤモンドの極薄板を作り、これを積層すれば各層がπ結合で緩やかに結ばれた、史上最も頑丈で変形能に優れた材料ができあがる。変形可能なほどに薄いダイヤモンドの薄板を作ることは、常識的には極めて困難であるが、究極の薄板である1原子面のものなら、多層構造のカーボンナノチュウブがこれに当たる。そこでまず多層ナノチュウブを作製し、これを電子顕微鏡中で変形する事を試みた。変形実験は見事に成功し、ダイヤモンド(炭素結晶)といえども、弾性変形及び塑性変形が可能であることが示された。この実験の中で、(1)炭素原子の結合角が理論的予測よりやや緩やかであること、(2)塑性変形に当たっては通常のバルク材料のように、転位の移動によらないこと、(3)変形を担うのはコルゲーション化現象であり、(4)コルゲーションの形成に当たっては、局所的な結合様式の変化が、これを可能なら締めていること、などが明らかになった。この成功は、極微細構造を持つ機械「ナノマシン」への扉を開くものと確信する。
ピレン骨格を有する超高感度蛍光分析試薬の開発

1,10-ピレンジカルボキシイミド基を有する遠隔位不斉誘導体化試薬の合成とその評価について検討を行った。既に前年度までに確立した方法により重要な試薬合成原料となる1,10-ピレンジカルボン酸無水物を合成し、光学的に純粋な1-アミノ-2-プロパノール、及び2-アミノ-1-プロパノールとそれぞれ反応させイミド体とすることによって誘導体化試薬1Py2P-OH及び2Py1P-OHを合成した。これらの試薬の不斉識別能を評価するため、ナプロキセン、イブプロフェン、ケトプロフェン、及び2位から6位にメチル基とエチル基からなる不斉を有する光学活性分岐脂肪酸を用いエステル誘導体に導いた後、ODSカラムを用いたHPLC法によりジアステレオマー誘導体の分離特性について検討を行った。また、芳香環の効果を評価する目的で、2,3-アントラセンジカルボキシイミド、2,3-ナフタレンジカルボキシイミド、及びフタルイミド型試薬も合成した。その結果、ナプロキセン、イブプロフェン、及びケトプロフェンではいずれも分離度2以上が得られ、特に1Py2P-OHでは分離度4.8以上と非常に高い識別能が得られた。また、メチル分岐を有する分岐脂肪酸の分析結果では2Py1P-OHを用いた場合の5-メチルヘプタン酸を除き2本のピークに分離することができた。芳香性イミド基の効果を比較した結果、36位の不斉識別では、他に比較し高い不斉識別能を示す傾向が認められた。しかし、更に遠隔位の不斉識別ではアントラセン型試薬の方が有効であった。そこで、アントラセン型試薬を用い、更に遠隔位の不斉の識別能について検討した結果、-40°Cで分離することにより、少なくとも12位までのメチル基とエチル基からなる不斉を識別することができ、従来、殆ど不可能であった遠隔位の不斉識別を高感度で行うことを可能とした。ピレイミド型蛍光誘導体化試薬の共通する原料となる1, 10-ピレンジカルボン酸無水物をピレンから3工程、22.3%で合成するルートを確立した。更に、種々のアミン類を用いたイミド化により蛍光誘導体化試薬の合成ルートを確立した。これらピレンイミド型試薬はいずれも非常に強い蛍光を有し、HPLCにより10^<-16>molレベルの検出が可能と期待できた。一方、同型試薬であるアントラセンジカルボン酸と光学活性2-アミノ-1-プロパノール及び1-アミノ-2-プロパノールより合成した不斉誘導体化試薬はいずれも、従来識別が困難であるとされてきたカルボキシル基から遠隔位(少なくとも2-6位)に存在するメチル基の分岐による不斉(メチル基とエチル基による不斉)をHPLC及びNMRにより識別可能であることを世界で初めて発見した。これはCD及びNMRの結果より、試薬のエタノールアミン部においてイミド基とエステル基がゴ-シュ配座、メチル基とイミド基或いはエステル基がトランスとなるゴ-シュ/トランス配座を安定にとるため、誘導体分子は螺旋型不斉構造をとりながら折れ曲がった構造となり、分岐脂肪酸の不斉とアントラセン環が相互作用し合ったためと考えられた。アントラセンの代わりにより大きな面積を有するピレンイミド型試薬では更におおきな相互作用形成によるより良好な不斉識別が期待できた。そこでピレンイミド型試薬を合成し、HPLCによる不斉識別能をアントラセンイミド、ナフタルイミド、及びフタルイミド型試薬と比較した結果、2-6位に分岐をもつ脂肪酸に対しより高い不斉識別能を有することを明らかとした。これらの研究により従来困難であった分岐脂肪酸の不斉誘導体化法による遠隔位不斉識別に大きな道を開くことができた。

そこで、アントラセン型試薬を用い、更に遠隔位の不斉の識別能について検討した結果、-40°Cで分離することにより、少なくとも12位までのメチル基とエチル基からなる不斉を識別することができ、従来、殆ど不可能であった遠隔位の不斉識別を高感度で行うことを可能とした。
病原因子としてのブタ腸管カリシウイルスの性状解明

公衆衛生上重要なヒトのノロウイルス(NV)とサポウイルス(SV)に類似の新しいカリシウイルスがウシやブタにも存在することが近年明らかになりつつあり、その家畜衛生ならびに公衆衛生における意義の解明が期待されている。本研究はNVとSVを含むブタ腸管カリシウイルスを対象にして、その病原体としての性状を明らかにすることを目的とする。本年度はブタ由来NVとSVのウイルス学的性状の解析を進め、ウイルス様粒子(VLP)を作出した。さらに培養細胞での増殖も試み、以下の結果を得た。1)VLPの作出:ブタ由来NVであるK5/JP株と同SVであるK7/JP株、K8/JP株、K10/JP株並びにS20/JP株の各VP1遺伝子の組換え発現をバキュロウイルスを用いて行った。各株のVP1遺伝子由来のポリペプチドはSDS-PAGEでその発現が確認されたが、電子顕微鏡観察でVLPの形成が確認されたのではK7/JP株とK10/JP株のみであった。2)ELISA法の開発と血清調査:K7/JP株のVLPを用いて抗体検出用のELISAを開発した。某県の屠畜場で採材されたブタ血清94サンプルについて本ELISAにより血清調査を行ったところ、25サンプル(28%)が陽性を示し、K7/JP株類似のSVが日本のブタで流行している可能性が示唆された。3)培養細胞での増殖:SVで唯一細胞培養での増殖が知られているPEC/Cowden株の方法に準じ、ブタ由来株化細胞のLLC-PK1細胞にブタSVであるK10/JP株及びS20/JP株を接種し胆汁酸塩を添加した培地にて培養を行った。細胞変性効果と蛍光抗体によりその増殖を検討したが、現段階では増殖の証拠は得られていない。
AML1の機能不全による造血異常と白血病発症機構の解明

昨年度われわれはAML1機能不全が造血幹細胞活性を亢進させることを明らかにした。本年度は、まずAML1欠失による白血病幹細胞活性の亢進を検証した。白血病遺伝子MIL-ENLを骨髄細胞に導入しマウスに移植することにより白血病発症を再現できる。この系でAML1を欠失した骨髄細胞を用いると、対照と比較して早期に白血病を発症した。すなわち、AML1欠失は白血病発症を加速する。そこで白血病においてAML1機能不全が白血病幹細胞の生成と維持をもたらすことを、Evi-1の活性化を付加的遺伝子異常として用いることにより検証した。AML1欠失骨髄造血前駆細胞にEvi-1を導入し、コロニー形成アッセイにて細胞の不死化を評価した。AML1欠失骨髄細胞は正常対照と比較してコロニー形成能の延長を認めるが、これにEvi-1を強制発現させても細胞の不死化には至らなかった。AML1-Evi-1のEvi-1部分の欠失変異体も細胞の不死化を誘導できず、AML1-Evi-1による白血病発症にはAML1の機能欠失とEvi-1機能の亢進のみならず、AML1とEvi-1全長の融合が必須であることが示された。さらに、AML1の機能欠失によって白血病幹細胞化する造血幹細胞分画を同定するため、マウス骨髄細胞から造血幹細胞(HSC)・骨髄球系共通前駆細胞・顆粒球・マクロファージ前駆細胞を精製し、それらにAML1の機能抑制型変異遺伝子であるAML1-Evi-1およびAML1-ETOを導入し、細胞の形質転換を比較した。結果、AML1-ETOはこれらの3分画を全て形質転換できるが、AML1-Evi-1はHSC分画のみを形質転換することが示された。以上の結果から、AML1機能不全は白血病幹細胞活性の亢進をもたらすが、白血病幹細胞の発生およびその標的細胞分画はAML1と融合した変異遺伝子に依存していることが明らかとなった。われわれは、造血系転写因子AML1の機能欠失が造血幹細胞活性を亢進させ、白血病幹細胞の発生・維持に関与するという仮説を提唱した。これを検証する目的で、誘導的AML1欠失マウスから骨髄細胞を採取し、限界希釈法により長期骨髄再構築能を持つ造血幹細胞(LT-HSC)を定量した。移植4ヶ月後の骨髄造血再構築能を持っAML1欠失骨髄中のLT-HSCは対照の約910倍と増加していた。また、フローサイトメトリーを用いた解析では、AML1欠失骨髄中にはSide population (SP)細胞・細胞周期G0などの静止期造血幹細胞が増加していることが示された。AML1をレトロウイルスを用いて骨髄細胞に過剰に発現させるとその造血再構成能が低下することも明らかになり、AML1が造血再構築可能な造血幹細胞活性を抑制することが個体レベルで明らかになった。白血病においてAML1の機能欠失変異と共存する変異であるFLT3重複変異(FLT3-ITD)をAML1欠失骨髄に導入し、AML1の機能欠失による幹細胞活性の亢進がFLT3異常と協調して白血病を発症する可能性の検証を試みたが、この組み合わせにおいては骨髄細胞の形質転換が誘導されなかった。一方、(3;21)型染色体転座で形成されるキメラ遺伝子AML1-Evi-1は骨髄細胞を形質転換することが知られている。AML1-Evi-1はEvi-1の全長を含むと同時にAML1の機能を抑制することから、AML1の機能不全がEvi-1と協調して白血病をもたらす可能性が考えられた。AML1-Evi-1からEvi-1の各ドメインを欠く欠失変異体を骨髄細胞に導入する実験では骨髄細胞を形質転換することができず、このことから、AML1-Evi-1による造腫瘍活性にはEvi-1部分のすべてのドメインが必要であることが示された。

さらに、AML1の機能欠失によって白血病幹細胞化する造血幹細胞分画を同定するため、マウス骨髄細胞から造血幹細胞(HSC)・骨髄球系共通前駆細胞・顆粒球・マクロファージ前駆細胞を精製し、それらにAML1の機能抑制型変異遺伝子であるAML1-Evi-1およびAML1-ETOを導入し、細胞の形質転換を比較した。結果、AML1-ETOはこれらの3分画を全て形質転換できるが、AML1-Evi-1はHSC分画のみを形質転換することが示された。以上の結果から、AML1機能不全は白血病幹細胞活性の亢進をもたらすが、白血病幹細胞の発生およびその標的細胞分画はAML1と融合した変異遺伝子に依存していることが明らかとなった。
フルオラスキラル触媒を用いた不斉合成反応の研究

(R)-F_<13>BINAPを不斉配位子とした反応では、(R)-F_<13>BINAPが溶媒中に残存するもしくは反応中に混入する酸素によって酸化され反応が停止する。このことはパーフルオロアルキル基が酸素と高い親和性を有していることに基因する。したがって、fluorousなホスフィン配位子においては、その分子量に占めるフッ素含量が高くなると配位子が酸化を受けやすくなり、厳密な反応条件が必要なばかりでなく、その再使用にも制限が生じることになる。比較的フッ素含量が低い(Light fluorousな)ホスフィン系配位子を使用すれば酸素による配位子の酸化は起こりにくくなると考えられる。そのような考えのもと、Light fluorousなキラル配位子が幾つかのグループによって合成されている。しかしながら、パーフルオルアルキル鎖をアリール基へ導入する手法には専ら遷移金属錯体を用いたHeck反応やSuzuki反応などが利用されており、収率や効率の点で必ずしも簡便な方法とは言えない。そこで、新たにアリール基のパーフルオロアルキル化についてモデル化合物を用いて検討を行った。基本となる炭素-炭素結合形成反応にwittig反応を利用してアリール環とパーフルオロアルキル鎖を連結することにした。まず、Wittig試薬を既報にしたがって炭素鎖の異なるヨウ化パーフルオロアルキル(C_nF_<2n+1>CH_2CH_2I : n=4,6,8,10)とトリフェニルホスフィンから調製した。このとき、両者を無溶媒で加熱するだけで、高収率で対応するホスホニウム塩(C_nF_<2n+1>CH_2CH_2PPh_3^+I^-)が得られることわかった。得られたホスホニウム塩とモデル化合物として4-ホルミル安息香酸メチルを含水ジオキサン中、炭酸ナトリウムの存在下、90°Cで反応させたところ、収率よく反応は進行し、アルケン((4-C_nF_<2n+1>CH_2CH=CH-PhCO_2Me)を与えたが、分離困難な副生成物が混入した。これは生成物から塩基として加えた炭酸ナトリウムによってHFが脱離して生成したジエンであると考えられた。そこで、10%程度のジメチルアセトアミドを含むジオキサン中で同様に反応を行ったところ、固-液の不均一でも反応は進行し、高い収率で対応するアルケンが得られた。ついで、オレフィン部分を10%Pd/C存在下、接触水素添加を行い、目的とするパーフルオロアルキル安息香酸メチル誘導体(4-C_nF_<2n+1>CH_2CH_2CH_2-PhCO_2Me)を得ることができた。様々なパーフルオロ鎖長を有するLight fluorousなキラル配位子を簡便かつマルチグラムスケールで合成できる手法を確立することができた。筆者らにより合成法が確立された高度にフッ素化されたパーフルオロアルキル基を有するフルオラスキラルビナフトール((R)-FBINOL)から、既存の方法を用いて(R)-FBINOLのフェノール性水酸基をジフェニルホスフィニル基へ変換し、フルオラスBINAP((R)-FBINAP)の合成について検討を行った。その結果、ビストリフレート体を経由し、一旦(R)-FBINAPの酸化体であるジオキシドとし、これを還元することで目的とする(R)-FBINAPが比較的高い収率で得られることを明らかにした。しかしながら、この化合物は非常に酸素に鋭敏な化合物であり、容易にジオキシドへ酸化された。これは、酸素と親和性が高い高度にフッ素化されたフルオラス鎖を有するためと考えられる。ここで得られた(R)-FBINAPの不斉配位子として特性を明らかにするため、(R)-BINAP-酢酸パラジウム触媒によるアリールトリフラートと2,3-ジヒドロフランの不斉Heck反応に(R)-FBINAPを用いて検討を行った。その結果、ベンゾトリフルオリドおよびベンゼン中での均一系の反応では反応速度がオリジナルの反応に比べ遅いものの、ほぼ同じ不斉収率で対応する生成物を与えることがわかった。この際、生成物とフルオラス化合物はフルオラス逆相系シリカゲルの短いカラムを通すことで容易に分離することができた。しかし、回収されたフルオラス化合物は(R)-FBINAPのジオキシドであった。ついで、ベンゼン/パーフルオロヘキサンの二相系で反応を行い、フルオラス相に含まれる触媒の再利用について検討を行ったところ、2回目の反応は全く反応が進行しなかった。このことは(R)-FBINAPが溶媒に残存する酸素もしくは反応中に進入した酸素によってジオキシドに酸化され触媒が失活したものと考えられる。以上のように高度にフッ素化されたフルオラス鎖を有するホスフィン系の不斉配位子は酸素に対して鋭敏であり、その回収・再利用には新たな方法論を導入する必要があることが示唆された。

したがって、fluorousなホスフィン配位子においては、その分子量に占めるフッ素含量が高くなると配位子が酸化を受けやすくなり、厳密な反応条件が必要なばかりでなく、その再使用にも制限が生じることになる。比較的フッ素含量が低い(Light fluorousな)ホスフィン系配位子を使用すれば酸素による配位子の酸化は起こりにくくなると考えられる。そのような考えのもと、Light fluorousなキラル配位子が幾つかのグループによって合成されている。しかしながら、パーフルオルアルキル鎖をアリール基へ導入する手法には専ら遷移金属錯体を用いたHeck反応やSuzuki反応などが利用されており、収率や効率の点で必ずしも簡便な方法とは言えない。そこで、新たにアリール基のパーフルオロアルキル化についてモデル化合物を用いて検討を行った。基本となる炭素-炭素結合形成反応にwittig反応を利用してアリール環とパーフルオロアルキル鎖を連結することにした。まず、Wittig試薬を既報にしたがって炭素鎖の異なるヨウ化パーフルオロアルキル(C_nF_<2n+1>CH_2CH_2I : n=4,6,8,10)とトリフェニルホスフィンから調製した。このとき、両者を無溶媒で加熱するだけで、高収率で対応するホスホニウム塩(C_nF_<2n+1>CH_2CH_2PPh_3^+I^-)が得られることわかった。得られたホスホニウム塩とモデル化合物として4-ホルミル安息香酸メチルを含水ジオキサン中、炭酸ナトリウムの存在下、90°Cで反応させたところ、収率よく反応は進行し、アルケン((4-C_nF_<2n+1>CH_2CH=CH-PhCO_2Me)を与えたが、分離困難な副生成物が混入した。これは生成物から塩基として加えた炭酸ナトリウムによってHFが脱離して生成したジエンであると考えられた。そこで、10%程度のジメチルアセトアミドを含むジオキサン中で同様に反応を行ったところ、固-液の不均一でも反応は進行し、高い収率で対応するアルケンが得られた。ついで、オレフィン部分を10%Pd/C存在下、接触水素添加を行い、目的とするパーフルオロアルキル安息香酸メチル誘導体(4-C_nF_<2n+1>CH_2CH_2CH_2-PhCO_2Me)を得ることができた。様々なパーフルオロ鎖長を有するLight fluorousなキラル配位子を簡便かつマルチグラムスケールで合成できる手法を確立することができた。
出芽ホヤの形態調節におけるレチノイン酸の役割

出芽ホヤの無性生殖(出芽)においては、芽体の多くの組織が分化多能性の因鰓腔上皮の分化転換によって生じる。レチノイン酸はこの分化転換を誘導する内在因子である。本研究では1.レチノイン酸生成酵素の候補であるアルデヒド脱水素酵素(ALDH)のcDNAをRT-PCR法により単離した。ALDHファミリーに属する多数の遺伝子のcDNAが単離されたが、このうち2種類の遺伝子のmRNAが芽体において時期特異的な発現をしており、これらの遺伝子の産物が芽体の発生に関与することが示唆された。2.レチノイン酸レセプター(RARとRXR)のcDNAを単離した。無脊椎動物からのRARの単離はこれが最初なので、ライブラリーから単離したRARcDNAの予想アミノ酸配列と他の核内レセプターの配列を比較して分子系統樹を作成した。ホヤRARは脊椎動物のRARとクラスターを作ったが、脊椎動物のα、β、γのどのサブタイプともクラスターを作らなかった。このことから、RARのサブタイプは脊椎動物とホヤの分岐の後で起こったことが示唆された。ホヤRARのmRNAは芽体において発現すること、またレチノイン酸によって誘導されることがわかった。3.ディファレンシャルディスプレイ法により、レチノイン酸によって発現が誘導される遺伝子のcDNAを単離した。得られたcDNAの一つはトリプシンファミリーに属するセリンプロテアーゼをコードしていた。ホヤの細胞をレチノイン酸で処理するとトリプシンをはじめとする数種類のプロテアーゼが上清中に分泌されること、トリプシンは囲鰓腔上皮の脱分化を誘導することから、このcDNAがコードするタンパク質が、レチノイン酸の下流で芽体の組織分化に直接関与する機能分子である可能性が示唆された。
桜島から排出される二酸化炭素量の計測および解析

二酸化炭素の発生場所として注目すべき活火山近くの鹿児島市、大都会の東京、大規模な森林火災が起こるインドネシアカリマンタン島パランカラヤに観測装置を設置し、我々が開発した解析手法により二酸化炭素のカラム量及び大気層内の存在比を見積もった。我々のシステムの解析精度を国立環境研のFTSと比べた結果、±2ppmの誤差であった。鹿児島市では405ppmの濃度を確認した。東京学芸大学付属高校の観測・解析により9.8ppmの上下変動と2.1ppm/yearの増加を明らかにできた。解析システムにGPUを利用することで、6セルでのマルチCPUに比べGPUを利用した手法に比べ約9倍も高速にすることができた。大気中の二酸化炭素の増加が地球温暖化をもたらすため、世界の多くの研究機関で大気中の二酸化炭素濃度の計測が行われている。しかし、火山からの大規模な二酸化炭素排出を対象にした研究は少ない。そこで、二酸化炭素濃度の計測制度向上のための計測システムの改善とGPUによる解析速度の高速化を行った。同時に、計測用の機器を集め、鹿児島大学の近くの活火山である桜島から排出される二酸化炭素の計測準備として、計測装置一式を揃え、その設置する前の動作確認と設置場所の整備を行った。解析速度の高速化に関しては、Nvidia社が提供するGPU向け統合開発環境のCUDA(Compute Unified Device Architecture)を用いて並列化を進めた。濃度算出に用いているリトリーバル法を用いた解析に対してGPUを適応した結果、6セルを搭載したCPUを用い並列化なしの場合と比較すると約25倍、6セルの並列化の場合では5倍もの高速化を実現した。GPUによる高速化した計算手法での結果は、GPUを用いない場合での結果と指数表記にて小数点5桁まで一致した結果を示した。大気中の温室効果ガスの増加が地球温暖化をもたらすため、世界の多くの研究機関で温室効果ガスの濃度測定が行われている。しかし、火山からの温室効果ガスの排出を対象とした研究は少ない。そこで、桜島から排出される温室効果ガスにより鹿児島市上空の温室効果ガス濃度が、どのように変化するかを計測した。この計測結果と同時期に観測している大規模に温室効果ガスを排出しているメガロポリスの東京と熱帯雨林の森林火災の解析結果との比較を行った。解析精度向上を図るために、解析に用いる大気層を複数の層に分割した大気モデルと各高度の大気成分の情報の精度を上げるために、観測地周りのGoddard Earth Science Data and Information Services Center (GES DISC)の再解析データから高度・気象データを作成し、観測地の吸収スペクトルをシミュレートすることで観測データを解析した。この手法を評価するために、国立環境研のFTSとFES-Cとの同時観測した時のFES-Cの観測データを解析した結果、大部分のデータが±2ppmと小さく、我々が開発した解析手法は精度が高いことが評価できた。我々が開発した解析手法で、東京での観測ではカラムCO2濃度が1年間で2.4ppmの上昇と10.1ppmの季節変動とインドネシアのカリマンタン島では森林火災によりカラムCO2濃度が10ppm以上の増加であることを明らかにした。桜島観測に関する観測機器の設置・観測に関しては、他の温室効果ガスの変化も計測できるように、Optical Spectrum Analyzer(OSA)と望遠鏡を当学科棟の屋上に観測機器を設置して、台風等の影響を受けないように対策を施し、桜島西側の鹿児島市上空の温室効果ガスのカラムCO2濃度の計測を行った結果、1日1回程度の噴火ではカラムCO2量の上昇は見られなかった。桜島の観測に関しては、明星電気製のFiber-Etalon Solar計測器を当初、借りる予定でしたが、明星電気側の都合により、27年度に貸してもらうこととなり、そのため、名古屋大学の川崎先生より、Optical Spectrum Analyzer(OSA)による温室効果ガス濃度の計測装置を借りて、桜島から排出される温室効果ガス観測の準備を進めている。大気分析および解析平成27年度は、本格的に観測を主に進める予定です。まずは、桜島からは排出される温室効果ガスを観測するために、鹿児島大学の情報生体システム工学科棟の屋上に設置して、観測を始める。観測時に、桜島の灰が望遠鏡の窓に積もるなどの影響を調べる。影響が大きい場合には、数分から数十分おきにエアブローを行う機構等を望遠鏡に設置する機構を加える予定である。桜島観測には、グレーティングにより観測波長を掃引することで吸収スペクトルを計測するOSAで観測を行いつつ、明星電気で開発中のFiber-Etalon Solar計測器を借りて二種類の観測器を揃えた時点で、Fiber-Etalon Solar計測器では二酸化炭素濃度の計測に専念させ、OSAに関しては複数の波長領域での観測を行うことで二酸化炭素以外の温室効果ガスが計測できるかを試みる予定である。これは、硫黄化合物のカラム濃度変化を計測した事例が極めて少ないためある。

また、昨年度から行ってきた解析システム改良だが、解析速度の高速化はNvidia社が提供するGPUを用いた並列処理技術をさらに進める。そのためには、K20に代表されるGPU演算ボードを利用する。以前のバージョンでは多重のループの場合には最も内側のループに対してのみしか並列化が行えなかったが、K20では多重ループに対しての並列化が可能になったので、このアーキテクチャを利用してより高速の解析を試みる予定である。また、解析に必要なデータベースのサイトから自動的にデータを入手して解析用のフォーマットに変換するツールを作成する。これらのツールと高速化された解析システムとを統合することで、複数台の観測機器の観測データをより効率的にかつ高速に解析作業を進める。
細胞性粘菌における発生・分化の細胞周期依存性

細胞性粘菌Dictyostelium discoideumの無菌培養株であるAx-2細胞は、飢餓状態におかれると増殖期から形態形成(細胞分化)期に移行し、やがて集合して多細胞体(移動体)を形成する。移動体にはその前後軸に沿って明瞭な部域的分化が認められ、子実体形成に際して、前部(予定柄細胞)は柄細胞に、一方、後部(予定胞子細胞)は胞子に分化する。ところで、集合前の細胞ポピュレーションには既にある種の異質性が存在し、これが多細胞体制の構築過程でみられる細胞選別・パタニン形成や分化に密接に関係することが指摘されてきたが、本研究をはじめとする最近のいくつかの研究によって、この異質性の実体が飢餓処理(発生開始のためのシグナル)時点での個々の細胞の細胞周期内位置(cell-cycle-position)の個体差にほかならないことが示された。すなわち、Ax-2細胞の細胞周期は約7.2時間で、周期内のある特定時期に飢餓処理された細胞は最も早期に隻か走化性物質への走化的感受性とEDTA耐性の細胞接着性を獲得して、移動体の特定の位置を占める。飢餓処理後の細胞数の増加および核DNA合成(S期)の有無とその時期を調べた実験によって、Ax-2細胞はG_2期の特定位置で増殖サイクルから離脱し、細胞集合等に関連する分化形質発現の方向に移行する可能性が高いことが示された。また、移動体における予定柄細胞/予定胞子細胞(pst/psp)の比は、通常、一定に保たれており、この比は飢餓処理時点での細胞周期内位置には依存せず、常に一定(約28%)であることがわかった。これらの事実は、飢餓処理時点での細胞周期内位置が規定するのは細胞集団内での細胞の位置どりであって、これは上記の特定位置に至までのタイミングの差に依存していること、そして分化の比率は形成された細胞集団内において一定の値になるよう見事に調節されていること、すなわち集団内での位置情報が分化に重要であることを示唆している。細胞周期(cell cycle)は細胞の増殖サイクルを示すものだが,細胞分化や形態形成にもきわめて重要であることを細胞性粘菌(Dictyostelium discoideam,Ax-2株)の同調培養系を用いて明らかにした.すなわち,細胞周期内の特定時間(G_2期後期)に飢餓処理された細胞(T1細胞と略称)は細胞集団(移動体)の形成に際して前部に選別されて予定柄細胞に,一方, G2中期に飢餓処理された細胞(T7細胞と略称)は後部に選別されて予定胞子細胞に分化することがわかった.また,細胞集合のパターンや集合に要する時間, CAMPへの走化的指向運動性, EDTA耐性の細胞接着性など細胞分化や選別に関係する諸形質は飢餓処理時の細胞周期に依存して発現した.例えば, T7細胞はCAMPへの走化的感受性を最も早期に獲得し,非同調の細胞ポピュレーションにおいて実際に集合中心として機能している可能性が実験的根拠に基づいて示された.このような細胞周期依存性の発生のメカニズムをさらに明らかにするためには,飢餓処理後に細胞周期はいったいどこまで進行して増殖サイクルから分化形質発現の方向に移行するのか知る必要がある.そこで,細胞周期の種々の位置にある細胞について飢餓処理後の細胞数の変化,および核DNA合成(S期)の有無とその時期を調べた.その結果, T1細胞は数の増加とそれに伴う核DNA合成の合成を示すが, T7細胞では細胞数の増加および核DNA合成はほとんど認められなかった.これらの事実を総合的に判断すると, Ax-2細胞はG2期の特定位置に増殖サイクルから離脱し分化状態に移行する特異点(おそらく, T7細胞の細胞周期内位置)をもつ可能性が高い.これについては,現在,さらに詳しく検討中である.細胞性粘菌Dictyostelium discoideumの無菌培養株であるAx-2細胞は、飢餓状態におかれると増殖期から形態形成(細胞分化)期に移行し、やがて集合して多細胞体(移動体)を形成する。

これらの事実は、飢餓処理時点での細胞周期内位置が規定するのは細胞集団内での細胞の位置どりであって、これは上記の特定位置に至までのタイミングの差に依存していること、そして分化の比率は形成された細胞集団内において一定の値になるよう見事に調節されていること、すなわち集団内での位置情報が分化に重要であることを示唆している。前年度の研究で明らかにした細胞周期依存的な発生のメカニズムをさらに解析するため、飢餓処理後に粘菌細胞(A×-2細胞)の細胞周期は一体どこまで進行して増殖サイクルから分化形質発現の方向に移行するのかを知る必要が生じた。そこで、細胞周期内の種々の位置にある細胞について飢餓処理後の細胞数の変化、および核DNA合成(S期)の有無とその時期を検討した。TO-,T0.5-,T1-細胞(培養温度を11.5°Cから22°Cにシフトしてからそれぞれ0時間、0.5時間、1時間後の細胞で同調的に増殖する細胞)は数の増加とそれに伴う核DNA合成を示すが、T3-,T5-,T7細胞では細胞数の増加および核DNA合成はほとんど認められなかった。したがって、A×-2細胞はG_2期の特定位置(おそらく、T7-細胞の細胞周期内位置)で増殖サイクルから離脱し分化状態に移行する可能性が高い。そこで、これを確かめるために、T1細胞を飢餓処理して6時間目の細胞(T1+6-細胞と略称)がT7-細胞と同様な性質を示すかどうかについて検討した。その結果、T1+6細胞とT7-細胞とを混合して発生させると、移動体形成に際しての両者間の細胞選別は認められず、両者は移動体内で均等な分布を示すことがわかった。また、T1+6-細胞はT1-細胞と混合培養するとT7-細胞がそうであったように移動体後部の予定胞子細胞域に選別された。したがって、T1+6-細胞とT7-細胞はほとんど同質であり、T1-細胞は細胞外における栄養源の有無にかかわりなく、T7-細胞の細胞周期内位置まで細胞周期を進行させることができるといえる。このことはまた、細胞周期内には上述のような増殖と分化との切り換え点(PS点)が存在し、このPS点に至るまでのタイミングの差が細胞集団内での個々の細胞の位置どりを規定し、ひいては細胞の分化に重要な意味をもつことを示唆している。
弥生時代タタキ技法の波及経路

日本列島にタタキ技法が初めて現れるのは、弥生土器においてである。その技法は、すでに高い水準にあったことから、自生したとは考えられず、その由来を海外に求めざるをえない状況にあった。その候補にはこれまで、灰陶系統の瓦質・陶質土器があったが、これは本研究の3つの視点、つまり道具・製作工程・身体技法から、とても肯首できるものではないことが明らかである。最近、朝鮮半島の無文土器のうち、松菊里式土器にタタキメとおぼしき凹凸痕が、発見されることが増えてきた。本研究経費を用いて、大韓民国で忠清南道寛倉里遺跡や忠清南道古南里貝塚の資料を詳細に観察した。そしてこれらの凹凸痕に揺れや振れなどがなく、器具を圧着してできた痕跡であることを確認し、56cmごとで不連続部分があり、その圧着は円弧状タタキメのパターンを描くことを確かめた。この結果、これら松菊里式土器の平行条線は、平行タタキメそのものであり、さきの3つの視点からみて、この松菊里式土器製作にかかわった技法こそが、日本列島の弥生土器が習得したそのものであるとの結論に達した。現在、このタタキメをもつ松菊里式土器は、朝鮮半島の南西部に偏在する。このタタキ技法は、楽浪土器のそれとは異系統であることから、その伝播経路は、海を越えて山東半島に求めることになる。中国大陸海洋沿岸部には、縄タタキによらない印紋硬陶文化があるので、その起源地にこれを据えることが最も蓋然性の高い理解であると考える。つまり弥生土器のタタキ技法は、大陸沿岸から朝鮮半島西南部に伝わり、これが日本列島に達したものである、との仮説を提起する。今後は、これらの技法と楽浪・三韓土器の技法を比較検討し、研究対象地域を広げたい。平成11年度は、日本国内のほか海外においてもタタキ技法の検討を行った。大韓民国においては、南部地域を忠清南道・全羅南道から慶尚北道・慶尚南道にわたって調査した。その結果、寛倉里遺跡(高麗大学校・忠南大学校)、南山遺跡(昌原大学校)の各遺跡出土の松菊里式土器にタタキ技法を認めえた。そしてこのタタキ技法が、日本列島の弥生土器と同一のタタキ技法であることを確認することができた。さらに鳥石里遺跡・神衿城遺跡・水石里遺跡出土の松菊里式土器においても、タタキメがみられるとの教示をえた。また粘土帯土器で、金海貝塚(京都大学)以外に、校成里遺跡(国立扶余博物館)出土土器においてタタキ技法を確認したが、さきの松菊里式土器のタタキ技法との間に違いが認められた。今注目されるべき点は、弥生土器のタタキ技法と同類の技法を持った土器の分布が、朝鮮半島において西南部に偏るという見通しをえたことである。中華人民共和国においては、長期出張の機会に中国各地の土器を調査した。たとえば仙人洞遺跡下層(上海博物館)、大地湾遺跡(甘粛省博物館)・白家村遺跡(中国社会科学院考古研究所)・大塘遺跡(長沙市博物館)など中国大陸においてごく初期に位置づけられるタタキ土器から、漢長安城出土の漢代までの土器である。中国においては、開始期からほとんど縄タタキメであったが、大〓ロ文化に併行する時期には揚子江流域の肖家屋脊遺跡のように平行タタキメが圧倒する地域が確実に存在することを確認した。そして技法的にも弥生土器のそれと共通する要素が多いことから、時間的な問題はあるにしても、東シナ海や黄海の海沿いで朝鮮半島西南部を経由し日本列島に到達するタタキ技法のルートを想定しえるという考えをえるに至った。

なお平成12年1月に東海フォーラムにおいて、成果の一部を口頭発表した。平成12年度は、必要文献の資料化を行う一方で、国内外の土器を詳細に観察する機会をえた。特に、大韓民国には、8日間(8月310日)滞在して、朝鮮半島南海岸部のほか、西南部の馬韓・百済地域において、遺物の検討を行った。具体的に列挙すると、東亜大学校博物館・釜山大学校博物館・慶星大学校博物館・国立金海博物館・国立全州博物館・円光大学校博物館・国立光州博物館・国立中央博物館において、遺物の見学を行った。さらに慶南勒島遺跡・全北如意谷遺跡を見学し、合わせて遺物を観察した。その過程で、全北如意洞遺跡や全北益山石泉里遺跡出土の松菊里式土器に平行タタキや無紋タタキの形跡があること、さらに慶南勒島遺跡出土の断面三角形粘土帯土器の体部に棒タタキの形跡があることを確認した。また申敬〓氏、安星姫氏、李弘鍾氏、崔完奎氏、李宗哲氏、李盛周氏、鄭仁盛氏ほか、多くの韓国の研究者や、武末純一氏、伊藤実氏、高野学氏らと意見交換の機会を持った。その結果、朝鮮半島の土器に対しても、タタキ技法を製作工程・工具・身体技法の三つの観点で充分に追求でき、かつ有効であるという点で、意見の一致をみた。そして弥生土器のタタキ技法と共通する韓国内の類例として、忠南古南里遺跡を追加できるとの教示をえた。また次の点はきわめて重要なのだけれども、楽浪郡のタタキ技法とは、峻別できる可能性が高いことがわかった。その結果、弥生土器のタタキ技法の波及経路は、楽浪郡とはことなった可能性が、一段と強まった。残る来年度に、この点を、さらに追求したい。本年は、海外調査として大韓民国漢陽大学校博物館において、忠清南道安眠島古南里貝塚出土の松菊里式土器を観察し、土器外面の凹凸が確実にタタキメと判定できるか、検討した。その結果、その凹凸に揺れや振れがないこと、6cm前後で途切れ連続しないこと、円弧状タタキメのパターンを描いていること、から貝殻条痕やハケメなど工具をひきずってつけた痕跡ではなく、タタキ技法による叩き部を器面に圧着してできるタタキメであることを確認した。また国立中央博物館の呉永賛氏、慶南発展研究員歴史文化センターの李盛周氏と、韓国タタキ技法の発展とその起源に関し議論を行うことができた。特に2001年夏に、呉永賛氏は国立中央博物館で開催された『楽浪展』で、土器を担当されたので、楽浪土器の特徴とその分布について最新の貴重なお考えをうかがった。また李盛周氏は、研究のテーマの一つがタタキ技法であったので、朝鮮半島におけるタタキ技法の導入から発展過程に関し、新しい知見をえた。国内においては、東京大学考古学研究室所蔵の楽浪土城出土土器を観察することができた。また特に近畿地方や九州地方において楽浪土器や三韓土器とされている土器を実際に観察した。そのうちには、原の辻遺跡、三雲遺跡、御床松原遺跡、巻向遺跡などの資料を含む。そして縄タタキが実際にきわめて多くの土器に、かつ様々な器形の土器に活用されている実態みることができた。また同時に多くの弥生土器を観察し、弥生土器と楽浪土器・三韓土器との技法的な差を検討した。
市民性育成を目指した初等教育段階地理授業の開発研究

平成19年度は、イギリスの資格・カリキュラム研究機構(QCA)が新しいナショナル・カリキュラムを発表した。それを受けて、地理授業開発はもとより、シティズンシップ教育を展開しているイギリスにおける地理教育内容編成の新たな動向に関する調査および資料収集に取り組んだ。1.イギリスにおける地理教育改革に関する調査イギリス地理学会顧問・ロンドン大学教育学部教授のDavid Lambert氏、バーミンガム大学教育学部上級講師Graham Butt氏を訪問し、地理教育がシティズンシップと連携を深めることの是非、新しいナショナル・カリキュラムについての意見、今後の動向について質疑を行った。2.イギリスにおけるシティズンシップ授業視察および研究団体や地域社会との連携に関する調査ヨーク大学上級講師のIan Davies氏を訪問し、シティズンシップ教育の動向と大学における教員養成について説明を受けた。また、カンブリア大学上級講師のPeter Brett氏の案内を受け、カーライル郊外にある学校を訪問し、地理的内容と関連するシティズンシップ授業を観察した。3.市民性育成を目指した地理授業構成についての発表QCAがナショナル・カリキュラムに準拠して作成したScheme of Workを分析し、地理教育において不可欠の内容である自国の地域や諸外国の地域を学ぶ地域学習において、シティズンシップといかに連携した単元編成がなされているか、授業レベルでどのような学習活動が設定されているかを明らかにした。その成果は、全国社会科教育学会第56回研究大会において発表し、フロアからの質疑や批判を踏まえて修正・加筆し、全国地理教育学会『地理教育研究』第1号に掲載された。研究課題を遂行するために、平成18年度は、市民科教育を新たに展開しているイギリスにおける調査および資料収集、そして、市民性育成を目指した地理教育内容開発に関する研究成果の概括化に取り組んだ。1.イギリスにおける地理教育・市民科教育の教育行政および教科書出版事業に関する調査イギリスで実際に展開されている教育行政、教科書出版事業について把握するために、イギリスの大手教科書出版会社ネルソン・ソーンズ社、教育技能省、ロンドン大学教育学部地理教育学科長のAshley Kent氏を訪問し、優れた地理教科書作成のための理論と方法、市民科の導入に関連する教育政策について質疑を行った。2.イギリスにおける市民科授業視察および研究団体や地域社会との連携に関する調査マンチェスター郊外にある女子中等学校を訪問し、初等教育段階における市民科授業を観察し、PSHEという他教科の授業とリンクさせた実践を確認することができた。また、ナッフィールド財団シティズンシップ教育評価部長のJenny Wales氏,CSV(Community Service Volunteer)本部所属研究員のPeterHayes氏を訪問し、研究団体やボランティア団体と学校教育の連携についてインタビューし、教育実践上有用である文献、教材などの資料提示を受けた。3.先行研究の成果と課題の概括化イギリスにおいて特に1970年代以降進んだ地理教育改革の成果を受けて開発されたオックスフォード地理プロジェクトを分析した。その結果、教育全体で担うべき目標である市民性育成のうち、70年代のそれは地理教育固有の内容、地理的課題を取り上げ、仮説験証や意思決定などの学習方法で他地域にも適用可能な理論や一般化、すなわち社会認識形成を意図したものであることを明らかにした。その詳細は、岐阜工業高等専門学校紀要42号において発表した。
脳ミトコンドリア障害のPETによるin vivo評価法とトレーサーの開発

A.目的:脳ミトコンドリア機能評価のためのPETトレーサーを作成し、その有効性を検討した。B.結果および成果1.培養神経細胞での検討:ミトコンドリア機能障害を評価する培養系モデルを用い、ラット海馬培養神経細胞にミトコンドリア呼吸阻害剤としてFCCP(10μM)を20分間投与し^<11>C-Pyruvate投与後の取り込みの変化をイメージングプレートで読みとり検討した。蛍光色素によりミトコンドリア膜電位の障害を検出でき、^<11>C-Pyruvateでは取り込みの低下として検出できた。2.動物モデルでの検討:成人ラットの脳線条体にミトコンドリア毒である3-nitropropionic acidを定位脳手術的に微量注入し病巣を作成、1週間後に^<11>C-Pyruvateをラットに静注し脳ミトコンドリア機能を評価した。トレーサー静注後3分までは脳血流に依存してトレーサーのactivityが増加しその後プラトーになった。病巣部では投与後1020分で^<11>C-Pyruvateの集積が低下しており、動物モデルでも培養細胞系と同様の結果が得られin vivoでミトコンドリア障害を検出できると考えられた。3.サル一過性脳虚血モデルでの検討:カニクイザルを用い、全身麻酔下に経眼窩的手術により中大脳動脈にクリップをかけ、3時間後にクリップを解除し一過性局所脳虚血をモデルを作成した。虚血前、虚血後2時間、3時間虚血解除後に^<15>O-O_2、^<15>O-COにて脳血流量、脳血液量、脳酸素代謝をPET scannerにて測定した。3時間の一過性脳虚血が確実に負荷されたことを確認後サルを飼育ケージに戻し、1週間後と4週間後に全身麻酔をかけ、1)脳血流量、脳血液量、脳酸素代謝、2)^<11>C-Pyruvate静注によるミトコンドリア機能、3)^<18>F-Fluorodeoxyglucose(^<18>F-FDG)による脳グルコース利用率、を検討した。その結果、1)^<11>C-Pyruvateは静注後約20分までは脳内に集積しにくく、約20分後から集積し始める。2)20分から60分までの脳における^<11>C-Pyruvateの集積は、病巣では正常脳に比べて低下していた。3)低下の領域と程度は、脳血流の低下より脳酸素代謝の低下に相関する傾向を示した。4)脳グルコース利用率の分布と類似していたが、正常脳の集積が低く、脳グルコース利用率が高くなる脳内の悪性腫瘍をより明瞭に描出する可能性があった。C.まとめ:^<11>C-Pyruvateをトレーサーとして静注しPET scanを行い20分以降の集積を評価することによりin vivoでの脳ミトコンドリア機能の低下部位(病巣)の描出が可能であった。