hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
廃棄物を原料とした混合焼結リサイクル材の水質浄化材への応用

計画を変更して,さらに2種類の無機系発泡剤を添加・焼成して吸着性の向上を検討中である。産業廃棄物(底泥、PS灰、アルミ鉱さい、ガラス屑など)の中から混合焼結生成物を作製し、汚水水質浄化材としての適用性を検討する。この混合焼結生成物は、原料の配合量や焼結条件およびゼオライト化処理を調整することにより、吸着活性の高い多孔性材料になりうるし、また鉄分添加により生物が付着しやすい材料になりうるので、河川・湖沼・港湾などの水質浄化材として再利用が期待できる。ここでは、混合焼結生成物の吸着性・汚水浄化性能の基礎実験および野外試験を通して,最適な焼結およびゼオライト化条件と基本物性の関係を明らかにする。昨年度に引き続き、無機系発泡剤(炭化ケイ素、炭酸ナトリウム)を添加した混合焼結生成物の吸着性の向上を図ったが、期待するほどの効果が得られなかった。当初の計画を変更して、これまで作製した各種の混合焼結物についてゼオライト化処理を行い、CEC試験やメチレンブルー吸着試験および摸擬汚水浄化試験を行った。その結果、NH_4^+,PO_4^<3->の吸着性が良好な次の試料について、2006年3月から野外試験を開始した。試料A:底泥、アルミ鉱さい、ガラス粉末を混合焼結したもの試料AZ:試料Aをゼオライト化処理したもの試料AZF:試料AZに鉄分を付着したもの試料BZ:PS灰,アルミ鉱さい,ガラス粉末を混合焼結した後、ゼオライト化処理したもの上記の4種類の試料(直径約15mm楕円形状)0.5×4=2kgをプラスチック製籠(寸法:0.35×0.47×0.17m)に入れ、次の2つの試験場所(本大学構内の貯水池、沼川の下水処理場放水口)の水面と水底に設置する。定期的(12ヶ月)に試料を採取して吸着物や付着生物を観察・分析して水質浄化や底質浄化に寄与するかどうか約1年間調査する。大量に排出され品質が安定している3種の産業廃棄物(PS灰、アルミ鉱さい,ガラス屑)の中から混合焼結生成物を作製し、汚水水質浄化材としての適用性を検討する。この混合焼結生成物は、原料の配合量や焼結・水熱処理条件を調整することにより、吸着活性が高く生物が付着しやすい多孔性材料になりうるので、河川・湖沼・港湾などの水質浄化材として再利用が期待できる。初年度(H16)では、主に2種類のPS灰と2種類のガラス粉末を用いて混合焼結生成物の吸着性について評価したが、CEC(陽イオン交換容量)実測値が市販の合成・人工ゼオライトに比べて1/51/10程であった。計画を変更して,2年度(H17)では、さらに2種類の無機系発泡剤を添加・焼成して吸着性の向上を検討したが、期待するほどの効果が得られなかった。そこで、これまで作製した各種の混合焼結物についてアルカリ水熱処理(ゼオライト化)を行い、CEC試験やメチレンブルー吸着試験および摸擬汚水浄化試験を行った。NH_4^+,PO_4^<3->の吸着性が比較的良好な次の4試料について、H18年3月から本大学構内の貯水池、沼川の下水処理場放水口の2箇所に水面と水底に試料を設置して約1年間の野外試験を行った。試料A:底泥、アルミ鉱さい、ガラス粉末を混合焼結したもの試料AZ:試料Aをゼオライト化処理したもの試料AZF:試料AZに鉄分を付着したもの試料BZ : PS灰,アルミ鉱さい,ガラス粉末を混合焼結した後、ゼオライト化処理したもの定期的(12ヶ月)に試料を採取して吸着物や付着生物を観察・分析した結果、河川では試料AZ(AZF)の吸着性(NH_4^+,NO_3^-,)が高く、貯水池では特に水面に設置した試料AZのTOCの吸着が顕著であり、繁藻程度と相関があった。
薬剤耐性菌における細胞壁肥厚のメカニズム

従来より、薬剤耐性菌と感受性菌には形態的な違いがないと報告をされていた。しかし1997年バンコマイシン耐性株の超微形態的特徴として細胞壁肥厚という特徴を有することが発表されて以来、細菌の細胞壁について注目されている。われわれは慢性副鼻腔炎患者から分離されたML耐性ブドウ球菌に対して超微形態的特徴を検討し、細胞壁肥厚という形態的特徴を有していることを報告した。他菌種ではそのような特徴を有していないが、黄色ブドウ球菌に対してはML耐性菌の場合、細胞壁肥厚という特徴を有し、多剤耐性黄色ブドウ球菌に対しても同様結果が得られ、多剤耐性菌の細胞壁肥厚は蛋白合成阻害剤が一因である可能性を指摘した。現在、臨床の現場では薬剤耐性菌は猛威を振るい、治療に難渋することが多い。薬剤感受性と耐性菌には表面形態には差がないといわれている。しかし、平松らがVISA(Vancomycin-intermediate Staphylococcous aureus)の表面形態上、細胞壁肥厚という態的特徴を有することがわかり、それが、耐性メカニズムになっていると報告されて以来、現在細菌学において、形態的特徴を確認することが注目されている。われわれは以前、マクロライド系抗菌薬少量長期療法の無効例の慢性副鼻腔炎患者の上顎洞から分離された、Staphylococcous capitisの超微形態的特徴が細胞壁肥厚という形態的特徴を有することがわかり報告をした。その後、今回、川崎医科大学付属病医院から譲渡された薬剤感受性黄色ブドウ球菌、マクロライド耐性黄色ブドウ球菌、多剤耐性黄色ブドウ球菌の細胞壁の形態的特徴を確認したところやはり、マクロライド耐性ブドウ球菌や多剤耐性ブドウ球菌では薬剤感受性菌に比べ、細胞壁が肥厚する特徴を有していたことが分かった。またマクロライド耐性黄色ブドウ球菌においては、多剤耐性株との間には差がないことからも多剤耐性株の細胞壁肥厚という特徴はマクロライド系抗菌薬によるものが十分示唆されたことを報告した。つまり前述のVISAの細胞壁肥厚の特徴に関しても同様にマクロライド系抗菌薬が関与している可能性も示唆された。従来より薬剤耐性菌と感受性菌において形態的違いはないと報告されてきた。しかし1997年VISA(Vancomycin-Resistant Staphylococcus aureus )の超微形態的特徴として細胞壁肥厚という特徴を有することが発表されて以来、細菌の細胞壁について注目されている。我々は耳鼻咽喉科領域で頻用されているマクロライド系抗菌薬(MLs)に対する耐性菌の細胞壁が肥厚する特徴を有することを発表し、様々な抗菌薬耐性菌の超微形態学的構造を検討している。それにより、VISAだけではなく他の抗菌薬耐性菌にも細胞壁肥厚という特徴を有していることが判明し、報告している。今回われわれは黄色ブドウ球菌において超微形態的特徴を検討し、MLs耐性ブドウ球菌が細胞壁肥厚という形態的特徴を有していることを報告した。また多剤耐性ブドウ球菌においても感受性菌にと比較しても有意に細胞壁肥厚という形態的特徴があり、その一因としてタンパク合成阻害耐性機構が働いている可能性が高いことが示唆された。本学附属病院中央検査部より譲渡された外来患者から得られた臨床材料由来の黄色ブドウ球菌を集積、継代培養し、各種抗菌薬感受性検査を施行し、感受性の有無について検討する。それらの菌株をもとに臨床由来黄色ブドウ球菌の顕微科学的解析を常法に従って固定・脱水・包埋後ダイヤモンドナイフによる超薄切片をウルトラミクロトームを用いて作成し、透過型電子顕微鏡(TEM, JEM1400,同センター設置)にて超微形態を観察する。菌体観察像に対し赤道面で切れているものを選択し、その菌体の細胞壁の厚さを3か所以上計測した上で平均化して菌体の細胞壁の厚さと判定し、10菌体以上において得られた値を集積・平均化しその菌株の細胞壁の厚さとする。

本学中央検査部にて分離された細菌のなかで、サーベイランスを実施し、緑膿菌をはじめとしたブドウ球菌以外の菌腫においても同形態変化が現れるのかどうかも合わせて検討する。今回、臨床由来薬剤耐性黄色ブドウ球菌に関しては検討を終了し、報告することができた。しかし、新たにアレルギー性鼻炎患者の中における薬剤耐性菌の関与も検討を始め、現在検体採取が終了し、追加検討を始めている。臨床分離株の外来受診患者を採取し、また同一患者の重複を避けるために、時間を要し、採取が進んでいないのが実情である。しかし、その間に当院における緑膿菌のサーベイランスを実施し報告した。アトピー性皮膚炎は大きく黄色ブドウ球菌の関与が示唆されている。しかしアレルギー性鼻炎においても同様であり、小児を対象とした場合はCAーMRSAの検出がでやすいこともある。CAーMRSAにおいては前述のマクロライドは感受性であるために、われわれの推論のように細胞壁肥厚はしない薬剤耐性菌になる予定であり、これについて今後の検討項目とする予定である。アレルギー性鼻炎児の鼻前庭には黄色ブドウ球菌や表皮ブドウ球菌が付着率が高いために、通年性アレルギー性鼻炎の患者を対象にブドウ球菌の検出を行う。それとともに院内の耐性菌にサーベイランスを施行を継続する。一年目に行う予定であった、菌株採集に関して、今年度の採集をできたことにより超微形態観察などはまだ試行できていないことが繰越金が生じた理由である。具体的にはダイヤモンドナイフを新規購入と研磨を行う予定である。また英文校正料金として現在数本依頼中である、それを研究費をあてる予定である。現在対象とする菌株を収集中である。そのために前年度に購入予定であった、電子顕微鏡用のダイヤモンドナイフの研磨や購入を前年度は見送っていた。今回、菌株の収集ができれば、24年度請求の研究費と合わせ、主に電子顕微鏡観察に必要な消耗品にあてる予定である.
聴覚情報処理の細胞メカニズムの探索-システム生理学と細胞生理学をつなぐ

音源定位とは空間的に音の位置を決めることであり、両耳間音圧差・時間差の情報が重要である。音源定位研究は鳥類で進んでいるが、音圧差情報の計算過程はメンフクロウを用いた限られたin vivo研究があるのみで、in vitroは全く未知である。本課題ではin vivo・in vitro両方の実験をニワトリで行うことで、細胞生理からシステム生理まで一貫した解明を目指す。外側毛帯背側核後部(LLDp)を対象とし19年度はin vivo実験の仕上げを主にした。ニワトリでは、左右の中耳腔を連結するinteraural canalの影響により、鼓膜レベルで音圧差が増幅すると言われているが、その神経処理については未知であった。そこで、LLDp核とその下位核にあたる鳥類蝸牛神経亜核(NA核)の単一細胞から細胞外電気記録を行った。NA核においては音圧情報の抽出のみが行われているのではなく、LLDpにおける音圧差計算の感受性を増幅していることがわかった。さらに、鼓膜に対する麻酔の影響を評価し、また発達過程にともなうinteraural canalの影響の変化も評価した。この内容に関する論文を近日中に再投稿予定である。音源定位とは空間的に音の位置を決めることであり、両耳間音圧差・時間差情報が重要である。音源定位研究は鳥類で進んでいるが、音圧差情報の計算過程はメンフクロウを用いた限られたin vivo研究があるのみで、in vitroは全くの未知である。外側毛帯背側核後部(LLDp)を対象としを行っている。2-(2)の実験を行うために、2-(1)の手法確立を行った。具体的な17年度の成果としては麻酔下ニワトリの両耳に音圧を変えて音を提示し、細胞外電気記録を行った。メンフクロウと同様にニワトリのLLDp核において音圧差情報が抽出されていることを示した。その際、WindowsPCにてMATLABを走らせ実験を行った。この内容は論文投稿に向け準備中である。核内の投射細胞・介在細胞が持つ生理学的意義が異なるはずである。そこで投射細胞標識手法を開発した。上位核(下丘)に蛍光色素(DiIやRhodamine B Dextran)を注入すれば、数日後LLDp核投射細胞が逆行性に染まる。2-(2)の実験はすべてこの手法を用い、蛍光顕微鏡下にて行っている。脳幹スライスを用いたパッチクランプ法にて細胞の膜特性・入力シナプス特性の解析と行っている(NF回路のデータレコーダは本実験に用いている)。現段階で明らかにしたことはa.低閾値・高閾値で活性化するKチャネルにより注入電流量に応じた発火頻度を示すb.対側音提示に相当する興奮性入力はAMPAR、NMDARを介し、同側音提示に相当する抑制性入力はGABARを介する今後2-(2)をさらに明らかにしていきたい。外側毛帯背側核後部(LLDp)を対象とし、下記のことを行っている。具体的な18年度の成果としてはa)音圧情報が中枢へ伝えられるにつれて、どのように処理されて音圧差情報が抽出されるかを調べた。具体的にはa-1)順行性・逆行性トレーサーを用いて、NA核(音圧抽出核)・LLDp核(音圧差抽出核)の解剖学的結合をニワトリで同定し、a-2)麻酔下ニワトリの両耳に音圧を変えて音を提示し、NA核・LLDp核の細胞から細胞外電気記録を行った。NA核における情報処理は単なる音圧情報抽出のみではなく、LLDp核の音圧迫情報抽出の感度を増幅していることが分かった。これは、ニワトリの中耳腔が左右空間的に連結し、両耳に提示された音が相互作用しているためである。b)a-1)の結果より明らかになったLLDp領域の細胞からパッチクランプレコーディングを行った。膜特性として、低閾値・高閾値で活性化するKチャネルにより注入電流量に応じた発火頻度を示すことを薬理的に確認し、シナプス特性として、対側音提示に相当する興奮性入力はAMPAR、NMDARを介し、同側音提示に相当する抑制性入力はGABARを介することを明らかにした。今後、シナプスを高頬皮刺激した時のシナプス応答をさらに明らかにしていきたい。

外側毛帯背側核後部(LLDp)を対象とし19年度はin vivo実験の仕上げを主にした。ニワトリでは、左右の中耳腔を連結するinteraural canalの影響により、鼓膜レベルで音圧差が増幅すると言われているが、その神経処理については未知であった。そこで、LLDp核とその下位核にあたる鳥類蝸牛神経亜核(NA核)の単一細胞から細胞外電気記録を行った。NA核においては音圧情報の抽出のみが行われているのではなく、LLDpにおける音圧差計算の感受性を増幅していることがわかった。さらに、鼓膜に対する麻酔の影響を評価し、また発達過程にともなうinteraural canalの影響の変化も評価した。この内容に関する論文を近日中に再投稿予定である。
光化学系2遺伝子を改変したクラミドモナス葉緑体変異株の光ストレス耐性の解析

光化学系II複合体には葉緑体遺伝子にコードされ,チラコイド膜を一回だけ貫通する小型のサブユニットがいくつか存在する.本研究では,光化学系II複合体の小型のサブユニットをコードする葉緑体のpsbI,psbK,psbT遺伝子の機能を研究するため,それぞれ失活させた葉緑体形質転換株を緑藻クラミドモナス(Chlsmydomonas reinhardtii)から作出し,その光合成活性や光ストレス耐性などを解析した.(1)psbI遺伝子を失活させた形質転換株は光合成的にわずかに生育したが,野生株に比べその生育速度は著しく遅くかつ強光照射下では著しい生育阻害が観測された.さらに,光合成活性は野生株の10-20%に低下し,光化学系II複合体の蓄積量もそれに見合う程度に減少していた.したがって,psbI遺伝子産物は光化学系II活性に必須ではないが,複合体の正常な蓄積には重要であることが示された.(2)psbK遺伝子を失活させた形質転換株は光合成的に全く生育せず,光化学系II活性や複合体の蓄積はほとんど認められなかった.したがって,psbK遺伝子産物は光化学系IIに必須の成分で,特に複合体の正常な蓄積には不可欠であると結論された.(3)葉緑体ゲノムに保存されたORFの一つのycf8の産物に対する抗体を作りウエスタン分析を行ったところ,ycf8は光化学系II複合体の小型のサブユニットをコードしていることが分かり,psbTと名付けた.この遺伝子を失活させた形質転換株は光合成的に生育したが,強光照射下では生育は著しく阻害された.したがって,psbT遺伝子産物は光ストレス条件下で細胞が正常に生育ために必要な成分であると結論された.光化学系II複合体には葉緑体遺伝子にコードされ,チラコイド膜を一回だけ貫通する小型のサブユニットがいくつか存在する.本研究では,光化学系II複合体の小型のサブユニットをコードする葉緑体のpsbI,psbK,psbT遺伝子の機能を研究するため,それぞれ失活させた葉緑体形質転換株を緑藻クラミドモナス(Chlsmydomonas reinhardtii)から作出し,その光合成活性や光ストレス耐性などを解析した.(1)psbI遺伝子を失活させた形質転換株は光合成的にわずかに生育したが,野生株に比べその生育速度は著しく遅くかつ強光照射下では著しい生育阻害が観測された.さらに,光合成活性は野生株の10-20%に低下し,光化学系II複合体の蓄積量もそれに見合う程度に減少していた.したがって,psbI遺伝子産物は光化学系II活性に必須ではないが,複合体の正常な蓄積には重要であることが示された.(2)psbK遺伝子を失活させた形質転換株は光合成的に全く生育せず,光化学系II活性や複合体の蓄積はほとんど認められなかった.したがって,psbK遺伝子産物は光化学系IIに必須の成分で,特に複合体の正常な蓄積には不可欠であると結論された.(3)葉緑体ゲノムに保存されたORFの一つのycf8の産物に対する抗体を作りウエスタン分析を行ったところ,ycf8は光化学系II複合体の小型のサブユニットをコードしていることが分かり,psbTと名付けた.この遺伝子を失活させた形質転換株は光合成的に生育したが,強光照射下では生育は著しく阻害された.したがって,psbT遺伝子産物は光ストレス条件下で細胞が正常に生育ために必要な成分であると結論された.
不均一系微小粒子の生物活性測定システムの開発

不均一系に存在する微小粒子(例えば、プランクトン、細菌やその群体)のもつ生物活性を測定する新しいシステムを開発した。これは、YAGレーザー・赤外顕微鏡・試料セル・ガス精製装置・質量分析計からなるLASMMA(Laser Semi-Microprobe Mass Analysis)システムである。システムは、^<13>を用いた植物プランクトンの光合成トレーサー実験を対象として開発し、微小粒子を識別する顕微鏡、試料セル、微小部位を燃焼させるためのレーザー照射系、そして、発生したガスを精製、定量する分析系からなる。レーザー光を赤外顕微鏡のレンズを通して試料に照射するためのレンズ・導入系を作製し、ビデオカメラにより、微小部位を確認しながらレーザー照射できるシステムとした。炭素同位体比のわかっているセルロースフィルターを純酸素下で3060分間処理した。生成した数μgのCO_2-Cを精製し、同位体比既知のCO_2ガスで希釈した後、同位体比質量分析計で測定した。その結果、レーザー法では、やや低い同位体比が得られたものの、トレーサー実験としては十分な精度をもっていることが判明した。実際のトレーサー実験にLASMMA法を適用した。諏訪湖のMicrocystisを対象に、^<13>取り込みを測定した。顕微鏡でMicrocystisのコロニーを確認しながらレーザー処理した。インキュベート開始時に1.09atom%であったものが、24時間後には3.52atom%へと上昇した。懸濁態有機物全体を測定する従来の方法で得られた時間変化と非常によく一致しており、LASMMA法がトレーサー実験に応用できる段階に達したことが示された。常法に比べて標準偏差が大きい、時間がかかるなど改善すべき点が残されているが、トレーサー実験以外の応用も期待できる手法であることが確認された。なお、今後の活用のため、LASMMAシステム取扱説明書としてまとめた。不均一系に存在する微小な粒子(たとえばプランクトン,細菌やその群体)のもつ生物活性を測定する新しシステムを構築する目的で,YAGレーザー・赤外顕微鏡・試料セル・ガス精製装置・質量分析計からなるLASMA(Laser Semi-Microprobe Analysis)法の開発を行う。初年度の結果は,以下の通りである。1.レーザー光を顕微鏡に導入するためのアタッチメントを作成した。本研究で購入した赤外顕微鏡は,パルスレーザー搭載用のものであるが,そのレンズ系には,ここで用いるレーザーは出力が高すぎるため,出力のカットや集光のための改良を加えた。また,導入のための光ファイバー・コリメータについても,レーザー特性を保持できるものにした。2.試料を特定雰囲気(たとえば,純酸素や真空)中に置くためのセルを作成した。今回は,1/2インチ径の石英ガラス管に分光側定用の石英セル(光路長2mm)を溶接し,テフロンフェルール・スウェジロックにより真空バルブに接続するものを考案した。初年度は,1,2の設計,作製のため,相当の時間と経費を要した。そのため,レーザーによる燃焼条件の検討は進められなかった。しかし,レーザーを顕微鏡内・外から試料に照射できる系を作成でき,システムに柔軟性を持たせることができた。また,試料セルは,デッドスペースを極力抑えるという目的は達成できていないが,比較的安価に作製でき,多量の試料処理に適したものとなった。次年度以降において,燃焼条件の検討からトレーサー実験への応用までの目途をつけたい。マルチモード5W(定格)のYAGレーザー光を赤外線顕微鏡のレンズを通して試料に照射するための、コリメータ・光ファイバー・レンズ系の開発が完成し、取り扱い方法等をとりまとめた。ビデオカメラにより、レーザー照射時の微小部位の確認が可能となった。

炭素同位体比のわかっているセルロースフィルター(レーザー吸収用に酸化銅末をのせたもの)を石英セルにいれ、純酸素(99.995%)下でレーザー処理した。3045分の処理時間で、炭素量約12μgのCO_2を生成した。ガスクロマトグラフィーによる燃焼結果の評価は、ガス導入が困難なことからできなかった。この点を、生成CO_2ガスの同位体比測定から評価するため、電気炉を含む真空ラインで精製した後、同位体比のわかっているCO_2ガスで20から70倍に希釈し、同位体比質量分析計で測定した。レーザー法(LASMMA法)では、セルロースの同位体比はδ値単位で約1‰低く求められた。これには、同位体比測定自体の誤差(±0.2‰)が希釈の効果で大きくなることと、電気炉からのわずかなコンタミネーション(0.05μg程度)が関与している可能性が考えられる。しかし、いずれにしても、この差は通常のトレーサー実験で用いられているatom %単位では、わずか0.0005%にすぎず、問題はないと考えられる。一方、試料の同位体比と希釈率を仮定して数値計算した結果からは、1.66atom %(δ値で約500‰に相当)の試料の場合、希釈率60までは5%の精度でその値を推定できることがわかった。これは、従来のトレーサー実験と同程度の精度である。本法は、種あるいは細胞レベルでのトレーサー実験への応用が十分可能であると考えられる。最終年度の平成8年度では、精度に関するチェックの詰めをするとともに、実際のトレーサー実験試料の分析を行い、手法の完成を目指す。不均一系に存在する微小粒子(たとえばプランクトン,最近やその群体)のもつ生物活性を測定する新しいシステムを開発した。これは、YAGレーザー・赤外線顕微鏡・試料セル・ガス精製装置・質量分析計からなるLASMMA(Laser Semi-Microprobe Mass Analysis)システムである。システムは、^<13>Cを用いた植物プランクトンの光合成トレーサー実験を対象として開発し、微小粒子を識別する顕微鏡、試料セル、微小部位を燃焼させるためのレーザー照射系、そして、発生したガスを精製、定量分析する系からなる。レーザー光を赤外線顕微鏡のレンズを通して試料に照射するためのレンズ系を作製し、ビデオカメラにより、微小部位を確認しながら照射できるシステムとした。炭素同位体比のわかっているセルロースフィルターを純酸素下で3060分間処理し、生成したCO_2ガスを同位体比既知のCO_2ガスで希釈した後、同位体比質量分析計で測定した。その結果、レーザー法では、やや低い同位体比が得られたものの、トレーサー実験としては十分な測定精度を持っていることが明らかとなった。実際のトレーサー実験にLASMM法を適用し、諏訪湖のMicrocystisを対象に^<13>C取り込みを測定した。モニターでMicrocystisのコロニーを確認しながらレーザー処理した。インキュベート開始時に1.09atom%であったものが、24時間後には3.52%へと上昇した。
無限次元構造の作用素(環)論的研究と記述集合論への応用

bicentralizerの上にflowが存在する事がわかってからしばらくは何の進展もなかったが、bicentralizer flowを因子環の包含に対して一般化して定義して置くことで、部分因子環の構造について興味深い結果を得る事が出来たのは予想外の進展だった。また一連の考察で, bicentralizer flowが常にエルゴード性を持つのではないかとの予想を持った。これについては今後の課題としたい。申請者は松澤泰道氏と共に2015年にWeyl-von Neumann型定理(本質的スペクトルが等しい2つの自己共役作用素はコンパクト作用素の差を除いてユニタリ同値--これをWeyl-von Neumann同値ということにする-)は非有界自己共役作用素において成り立たず、その不成立の度合いを記述集合論の観点から解析した。この時点で実は非有界性にもかかわらずess spec=Rとなる自己共役作用素は全てWeyl-von Neumann同値である事を見つけた。本年度の研究では、閉集合Mで、ess spec=Mとなる任意の自己共役作用素がWeyl-von Neumann同値となるためのMが満たすべき必要十分条件を発見し、論文発表した(投稿中)。また直交Hilbert-Schmidt群のBoson Fock空間上のユニタリ表現の族を解析し、多くの場合にそれらがIII型因子表現となる事を確認した。因子性やユニタリ同値性の為の完全条件は見つかっておらず、H29年度も研究を継続する。最後に、本年度に以前から継続して研究していた有限型Polish群に関するPopaの埋め込み問題を否定的に解決する事に成功した。すなわちHilbert空間のユニタリ群の強作用素位相に関する閉部分群に同型な,両側不変距離を持ったPolish群で、いかなるII_1型因子環のユニタリ群の強閉部分群にも同型でないものが無数に存在する事を、可算離散群の一様有界表現のユニタリ表現可能性の新たな特徴付を与えて証明した(論文投稿中)。より詳しく、πが可算離散群ΓのHilbert空間Hへの可逆表現であるとき、加法群HとΓのπによる半直積Polish群Gを考えると, Gが両側不変距離を持ち、かつU(H)に埋め込める事とπの一様有界性は同値であり、GがPopaの意味で有限型である事とユニタリ化可能である事が同値である事を示した。Weyl-von Neumannの定理周辺のBorel同値関係の解析は技術的困難があってあまり進展はなかったが、定理が成り立つ閉集合を完全に特徴づける事に成功した。このような特徴付が可能である事は当初予想されなかったことであり、他の研究に生かせる可能性もある。直交Hilbert-Schmidt群のユニタリ表現の族についても、問題の完全解決には至っていないが前年度には全く分からなかった性質も明らかになってきている。(1)松澤泰道氏との共同研究で, C*環のユニタリ群のノルム閉部分群として実現可能なPolish群の構造について調べた.多くの有限型Polish群(有限型von Neumann環のユニタリ群の強閉部分Polish群)がこの性質を持たない事が分かった。現在も研究を進めている。(2)固定した可分Hilbert空間H上の非有界自己共役作用素全体の集合SA(H)に強レゾルベント収束位相を与え, Polish空間とみなし,この空間へのユニタリ群U(H)の共役作用の満たす性質を調べた。作用の軌道の位相的構造が非有界自己共役作用素の列に対するKrupa--Zawiszaの意味の超積の構造と対応する事がわかった。現在論文を執筆中である。(3)Uffe Haagerup, Cyril Houdayer, Amine Marrakchiとの共同研究で、III型因子環の包含(N\subset M)の組に対して、増田氏の定義した相対再可換子環(relative bicentralizer)の上に, Connes-Stormer推移性定理から得られる自然なR-作用が存在することを示し,このR-作用のエルゴード性や周期とamenableな因子環の条件付き期待値込みでの埋め込みとの関係を調べた。包含が自明(M=N)な場合でもこのR-作用の存在は非自明である。またこのR-作用との類似のR-作用がdominant weightを介しても定義できるが、これらが定める力学系同士が似た振る舞いをすることも具体例で確認した。この類似は、いわゆるConnesのbicentralizer問題が肯定的に解かれるべきである事(少なくとも我々の発見したR-作用がエルゴード的である事)を暗示しているように思われる。現在までに得られた結果は論文にまとめており、H30年度に出版出来る事を目指している。(1)については当初想定していたほど望ましい結果がまだ得られていないが、少しずつ成果は出てきている。(2)については当初計画していたテーマではないが、超積の研究を行う過程で副産物として得られたのは幸運であった。様々な超積を距離空間に対する連続モデル理論を用いて、より統一的に理解する事が大切ではないかという着眼を得られたことも重要であった。(3)は長い間調べたいと思っていた問題について、2017年度の研究の進展によって急速に理解が深まった。この研究が2017年度行ったものの中で最も順調であったと言える。

bicentralizerの上にflowが存在する事がわかってからしばらくは何の進展もなかったが、bicentralizer flowを因子環の包含に対して一般化して定義して置くことで、部分因子環の構造について興味深い結果を得る事が出来たのは予想外の進展だった。また一連の考察で, bicentralizer flowが常にエルゴード性を持つのではないかとの予想を持った。これについては今後の課題としたい。Weylの対角化定理をBorelな形で実行する事が可能か検討する。これが達成されれば、Weyl-von Neumann同値関係が、数列版の類似同値関係にBorel簡約される可能性が高く、研究が一定の到達点に達したと言える。直交Hilbert-SChmidt群の表現に関してはまだ数理物理的手法を試し切れていないので、散乱理論、波動作用素の理論を参考にして解析を進めたい。(1)については現在断続的に研究している直交Hilbert-Schmidt群の有限型およびIII型表現の研究との関連も調べつつ、様々な解決手段を模索していきたい。(2)は現在モデル理論の理解が不十分である為、モデル理論を学びつつ超積に対する理解や応用可能性を検討する。(3)はR-作用がもたらす帰結を調べ切ったとは到底言えず、様々な未解決問題が浮上した。その多くは現在の技術で解決が困難なように思われるが、subfactorの理論を学びつつ、解決できる問題を見つけて着実に研究を進めたい。当初12月に予定していた松澤泰道氏との信州大学教育学部での研究打ち合わせを諸事情により中止したため。東大作用素環セミナーへの出席を取りやめたため次年度使用額が生じた。H30年度の研究に必要となるセミナーへの出席の際の交通費として使用予定。日帰り出張業務を1つ諸事情で中止したため。次年度の日帰り交通費に使用を予定している。松澤泰道氏との信州大学教育学部での研究打ち合わせの際の旅費に使用する。またスペクトル理論に関する文献を2冊購入する。
化学療法による腫瘍微小環境変化を標的とした卵巣癌治療開発の基礎的検討

当科での卵巣癌治療患者の病理標本を用いて、化学療法施行後の腫瘍内に出現する炎症細胞(腫瘍随伴マクロファージ、リンパ球)の出現と、線維芽細胞の出現を検討した。すでに報告されている化学療法後の治療効果判定スコアと照らし合わすことで、従来の治療効果判定のクライテリアよりも、より詳細な化学療法後の病理組織学所見を明らかにすることが出来た。さらに、その一部の所見が、予後予測因子となる可能性があることを明らかにした。また、ヒト卵巣癌細胞株と、ヒト由来マクロファージとの共培養実験も継続して行っている。抗がん剤の影響によってマクロファージの腫瘍細胞に対する働きが変化することを、様々な機能解析を行うことで検討した。実験で使用する機器のトラブルなどで実験の進行を中断せざるを得ない状況が発生した。今年はこの2年で得られたことに肉付けをし、さらに臨床との関連性を検討することでよりデータを確固たるものにしていきたい。〇共培養実験系を用いたパクリタキセル・カルボプラチン暴露後のヒト卵巣癌細胞株の再増殖細胞を用いた癌幹細胞マーカー発現におけるTAMの機能解析本研究において、ヒト卵巣癌細胞株を用いたパクリタキセル耐性実験モデルが必要であり、様々な条件でパクリタキセルに暴露することで効果的に耐性細胞が得られる実験モデルを作成した。パクリタキセル耐性細胞の作製は過去の報告では長期間の培養が必要であることから、効率の良い実験系が得られた。しかし、新規の実験系であることからこの耐性細胞の増殖・接着・浸潤などの機能解析と耐性獲得の機序についての検討を行った。フローサイトメトリーを用いた検討では幹細胞マーカーの有意な上昇を認め、今回の耐性獲得の一つに癌幹細胞的な形質の獲得が関与していることを明らかにした。また、接着も更新しておりこれも耐性獲得に関与していることが示唆された。その一方で、これらの細胞を培養継代することによって、徐々にパクリタキセルに対する耐性が弱まることが判明し、継代する前に獲得した幹細胞様の性格が何らかの機序で継代により減弱することが判明した。また、この耐性細胞を用いたマイクロアレイによりTAM集簇にかかわる複数の遺伝子発現が亢進していることが判明した。この結果から、耐性を獲得した場合には腫瘍内微小環境で耐性の維持に寄与する可能性があるTAMの集簇に有利な環境に腫瘍細胞自体が変化している可能性が示唆された。パクリタキセル耐性細胞の機能解析などに時間がかかったことにより、計画していたTAMとの共培養実験系に到達できなかった。これは、今回の実験を遂行する際に使用する細胞株のパクリタキセル耐性獲得の機序あるいは獲得後の親株からの変化についての検討に時間がかかったことが最も大きな理由と考える。今まで報告されてきた耐性細胞株の作成とは異なるモデルを作成したこともあり、この耐性機序については様々な機能解析を加える必要がありより多くの想定しなかった実験を必要とした。再現可能なパクリタキセル耐性実験モデルが作成できたことから、速やかにTAMとの共培養実験に移行していきたい。また、今回のパクリタキセル耐性細胞の性格から、腫瘍内微小環境の変化にかかわる遺伝子発現に興味深い変化を認めたことからさらにその遺伝子に絞った実験を加えていく。このことに関連して平成29年度に予定していたもう一つの実施計画として、パクリタキセル暴露直後のサイトカインケモカイン発現についても研究を進める。昨年度に行う予定であった腫瘍細胞とTAMの共培養実験のための金額が次年度に持ち越されたことによって生じた。本年度は、すでに確立された卵巣癌細胞株のin vitroの実験系を用いたTAMの共培養による実験系への移行はスムーズに進むと考えており、繰り越したものを有効に使用していく予定である。また、本年度は手術検体や実験動物を用いた免疫染色による検討も予定しており、これらの実験については免疫多重染色や実験動物などにも費用を要する。昨年度から繰り越した費用と本年度の助成金をこれらの実験に使用していく方針である。実験が想定より遅れていることで、使用予定の実験備品の購入がなされなかったため次年度使用額が生じた。実験を遂行していくことで、適切に使用していく予定である。
単波長パルス光の非視覚作用に及ぼす錐体の影響に関する生理人類学的研究

色覚正常な成人40名を対象にして,青色,緑色,赤色などの単波長パルス光を単独,2色同時照射したときの網膜電図,視覚誘発電位,瞳孔径等の生理反応測定,および主観評価を行った。その結果,青色パルス光によって生ずる縮瞳などの非視覚作用が緑色パルス光の同時照射によって抑制される,いわゆる劣加法性が確認できた。視覚誘発電位には劣加法性は認められないこと,錐体の反応を示す網膜電図a波には劣加法性が見られず,双極細胞などの働きを反映するb/|a|に劣加法性が示されたことから,錐体からの信号が双極細胞からipRGCに伝達される間に劣加法的反応が生じている可能性が示唆された。色覚正常な青年男性12名を被験者とした。実験光は発光ダイオード(LED)を内部に設置した積分球(タカノ製)から照射した。被験者は積分球の開口部から積分球内を注視した。背景光には白熱電球(輝度30 cd/m^2)を用い,刺激光には青色LED(ピーク波長:464 nm,光量子密度1.6 x 10^15 photons/cm^2/s),緑色LED(526 nm, 1.6 x 10^15 photons/cm^2/s)を用いて単独(青条件,緑条件),および青色+緑色の2色同時(青+緑条件)に照射した。背景光は常時点灯し,刺激光のパルス幅は2.5 msとした。明順応の後に,赤外線瞳孔カメラを用いてパルス光照射時の瞳孔径を計測し,最大縮瞳率などを求めた。その後,誘発反応記録装置(PuREC)と皮膚電極を用いて網膜電図を測定した。脳波はパルス光に対する視覚誘発電位を求めた。主観評価は青みスコア,緑みスコアを測定した。網膜電図のa波振幅に対するb波振幅(b/a)は,青+緑条件では青条件より放射強度が2倍にもかかわらず,有意に小さくなった。最大縮瞳率においても青+緑条件で青条件より有意に縮瞳が抑制されることが示された。また,視覚誘発電位のP100成分の振幅はFz, C3,およびCzにおいて青+緑条件で青条件より有意に大きくなることが示された。主観評価では青みスコア,緑みスコア共に青+緑条件と青条件に有意差は認められなかった。以上のことより,青色光によって生ずる縮瞳などの非視覚作用は緑色光の同時照射によって抑制され,いわゆる劣加法性が生ずることが確認された。網膜電図の結果より,錐体の反応を示すa波には劣加法性は見られず,双極細胞などの働きを反映するb/aに劣加法性が示されたことから,錐体からの信号が双極細胞から内因性光感受性網膜神経節細胞に伝達される間に生じている可能性が示唆された。色覚正常な20歳代の男女10名が十分な説明と同意の上で実験に参加した。光照射装置として,発光ダイオード(LED)を内部に設置した積分球を用いた。背景光には白色LED,刺激光には青色LED(ピーク波長465 nm),緑色LED(535 nm),赤色LED(630 nm)を光源として用いた。各色LEDを組み合わせることでS,M,L錐体をそれぞれ比較的強く刺激する条件と,S,M,L条件を組み合わせて照射する条件(同時照射条件:S+M,S+L条件)を設定した。背景光は常時点灯し,Task1および3においてはパルス幅2.5 msのパルス光,Task2においては70 sの定常光を用いた。被験者は背景光下で10分間の明順応後,Task1,Task2においては瞳孔径を測定した。その後,Task3において誘発反応記録装置を用いて網膜電図の測定を行った。実験条件の実験順序はカウンターバランスをとった。Task1において最大縮瞳率と75%回復時間には,同時照射条件と単独照射条件の間に有意差は認められなかったが,Task2においては,L条件とS+L条件の縮瞳回復率がS条件より有意に大きかった。その他の指標では同時照射条件と単独照射条件の間に有意差は見られなかった。Task3において得られた網膜電図のa波の振幅は同時照射条件において単独照射よりも有意に大きくなった。b波の振幅は同時照射条件において単独照射よりも有意に大きくなった。本研究のTask1,Task3においては,瞳孔反応に見られる青色パルス光に緑色パルス光や赤色パルス光の劣加法的な作用は確認されなかったが,Task2において,S+L条件にてS条件よりも有意に速く縮瞳が回復したことから,青色光と赤色光照射による劣加法性が確認された。以上より,縮瞳などの非視覚作用にS錐体,M錐体,L錐体への入力が関与している可能性が示唆された。昨年度から本年度に掛けて,光刺激装置の積分球および制御回路を改良し,さらに実験精度を上げることができた。また,網膜電図を皮膚電極によって非侵襲的に測定する手法を確立することが出来た点も本研究課題の達成ための重要な成果である。本研究は,単波長パルス光を用いて瞳孔径,網膜電図,視覚誘発電位などの生理反応を測定し,非視覚作用に及ぼす錐体の影響を視細胞レベル,大脳皮質レベルから検討するという世界でも例のない極めて独創的なものである。

本年度の研究成果として,青色光によってもたらされる縮瞳などの非視覚作用が赤色光の同時照射によっても抑制されるという光の劣加法性を明らかにしたことは当初の計画以上の進展であると考えている。本年度は2つの実験を行った。実験1では成人男性10名が実験に参加した。青色と緑色パルス光(照射時間25 ms)の同時照射による非視覚作用を詳細に検討するために,青色光と緑色光の放射照度の比率(B:G ratio)を6水準,および青色光の放射照度を3水準(5,20,200 μW/cm^2)に変化させ,さらに背景光の色温度を6500 Kと2700 Kの2種類とした。最大縮瞳率は青色光高放射照度条件で低・中条件より有意に高いことが示された。B:G ratioが1:0から1:1までの条件では低放射照度条件の最大縮瞳率に対するB:G ratioの主効果は有意であり,特に背景光が高色温度では,B:G ratio 1:1の最大縮瞳率は1:0や1:0.1より有意に高いことなどが示された。これらの結果から,高い放射照度の刺激光は縮瞳を促進すること,低い放射照度条件では,同時照射される青色光と緑色光の比率によって縮瞳が影響されること,背景光の色温度が最大縮瞳率や縮瞳回復時間に影響することなどが示された。実験2では成人女性8名が実験に参加し,光を照射する視野の違いが網膜電図に及ぼす影響を検討した。視野条件として中心視,周辺視,全視野の3条件を設定し,遮光板を用いて発光範囲を限定した。パルス光(パルス幅2.5 ms)の色条件は赤,青,緑,白の4条件であった。全ての視野条件においてCFD(発光面積と刺激光の強度の積)が一定となるように強度を設定した。実験中,網膜電図を誘発反応記録装置を用いて測定した。緑色光条件の中心視で全視野より有意に網膜電図のa波振幅が大きくなること,b波振幅は赤色光の周辺視で中心視より有意に振幅が小さくなることなどが示された。明所視陰性波潜時は緑色光条件にて中心視の潜時が短くなる傾向がみられ,視野の違いと網膜電図の反応には関係があることが明らかとなった。色覚正常な成人40名を対象にして,青色,緑色,赤色などの単波長パルス光を単独,2色同時照射したときの網膜電図,視覚誘発電位,瞳孔径等の生理反応測定,および主観評価を行った。その結果,青色パルス光によって生ずる縮瞳などの非視覚作用が緑色パルス光の同時照射によって抑制される,いわゆる劣加法性が確認できた。視覚誘発電位には劣加法性は認められないこと,錐体の反応を示す網膜電図a波には劣加法性が見られず,双極細胞などの働きを反映するb/|a|に劣加法性が示されたことから,錐体からの信号が双極細胞からipRGCに伝達される間に劣加法的反応が生じている可能性が示唆された。本年度は,光刺激装置の積分球および制御回路を新たに製作し,実験精度を上げることができた。また,網膜電図を皮膚電極によって非侵襲的に測定する手法を確立することが出来た点も本研究課題の達成ための重要な成果である。本研究は,単波長パルス光を用いて瞳孔径,網膜電図,視覚誘発電位などの生理反応を測定し,非視覚作用に及ぼす錐体の影響を視細胞レベル,大脳皮質レベルから検討するという世界でも例のない極めて独創的なものである。本年度の研究によって,青色光によってもたらされる縮瞳などの非視覚作用が緑色光の同時照射によって抑制されるという光の劣加法的反応が,網膜の双極細胞から網膜神経節細胞の間で起こっている可能性を明らかにした点は重要な成果であり,当初の計画以上に進展したと考えている。来年度も本年度に引き続き,各種単波長パルス光を用いて単独照射,同時照射時の瞳孔径,網膜電図,視覚誘発電位などの生理反応と,VAS法による主観評価などを実施する予定である。
ユビキチン鎖連結パターンに着目した基質蛋白質の網羅的同定・分類

蛋白質のユビキチン化修飾では、修飾される事自体に加えて、その修飾様式、すなわちユビキチン鎖の特性が基質蛋白質の運命決定に重要な意味を持つとされている。そこで我々は独自開発のポリユビキチン化基質蛋白質の効果的濃縮・同定法を改変し、ユビキチン鎖の連結パターンに基づく基質蛋白質の網羅的解析を行うことで、多様なユビキチン鎖が持つ生物学的意義を明らかにする本研究に着手した。代表的な連結部位であるLys48とLys63に関しての試験段階では問題なかったが、本研究の主対象であるマイナー連結部位に関しては解析に必要な量を得ることが出来なかった。目的達成の為に、今後ともシステムの改善に取り組んでいきたい。蛋白質のユビキチン化修飾では、修飾される事自体に加えて、その修飾様式が基質蛋白質の運命決定に重要な意味を持つ。先ず(マルチプル)モノユビキチン化なのかポリユビキチン化なのかという事が重要な点で、次にポリユビキチン化の場合はどのLys残基で連結した鎖なのか(連結パターン)も考慮すべきである。しかし、修飾様式と基質蛋白質(及びその後の運命)の対応付けは、一部の基質を除きほとんどなされておらず、修飾様式側からの網羅的な視点が欠落した状況にある。そこで私は独自に開発したポリユビキチン化基質蛋白質の効果的濃縮・同定法(PAP-MS)と蛋白質の系統的絶対定量解析法(PCS-MS)を用いてユビキチン鎖の連結パターンに基づく基質蛋白質の網羅的解析と詳細な定量解析を行うことを目的とし、研究期間内の到達目標として以下の3項目を掲げた。1)7種類のmono-K Ubを用いて出芽酵母のPAP-MS解析を行い、連結パターン毎の基質候補リストを作成する。それぞれの代表的な基質に対してはPCS-MSによる確認作業を行う。2)外的刺激時(プロテアソーム阻害薬添加、セリンプロテアーゼ阻害剤添加、DNA障害、熱刺激時)において、1)と同様の解析を行う。3)上記データから各連結パターンの持つ意義を考察し、遺伝学的・生化学的手法により証明する。現時点までの実績として、A)代表的な連結部位であるLys48とLys63に関して実際にPAP-MS解析を行い、それぞれに特徴的な基質を同定した。B)脱ユビキチン化酵素欠損変異体を用いてそれぞれの連結パターンの定量解析を行った。C)同一ユビキチンモノマー内に二か所以上の連結部位を持つような非典型連結パターンを示すユビキチン鎖の解析を行った。蛋白質のユビキチン化修飾では、修飾される事自体に加えて、その修飾様式、すなわちユビキチン鎖の特性が基質蛋白質の運命決定に重要な意味を持つ。本年度の実績として、A)同一ユビキチン分子上に二か所以上の連結部位を持つような非典型連結パターンを示すユビキチン鎖の解析、B)ユビキチン自体がアセチル化・リン酸化などの翻訳後修飾を受けた場合のユビキチン鎖伸長パターンの解析、を行ってきた。A)に関して、傍証レベルのデータは十分に蓄積できているのだが、より直接的データが必要との判断の元、質量分析器などを用いた証明実験に取り組んでいる。B)に関して、リジン残基のアセチル化を模倣した変異をユビキチン分子に導入し、分岐パターン別鎖形成能などを評価した。

しかし、修飾様式と基質蛋白質(及びその後の運命)の対応付けは、一部の基質を除きほとんどなされておらず、修飾様式側からの網羅的な視点が欠落した状況にある。そこで私は独自に開発したポリユビキチン化基質蛋白質の効果的濃縮・同定法(PAP-MS)と蛋白質の系統的絶対定量解析法(PCS-MS)を用いてユビキチン鎖の連結パターンに基づく基質蛋白質の網羅的解析と詳細な定量解析を行うことを目的とし、研究期間内の到達目標として以下の3項目を掲げた。1)7種類のmono-K Ubを用いて出芽酵母のPAP-MS解析を行い、連結パターン毎の基質候補リストを作成する。それぞれの代表的な基質に対してはPCS-MSによる確認作業を行う。2)外的刺激時(プロテアソーム阻害薬添加、セリンプロテアーゼ阻害剤添加、DNA障害、熱刺激時)において、1)と同様の解析を行う。3)上記データから各連結パターンの持つ意義を考察し、遺伝学的・生化学的手法により証明する。昨年度は、脱ユビキチン化酵素欠損株において蓄積したユビキチン鎖の連結パターンを解析することにより本アプローチの有用性を示すプロジェクトに注力し、複雑な連結パターンの存在を示唆する興味深いデータも得られている。(背景・計画)蛋白質のユビキチン化修飾では、修飾される事自体に加えて、その修飾様式、すなわちユビキチン鎖の特性が基質蛋白質の運命決定に重要な意味を持つ。(結果・実績)本年度の実績として、上記1)の条件検討・パイロットスタディの過程で表出した想定外のユビキチン鎖分枝パターンの解析に取り組んだが、目覚ましい成果を挙げることが出来なかった。期間全体の総括としては、(A)代表的な連結部位であるLys48とLys63に関してのパイロットスタディ(B)脱ユビキチン化酵素欠損変異体を用いた解析(C)同一ユビキチンモノマー内に二か所以上の連結部位を持つような非典型連結パターンを示すユビキチン鎖の解析、を行った。(B)に関しては論文作成中であり、引き続き(C)に注力していく予定にしている。分子生物学代表的な連結部位であるLys48とLys63に関しては現行法のPAPである程度のユビキチン鎖が得られ、MS解析まで行えたが、その他の連結部位に関しては十分な収量が期待できない状況である。脱ユビキチン化酵素欠損変異体の利用など様々な工夫をしているが今のところ目覚ましい改善はみられていない。昨年度に引き続き、本申請の派生テーマである非典型連結パターンをもつユビキチン鎖の解析に労力を割いてしまったが、本申請の完遂に必要な作業だと認識している。
コンフォメーションの制限された人工ペプチドの分子設計

ジエチルグリシン(Deg)並びに(S)-ブチルエチルグリシン(Beg)より、C末をエチルエステル、N末をトリフルオロアセチル保護したホモペプチドとして、ヘキサペプチドまでを合成した。X線結晶解析のために、Degに関しては、トリ、ペンタ、ヘキサペプチド、Begに関しては、トリ、テトラペプチドの単結晶の作成に成功した。コンフォメーション解析の結果、Degよりのペプチドは、結晶状態で過去の報告に反してヘリカルなコンフォメーションをとることが判明した。しかし、溶液状態ではプラナーなコンフォメーションをとることが、NMR、IRの測定により分かった。溶液状態でのコンフォメーションに関して、低温でのNMRの測定実験を行ったが、ヘリカルなコンフォメーションを検出することは出来なかった。溶液と結晶状態のコンフォメーションに極端な相違が生じた原因は、C末の保護基の大きさにあると考えている。Begよりのホモペプチドは、結晶状態でプラナーなコンフォメーションをとることが分かった。また、溶液状態においてもプラナーなコンフォメーションをとることが、NMR、IR、CDの測定により示唆された。このプラナーなコンフォメーションをとることは、キラルなジ置換アミノ酸より合成されたペプチドとしては初めての例である。プチルエチルグリシンを含有するヘテロペプチドの合成とそのコンフォメーション解析にも一部成功してヘリカルなコンフォメーションをとることが判明した。この結果は薬学会(徳島)にて発表予定である。ストレッカー法を利用したジ置換アミノ酸であるジエチルグリシンとエチルブチルグリシンの合成に成功した。合成したラセミのエチルブチルグリシンの酵素を用いた効率的光学分割法に成功し、光学活性エチルブチルグリシンよりホモペプチドとしてトリ、テトラ、ペンタ、ヘキサペプチドの合成を行った。また、ジエチルグリシンよりトリ、テトラ、ペンタ、ヘキサペプチドの合成を行った。ペプチドの保護基は、C末をエチルエステル、N末をトリフルオロアセチル保護とした。合成したホモペプチドより、X線結晶解析に必要な単結晶の作成を各種検討した。結果、ジエチルグリシンより合成したペプチドでは、トリ、ペンタ、ヘキサペプチドについて単結晶を作成し、結晶中のコンフォメーションをX線結晶解析により調べる事が出来た。過去の報告に反して今回合成したペプチドは、ヘリカルなコンフォメーションを結晶中でとることが判明した。ヘリックスは、αではなく、短いペプチドに見られる310-ヘリックスであった。エチルブチルグリシンから合成したホモペプチドの結晶中でのコンフォメーション並びに溶液中でのコンフォメーションはこれから調べる予定である。オルニチンより側鎖のアミノ基を連結してペプチドを合成し、水素結合によりコンフォメーションを固定化し、α-位のアミノ基に導入したナフチル基の相互作用を調べる研究に関しては、ジペプチドの合成まで行ったが、ペプチドの溶解性に問題があり研究を中断した。
分子系ヘテロ超構造に関する配向性の制御

1.ポリジアセチレンの分子線エピタキシ-。原料のPoly-4Unモノマーを加熱・昇華させて基板に供給し、基板温度T_s=30-120°C、紫外線(365nm)照射下での光重合によりポリジアセチレン薄膜の形成を行った。X線回折により試料を調べた結果、膜は高い結晶性を有し、PDA単斜晶の長軸方向が基板の法線方向と平行であることが明らかとなった。また、原子間力顕微鏡観察より、膜がおよそ10μm四方程度の大きさの多数のドメインより構成されており、ドメイン内では細い筋状の構造体が一定方向に配向していることがわかった。ドメインの方向を揃えることを意図して、表面に0.6-2μmピッチの回折格子構造を施したGaAs(100)基板上に、PDA膜の形成をおこなった。しかしながら、得られた実験結果は表面を加工していない場合の結果とあまり大きな違いが認められなかった。膜形成初期過程の研究。配向性制御の糸口をつかむべく、Si(100)基板上にPDAを堆積させて得られる試料表面をAFM像により調べた結果、分子層厚が一分子層あるいはそれ以下の場合、一定の曲率を持って40-60nmの準周期で配向した筋状構造の集合体により膜が形成されており、また、一つの集合体の大きさは基板温度に依存して変化することを見出した。一層目では、ドメイン核の形成とその発達が主たる膜形成過程であったのと対照的に、二層目ではPDA核がいたるところで発生してそれが一層目の配向に沿って発達していくようである。したがって、分子性結晶薄膜を得るためには一層目のドメイン形成時の配向性を制御することが最も重要な点であると推測している。例えば、50nm程度の微細構造が基板表面に形成できれば配向性制御が可能になるかもしれないと考えている。3.まとめ。本年度の研究により、i)サブミクロンの微細構造程度の寸法では線型高分子の配向性制御は難しいこと、およびii)分子性結晶薄膜を得るためには一層目のドメイン形成時の配向性を制御することが最も重要であることなどが明らかとなった。3.まとめ。