hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
超微細塑性加工による機能表面の開発

この結果、潤滑摩擦においては押込み加工痕形状を最適化することにより摩擦係数を低減できることを明らかにした。次に微細押込み加工による微細複合構造の製造方法を検討した。亜鉛をメッキした単結晶純銅の試験片の表面に微細押込み加工を行い、さらに余分なメッキ層を除去することにより、二種類の金属にて構成される微細構造を作成するプロセスを開発した。本年度は昨年度作成した微細押込み加工装置を用い、(1)硬脆材料の加工特性の検討、(2)光学的機能表面の開発、(3)単結晶金属の結晶組織の制御について検討した。(1)硬脆材料の加工特性の検討ナイフエッジ型ダイヤモンド工具を用いてソーダガラス、石英ガラス、水晶、シリコンについて押込み加工を行い、FIBにより加工痕深さを測定した。この測定に基づき押込み荷重-押込み深さ関係を検討し、それぞれの材料ごとの臨界加工深さを検討した。さらに理論的モデルを作成し、臨界加工深さと材料物性値の関係を検討した。さらにFIB装置を用いてサブミクロンサイズの微細ストラクチャダイヤモンド工具を作成し、石英ガラス、水晶、シリコンについて直径約200nmの微細穴列を作成することに成功した。(2)光学的機能表面の開発ナイフエッジ型ダイヤモンド工具、微細ストラクチャダイヤモンド工具を用いて石英ガラスに微細加工を施し、その透過率の変化を分光分析機により測定した。微細加工を施すことにより波長300nm以下の領域で透過率が低下することを明らかにした。これにより紫外線フィルターを構成できることを明らかにした。さらに、微細塑性加工により窪みをつけた石英ガラスに金をコーティングし、さらに余分な金を研磨により除去することにより、微細な金ドット(量子ドット)および微細配線を作成することに成功した。(3)単結晶金属の結晶組織の制御ナイフエッジ型ダイヤモンド工具により単結晶純銅表面に微細押込み加工を施し、その断面をFIBで観察し結晶構造の変化を検討した。さらに押込み痕に垂直な薄片をFIBで切り出し、その結晶方位をEBSDで分析した。その結果、微細押込み加工により結晶格子の回転が生じていること、また結晶方位により加工特性、結晶回転が異なることを明らかにした。本年度は、硬脆材料の延性脆性遷移挙動について理論的検討を行い、臨界加工深さに及ぼす要因を明らかにした。さらにソーダガラスに金コーティングを施し、超硬合金製ナイフエッジ工具を用い、通電加熱により臨界加工深さを増大させる手法について検討した。この実験により、理論的推察が正しいことを示すと共に、実用的に臨界加工深さを増大させる技術の可能性を示した。一方、シリコンウエハでは超硬合金が変形してしまい、本手法は適用できなかった。次に単結晶純銅を用い、結晶性材料の変形特性を実験的に検討した。結晶性材料は結晶異方性を有するため結晶方位の影響を受け、さらに塑性変形により結晶方位が変化する。そこでナイフエッジ工具を用いて結晶方位の判っている単結晶純銅試験片に微細押込み加工を行い、その断面をEBSD分析することにより、押込み加工による結晶方位変化を検討した。
イオニクス材料のメゾ構造制御

固体イオニクス材料では、結晶構造中におけるイオンの拡散が重要である。しかしこれを液体電解質並に高めることは、極めて困難である。本研究では、可動イオンとの反応表面積を増すことを目指して、界面活性剤(アルキルアンモニウム塩化物)をテンプレートとして共存させた水溶液より析出させたタングステン酸およびバナジン酸の構造、さらに加熱処理によって界面活性剤を取り除いた生成物の構造を調べ、界面活性剤イオンをテンプレートとして用いることによってメゾ多孔性のWO_3およびV_2O_5を得る可能性を検討することを研究目的とした。1.タングステン酸を析出させて界面活性剤を加えると、H_2WO_4・H_2Oの層間にイオン交換して界面活性剤の陽イオンが取り込まれたと思われる約2.5nmの大きな層間隔をもつ化合物が得られた。2.析出時に加える塩酸と界面活性剤の順序を入れ替えても、析出物のX線回折図には大きな変化はなかった。3.大気中で加熱処理すると、380°C付近で見られたタングステン酸の骨格構造を保っていると考えられる物質を経て、540°C付近で結晶性が極めて悪く大きな層間隔を持つ新たな層状物質が生成し,600°Cでは主成分であるWO_3とともに、層状ミセルを除去したのちの層構造に対応するのではないかと思われる低結晶性の成分も見られた。4.界面活性剤を共存させて析出させたバナジン酸においても、2.6nm以上の大きな層間隔をもつ化合物が得られ、透過電子顕微鏡によって対応する面間隔を持つ格子像が観察された。5.バナジン酸から得られた熱分解生成物の粉末X線回折にも、タングステン酸の場合と同様の層状ミセルを除去した後の層構造に対応するのではないかと思われる低結晶性の成分がV_2O_5とともに見られた。
抗生物質カルナミシンB_1の合成と構造活性相関の研究

抗生物質カルナミシンB_1がピリジン環とチアゾール環の二つの骨格から成ることから、各々を別途合成した後カップリングによる合成を合成戦略として研究を進めた。1.まず、2-位に炭素数5個のアルキル側鎖を持つチアゾール骨格の合成は、レブリン酸を出発物質として数行程で得られるペンテニルアイオダイド誘導体とチオアミドとクロロアセトニトリルを出発物質として合成した2,4-ジブロモチアゾールをエーテル中ブチルリチウム存在下カップリングさせることにより合成に成功した。2.一方、4,5-位にメトキシ基を持つ3-ヒドロキシピリジン骨格の構築はジグリコール酸エステルとシュウ酸エステルの縮合によって得られる3,4-ジメトキシフラン誘導体からのピリジン誘導体への変換を検討した。メトキシ基を持たないフラン誘導体では、電解反応を鍵反応としたピリジン骨格への変換が有効であったが、3,4-ジメトキシフラン誘導体からの反応では、反応系が複雑となり、目的とするピリジン誘導体を確認することは出来なかった。そこで、電解反応からメタノール中臭素を作用させる反応条件下3,4-ジメトキシフラン誘導体を処理した後、還元、酸処理によるピリジン骨格への変換を試みたところ、目的とする4,5-ジメトキシ-3-ヒドロキシピリジンが高収率で得られることを確認した。これは、フランからの3-ヒドロキシピリジンへの新たな変換方法を開拓したことになる。現在、上記の結果を基に、ピリジン骨格とチアゾール誘導体のカップリングを試み、カルナミシンB_1の全合成を進めると共に、合成フラグメントを用いた構造活性相関の研究を進めている。
超高エネルギーガンマ線天文学の全貌の開拓

約半世紀にもわたる努力の結果、最近になって漸く確立した超高エネルギーガンマ線による宇宙観測の全体像を把握すべく考察を試みるために、これまでに検出されたガンマ線天体についてのレビユー論文を作成し、宇宙の超高エネルギー現象についての今後の発展方向を展望した。銀河系内超高エネルギーガンマ線源の位置、広がりの大きさなどについて、ガンマ線強度の観測データが銀河河円盤内宇宙線による拡散ガンマ線などによって受ける影響の大きさ、データの取り扱い方の違いが解析結果に与える不定性があることを示した。10^<20>eV(電子ボルト)に達するエネルギーをもつ宇宙線の起源を探りつつ、宇宙の進化・発展の物理過程と非熱的超高エネルギー粒子の関係を考察する。超高エネルギーガンマ線観測によって、超新星残骸や銀河団の構造形成等における超高エネルギー粒子のふるまいを推察する。電波からX線、ガンマ線の多波長にわたる高エネルギー天体物理学と超高エネルギー粒子やニュートリノなどを観測手段とする粒子天体物理学との間の「橋渡し」となる超高エネルギーガンマ線天文学の今後の研究のシナリオを展望・構築する。1.近傍銀河に閉じ込められた宇宙線と超高エネルギーガンマ線放射との関係を考察しつつ、近傍の普通銀河(normal galaxy)で生成されている宇宙線強度とその結果放出されるガンマ線強度の推定を行い、普通銀河からの超高エネルギーガンマ線検出の可能性を論じる。2.磁場の局所的な変動を考慮したジッター放射が超高エネルギーガンマ線源に存在している可能性を論じるなど、これまで十分に吟味されていない放射機構についてのモデルを構築する。3.宇宙線の天の川銀河内の伝播とガンマ線スペクトルのべキとの関係について考察し、銀河全体からの超高エネルギーガンマ線放射の量を評価する、などの検討を開始した。「超高エネルギーガンマ線天文学の全貌」の考察のために、海外の研究協力者との総計4人の共著論文として、超高エネルギーガンマ線天文学の現状と将来についてのレビュー論文(英文タイトル"High Energy Astrophysics with Ground Based Gamma-RayDetectors")を完成させ出版した。内容の一例をあげると、現在までに観測されている約70個の天体を超高エネルギーガンマ線源を整理し統一的な観点からカタログとしてまとめ、「超高エネルギーガンマ線天文学の全貌」を描き、考察した。この世界的な視点からの展望に平行して、わが国における超高エネルギーガンマ線天文学の展望・方針を考察した。日本物理学会の2009年春の年会に於いて、「超高エネルギーガンマ線天文学の展望-宇宙線物理学の将来:世界と日本」を主題とするシンポジウムを開催し、6人の講演者の一人として参加した。講演の題目は「TeVガンマ線による近傍銀河の系統的研究:物理的意義と観測可能性」であり、1.近傍銀河内で生成・加速され、それらの各銀河内に閉じ込められた宇宙線と超高エネルギーガン々線放射との関係、すなわち近傍の普通銀河(normal galaxy)内の宇宙線強度とその結果放出されるガンマ線強度の推定2.銀河の形成・進化に宇宙線が果たす役割、ガンマ線強度や銀河質量との関係、暗黒物質からのガンマ線強度3.銀河系外空間に於ける宇宙線強度、1020電子ボルト領域の最高エネルギー宇宙線や宇宙背景放射の関係などについての研究の現状をまとめた。第31回宇宙線国際会議(ポーランド)等に参加するなど、「超高エネルギーガンマ線天文学の全貌」の考察のために、海外の研究協力者との共同研究を続行した。超高エネルギーガンマ線源の検出方法についての考察を、銀河系内の広がりを持ったガンマ線源について行った。オーストラリアに於いてこれまで行ってきた観測(CANGAROOプロジェクト)によって発見された超高エネルギーガンマ線源の信号に関して、後続のグループによる観測結果が信号を確認できない、あるいは強度等について無視できない大きな食い違いのある結果が報告・指摘される状況があった。超高エネルギーガンマ線の観測を実験的に推進するための懸案となっていたこの問題を、そのような事例の一つ、ガンマ線パルサー星雲PSR B1706-44について、原因の究明を行った。すなわち、最近の観測データをさまざまな方法で解析すること、その解析処方の違いと超高エネルギーガンマ線の放射メカニズムとの関連等について一般的な考察を加えた。銀河円盤内に閉じ込められた宇宙線が拡散ガンマ線を放射することはよく知られているが、宇宙線の加速源すなわち超高エネルギーガンマ線源の近傍に於いては、源からのガンマ線とその周囲に漏れだした超高エネルギー宇宙線の幾何学的関係はさまざまのバライエティに富んでいる可能性があり、観測結果に与える影響を考察した。その結果、(1)宇宙線粒子による雑音を補正するためにガンマ線放射による事象を含まないと仮定されるデータセットが銀河円盤内宇宙線による拡散ガンマ線を含んでいる可能性があること、

(2)拡散ガンマ線の影響を受けて、点状の源からの超高エネルギーガンマ線の見かけ上の位置、および(3)広がりの角度あるいはガンマ線強度の観測値が変化すること、したがって、(4)これらの効果が、雑音を評価するためのデータ解析の方法および使用される望遠鏡の性能に依存しているとの結論を得た。超高エネルギーガンマ線の観測に関する今後の研究の発展方向を探るために11月にドイツで開催された赤外線背景放射についてのワークショップ、12月の名古屋での最高エネルギー宇宙線に関する国際シンポジウム等に参加し、「超高エネルギーガンマ線天文学の全貌」を把握するために、海外の研究協力者との共同研究を続行しつつ、超高エネルギーガンマ線天文学と周辺領域との関係を探った。すなわち(1)超高エネルギーガンマ線が宇宙空間を伝播する過程に於いて背景放射の電磁波と衝突して起きるガンマ線の吸収、赤外線背景放射強度とガンマ線強度との関係、その結果放出される電子陽電子が引き起こす異常な効果などについて(2)現在の時点で観測されている最高エネルギー領域の宇宙線の観測結果を、宇宙線が2.7Kの背景放射のマイクロ波と衝突することにより生じるエネルギースペクトルのいわゆるGZK切断の効果との関連性について考察を行った。(1)は、暗黒物質の検証や極めて高いエネルギー領域でのロレンツ変換不変性の破れなど、素粒子相互作用について起されている「基本的な諸課題」に関係しており、ガンマ線天文学と素粒子物理学の今後の関係を予想するために重要である。(2)は現在、主として10の12乗電子ボルト程度以下のエネルギー領域で行われている超高エネルギーガンマ線天文学をさらに高い10の13-15乗領域、さらには最高エネルギー領域宇宙線の10の19-20乗領域の宇宙線現象を理解するために必要となっている。今年度におけるこれらの考察の結果を、超高エネルギーガンマ線の観測による超高エネルギー現象の理解を、銀河全体の構造、生成と進化との関わり方を視点としつつ、今後さらに発展させていく予定である。
電子移動型炭素-炭素および炭素-ケイ素結合形成反応における動的立体化学制御

本研究では、金属または電極から有機化合物への電子移動型反応により、固液不均一界面上で生成する不安定活性種を経由する反応の立体化学を種々の方法により動的制御することにより、通常の均一溶液中ではみられない特異な高立体選択的炭素-炭素結合および炭素-ケイ素結合形成反応を開発した。例えば、芳香族α,β-不飽和カルボニル化合物としてクマリン誘導体を用いて、入手が極めて容易な市販のグリニャール反応用剤状金属Mgを何の前処理も施さずに存在させて位置選択的なβ-炭素-アシル化反応を行えば、β-アシル基とα-水素原子がトランス付加した、熱力学的に不利な立体異性体が9298%の高い立体選択性を有して優先的に得られる事が判明した。また、同様な条件下における金属Mgからの電子移動型反応によるクマリン誘導体やジメチル1,2-ジハイドロ-2,3-ピリジンジカルボキシレートへの炭素-シリル化反応においても、極めて高立体選択的に熱力学的に不利な単一の立体異性体だけが得られた。一方、2-置換-3-クロロテトラハイドロフラン類の電極還元反応による3-ブテン-1-オール類への脱クロル環開裂反応では、cis体からは(Z)体が、trans体からは(E)体が、それぞれ約90%程度の立体特異性を有して得られた。さらに、ジクロロ酢酸メチルと種々の脂肪族アルデヒドの反応性亜鉛陽極を用いた電極還元法によるクロスカップリング反応から、立体選択的に(Z)-α-クロログリシジルエステルが得られた。更に、超音波照射下での電極還元反応では、アセトフェノン類の還元2量体のmeso/dl比の著しい増大や、1,2-ジプロモエタンの還元脱離からのオレフィンのcls/trans比の極度な現象、などの超音波立体化学効果の観測に初めて成功した。(N-ル-N-α-フェネチルアミノ)メチルアルキルケトンを隔膜付き電解セル中にて支持電解金としてEt_4NOTsを含むメタノール-ジオキサン混合溶媒(またはDMF)中にて電極還元した後、接触水素化反応してフェネチル基を除けば、高選択的な分子内環化反応が起こり、熱力学的により不利なシス-3,4-ジアルキル-3-ピロリジノール類だけが高立体選択的(トランス体は1%以下)に得られた。この反応では最初の電子移動で生成するカルボニル基のアニオンラジカルがラジカル的な環化反応により選択的に5員環を生成し、殆ど協奏的な第2の電子移動により生成するジアニオン中間体での電子反発作用により、隣接するアルキル基はシス配置になるものと思われる。今後の問題点としては、生成物収率が必ずしも良好ではないので、溶媒組成、反応温度、支持電解質の種類と量、電解電位などの反応条件を検討することによる収率向上を目指す。さらに、置換基Yにキラール補助基を用いてジアステレオ選択的不斉誘導および、N-エチルキニーネニウムトシレートなどのキラール支持電解質を用いるエナンチオ選択的な不斉誘導をを検討する。次に、反応性金属陽極として金属亜鉛を陽陰極に備えた無隔膜電解セル中にて、脂肪族アルデヒドの存在下トリクロ口酢酸エステルを電解すれば、還元的クロス-カップリング反応が起こり対応する(Z)-クロログリシジルエステルだけが立体選択的に効率よく得られた。今後の問題点としては、カルボニル化合物の種類に制限があるので、種々反応条件等の検討により、一般性の拡大を図る。また、キラールなトリクロロ酢酸エステルや対応するアミドを用いるジアステレオ選択的不斉誘導および、N-エチルキニーネニウムトシレート等のキラール支持電解質を用いるエナンチオ選択的な不斉誘導をを検討する。

本研究では、芳香族α,β-不飽和カルボニル化合物としてクマリン誘導体を用いて、入手が極めて容易な市販のグリニャール反応用削状金属Mgを何の前処理も施さずに存在させて位置選択的な炭素-アシル化反応を行えば、アシル基と水素原子がトランス付加した、熱力学的に不利な立体異性体が92-98%の高い立体選択性を有して得られる事が判明した。この結果は、1-シクロヘキセンカルボン酸エチルの電極還元反応による炭素-アシル化反応が、非立体選択的に進行する事と興味深い対比を示している。反応は、Mg金属が3位および4位のアルキル基の反対側から近づいて電子移動が起こり、生成するアニオンラジカルの4位炭素原子にアシル基が金属Mg(またはMg^<+2>イオン)と同じ側から近接し、求電子攻撃する。更に、ほぼ協奏的に第2の電子移動が起こり、生成する3位炭素上のカルバニオンに金属Mgの反対側からプロトン化が起こっていると考えられる。結果的には立体的に嵩高い置換基とシス位(同じ側)にアシル基が導入された立体異性体が圧倒的に多く生成する。さらに、金属Mgからの電子移動反応による炭素-シリル化反応における立体化学について考察した結果、極めて高い立体選択性有して反応は進行することを見出した。例えば、3-メチルクマリンを過剰のMe_3SiClの存在下にて、金属Mgにて処理すればシス-3-メチル-4-トリメチルシリルジヒドロクマリンだけがほぼ単一立体異性体として、65%の収率で得られた。更に、ジメチル2、3-ピリジンジカルボキシレートをメタノール中Et_4OTs/NH_4Clでの電極還元反応により、定量的に得られる対応する1、2-ジハイドロ誘導体を用いて過剰のMe_3SiClの存在下、金属Mgによる電子移動型炭素-シリル化反応を行えば、極めて高い立体選択的に単一の4-トリメチルシリル-1、2、3、4-テトラハイドロピリジン誘導体が得られた。同一分子内のヘテロ原子のβ-炭素原子上にハロゲン原子やトシル基などの良好な脱離基を持つヘテロ環飽和化合物の、SmI2を用いた還元反応では、反応基質がcis及びtransいずれからも対応するオレフィンアルコール体の立体構造はtrans体のみ得られ、また金属Naを用いる反応では低い立体特異性しか得られない。本研究の電極還元法を用いた場合では、反応基質がcis体からはcis体のオレフィンアルコール体が、trans体からはtrans体のオレフィンアルコール体が、それぞれ優先的に生成することが確認される事から、立体特異性がより以上に保持されており第2の電子移動速度がより大きいと推測される。本研究の電極還元反応において、NiBr_2・bipy(10wt%)を添加することにより、立体特異性は一般的に大幅に向上し、特に環開裂したオレフィンアルコールが二次的な還元による水素添加反応を受けない2位の置換基Rがアルキル基の場合は、90%以上の立体特異性を示した。NiBr_2・bipyの添加はsp3アニオンへの配位による安定化のためラジカルからアニオンへの移行がより速くなることにより、より大きな立体特異性が発揮されると考えられる。更に、超音波照射下での電極還元反応では、アセトフェノン類の還元2量体のmeso/dl比の著しい増大や、1,2-ジブロモエタンの還元脱離からのオレフィンのcis/trans比の極度な現象、などの超音波立体化学効果の観測に初めて成功した。
シナプス強化の過程における特異的タンパク質合成の解析

本計画ではシナプス後部に局在するmRNAの多数を効率的に検出,同定し,さらにはそれらの遺伝子クローニングを行うことを目的として研究を行った.ラット大脳からシナプス後肥厚部(PSD)を単離し,そこからRNAを抽出した.まずcDNAを作り,それをスターティングマテリアルとして,3'端に適当なヌクレオチドの組み合わせで結合したオリゴdTの混合物をanchor primerとし,もう一方には,任意の配列を持ったオリゴヌクレオチドの混合物をarbitorary primerとして用いて,アイソトープ標識デオキシヌクレオチド存在下でPCRを行った.得られたPCB産物を電気泳動で分離し、オートラジオグラフィーにて検出,同定した.上記で用いた乾燥ポリアクリルアミドゲルから,個々のバンドを正確に切り取り,ゲル内に含まれる約650種のDNAを抽出・回収し,再びPCRにて増幅して,アガロースゲル電気泳動で精製した.こうして得られたDNAのうち,現在までに約150種ほどの塩基配列を決定した.DNAデーターベースによるホモロジー検索の結果、23種類の遺伝子が既知のものであった.既にdendriteにmRNAが局在することが明らかにされているものの中ではMAP2が検出されていたが、他のものはそのmRNAのdendriteへの局在は報告されていないものであった.今回新たに未知の遺伝子として、しかもそのmRNAがdendriteに局在する可能性のあるものとして108個が見つかった.我々はそれらを仮にDem gene(遺伝子産物はDem protein)と名付けた.それらのうち,150 base以上の長さを持つ34クローンについて,in situ hybridizationを行いmRNAの局在を検証したところ,少なくとも16クローンのmRNAがdendriteに局在していることがわかった.以上の結果から,dendriteやPSD近傍に局在する遺伝子やタンパク質を同定するための方法として,我々の方法は十分に有効かつ効率の良い方法であることがわかった.また,現在までに異なった配列を持つものとして100種以上が確認され,なおがつまだ配列決定を待つものが450種ほどあることを考えると,mRNAがdendriteに局在するものの数は現在知られているよりもはるかに多く、少なくとも千のオーダーであると推定された.現在,残りの約450種の遺伝子の塩基配列決定と,in situ hybridizationでdendriteにmRNAが局在することが確認されたもののfull lengthを含む遺伝子のクローニングを進めている.本計画ではシナプス後部に局在するmRNAの多数を効率的に検出,同定し,さらにはそれらの遺伝子クローニングを行うことを目的として研究を行った.ラット大脳からシナプス後肥厚部(PSD)を単離し,そこからRNAを抽出した.まずcDNAを作り,それをスターティングマテリアルとして,3'端に適当なヌクレオチドの組み合わせで結合したオリゴdTの混合物をanchor primerとし,もう一方には,任意の配列を持ったオリゴヌクレオチドの混合物をarbitorary primerとして用いて,アイソトープ標識デオキシヌクレオチド存在下でPCRを行った.得られたPCB産物を電気泳動で分離し、オートラジオグラフィーにて検出,同定した.上記で用いた乾燥ポリアクリルアミドゲルから,個々のバンドを正確に切り取り,ゲル内に含まれる約650種のDNAを抽出・回収し,再びPCRにて増幅して,アガロースゲル電気泳動で精製した.こうして得られたDNAのうち,現在までに約150種ほどの塩基配列を決定した.DNAデーターベースによるホモロジー検索の結果、23種類の遺伝子が既知のものであった.既にdendriteにmRNAが局在することが明らかにされているものの中ではMAP2が検出されていたが、他のものはそのmRNAのdendriteへの局在は報告されていないものであった.今回新たに未知の遺伝子として、しかもそのmRNAがdendriteに局在する可能性のあるものとして108個が見つかった.我々はそれらを仮にDem gene(遺伝子産物はDem protein)と名付けた.それらのうち,150 base以上の長さを持つ34クローンについて,in situ hybridizationを行いmRNAの局在を検証したところ,少なくとも16クローンのmRNAがdendriteに局在していることがわかった.以上の結果から,dendriteやPSD近傍に局在する遺伝子やタンパク質を同定するための方法として,我々の方法は十分に有効かつ効率の良い方法であることがわかった.また,現在までに異なった配列を持つものとして100種以上が確認され,なおがつまだ配列決定を待つものが450種ほどあることを考えると,mRNAがdendriteに局在するものの数は現在知られているよりもはるかに多く、少なくとも千のオーダーであると推定された.現在,残りの約450種の遺伝子の塩基配列決定と,in situ hybridizationでdendriteにmRNAが局在することが確認されたもののfull lengthを含む遺伝子のクローニングを進めている.
放射線発がんにおける標的遺伝子の同定

1.放射線発がんの過程で感受性に関わる遺伝子を明らかにするため,BALB/cHeAとSTS/Aとのコンジェニックマウスを作成して,X線分割照射誘発胸腺リンパ腫の実験系を用いた.4番染色体のほか16番染色体には発がん感受性を修飾する二つの遺伝子座が存在した.16番染色体セントロメア近くにマップされるDNA-PKcs遺伝子において,2系統間で遺伝子の中央付近とカイネースドメイン近傍にアミノ酸置換をもたらす塩基配列の違いを認めた.またSTS型はBALB/c型の高い酵素活性は5-10倍の違いがあった.これらの結果はDNA-PKcsの多型に基づく活性の違いがBALB/cとSTSとの間の放射線リンパ腫感受性差の要因の一つである事を示した.2.Atmとp53のヘテロ欠損マウスにおける乳癌の発生を調べ,両遺伝子の発がんへの寄与を解析した.さらに乳癌のLOHを調査し,がん抑制遺伝子の領域を推定した.(1)BALB/cHeA-p53^<KO/+>とMSM/Ms-Atm^<KO/+>を交配したF_1雌マウスに5GyのX線を照射したところ,乳癌はp53^<KO/+>Atm^<+/+>マウスでは31%,p53^<KO/+>Atm^<KO/+>マウスでは58%に発生した.p53ヘテロ欠損が乳癌を発生させ,Atmヘテロ欠損は乳癌の発生をさらに増加させた.(2)放射線照射により,乳癌の発生率は変わらなかったが,発生時期は早まった.(3)ゲノムワイドのLOHスクリーニングより5番,8番,9番,10番,11番,12番染色体において比較的高頻度のLOHが観察された.(4)8番染色体については,D8Mit45(40cM)から8Mit120(61cM)までの領域において,12番染色体については少なくとも2つの領域において,高頻度のLOHを発見した.(5)53^<KO/+>マウスに発生した乳癌41例中40例(98%)においてp53の野生型アリルが消失しており,乳癌発症にp53の機能喪失が主要な役割を演じていることが判った.1.放射線発がんの過程で感受性に関わる遺伝子を明らかにするため,BALB/cHeAとSTS/Aとのコンジェニックマウスを作成して,X線分割照射誘発胸腺リンパ腫の実験系を用いた.4番染色体のほか16番染色体には発がん感受性を修飾する二つの遺伝子座が存在した.16番染色体セントロメア近くにマップされるDNA-PKcs遺伝子において,2系統間で遺伝子の中央付近とカイネースドメイン近傍にアミノ酸置換をもたらす塩基配列の違いを認めた.またSTS型はBALB/c型の高い酵素活性は5-10倍の違いがあった.これらの結果はDNA-PKcsの多型に基づく活性の違いがBALB/cとSTSとの間の放射線リンパ腫感受性差の要因の一つである事を示した.2.Atmとp53のヘテロ欠損マウスにおける乳癌の発生を調べ,両遺伝子の発がんへの寄与を解析した.さらに乳癌のLOHを調査し,がん抑制遺伝子の領域を推定した.(1)BALB/cHeA-p53^<KO/+>とMSM/Ms-Atm^<KO/+>を交配したF_1雌マウスに5GyのX線を照射したところ,乳癌はp53^<KO/+>Atm^<+/+>マウスでは31%,p53^<KO/+>Atm^<KO/+>マウスでは58%に発生した.p53ヘテロ欠損が乳癌を発生させ,Atmヘテロ欠損は乳癌の発生をさらに増加させた.(2)放射線照射により,乳癌の発生率は変わらなかったが,発生時期は早まった.(3)ゲノムワイドのLOHスクリーニングより5番,8番,9番,10番,11番,12番染色体において比較的高頻度のLOHが観察された.(4)8番染色体については,D8Mit45(40cM)から8Mit120(61cM)までの領域において,12番染色体については少なくとも2つの領域において,高頻度のLOHを発見した.(5)53^<KO/+>マウスに発生した乳癌41例中40例(98%)においてp53の野生型アリルが消失しており,乳癌発症にp53の機能喪失が主要な役割を演じていることが判った.放射線発がんの過程で感受性に関わる遺伝子を明らかにするため、BALB/cHeAとSTS/Aとのコンジェニックマウスを作成して、X線分割照射誘発胸腺リンパ腫の実験系を用いた。16番染色体には発がん感受性を変える二つの遺伝子座が存在した。セントロメア近くにマップされる発がん感受性遺伝子座はアポトーシス感受性遺伝子座ともオーバーラップする。この遺伝子座が、DNA二本鎖切断修復とVDJ組み換えに必須のDNA-PKcs遺伝子近傍に存在することから、DNA-PKcs遺伝子がこの感受性の候補遺伝子であるかどうか検討した。DNA-PKcs遺伝子の中央付近とカイネースドメイン近傍にアミノ酸置換をもたらす塩基配列の違いを認めた。近交系マウス14系統のDNA-PKcs遺伝子のPCR産物は、制限酵素消化とSSCPによってBALB/c型とSTS型とに分かれ多型を示した。

STS型DNA-PKcsはBALB/c型の5-10倍高い酵素活性を示した。DNA-PKcsの遺伝子型がSTSホモのマウスはBALB/cに比べ放射線リンパ腫に低感受性であった。以上のように、DNA-PKcsの多型に基づく活性の違いがBALB/cとSTSとの間の放射線リンパ腫感受性差の要因の一つであると考えられた。これまでリンパ腫発生の遺伝学的研究および分子生物学的研究によって、がん抑制遺伝子の探索を行なってきた。種々のF_1マウスリンパ腫を用いたヘテロ接合性の消失(LOH)の解析から、がん抑制遺伝子は4,9,11,12,16,19番染色体に存在することが予想された。本年は、(STS/A-p53^-x MSM/Ms)F_1マウス及び(BALB/c x STS)F_1マウスのリンパ腫におけるLOHを解析した。得られた結果を以下に記す。1.p53ヘテロ欠損と協調して現れた9番染色体の新規LOH領域では、STS由来アリルの選択的消失が見られた。このことは9番染色体にp53と協調して働き且つ、発がん感受性に関わるがん抑制遺伝子の存在を示唆している。2.16番染色体にもp53遺伝子と強く協調して働くがん抑制遺伝子の存在が示された。3.12番染色体のLOHは3種類のF_1マウスに共通して高頻度で現れたが、19番染色体のLOHの出現は系統の組み合わせに強く依存した。4.STS由来のアリルをもつF_1マウスにおいて、4番染色体上のLOHが検出され、且つリンパ腫抵抗性のSTS由来アリルが選択的に消失していることから、4番染色体にも、発がん感受性に関わるがん抑制遺伝子が存在していることが示された。5.4番と19番染色体上で観察された長い領域にわたるLOHは、大部分が体細胞組換えによるもので、ごく少数例は染色体不分離によるものであると考えられる。これらの場合変異又はメチル化により不活性化されたがん抑制遺伝子が体細胞組換えによってホモ接合体になること(homozygous dysfunction)ががん化の重要な機構の一つであると推察される。Atmとp53ヘテロ欠損マウスにおける乳癌の発生を調べ、両遺伝子の発がんへの寄与を解析した。さらに乳癌のヘテロ接合性の消失(LOH)を調査し、がん抑制遺伝子の領域を推定した。1.BALB/cHeA-p53^<KO/+>KとMSM/Ms-Atm^<KO/+>を交配したF_1雌マウスに5GyのX線を照射したところ,乳癌はp53^<KO/+>Atm^<+/+>マウスでは33%,p53^<KO/+>Atm^<KO/+>マウスでは61%に発生した.しかし,p53^<+/+>Atm^<+/+>マウス及びp53^<+/+>Atm^<KO/+>マウスでは乳癌は発生しなかった.2.放射線照射したマウスにおける乳癌の発生は20週から38週経過の期間に集中し,それらの遺伝子型はすべてp53がヘテロであった.3.ゲノムワイドのLOHスクリーニングより5番,8番,9番,10番,11番,12番染色体において比較的高頻度のLOHが観察された.4.8番染色体についてLOHを調べたところ,D8Mit45(40cM)から8Mit120(61cM)までの領域において高頻度のLOH領域を発見した.この領域はヒトの乳癌でがん抑制遺伝子の存在が強く示唆されている16q22-23に相当する.5.12番染色体には少なくとも2つの高頻度のLOH領域が存在した.6.セントロメア側の広いLOH領域では,その頻度は66%に達した.
敗血症性脳症の積極的治療介入方法の探索

本研究では、敗血症性脳症の病態機構および積極的治療介入方法を見出すため、1)敗血症性モデルマウスの構築と評価、2)脳神経細胞受容体の観点から脳症の病態および治療介入効果の検討、3)抗炎症性経路賦活化による治療介入効果の検討を試みた。その結果、ヒストンアセチル化による神経細胞受容体、および炎症性サイトカインの制御による治療介入可能性が見出された。抗炎症経路賦活化により病態は改善される可能性を示したが、今後の検討が必要である。目的:H24年度に確立した敗血症性脳症の病態および治療介入効果の検討方法を用い、脳機能の神経伝達物質の観点から洞察を加えた。敗血症性脳症マウスを用い、感覚機能異常におけるNMDA型グルタミン酸受容体NR2Bサブユニット(以後NR2Bと記載)、および炎症性生理活性タンパク質インターロイキン1受容体(以後IL-1Rと記載)の役割を検討した。実験:敗血症性脳症マウスを作製し、20時間後にマウス側脳室にNR2B特異的アンタゴニストRo25-6981を0.2 g投与し、敗血症に伴う感覚機能の回復効果を検討した。行動学的解析にHot plate試験(脳機能検査)、tail immersion試験(反射機能検査)を用い、生化学的解析として、免疫染色法、免疫沈降法を用いた。結果:以下の結果が得られた。1.行動学的解析:敗血症性脳症においてHotplate試験にのみ遅延が生じ、Ro25-6981注入マウスは正常マウスまで回復した。2.生化学的解析:敗血症性脳症において、NR2B、およびIL-1Rの発現上昇がみられ、Ro25-6981マウスでは正常レベルに回復した。さらに免疫沈降法により、NR2BとIL-1Rそれぞれにおいてバンドが検出された。結論:敗血症性脳症の感覚機能異常においてはNR2BサブユニットがIL-1Rの発現上昇に関わり、重要な役割を果たしていることが本研究により初めて分かった。発表:以上の結果は、第36回日本神経科学学会(H25年度)、および京都大学主催の研究発表会にて研究発表を行った。今後論文発表を行うべく、データの検証を行っていく。敗血症性脳症の病態生理学的メカニズムを明らかにする目的で、敗血症マウスモデルを作成し、脳症における病態生理学的な解析を行った。敗血症マウスモデルは、盲腸結紮穿刺およびリポポリサッカライド(1mg,腹腔内投与)により作製した。本マウスモデルにおいてはほとんどが20hrで致死に達し、その1-2時間前に脳症を発症することが他のグループによるこれまでの研究から明らかになっている。そこで、敗血症誘導後18hrにおける脳の器質的変化を調べた。その結果、細胞外マトリックス分解酵素群のうちMMP-9 (ゼラチナーゼ)の活性が顕著に増加していることが免疫染色法、ウェスタンブロッティング法により明らかとなった。次に、麻酔下のマウス脳に記録電極を差し込み、下肢痛覚神経刺激時の誘発電位を測定した。この記録電極は記録部分のみ(100-200μm)が導出し、他の部分はテフロンで絶縁しているため、局所的な脳神経細胞による誘発電位のみが記録できる。敗血症マウスでは体性感覚野、視床、前頭皮質における誘発電位の振幅が著しく減少した。以上の敗血症性脳症による生化学的、電気生理学的変化はMMPの阻害剤(GM6001)によって抑えられた。以上の結果から敗血症性脳症の病態発生に伴う感覚神経障害には細胞外マトリックスが関わっており、早い段階でその活性を制御することが障害を抑える上で重要であることが示唆される。以上の成果はBiochemistry&Pharmacology 2(1)(2013)1-7 (査読有、責任著者:代表研究者)に掲載された。H26年度においては、敗血症性脳症におけるコリン作動性抗炎症経路腑活化による治療介入効果を主に生理学実験により検討した。これまで、行ってきた研究手法に基づき、電気生理実験および分子生物学実験を組み合わせた研究を行った。まず、リポポリサッカライドを腹腔注射したマウス、および盲腸穿孔穿刺(Cecal ligation and puncture)により敗血症マウスを作製し、18時間飼育する(敗血症脳症マウスの作成)。本マウスでは脳機能障害おこり、敗血症性脳症様の現象が起きていることは、すでに報告済みである(ImamuraらNeuroscience (2011)& Wang and ImamuraらBiochemistry and Pharmacology (2013))。その後、コントロールマウス(同様の実験操作を加えているが、敗血症は誘導していない)および敗血症を誘導したマウスをそれぞれペントバルビタールで麻酔した。両マウス群を用い、麻酔下において、マウスに痛みがないことを確認した。その後、頸部迷走神経を露出させ、迷走神経に接触させた部分のみ導通があり、それ以外はシリコンコーティングにより絶縁させた記録電極をセットした。電気または超音波パルスを加えた際に起こる誘発電位を確認しながら、迷走神経活動を腑活化させ、敗血症の改善効果を観測した。その結果、1)迷走神経活動の上昇、2)生存率の向上、3)脳障害の割合の減少が見いだされた。これらの結果から、敗血症性脳症マウスにおいて迷走神経の腑活化は改善効果傾向を示すことが分かった。

以上の結果は、学会発表および英文国際誌に投稿準備中である。H27年度においては、in vivoイメージング法により敗血症性脳症マウスモデルの病態および積極的治療介入の可能性について検討した。実験では、生体の蛍光透過性の高い量子ドットを作成し、マウス尾静脈から投与してマウス病態を可視化した。本量子ドットは1100nmで最大蛍光発光を示し、その発光は、頭蓋骨および皮膚を透過する。リポポリサッカライド(LPS, 1.0mg)を腹腔投与した敗血症マウスを作成した。18時間後脳症を発症したマウスの頭部から病態イメージングを行った。その結果、Sham群(敗血症でない)マウスと比較して、敗血症マウスにおいては脳血管に沿って血栓様の構造が新たに見出された。さらに、マウスから採取した血漿サンプルをELISA法により解析したところ、血栓のマーカーであるトロンビン-アンチトロンビン複合体が有意に上昇した。また、以上の変化は臨床においてもしばしば治療介入に用いられるヘパリン投与により有意に抑えられた。以上の結果から、敗血症マウスにおいて血液中に血栓が起こりやすい状態にあることおよび近赤外量子ドットは敗血症に伴う血栓を非侵襲的に可視化することに有用である可能性が示唆される。以上の結果は、H27年度において学会発表(講演)を行い、H28年度においてもさらなる進捗状況について国際学会(国際電気学会)発表を行う予定である。また、本研究成果はH28年度以降に論文掲載予定である。研究計画書に書かれた通り、本年度はすでに近赤外を用いた光イメージング装置による測定を行い、生きた状態のマウスから非侵襲計測法により、敗血症における脳病態変化を測定した。また、これまでの研究成果はすでに原著論文として報告しており、本年度はそれらに加え、光イメージングの成果について国際学会発表および論文を執筆している。本研究では、敗血症性脳症の病態機構および積極的治療介入方法を見出すため、1)敗血症性モデルマウスの構築と評価、2)脳神経細胞受容体の観点から脳症の病態および治療介入効果の検討、3)抗炎症性経路賦活化による治療介入効果の検討を試みた。その結果、ヒストンアセチル化による神経細胞受容体、および炎症性サイトカインの制御による治療介入可能性が見出された。抗炎症経路賦活化により病態は改善される可能性を示したが、今後の検討が必要である。当初の目標では当初H26までマウスモデル作成および生理機能解析全般を行い、分子イメージングに向けた先鞭をつけるという目標であった。本年度は研究実施開始から3年目であるが、敗血症性脳症における記憶障害および感覚機能異常などを含めた生理機能の評価および分子機構に洞察をくわえることができ、多数の英文国際雑誌に論文掲載もしくは印刷中という状況まで達成できた。また、代表研究者は4月から所属を当該研究課題にもっとも適した研究室である理化学研究所に移し、研究をさらに展開していく予定である。以上の状況から判断すると、本研究課題は順調に進展していると考えられ、さらなる進展が期待できる。本年度は最終年度であり、これまでの研究計画も順調に進んできたことから、学会発表および論文発表に向けて積極的に取り組む。これまでの研究成果、今後の課題を発信し、基礎研究分野のみならず臨床研究に貢献する予定である。救急医学
静的および繰返し応力下での破砕性火山灰粗粒土の強度・変形特性に関する実験的研究

破砕性粒状体である火山灰粗粒土の静的および繰返し応力下での強度・変形特性に関し、一連の軸対称および平面ひずみ条件下でのせん断試験を実施し、実験的研究を進めた。また、本研究を遂行するにあたり補助金により購入した自動制御三軸セルを用いることによって繰返し三軸試験の大幅な効率化が達成されている。得られた研究成果は以下のように要約される。1.通常の砂のような粒状体とは異なり、火山灰粗粒土の排水せん断での体積変化特性と非排水せん断での有効応力変化特性とは対応せず、粒子破砕の影響を受けている。すなわち、排水・非排水条件の差だけで粒子破砕性に大きな違いが生じていることになる。2.細粒子Fcの増加量△Fcを破壊時の平均有効主応力p'fで整理すると、平面ひずみ条件、軸対称応力条件のいかんに関わらず一つのライン上に表せるユニークな関係が存在する。このことはDELTAFcがせん断を伴う粒子破砕指標として有効であることを示している。3.繰返し応力下において非排水条件のように有効応力が失われる試験では粒子破砕は生じないが、排水条件のように試験前の応力レベルが保持されていれば、粒子破砕は載荷回数の増加とともに僅かずつではあるが(静的試験に比べその量は小さい)、進行して行くことが認められた。4.母岩を等しくする試料では、粒子破砕履歴を受けることにより粒子が細粒化し、密度が増加しても、構成粒子の形状に変化が生じ、粒子間のかみ合わせによる抵抗が減少することが一因となり、液状化抵抗は減少する。5.粒子破砕履歴が片振幅軸ひずみ(DELTAepsilona)_<SA><10^<-2>の等価ヤング率や履歴減衰係数に代表される繰返し変形特性に及ぼす影響は小さい。
国内森林資源のエネルギー化の採算性と法整備

国内森林資源エネルギー利用普及のポイントは、1地産池消(エネルギーが少ないため、資源の移動コストは不採算)2小規模な熱利用に向いている(家庭や小規模店舗等での薪ストーブ利用が現実的)3設置技術が必要(今日の薪ストーブは設備費が5万円程度でも入手できるため、灯油ストーブと同等の費用対効果を得るためには、設置費用がネックである)4森林資源利用の普及には工業教育が重要(フィンランドは木質エネルギー利用が世界一であるが、義務教育で日本の工業高校レベルの技術教育を行っており、自身で設置ができるため、前述3がクリアできる)5日本で高利用地域の特性(山間部集落で冬期に土木工員の経験のある者がいる家庭)研究成果:学会報告、報告学会:日本経営実務研究学会タイトル:「地方再生における木質エネルギー活用の意義と課題」報告内容:中間報告として、以下の内容を報告。I研究の所在(研究意義):木質エネルギー活用は、1林業活性化、2地方の雇用創出、3地球環境保護、4代替エネルギーとして有効。II活用の意義:1日本は森林大国であり木質エネルギーの利用促進は有効であること、2薪は安価な国産再生可能エネルギーであり、代替エネルギー問題にも寄与すること、3薪利用による林業活性化は、Co2削減や里山再生等の環境問題に貢献すること、4林業や関連産業の活性化は、林業雇用創出と山村の過疎化防止に貢献すること。社会問題解決と利潤追求一致が両立することが重要であり、その可能性があることを示唆。III課題:1エネルギー効率が悪いため、長距離輸送を伴う利用は不向きであり、地産池消の市場創出が必要・2エネルギー効率が悪いため、小規模の熱利用向きであり、薪ストーブ等の利用環境の整備が必要、3日本の植林は針葉樹が多く薪に不向きであるため、針葉樹林でも性能が発揮できるストーブの技術革新が必要、4関連法規が未整備であり、安全規制・利用促進法等、エコポイント以上の政策の検討が必要とした。研究目的は、1既存エネルギーより経済性優位を証明するための採算性の比較、2振興と環境配慮両立のための政策・法整備である。平成26年度の研究実施計画として、1木質資源をエネルギーにする装置の分類の体系化、2木質エネルギーの体系化、3バイオマス発電のの採算性、4薪ストーブと他暖房装置との費用対効果の比較である。しかし、前段階でメーカー等の産業実態の捕捉が必要となり、これに多くの時間を費やしている。他の各項目と比較して、1.5倍程度の研究時間を要すると見込まれる。134の進捗率は30%程度、3に関しては手がついていない。1日本における木質エネルギー(薪)利用の新たな気付き木質エネルギーは、その出力がく輸送を伴うと効率を著しく下げる。そのため、資源利用の地産池消化が重視されている。秋田県仙北市で、全軒で薪ストーブを利用している集落に取材を行った。里山の保有等の従来予測以外の大きな気付きとして、薪ストーブ設置や薪を作る技術と工具の所有があげられる。多くは、兼業農家であり、男手は土建労働者経験が多い。また、簡易かつ安価で高性能の薪ストーブの入手できる流通も見逃せない。このため、灯油ストーブより安価で快適な暖房の前提を支え、他の熱利用より優先利用されていると考えられた。2フィンランドでの気付きフィンランドでも、秋田同様に薪ストーブは、自己設置できる技量を国民の多くが有し、それを支える機器・物品の独特な流通が見られた。特に義務教育の技術教育では、溶接まで行っている事実を聞き驚愕した。日本では、フィンランドメゾット等の教育手法は有名であるが、義務教育時での技術教育については、ほぼ日本では研究対象にされていないと回答があった。唯一のエネルギー資源が木質ともいえる国で、この技術がその利用を支えているのは間違いない。この事実の存在は、当初は想像もしなかった。教育政策において、これらをエネルギー事情も想定して、技術教育を施策されているのか。また、薪ストーブに関する法制度や国家資格の存在も大きい。この人的背景の解明が、重要と考えられた。3二か国の共通項:木質エネルギーの豊富さと安価な機器・部材の流通、何よりもそれを加工できる住民の技術水準の高さが、木質エネルギーの熱利用の一般化の共通項と思われる。日本では、地方における公共事業による土建従事率の高さ。フィンランドでは、義務教育における技術教育の高さ。この技量の高さが、薪ストーブが日常的に利用できる経済環境を支えていると考えられ、その仮説検証を28年度は行う。仮説段階で想像しなかった、人材教育環境・国家資格の存在があり、木質エネルギーの熱利用を促進する重要な項目と考えられた。研究期間を延長することにより、その課題について研究する時間的余裕が生まれたため、研究進捗は順調と判断した。国内森林資源のエネルギー利用の普及ポイントは、1地産池消(エネルギーが少ないため、資源の移動コストは採算に合わない)2小規模な熱利用が向いている(家庭の薪ストーブが現実的)3設置技術が必要(灯油ストーブと同等の予算に抑えるには、工事費の50万円がネック。これが自前で行えるかが重要。高性能な薪ストーブは、今日5万円で購入できる)4国内森林資源利用の復旧には工業教育が重要(フィンランドは木質エネルギー世界一であるが、義務教育で日本の工業高校レベルの技術教育を行っているため、自分で設置できる技量がある。)5

日本で利用度が高い地域の特性(山間部の集落で、冬期に土木工員で生計をたたてる者。ストーブ設置や薪を作る技術も工具の有している。)これら、15から、日本における木質エネルギーの採算性の合う普及には、フィンランドの教育を参考にした、山間部で独自の工業教育を行うことが有効であると考えられた。また、竹林や杉等は、自然環境の悪影響から、利用促進が望まれている。しかし、薪ストーブでは、短時間(薪をくべる回数が増える)で高出力(炉を傷め、半永久的とされる薪ストーブの寿命を短くする)のため、不向きである。この竹林・針葉樹の利用が、手頃に入手でき、林業の活性化・元の山林体系に戻し、望ましい環境体系をつくる重要な柱と考えられる。そのため、竹林・針葉樹を活かせる薪ストーブ技術が望まれる。現在、国内でも数社技術を確立しているが、代金が高額であるため、一般的な普及には時間を要するため、国の助成事業として、育成することが考えられた。国内森林資源エネルギー利用普及のポイントは、1地産池消(エネルギーが少ないため、資源の移動コストは不採算)2小規模な熱利用に向いている(家庭や小規模店舗等での薪ストーブ利用が現実的)3設置技術が必要(今日の薪ストーブは設備費が5万円程度でも入手できるため、灯油ストーブと同等の費用対効果を得るためには、設置費用がネックである)4森林資源利用の普及には工業教育が重要(フィンランドは木質エネルギー利用が世界一であるが、義務教育で日本の工業高校レベルの技術教育を行っており、自身で設置ができるため、前述3がクリアできる)5日本で高利用地域の特性(山間部集落で冬期に土木工員の経験のある者がいる家庭)産業実態の先行研究が見当たらず、想定していなかった基礎調査が必要となり、一からの情報収集が多く、このデータ作成に多くの時間を要している。また、取材先の選定と交渉に時間を要している。フィンランドへの再渡航を予定しているが、木質エネルギー政策でなく、それを支える義務教育における技術教育の現場と政策の取材を予定している。日本においては、地方寒冷地域における安価で高性能な薪ストーブの独自流通について、流通・製造事業者の取材を予定している。これらを包括して、国内森林資源のエネルギー化の推進につき、採算性と法整備の視点からの知見をまとめる。社会関連会計学産業実態を明らかにし、海外の進んだ経営や政策を参考にし、日本における木質エネルギー活用促進への具体的提案を行う。予定より研究範囲が広がり、研究期間内の完成が課題である。取材研究を通じ、木質エネルギーの熱利用には、利用者の技術力、人材教育環境が大きくかかわることが判明した。特にフィンランドの義務教育下の技術教育の高さは、溶接等も行い、特筆すべきものがある。しかし、日本でその研究はなされていない現状であり、この解明が研究の方向性に大きくかかわると考え、研究の新たな課題に設定した。このことにより、研究計画を大幅に見直し、新課題の研究費に内容を振り替えた。想定していなかった基礎調査に時間を要した。当初の研究計画に前段階の調査項目を加えたため。この調査は多くが机上調査となっている。
洞庭湖周辺における日本住血吸虫症の免疫病理学および疫学的解析と撲滅に関する研究

本研究は1988年度より始まり、洞庭湖周辺における日本住血吸虫症の免疫病理学および疫学的解析に中間宿主のコントロ-ルに関する研究を加え、新しい総合的撲滅法を検討してきた。現在までの調査研究、とくに1990年度の成果の概要は以下のようである。1、環境の異なる3地区における疫学的解析:丘陵地で、わが国の同症流行地に類似した地形をなす地域(A地区)、三方を洞庭湖に囲まれた半島型地域(B地区)および洞庭湖に面している島嶼で、濃厚感染地域と考えられるところ(C地区)の住民と飼育動物について、糞便検査と各種調査を実施した。各地区の住民における同症の感染率は、A地区では1,057名検査し20.6%、B地区では1,073名の検査で18.9%、C地区は161名で49.7%であった。感染者の年齢を見ると、A,B両地区では低年齢層において低感染率であったが、C地区は低年齢層でもすでに高率(約50%)を示した。また、A,B両地区とも農業従事者において感染率が高く、C地区では漁民と学童に高い感染率がみられた。糞便内の虫卵数(EPG)と症状についての関係を調べると、両者の間には有意の関連が認められた。なお、各地区における中間宿主貝の生息密度およびその日本住血吸虫感染率と、そこでの住民の同症感染率との関係を調べたが、それらの間には有意の関連は認められなかった。飼育動物の同症調査では、牛、豚、犬および猫などに比較的高率の感染がみられ、本性の撲滅における保虫宿主の管理の重要性が示唆された。2、治療薬(Praziquantel)投与と血中抗体の変動の解析:本研究では感染者を治療し、治療前後の血中抗体の変動を長期間検査した血清疫学的解析を試みている。その結果を要約すると、COP法、血球凝集反応法、ELISA法およびWesternーBlotting法のいずれでも、治療成功群は治療後6カ月で抗体が明らかに低下し、その後12カ月、24カ月とさらに低下する傾向を示す。ところが、不完全治療に終った例では、いずれも抗体の変動はみられないことがわかった。また、本症の濃厚感染地とみられる地域(C地区)と、感染の機会が少ないと考えられる地域(A地区)との住民集団における治療前後の抗体価の変動をみると、A地区では治療後明らかに抗体価は低下するが、C地区ではその変動がみられなかった。以上のことより、このような方法(とくにELISA法)で血中抗体の変動を精密に検査することにより、治療効果の判定が可能であるばかりでなく、地域の本症撲滅状況についての解析に役立つことが示唆された。3.本症の血清疫学的解析のための抗体イディオタイプの応用性:住血吸虫症の感染経過にともない、抗虫卵IgG抗体に表現されるイディオタイプが変化することが知られている。本研究では、中国の日本住血吸虫症患者血清中に存在する細胞反応誘導活性を、日本の同症既住者末消血単核細胞およびT細胞を用いて調べた。その結果、中国の同症患者血清中には抗虫卵IgG抗体に表現されるイディオタイプが存在し、その出現には個人差があること、また、そのイディオタイプに反応する感染T細胞の出現にも個人差があることがわかった。その抗虫卵IgG抗体イディオタイプは、治療により直ちに変動すること無く、抗虫卵抗体の抗体価に必ずしも関連しない。さらに、その抗体価が著しく高い肝脾腫型患者では、細胞反応の誘導活性が認められない例なども現れる。これらのことより、抗体イディオタイプの情報は、従来のELISA法などでは得られない新しい血清疫学的マ-カ-となりうることが示唆される。4.中間宿主貝のコントロ-ルに関する検討:同貝の生物学的コントロ-ルを考え、中国産および日本産のOncomelania貝について寄生性原虫類の検索を行った。現在までに繊毛虫の1種を両国産貝より検出しているが、その有用性についてはまだ明らかではない。薬剤による同貝のコントロ-ルに関しては、農業用薬剤のCartapおよびTribromosalanがその目的に応用しうることが示唆された。