hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
セラミックスのハイブリッドナノフラクトグラフィー

チタン酸バリウムやフェライトなどの機能性セラミックスのき裂および破面を走査型プローブ顕微鏡で観察し、ナノスケールでの破壊形態の三次元的評価と表面近傍の物性の同時測定による破壊挙動の解析(ハイブリッドナノフラクトグラフイー)を行った。これらの材料には電気的あるいは磁気的分極の異なる領域からなるドメインが存在することが知られていたが、本研究のハイブリッドナノフラクトグラフィーにより、機能性セラミックスのき裂先端近傍および破面にはき裂先端の特異応力場に起因して通常のバルク体とは異なるドメイン構造があらわれることをはじめて明らかにした。本研究では以前の科学研究費補助金で購入した走査型プローブ顕微鏡を利用するが、強誘電体のハイブリッドナノフラクトグラフィー評価のためには、局所的な誘電率差を画像化するための走査型非線形誘電率顕微鏡ユニットを導入する必要がある。また、走査型非線形誘電率顕微鏡ユニットは圧電応答顕微鏡ユニットも含むため、圧電体の評価も可能となる。磁気力顕微鏡ユニットは現存の走査型プローブ顕微鏡ユニットを利用して対応できる。しかし、磁気力の評価にはバネ定数の小さなカンチレバーを用いる必要があるため、現存の設備では走査型プローブ顕微鏡の特徴である3次元的形態と磁気力評価の同時ナノスケール観察は難しい。そこで、本年度は、走査型非線形誘電率顕微鏡ユニットとカンチレバーのQ値制御が可能な高分解能観察ユニットからなる、SPM機能拡張電流・物性測定システムを導入し、ハイブリッドナノフラクトグラフィーの評価法の確立を行った。BaTiO_3セラミックスに関してナノフラクトグラフィー評価を行った結果、破面では、幅0.55μmの表面形状と相互関係の無い無関係の強誘電体に特有なドメイン構造が確認された。これらにはドメイン構造は直線的な180°、90°ドメインだけでなく、モザイク状に孤立してドメインウォールが歪曲したものからも構成されている様子がも観察された。き裂先端近傍では、図1に示すように、ドメイン構造が局所的に変化したシングルドメイン領域が存在していた。また、周き裂面近傍において圧電応答が周囲よりも高く出ている領域も観察された。これは、き裂先端で局所的に生じたドメインスイッチングのき裂進展に伴う痕跡(プロセスゾーンウェイク)であると考えられる。ここれらの特異なドメイン構造は、BaTiO_3セラミックスの破壊時にのみ観察されることから、き裂先端の応力集中と関連があると考えられる。この他に、Mn-Znフェライト、SiC、ZnOなどの機能性セラミックスに関してハイブリッドナノフラクトグラフィー評価を行い、各種材料について観察手法を確立すると共に、より詳細な情報を留ための課題も明らかとなった。前年度に導入したユニットを用い、ハイブリッドナノフラクトグラフィー評価を行い、以下の点が明らかとなった。BaTiO_3セラミックスについてき裂進展に伴うドメインスイッチングに関するより定量的な評価を行った。その結果、特定方位のドメインがき裂進展とともに伸張していく様子が観察された。このようなき裂進展に伴うドメインスイッチングはき裂先端の応力集中によるものであり、き裂とドメインの幾何学的な関係により生じるものと考えられる。き裂先端の応力場と結晶方位を考慮した理論解析に単結晶で報告されているドメインスイッチング応力を代入することにより、き裂先端のドメインスイッチング領域を定量的に説明することができた。今後は、より詳細な解析を進めるために、単結晶によるハイブリッドナノフラクトグラフィーを行っていく。Mn-Znフェライトのハイブリッドナノフラクトグラフィーでは、き裂の部分から約1μmの領域において、片側のき裂面の領域のみ極性が反転している様子が確認された。すなわち、き裂と磁区構造の相互作用の存在が示唆された。ビッカース圧子圧入によりき裂を導入した試験片の曲げ試験を行ってき裂をわずかに進展させたときの、き裂進展前後のき裂先端近傍の同一視野観察も行った。き裂進展前後で磁気力顕微鏡像を比較すると、き裂進展に伴ってき裂先端近傍のコントラストが反転する領域が確認された。このようなき裂進展に伴う磁区構造の変化は、き裂先端の局所応力場により誘起されたものと考えられる。磁気力顕微鏡を用いた破壊形態と磁区構造の同時測定による強磁性セラミックスの破壊解析はこれまでに行われた例はなく、破壊に関する研究が多く行われてきた構造用セラミックスのき裂進展挙動とも異なる新しい知見を得ることができた。走査型プローブ顕微鏡(SPM)に付設の圧電応答顕微鏡(PFM)および非線形誘電率顕微鏡(SNDM)を用いて、ハイブリッドナノフラクトグラフィー評価を行い、以下の点が明らかとなった。BaTiO_3単結晶では、破面はマクロには平坦なへき開破壊であったが、SPMの形状像から断面プロファイルから高さ0.20.5nm、幅100nm程度の規則的なステップが観察された。また、PFM像では信号はほとんど0であったが、SNDM像では、破面に上向きの分極を示す強い応答が縞状に観察された。

PFMよりもSNDMの方がより表面に近い領域からの情報が得られることから、BaTiO_3単結晶の破面近傍でのみ特異な分極構造を形成していることがわかった。また、結晶方位の異なる単結晶の破面でも同様の強い分極が確認されたが、ドメイン構造は異なっている様子が確認された。ドメインウォールの方向を考慮すると、破面の極近傍のこれらのドメインは正方晶のものではなく、他の低温相が存在していることが示唆された。このような破壊に伴う特異なドメイン構造の形成は、き裂先端の応力集中による局所的なドメインスイッチングなどを含めたBaTiO_3に特有の破壊の素過程に起因するものであると考えられる。PZTセラミックスについでも同様に観察を行った。PZTでは、PFMにおいて破面に対して正負の応答、すなわち、垂直上下向きのドメイン構造が観察された。PFMでは粒径程度の深さからの情報が得られていることを考慮すると、粒子全体で縞状のドメインを形成していることがわかった。一方、SNDMではすべて破面に下向きの分極を示す主の応答の護が観察された。SNDMでは深さ数十nm程度の情報が得られることから、特異なドメインスイッチングは破面の極表面で生じていると考えられ、破壊時のき裂先端での局所的な応力により誘起されたものと推測される。
Niフリー高窒素オーステナイト系ステンレス鋼の疑似体液中フレッティング疲労特性

Niフリー高窒素オーステナイトステンレス鋼(HNS)と20%冷間圧延したSUS316L鋼を用いて、疑似体液中および大気中でフレッティング疲労特性を調べた。両環境中の通常疲労強度は、SUS316L鋼よりHNSの方がわずかに低かった。両環境中のフレッティング疲労強度は、SUS316L鋼よりHNSの方が遙かに高かった。両鋼種のフレッティング疲労強度は、フレッティングによる摩擦力の付加だけでは説明できなく、フレッティング損傷部の塑性変形領域の大小が関与すると考えられる。本研究は、Niフリー高窒素オーステナイト系ステンレス鋼(HNS)の生体環境下におけるフレッティング(微小振幅の磨耗を伴う)腐食疲労破壊機構のメカニズムを解明するとともに、長期的な信頼性・安全性を確保することを目的とする。(1)HNS鋼、冷間圧延を施したSUS316L鋼を用いて、大気中および擬似体液中下で疲労、フレッティング疲労試験を行い、応力振幅-破断繰返し数の関係を把握した。(2)両試料の大気中および擬似体液中におけるフレッティング損傷部についいてフレッティング疲労き裂発生位置、EPMA分析、形状測定、摩擦係数、分極試験などについて、比較検討した。本研究は、Niフリー高窒素オーステナイト系ステンレス鋼の生体環境下におけるフレッティング(微小振幅の磨耗を伴う)腐食疲労破壊機構のメカニズムを解明するとともに、長期的な信頼性・安全性を確保することを目的とする。平成20年度は、加圧式ESR法により、清浄なNiフリー高窒素オーステナイト系ステンレス鋼の創製(Fe-23Cr-1Mo-1Nwt%)を行い、組織観察および引張試験および試料の組成分析を行った。同合金を用いて、大気中および擬似体液申(リン酸塩類緩衝液)の通常疲労試験を行った試験条件は、応力比Rが0.1、荷重繰返し速度は大気中では20Hz、擬似体液中では2Hzである。その結果、大気中および擬似体液中の疲労強度は、いずれの環境下でも差はなく、10E7回疲労強度は約320MPaであった。また、大気中のフレッティング疲労試験を行った。試験条件は、応力比Rが0.1、荷重繰り返し速度が20Hzで行る。その際、試験片とフレッティングパッドは同一材料を使用し、パッド接触面圧は30MPaで行った。その結果、10E7回フレッティング疲労強度は、約280MPaであり、これまで行ったチタン合金、Co-Cr合金およびSUS316L鋼等の既存の生体用金属材料の結果と比べ、著しく高いフレッティング疲労強度を示すことが明らかになった。平成21年度は、加圧式ESR法により製造した、Niフリー高窒素オーステナイト系ステンレス鋼(Fe-23Cr-1Mo-1Nwt%)を用いて、前年度から引き続き大気中および疑似体液中(リン酸塩類緩衝液)において、フレッティング疲労試験を行った。また、20%冷間圧延し、0.2%耐力を本高窒素鋼に合わせたSUS316L鋼を比較材として用い、大気中および疑似体液中でフレッティング疲労試験を行った。試験条件は、応力比Rが0.1、荷重繰返し速度は大気中では20Hz、擬似体液中では2Hzである。その結果、20%冷間圧延したUS316L鋼およびNiフリー高窒素オーステナイト系ステンレス鋼の10E7回通常疲労強度はいずれも約320-340MPaであった。20%冷間圧延したUS316L鋼の10E7回フレッティング疲労強度は、両環境ともに差はなく、10E7回通常疲労強度に比べて半減した。しかし、Niフリー高窒素オーステナイト系ステンレス鋼の10E7回フレッティング疲労強度は、両環境ともに約280MPaであり、通常疲労強度に比べて約10%の低下であった。この結果は、これまで行ってきた工業用純チタン、Ti-6Al-4V合金、Co-Cr合金およびSUS316L鋼等の既存の生体用金属材料と比べ、著しく高いフレッティング疲労強度を示すことが明らかになった。

平成22年度は、加圧式ESR法により製造した、Niフリー高窒素オーステナイト系ステンレス鋼(Fe-23Cr-1Mo-1N wt%)、20%冷間圧延し、0.2%耐力を本高窒素鋼に合わせたSUS316L鋼を比較材として用い、前年度から引き続き大気中および疑似体液中(リン酸塩類緩衝液)において、フレッティング疲労試験を行った。フレッティング疲労試験条件は、応力比Rが0.1、荷重繰返し速度は大気中では20Hz、擬似体液中では2Hzである。その際、試験片とフレッティングパッドは同一材料を使用し、パッド接触面圧は30MPaで行った。その結果、(1)両鋼種ともに疲労き裂はフレッティング損傷部から発生していた。両鋼種とも大気中ではフレッティング損傷部の固着域とすべり域の境界で、擬似体液中ではパッド接触部外端部でき裂は発生していた。(2)両鋼種でフレッティング部の摩擦係数に差はなく、大気中では応力振幅に依存して増加した(静摩擦係数)。擬似体液中では、比較的低い応力振幅で、摩擦係数は約0,4で一定値を示した(動摩擦係数)。(3)フレッティング部の摩耗損傷を形状解析した結果、両鋼種で差はなく、大気中では摩耗はほとんど見られなく、擬似体液中では約20μmの摩耗が観察された。(4)両鋼種を用いて、擬似体液中でそれぞれの大気酸化皮膜を除去した後、浸積電位測定およびアノード分極試験を行った。その結果、新生面の再不働態化挙動には顕著な違いは見られなかった。しかし、SUS316L鋼は孔食の発生が見られたのに対して、HNS鋼は孔食が発生しないことが明らかになった。本研究は、Niフリー高窒素オーステナイト系ステンレス鋼の生体環境下におけるフレッティング(微小振幅の磨耗を伴う)腐食疲労破壊機構のメカニズムを解明するとともに、長期的な信頼性・安全性を確保することを目的とする。平成23年度は、加圧式ESR法により製造した、高窒素と20%冷間圧延し、0.2%耐力を本高窒素鋼に合わせたSUS316L鋼を比較材として用い、全寿命に対するき裂発生寿命の割合を調べるためにフレッティング中断試験(フレッティング疲労試験→通常疲労試験に移行する試験)行った。フレッティング疲労試験条件は、応力比Rが0.1、荷重繰返し速度は大気中では20 Hz、擬似体液中では2 Hzである。パッド接触面圧は30 MPaで行った。その結果、下記の事柄が明らかになった。(1)HNS鋼は両環境ともに通常疲労強度に比べ、フレッティング疲労強度に大きな差はなかった。しかし、SUS316L鋼のフレッティング疲労強度は通常疲労強度に比べて半減した。フレッティング疲労強度に影響を及ぼす摩耗、摩擦係数などの種々の影響因子を検討した結果、両鋼種で大きな相違は認められなかった。(2)フレッティング疲労寿命は、き裂発生寿命とき裂伝播寿命に分けられるので、両鋼種を用いて、大気中と擬似体液中下でフレッティング中断試験を行った。用いた応力振幅は両鋼種ともにフレッティング疲労寿命が10E5サイクルの応力振幅である。その結果、高窒素鋼のき裂発生寿命は大気中で約85%、疑似体液中で約65%、SUS316L鋼は両環境ともに約25%であった。両鋼種のビッカース硬さは、高窒素鋼で446、SUS316L鋼で296と約150異なっている。この硬さの違いは、フレッティング損傷部における組成変形領域が高窒素鋼で小さく、SUS316L鋼で大きく、この違いがフレッティング疲労き裂発生に影響を及ぼしていると考えられる。
レプチンが骨髄腫の病因に及ぼす役割

我々はレプチンの炎症性サイトカインとしての側面に着目し、レプチンがマウス骨髄微小環境下において骨髄腫細胞の増殖に関与する可能性を示した。さらにヒト多発性骨髄腫におけるレプチンの病勢への関与の解明を目指したが骨髄穿刺の侵襲性から困難を伴い、より容易に入手可能で臨床応用上も優れた免疫細胞ソースである臍帯血の利用を模索した。我々は臍帯血から細胞傷害性T細胞(CTL)を分離培養し、ビーズ表面に免疫関連分子を結合させた人工抗原提示細胞(aAPC)と反応させることにより、HLA拘束性に血液腫瘍抗原特異性を効率的に誘導した。この手法は多発性骨髄腫のみならず血液悪性諸疾患の新規治療戦略となりうるものと考える。多発性骨髄腫は、白血病・悪性リンパ腫と併せて三大血液腫瘍の一角をなし、悪性化形質細胞のクローナルな増殖によって引き起こされる難治性疾患である。我々は骨髄微小環境において供給されるサイトカインの一種であるレプチンが多発性骨髄腫の病勢を制御する役割をもつ可能性を提示し、悪性化形質細胞の増殖におけるレプチンの腫瘍学的役割を明らかにするために、骨髄幹細胞へのレプチンの直接的及び間接的効果の解析を検討した。しかし多発性骨髄腫患者及び健常人から骨髄細胞を得るためには著しく侵襲性の高い骨髄穿刺を行う必要があり、臨床手続を継続して進めているものの実際に骨髄サンプルを得るのが困難な状況にある。そこで我々はより容易に入手可能な免疫細胞ソースとして臍帯血の利用を試みた。臍帯血は異なる分化段階にある様々な幹細胞及び前駆細胞のヘテロな集合体で未熟免疫細胞を豊富に含み、安定した供給も併せて考慮すると臨床応用時の免疫細胞ソースとして高い優位性を持つものと考えられた。臍帯血由来免疫細胞を用いた検討が進展するに従い、我々は細胞傷害性T細胞に血液腫瘍抗原特異性を誘導することで多発性骨髄腫の新規治療戦略を見出せると考えるに至り、凍結または新鮮臍帯血から細胞傷害性T細胞を分離培養し、HLA拘束性細胞傷害性T細胞に血液腫瘍抗原特異性を誘導し得た。強力な免疫学的効果を得るためには抗原特異的細胞傷害性T細胞の誘導率を更に改善する必要があり、現在我々は樹状細胞に代わる新たな抗原特異性誘導法として人工抗原提示細胞を積極的に導入してその効果を追究している。今後も多発性骨髄腫のみならず血液悪性諸疾患への新治療戦略としての応用も視野に入れながら、アロ臍帯血由来細胞傷害性T細胞による養子免疫療法研究を統合的に進めてゆく。多発性骨髄腫は、白血病・悪性リンパ腫と並ぶ三大血液腫瘍の一つであり、悪性化形質細胞の単クローン性増殖によって引き起こされる難治性疾患である。我々は骨髄微小環境下において供給されるサイトカインの一種であるレプチンが多発性骨髄腫の病勢を制御する役割をもつ可能性を提示し、悪性化形質細胞の増殖におけるレプチンの腫瘍免疫学的役割を明らかにするために、骨髄幹細胞へのレプチンの直接的及び間接的効果の解析を検討した。しかし多発性骨髄腫患者のみならず健常人にも骨髄穿刺を行って骨髄細胞を得ることは高い侵襲性から問題が多く、我々はより容易に入手可能な免疫細胞ソースとして臍帯血の利用を試みる方針に転向した。臍帯血は異なる分化段階にある様々な幹細胞及び前駆細胞のヘテロな集合体で未熟免疫細胞を豊富に含み、臨床応用時の免疫細胞ソースとしても高い優位性を持つものと考えられた。臍帯血由来免疫細胞を用いて検討を進展させるに従い、我々は血液腫瘍抗原特異性をもつ細胞傷害性T細胞による多発性骨髄腫の新規治療戦略の可能性を見出すに至った。我々は臍帯血から細胞傷害性T細胞を分離培養し、HLA拘束性に血液腫瘍抗原特異性を誘導し得た。更に強力な免疫学的効果を得るためには抗原特異的細胞傷害性T細胞の誘導率を改善する必要があったため、我々は樹状細胞に代わる新たな抗原特異性誘導法としてビーズ表面に免疫関連分子を結合させた人工抗原提示細胞を作製してその効果を追究した(「細胞傷害性T細胞誘導用組成物」特許出願PCT/JP2012/053396)。この手法は多発性骨髄腫のみならず血液悪性諸疾患の新規治療戦略として発展させることも可能であると考えられ、この3年間に賜った貴重な科研費助成によって得られたこれらの有用知見及び新規技術を、今年度から医科学研究所病院にて開始予定の臨床研究に応用できるよう更に継続して努めてゆく所存である。多発性骨髄腫は悪性化形質細胞のクローナルな増殖により引き起こされ、白血病・悪性リンパ腫と併せて血液三大腫瘍の一角をなしている。

我々は難治性血液悪性疾患である多発性骨髄腫に対する新しい治療戦略を探究し、その病勢制御を解析することを目標とした。我々は骨髄微小環境において豊富に供給されるサイトカインの一種であるレプチンが多発性骨髄腫を制御する役割を担っている可能性を提示し、悪性化形質細胞の増殖におけるレプチンの腫瘍学的役割を明らかにするために、多発性骨髄腫患者におけるレプチンの形質細胞への直接的機能及び骨髄幹細胞への間接的効果の解析を検討した。しかし罹患群とコントロール群との比較が必須であるという観点からは、患者骨髄臨床検体のみならず健常者にも骨髄穿刺を行って骨髄細胞を得ることが不可避であり、著しい侵襲性等の問題が新たに生じ、現段階では実現困難のため臨床手続を更に推し進めている状況である。そこで我々はこれと並行して、代替として臍帯血の利用を検討した。臍帯血は異なる分化決定段階にある様々な幹細胞及び前駆細胞のヘテロな集合体で未成熟な免疫細胞をも豊富に含み、移植時の移植片対宿主病(GVHD)のリスクも低く、その可塑性・免疫学的未成熟性・移植時の宿主寛容性・豊富な供給等を併せて考慮すると、研究及び臨床応用時の細胞ソースとしての優位性は非常に高いものと考えられた。そのため、我々は臍帯血由来の細胞傷害性T細胞に血液腫瘍抗原特異性を誘導することにより、多発性骨髄腫の新たな治療選択肢を得られると考えるに至り、現段階までに凍結または新鮮臍帯血より細胞傷害性T細胞を分離増殖させ、HLA拘束性細胞傷害性T細胞に血液腫瘍抗原特異性を誘導することに成功した。今後は多発性骨髄腫を含めた血液悪性諸疾患に対するアロ臍帯血由来細胞傷害性T細胞養子免疫療法研究も同時に進展させ、統合的に新治療戦略を探究する。多発性骨髄腫患者からの骨髄サンプルの入手に困難が生じているため、我々は凍結または新鮮臍帯血を免疫細胞ソースとして利用し、細胞傷害性T細胞を分離培養して、特定の増殖因子を組み合わせてその効率的な増殖を得た。またその血液腫瘍抗原特異性をHLA拘束性テトラマーを用いて確認した。現在は抗原刺激法として樹状細胞を用いる代わりに、ビーズに特定の抗原刺激関連分子を結合させて構築したいわゆる人工抗原提示細胞の導入を試み、抗原特異的細胞傷害性T細胞の誘導率を更に高めるための検討を重ねている。我々は凍結または新鮮臍帯血から細胞傷害性T細胞を分離培養し、特異的な増殖因子の組み合わせを見出してその効率的な増殖を得ることに成功した。更に、血液腫瘍抗原特異性細胞傷害性T細胞の誘導をHLA拘束性テトラマーにより確認した。フローサイトメトリーを用いた表面マーカー解析により、これらのテトラマー陽性細胞傷害性T細胞のex vivoでの機能的成熟が確認できた。多発性骨髄腫患者臨床検体に加え健常者検体採取の問題が生じているが、レプチンによる骨髄形質細胞の機能制御解析も現在同時に準備を進めている。多発性骨髄腫を含む血液悪性諸疾患に対する臨床応用を視野に入れ、血液腫瘍抗原特異的細胞傷害性T細胞の誘導効率を更に高めるための新しいプロトコルの樹立を目指す。人工抗原提示細胞による抗原特異性誘導法は、理論的には腫瘍抗原ペプチドを変換するのみで様々な血液腫瘍への対応も可能であり、煩雑でコストがかかる樹状細胞による従来の抗原刺激法と比して実践的な臨床応用面で大きな期待が持たれる。多発性骨髄腫患者からの骨髄サンプル採取に関しても並行して臨床手続を推進し、多面的なアプローチを統合して最終的には多発性骨髄腫を含む血液悪性諸疾患に対する免疫学的新治療の確立を目指す。
ＨＩＶ感染を制御する細胞性因子に着目したウイルス伝播阻止基盤の構築

本研究では、解糖系酵素GAPDH, Enolase, PKM2がHIV-1の複製を阻害することを明らかにした。特に、GAPDHおよびPKM2は、逆転写酵素のプライマーであるtRNALys3のウイルス粒子内取込みを阻害することにより、HIV-1複製を阻害していた。また、FDAが認可しているTrametinibによりHIV-1の脱殻過程が阻害されることを明らかにした。これらの知見は、現状ARTの問題点を解決するための新たな抗HIV戦略の開発にとって有用である。cARTの進歩により多くの感染者がその恩恵を受けられるようになった一方で、未治療新規HIV感染者がすでに薬剤耐性ウイルスに感染している数が増えてきている。このことから、世界中の多くの研究者がより治療効果の高い抗HIV剤の開発にしのぎを削っている。その一方で、抗HIV剤開発の歴史から振り返っても明らかなように、HIVの耐性獲得およびリスク管理の観点から既存薬の作用と全く異なる治療薬の開発準備は、同時並行的に実施されるべきであると思われる。本研究では、現行のcARTの問題点を少しでも改善するために、あえてHIV伝播を制御する細胞性因子を探索・選別し、HIVゲノムを宿主ゲノムに組み込ませないことを目指した新規治療戦略を提案することを目的とする。本年度は以下の様な実績を上げることができた。我々は脱殻過程におけるHIV capsid (CA) coreの崩壊にCAのSer16残基特異的なリン酸化が分子スイッチとして機能し、peptidyl-prolyl isomerase Pin1と相互作用することで脱殻すること、CA Ser16がERK2によってリン酸化を受けることを明らかにした。そこで、MEK/ERK signaling cascadeを標的とし、宿主-HIVタンパク質間の相互作用を阻害する新規抗HIV剤の探索を行った。その結果、細胞毒性がみられない条件下で、ウイルス産生細胞にTrametinibを処理することで、ウイルス粒子内のERK2のリン酸化の程度が減少し、さらに、HIVの逆転写および組込み過程が抑制された。これは、MEK-ERK2 signaling cascadeが阻害されることで、HIV CA Ser16のリン酸化が抑制され、ウイルス侵入後の脱殻過程が抑制されたと考えられる。本研究はウイルスタンパク質を標的とした既存の治療戦略ではなく、MEK-ERK2 signaling cascadeに関連する宿主タンパク質とHIVタンパク質間の相互作用を阻害し、薬剤耐性ウイルスに対抗し得る新規HIV治療戦略に繋がると考えられる。27年度3月までに本研究プロジェクトの基盤を構築してきたが、28年度4/14および4/16の大規模地震により研究室のハード面のトラブルおよびサンプルの損失が発生したために、復旧にどれだけ時間を要するか現時点では予測できない。少なくとも現時点で得られている結果をいち早く論文にすることに務め、また、本プロジェクトの方針にぶれが生じないように適切に対応したいと考えている。MEK阻害剤として世界で初めて承認されたTrametinibがHIV脱殻過程を阻害することにより、HIV複製を阻害することを明らかにした(Biochem. Biophys. Res. Commun. (2018) 495(2): 1846-1850)。ウイルス出芽時、ERK2はCAタンパク質の前駆体であるPr55とともにウイルス粒子内に取り込まれる。その後、前駆体タンパク質Pr55はHIV Proteaseによってprocessingをうけ、intermediatesを生じると、CAタンパク質のSer16-Pro17モチーフがERK2によってリン酸化を受けるというモデルを見出した。本研究では、HIV持続感染細胞をTrametinib処理することにより得られたウイルスは、ウイルス粒子内に取り込まれているMEK1/2の活性が阻害されることにより、ウイルス粒子内のERK2の活性化が阻害され、結果的にSer16のリン酸化の効率が低下し、Pin1依存的な脱殻過程が効率的に進行しないために、感染価が低下することを明らかにした。本知見を基にして、脱殻過程そのものを阻害する新規治療戦略を立案したいと考えている。さらに、HIV感染初期過程に関与する新たな細胞因子の探索の一環で、解糖系酵素の一つであるPyruvate kinase muscle isozyme M2 (PKM2)がウイルス粒子内のtRNALys3の取込みを阻害することにより、標的細胞における逆転写過程を阻害し、ウイルスの感染性を阻害する宿主因子であることをつきとめた。これまでの研究でGAPDHも同様の効果があることを見出していたが、GAPDHによるtRNALys3の取込み阻害様式とは異なる様式で、作用していると思われ、現在相互作用様式を詳細に明らかにするためにVIP aaasyのシステムを導入し検討する準備を進めている。本研究では、現行のcARTの問題点を少しでも改善するために、あえてHIV伝播を制御する細胞性因子を探索・選別し、HIVゲノムを宿主ゲノムに組み込ませないことを目指した新規治療戦略を提案することを目的としている。具体的な目的としては、1) HIV脱殻素過程制御機構に関与する細胞性因子(Pin1およびERK2)を標的とした治療戦略の開発2) HIV逆転写機構に関与する細胞性因子(GAPDH)を標的とした治療戦略の開発

3) HIV感染を制御する新規細胞性因子の探索(感染性HIV粒子を構成するウイルスプロテオーム解析)を挙げる中で、2)および3)に成果が得られたので以下に説明する。まず、GAPDHに関連した成果としてGAPDH四量体がウイルス前駆体タンパク質のマトリックスおよびカプシドドメインと相互作用することにより、LysRS-tRNALys3複合体のウイルス粒子内取込みを阻害していることを明らかにした。ウイルス前駆体タンパク質とLysRS-tRNALys3複合体の相互作用様式については未だ議論の余地があるものの、今後GAPDHとウイルス前駆体タンパク質の相互作用に関する本知見を活用することで、より詳細なtRNALys3取込み機構を明らかにできることが期待され、HIV逆転写反応そのものを阻害する新規治療戦略を立案したいと考えている。次にHIV感染を制御する新規細胞性因子としてα-enolase (Eno1)を同定した。現在のところ、ENO1はY2H法を用いた解析では、ウイルス前駆体タンパク質との直接的な相互作用を示しておらず、GAPDHとは異なる機構でHIV-1逆転写過程を阻害することが示唆された。これらの研究は、HIVの逆転写過程そのものを停止させることができる治療薬開発のための有用な知見であると考えている。昨年の熊本地震で、超遠心機が破損したために、研究に支障が出ていたが、ようやく研究体制が整いはじめ、成果が出るようになってきた。実績の概要欄にも記載したが、新たな二つの知見に関して論文化も完了している。また、ERK2のHIV複製過程における機能を破綻させる目的で、FDA承認済み新規のMEK阻害剤trametinibのERK2活性化阻害を介したHIV脱殻阻害効果の検証を進めた結果、trametinibによってHIVの脱殻過程を抑制することにより、HIVの複製を抑制できることを明らかにできたことから、現在本知見を至急論文にまとめる作業を行っている。さらに、α-enolase (Eno1)がHIV-1複製を阻害する因子として機能していることを報告したが、ウイルスを産生する細胞内でのEno1の作用とウイルスを受け入れる側(標的細胞内)の作用では異なる可能性が明らかになってきたため、Eno1の細胞内局在を確認することで、本知見を論文にまとめる予定にしている。なお、Pin1阻害剤に関しては、現在候補阻害剤が見出せる可能性があるため、評価系を変えて同様に抗HIV活性があるかを確認できた時点で特許申請を開始し、その後論文化作業を進める計画にしている。本研究では、以下の5つの目的を掲げている。
房水流出路の制御による緑内障の病態解明

眼内圧である眼圧を調整している房水は,毛様体で産生され,線維柱帯細胞,内皮網,シュレム管によって形成されている複合体から集合管へといたる房水流出路を経て,上強膜静脈へと排出される。この複合体における房水流出抵抗が高まることが眼圧上昇を伴う緑内障(開放隅角緑内障)の発症の主因とされており,その解剖学的構造は30年前に明らかにされている。しかし,線維柱帯細胞,内皮網,シュレム管複合体の房水の流出抵抗を制御している生理的因子や機能変化についての詳細は,今もって明らかにされていない。我々はサル眼より抽出培養される線維柱帯細胞・シュレム管内皮細胞を用いた実験を継続し,培養細胞に対して定常状態で発現しているマーカー分子・細胞外基質をRT-PCR,免疫組織染色で解析すると同時に,薬物による透過性の変化への影響をトレーサーをもちいて検討をすすめた。また,従来より検討しているROCK阻害薬については,眼圧下降による緑内障治療薬としてのみならず,瘢痕形成への影響や神経保護についての研究を展開することができた。本研究では,房水流出機構の生理的,分子生物学的検討により開放隅角緑内障の発症機序を明らかにすることを目的としており,今後の研究の継続により,結果,新たな薬物治療開発へつながると考えられる。眼内を循環し眼内圧である眼圧を調整している房水は、毛様体で産生され、線維柱帯細胞、内皮網、シュレム管によって形成されている複合体から集合管へといたる房水流出路を経て、上強膜静脈へと排出される。この複合体における房水流出抵抗が高まることが眼圧上昇を伴う緑内障(開放隅角緑内障)の発症の主因とされており、その解剖学的構造は30年前に明らかにされている。しかし、線維柱帯細胞、内皮網、シュレム管複合体の房水の流出抵抗を制御している生理的因子や機能変化についての詳細は、今もって明らかにされていない。われわれは1)サル眼を用いた生理的条件下での線維柱帯細胞、シュレム管細胞、細胞外基質の観察・発現因子の検討、および病態との関連の評価として、正常サル眼において隅角(線維柱帯・内皮網・シュレム管)を詳細に検討した。形態学的に隅角の構造は詳細に検討されているが、機能している分子の詳細については充分な知見が得られているとは言えない。摘出眼の切片において隅角線維柱帯、シュレム管細胞、細胞外基質に発現している分子を組織学的に検討した。その際に既知の細胞接着分子である、P-selectin、E-selectin、ICAM-1、LFA-1、Mac-1や血管・リンパ管系のマーカーであるPECAM-1、LYVE-1、VEGFR3などについても検討した。また、(2)培養線維柱帯細胞・シュレム管内皮細胞を用いたin vitroでの房水流出抵抗評価系の確立と病態関連因子の検討として、サル眼より線維柱帯細胞・シュレム管内皮細胞をそれぞれ抽出し培養することに成功した。シュレム管内皮細胞はその培養の純度が重要とされているが、手術的なテクニックを用いることにより、純度の高い細胞を抽出が可能であった。それぞれの培養細胞に対して定常状態で発現しているマーカー分子・細胞外基質の解析を行っていく予定である。本研究では、房水流出機構の生理的、分子生物学的検討により開放隅角緑内障の発症機序を明らかにすることを目的としている。結果、新たな薬物治療開発へつながると考えられる。以前我々が以前に眼圧下降効果を報告したRhoのエフェクターの一つROCKの選択的阻害薬は、ヒトでの眼圧下降への有効性が示され、新しい緑内障治療薬としての可能性が高まっている。そこで、昨年度に引き続き、眼圧を調整している房水の流出抵抗を制御している生理的因子や機能変化について、Rho-ROCKシグナル伝達系を解析することにより、更に詳細な検討を継続している。同時に、ROCK阻害薬の緑内障治療薬としての臨床応用の可能性をふまえ、創傷治癒におけるROCK阻害薬の関与の検討も開始している。われわれは、(1)ヒト培養線維柱帯細胞において、ROCK阻害薬を添加し、細胞骨格の変化、活性の変化を詳細に検討した。結果、Racの活性が上昇している可能性が示唆された。また、in vitroでの単層培養細胞における透過性を検討することにより、房水流出抵抗へのシグナル伝達系の関与を検討した。また、(2)Rhoの阻害は創傷治癒において血管新生・細胞遊走を抑制することが報告されており、ROCK阻害薬は細胞外基質の制御も示すことが報告されている。従って、ROCK阻害薬は線維芽細胞抑制効果を持ち、緑内障術後の創傷治癒機転に影響を及ぼす可能性がある。緑内障手術では、術後の結膜及びテノン嚢の瘢痕形成を抑制する必要がある。そこで、ROCK阻害薬の線維芽細胞抑制を検討し、結膜上皮・テノン嚢の創傷治癒機転の解明や瘢痕形成の抑制法の検討を平行して行っていく予定である。本研究では、房水流出機構の生理的、分子生物学的検討により開放隅角緑内障の発症機序を明らかにし、緑内障治療において有効な眼圧下降へのROCK阻害薬の関与を検討することで、新たな薬物治療開発へつなげることを目標としている。

眼内圧である眼圧を調整している房水は,毛様体で産生され,線維柱帯細胞,内皮網,シュレム管によって形成されている複合体から集合管へといたる房水流出路を経て,上強膜静脈へと排出される。この複合体における房水流出抵抗が高まることが眼圧上昇を伴う緑内障(開放隅角緑内障)の発症の主因とされており,その解剖学的構造は30年前に明らかにされている。しかし,線維柱帯細胞,内皮網,シュレム管複合体の房水の流出抵抗を制御している生理的因子や機能変化についての詳細は,今もって明らかにされていない。我々はサル眼より抽出培養される線維柱帯細胞・シュレム管内皮細胞を用いた実験を継続し,培養細胞に対して定常状態で発現しているマーカー分子・細胞外基質をRT-PCR,免疫組織染色で解析すると同時に,薬物による透過性の変化への影響をトレーサーをもちいて検討をすすめた。また,従来より検討しているROCK阻害薬については,眼圧下降による緑内障治療薬としてのみならず,瘢痕形成への影響や神経保護についての研究を展開することができた。本研究では,房水流出機構の生理的,分子生物学的検討により開放隅角緑内障の発症機序を明らかにすることを目的としており,今後の研究の継続により,結果,新たな薬物治療開発へつながると考えられる。
近代日本のキリスト教系幼稚園における音楽活動に関する研究

本研究は,明治期から大正期のキリスト教系幼稚園における音楽活動の実相を明らかにし,キリスト教系幼稚園の音楽活動が日本の幼稚園の音楽活動にどのような影響を及ぼしたかを解明することを目的としている。具体的には,1当時のキリスト教系幼稚園で行われた音楽活動の内容を明らかにすること,21の音楽活動の基盤となった教育理念を明らかにすること, 3キリスト教系幼稚園と日本の幼児教育関係者および幼稚園とのネットワークを把握し,音楽面での影響関係を明らかにすること,を目指す。平成30年度は,1および2に重点をおいて研究を進めた。1については,ひき続き明治・大正期のキリスト教系幼稚園に関わる日誌,職員録などの史料を収集・分析した。日誌の分析から,キリスト教系幼稚園では日常の保育のなかで少しでも機会をみつけて子どもを多様な音楽に触れさせ,音楽と生活をより密接に結びつけようとしていたことを明らかにすることができた。2に関しては,海外での学習歴をもつ保姆の学習経験を探るため,米国において宣教師および保姆の留学経験に関する情報を収集した。保姆の留学先の1つであったシカゴ大学では,当時の教育学部のシラバスについて調査することができた。またニューベリー図書館では,宣教師の講義メモおよび幼児教育関係者とのやりとりを綴った手紙を収集することができた。これらの史料をもとに,保姆の海外での学習内容を明らかにし,その学習経験が日本の幼稚園での実践に及ぼした影響について分析していくことができると考えている。本年度は研究対象とするキリスト教系幼稚園に関する情報収集・史料収集、および対象幼稚園に関連する米国の保育者養成校の史料・収集の期間としていた。キリスト教系幼稚園に関する史料収集に関しては、昨年度史料閲覧不可の幼稚園があったため、史料閲覧できる幼稚園に対象を変更し、情報収集を行った。また、米国の調査では、当時の米国の保育者養成校における教育内容に関する史料を収集することができた。さらに、日本では入手不可能であった宣教師の授業計画および幼児教育関係者との交流記録も収集することができた。本年度目標としていた一時史料をほぼ収集することができ、おおむね順調に進行していると考えている。これまで収集した史料を分析し、最終年度として総括へ向けて研究を進めていく。具体的には、米国で収集した史料を解読し、日本のキリスト教系幼稚園における音楽活動との関わりを明らかにしていく。さらに、明治から大正期に発行された新聞・雑誌記事の内容の分析、キリスト教系幼稚園の保姆と日本の幼児教育関係者との書簡のやり取りの精査をとおして、キリスト教系幼稚園が日本の幼児音楽教育にどのような影響を及ぼしたかを探究していく。平成29年度は,1に重点をおき,明治・大正期のキリスト教系幼稚園に関わる楽譜,日誌,指導案,職員録などの史料を収集して音楽活動の実相を把握する手がかりを得ることとしていた。まず,キリスト教系幼稚園についての情報を収集し,調査対象とした幼稚園のうち史料閲覧許可の得られた幼稚園での史料収集を実施した。収集した史料は現在精査中であるが,書簡や保姆(幼稚園教諭)の手記の内容から,キリスト教系幼稚園同士で保姆の紹介および派遣を行っており,当時のキリスト教系幼稚園の保姆が予想以上に日本国内で連携していたことを把握することができた。音楽教材に関しても,複数の幼稚園で共通の外国曲の手書き楽譜が保存されており,音楽活動に関する情報が共有されていた可能性がでてきた。2に関しては,幼児教育思想に関する学習の軌跡を記した保姆の手記を収集することができた。1日の教育内容をある主題に基づき統一している幼稚園では,主題に沿った歌唱活動を行うために,歌詞を保姆が作詞している事例もみられた。幼稚園の教育理念と音楽活動内容との関連については今後詳細に検討していく予定であるが,その手掛かりとなる史料をある程度収集できたと考えている。その他,幼稚園所在地の自治体史,および次年度以降に実施する予定であった当時の新聞・教育雑誌記事の調査・収集も一部行った。本年度はキリスト教系幼稚園に関する情報収集・史料収集の期間としていた。キリスト教系幼稚園に関する情報収集に関しては,キリスト教系幼稚園の沿革史を辿ることにより,各幼稚園の教育方針等の全体像を把握することができた。また,収集した職員録から,各幼稚園の保姆の経歴がわかってきた。今後はこれらの情報を基盤として,各幼稚園における教育理念の解明,および日本の幼児教育関係者との交流関係を探っていくことができると考えている。幼稚園の史料収集については,史料閲覧不可の幼稚園があったため、多少遅れが出ているものの、30年度以降に行う予定であった新聞・教育雑誌記事の調査・収集を先取りするなどしており、おおむね順調に進展していると考えている。

具体的には,1当時のキリスト教系幼稚園で行われた音楽活動の内容を明らかにすること,21の音楽活動の基盤となった教育理念を明らかにすること, 3キリスト教系幼稚園と日本の幼児教育関係者および幼稚園とのネットワークを把握し,音楽面での影響関係を明らかにすること,を目指す。平成30年度は,1および2に重点をおいて研究を進めた。1については,ひき続き明治・大正期のキリスト教系幼稚園に関わる日誌,職員録などの史料を収集・分析した。日誌の分析から,キリスト教系幼稚園では日常の保育のなかで少しでも機会をみつけて子どもを多様な音楽に触れさせ,音楽と生活をより密接に結びつけようとしていたことを明らかにすることができた。2に関しては,海外での学習歴をもつ保姆の学習経験を探るため,米国において宣教師および保姆の留学経験に関する情報を収集した。保姆の留学先の1つであったシカゴ大学では,当時の教育学部のシラバスについて調査することができた。またニューベリー図書館では,宣教師の講義メモおよび幼児教育関係者とのやりとりを綴った手紙を収集することができた。これらの史料をもとに,保姆の海外での学習内容を明らかにし,その学習経験が日本の幼稚園での実践に及ぼした影響について分析していくことができると考えている。本年度は研究対象とするキリスト教系幼稚園に関する情報収集・史料収集、および対象幼稚園に関連する米国の保育者養成校の史料・収集の期間としていた。キリスト教系幼稚園に関する史料収集に関しては、昨年度史料閲覧不可の幼稚園があったため、史料閲覧できる幼稚園に対象を変更し、情報収集を行った。また、米国の調査では、当時の米国の保育者養成校における教育内容に関する史料を収集することができた。さらに、日本では入手不可能であった宣教師の授業計画および幼児教育関係者との交流記録も収集することができた。本年度目標としていた一時史料をほぼ収集することができ、おおむね順調に進行していると考えている。遅れをとっている幼稚園の史料収集について早急に史料閲覧可能な幼稚園を選定し,一次史料の収集を進める。日誌など収集した史料については解析を進め、各幼稚園での音楽活動の実践内容を明らかにする。さらに、それらの音楽活動がどのような教育理念のもとで行われていたかを、実践した保姆の経歴や人脈を辿りつつ解明していく。海外での学習歴をもつ保姆については、留学先である米国の保育者養成校での史料収集を行い,海外での学習経験が日本の幼稚園での実践に及ぼした影響について把握する予定である。以上をふまえたうえで,キリスト教系幼稚園と日本の幼児教育関係者および幼稚園とのネットワークについての調査を行い,音楽面での影響関係を明らかにしていきたい。これまで収集した史料を分析し、最終年度として総括へ向けて研究を進めていく。具体的には、米国で収集した史料を解読し、日本のキリスト教系幼稚園における音楽活動との関わりを明らかにしていく。さらに、明治から大正期に発行された新聞・雑誌記事の内容の分析、キリスト教系幼稚園の保姆と日本の幼児教育関係者との書簡のやり取りの精査をとおして、キリスト教系幼稚園が日本の幼児音楽教育にどのような影響を及ぼしたかを探究していく。
ビフェニル型構造の定量的解析によるリグニン分岐構造の研究

ビフェニル型構造は、分岐の候補構造としてリグニンの形状を決定しうる重要な構造である。本研究では、リグニン形成時、ビフェニル形成頻度に影響する因子を明らかにすることを目的に、様々な試料をニトロベンゼン酸化法に供し、ビフェニル分解生成物の収量と芳香核構造の構成比との関係性を調べてきた。平成29年度は、GG型およびHG型のビフェニル生成物量とp-ヒドロキシフェニル/グアイアシル核比との関係を定量的に調べるために、HG型ビフェニル生成物を新たに合成し、H核含量の高いことで知られる針葉樹圧縮あて材を同酸化法で分析した。まず、HG型ビフェニル生成物としてDehydrovanillin-p-hydroxybenzaldehyde (hv)を合成し、スギあて部の分解生成物からhvを同定した。次に、スギのあて部と対向部を同酸化法で分析した。分解生成物として、H核由来の非縮合型生成物(H)、G核由来の生成物(V)、GG型ビフェニル生成物(VV)、HG型ビフェニル生成物(hv)、芳香核の5位でβ-5結合した構造に由来するH核型の生成物(H5C=O)およびG核型の生成物(V5C=O)を定量した。Hの収量は、既往の知見と同様に、あて部の方が対向部よりも高い値を示した(あて部:5.2%、対向部:0.4%)。GG型ビフェニル生成物量(VV)は、あて部の方が低かった(あて部:2.8%、対向部:3.6%)。HG型ビフェニル生成物量(hv)は、あて部で0.42%とVVに対しごく僅かであった。このため、ビフェニル生成物の合計収量(VV+hv)も、あて部の方が若干低かった(あて部:3.3%、対向部:3.6%)。一方で、直鎖構造に対する分岐構造の量比の指標として(VV+hv)/(H+V+H5C=O+V5C=O)比を比べると、あて部と対向部でほとんど変わらなかった(あて部:0.080、対向部:0.075)。29年度が最終年度であるため、記入しない。リグニンは直鎖型ではなく非直鎖型の高分子と考えられている。これは、分岐候補となるビフェニル構造がリグニンに含まれているためである。本研究は、リグニンの枝分かれの頻度について情報を得るために、ビフェニル構造の定量的分析手法を確立すること、そして、その手法を用いて、様々な樹種や存在部位の異なるリグニン中で、ビフェニル構造が、他の結合型や芳香核構造の構成比とどのような相関を持っているかを定量的に明らかにすることを目的としている。H27年度(初年度)は、ビフェニル構造の中でもGG型の構造について(1)定量的解析手法を確立し、(2)ビフェニル構造量と芳香核構造の構成比との関係性を調べた。(1)共同研究者は、ニトロベンゼン酸化法の反応条件および実験スキームの詳細な検討に加え、同酸化生成物(NBOP)の起源構造を明らかにすることで、簡便で再現性の高い解析手法を見出した。また、筆者は、ビフェニル構造量に対するp-ヒドロキシフェニル核(H核)の影響をさらに調べるために、H核型のNBOPの分析条件を検討した。(2)主にシリンギル核(S核)とグアイアシル核(G核)からなる広葉樹15種について、S核/G核比の指標として、検出した全NBOPに対するS核型のNBOPの比を用いた場合、同比の高い樹種ほどビフェニル構造量は低くなることが高い相関で示された(R2=0.96)。また、S核/G核比のもう一つの指標としてメトキシル基含量を用いた場合にも、負の傾向が示唆された。このことから、S核の割合が高い樹種ほどビフェニル構造の含有量は低くなることが推察される。次に、H核とG核からなる針葉樹6種について、H核/G核比の指標として、検出した全NBOPに対するH核型のNBOPの比を用いた場合にも、メトキシル基含量を指標とした場合と同様に、H核を多く含むと思われる樹種ほどビフェニル構造量は低くなる傾向が示唆された。GG型ビフェニル構造の分析条件の検討に時間を要したため、当初計画していたHG型ビフェニル構造の定量的解析手法の確立には至らなかった。しかしながら、今回行った条件検討によって以前よりも精度の高い評価が可能となり、GG型のビフェニル型構造量と他の芳香核構造の構成比との関係性が、より明確なものとなった。計画に変更は加えることはせず、優先度の高い項目から実験を実施していく予定である。本研究の目的は、リグニン高分子の形状を植物がどのように制御しているのかを知る足がかりの一つとして、リグニンの枝分かれの候補構造であるビフェニル構造について、(1)定量的解析手法を確立し、その手法を用いて(2)ビフェニル生成物量と芳香核構造の構成比との関係性を調べることである。前年度までに、GG型のビフェニル構造について(1)、(2)を明らかにしたが、本年度は、HG型のビフェニル構造について調べるため、以下の実験を行った。1.試料の選定:H核/G核比とビフェニル生成物量の関係性を調べるには、H核の含有量が大きく、かつH核/G核比の差異の大きい試料が望ましいと考えた。

そこで、H核含量の指標であるメトキシ基含量をもとに、スギおよびヒマラヤスギの圧縮あて材(CW)を試料として選定した。2.組織観察:1の木材を光学顕微鏡で観察したところ、偏心成長した部位は、対向部と比べ、細胞壁が丸くフロログルシンー塩酸呈色反応で濃く染まるというCWの特徴を示した。3.木粉の調製および抽出:1の木材を、髄を中心として60度おきに6つの区画に分け、各区画の同一年輪から木粉を調製した後、エタノールーベンゼン(1:2、v/v)で8時間ソックスレー抽出した。4.クラーソンリグニンの定量:3の脱脂木粉のクラーソンリグニン含量を調べたところ、CWのリグニン含量は、対向部(OW)よりも、スギで7.5 %、ヒマラヤスギで6.1 %高かった。ここで得た値は、後にビフェニル生成物量を算出する際に用いる予定である。5.メトキシ基含量の定量:4のクラーソンリグニン残渣のメトキシ基含量を調べたところ、CWはOWよりも、スギで13 %、ヒマラヤスギで16.4 %小さく、過去の報告と同様にH核を多く含むことが示された。これらの値は、今後、H核/G核比の指標として用いる予定である。本年度は、H核/G核比とビフェニル生成物量との関係性を調べるのに適した木材の選定、および脱脂木粉の調製を行った。さらに、調製した脱脂木粉のクラーソンリグニン含量およびメトキシ基含量を調べた。木材の選定について、28年度より前に入手していた圧縮あて材(CW)には、先の関係性を調べるのに、十分量のH核が含まれ、かつCWと対向部(OW)のH核/G核比の差異も十分に大きいことが、メトキシ基含量から推測されたことから、木材を再度採取する必要がなくなり、想定よりも早く目的の試料を入手することができた。一方、クラーソンリグニン含量を調べる際には、クラーソン法に供する木粉の量を検討する必要が生じたため、やや時間を要した。クラーソンリグニン含量を調べるには、一般的に約1 gの脱脂木粉が必要となるが、今回、年輪幅の小さいOWからは木粉が約3 gしか得られなかった。木粉はその他の分析にも用いるため、クラーソン法に供する木粉の量を減らす必要性があると考えた。そこで、木粉量とクラーソンリグニン含量との関係性を調べたところ、本研究の目的に対しては、300 mg使用時と1 g使用時でリグニン含量に大きな差異がなかったこと、および300 mgでも十分な再現性が得られることが確認されたことから、木粉の量を300 mgに減らした。全体としては、計画通りに進捗することができたと思われる。ビフェニル型構造は、分岐の候補構造としてリグニンの形状を決定しうる重要な構造である。本研究では、リグニン形成時、ビフェニル形成頻度に影響する因子を明らかにすることを目的に、様々な試料をニトロベンゼン酸化法に供し、ビフェニル分解生成物の収量と芳香核構造の構成比との関係性を調べてきた。平成29年度は、GG型およびHG型のビフェニル生成物量とp-ヒドロキシフェニル/グアイアシル核比との関係を定量的に調べるために、HG型ビフェニル生成物を新たに合成し、H核含量の高いことで知られる針葉樹圧縮あて材を同酸化法で分析した。まず、HG型ビフェニル生成物としてDehydrovanillin-p-hydroxybenzaldehyde (hv)を合成し、スギあて部の分解生成物からhvを同定した。次に、スギのあて部と対向部を同酸化法で分析した。分解生成物として、H核由来の非縮合型生成物(H)、G核由来の生成物(V)、GG型ビフェニル生成物(VV)、HG型ビフェニル生成物(hv)、芳香核の5位でβ-5結合した構造に由来するH核型の生成物(H5C=O)およびG核型の生成物(V5C=O)を定量した。Hの収量は、既往の知見と同様に、あて部の方が対向部よりも高い値を示した(あて部:5.2%、対向部:0.4%)。