hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
カーボンナノチューブを用いた金属原子ワイヤーの選択的創製とその解析

1.昨年度までに行っていた、直径1.4±0.1nmの均一な単層カーボンナノチューブ内部に創製した約4列から成る金属原子ワイヤーの、ドイツ・ベルリンにある放射光施設BESSY-IIにてX線光電子分光およびX線吸収スペクトル測定により解析した結果を、論文にまとめて雑誌「Physical Review B」に報告した。2.金属原子ワイヤーを創製するより理想的な鋳型として、6.0eVという広いバンドギャップを有するナノチューブである窒化ホウ素ナノチューブの合成に着手をした。合成は、カーボンナノチューブの内部ナノ空間をナノサイズの試験官と見なし、ここに窒化ホウ素の元としてボラン・アンモニア複合体を導入し、1400°Cでアニーリングすることで行った。結果として、直径約0.7nmの細い単層の窒化ホウ素ナノチューブをカーボンナノチューブ内部に多量合成することに成功した。これは、ちょうど一列の金属原子ワイヤーを創製するのに適したサイズであり、金属原子ワイヤー自体の電子状態・物性を評価するのに非常に適した物質であると言える。合成した細い単層窒化ホウ素ナノチューブ内包カーボンナノチューブの構造および元素分析を透過型電子顕微鏡および電子エネルギー損失分光分析により行い、また広いバンドギャップの存在を吸収分光分析により確認した。これらについて、国内外の学会にて口頭およびポスター発表をするとともに、論文にまとめて雑誌「Scientific Reports」に報告した。3.上記2で合成した単層窒化ホウ素ナノチューブ内包単層カーボンナノチューブに金属原子を内包して金属原子ワイヤーを創製する試みを行った。この結果、十分な長さの金属原子ワイヤーを合成することは出来なかったが、代わりに、合成された窒化ホウ素ナノチューブの端が閉じていることが確認された。また、本研究員は、内部に合成された窒化ホウ素ナノチューブをカーボンナノチューブから取り出す試みもいくつか行っている.これらについては、今後も検討が必要である.当初の予定であった、カーボンナノチューブ内部に創製した金属原子ワイヤーの選択的合成およびその評価は既に終了しており、現在はその先にある、より理想的な鋳型と考えられる窒化ホウ素ナノチューブの選択的合成を行っている段階であり、当初の計画以上に進展していると言える。合成した単層窒化ホウ素ナノチューブ内包単層カーボンナノチューブについて、内部の単層窒化ホウ素ナノチューブのみを得ることを目指す。しかし、現在までに行った、大気加熱および化学的処理によるカーボンナノチューブの除去、あるいは超音波分散によるカーボンナノチューブからの抽出においては、いずれも成功には結びつかなかった。本研究で合成された直径0.71皿程度の細い窒化ホウ素ナノチューブがやや不安定である可能性を考慮し、より非破壊的な手法、例えば外部のカーボンナノチューブを構成する炭素原子を窒素およびホウ素に置換する等を試みていく必要があると考えられる。1.直径1.4±0.1nmの均一な単層のカーボンナノチューブ(CNT)を用意し、ここに、本研究員が以前開発した自己集合的ナノフィリング法を適用することで、平均4列から成る金属原子ワイヤーを選択的に多量創製することに成功した。創製したサンプルはドイツ・ベルリンにある放射光施設BESSY-IIにてX線光電子分光分析により解析し、結果、内包した金属(ユーロピウム)から単層CNTへ金属原子1個あたり約2電子のドープが存在すること、また金属原子ワイヤーが一次元的な電子状態を有していることが判明した。以上の内容は学会にてポスター発表済みであり、論文もほぼまとめ終えた段階である。2.上記を含めた直径0.75nmの金属原子ワイヤーにおいて、透過型電子顕微鏡と電子エネルギー損失分光分析を組み合わせた装置により、各金属原子ワイヤー内包CNTの構造、および内部金属の価数についての類推を行った。結果として、内部のユーロピウムがおそらく2価であることが判明し、上記X線光電子分光分析による結果と良い一致を示した。また、特に細い2列の金属原子ワイヤーにおいては観察中にらせんを描くようにして金属原子ワイヤーが動く様が観察された。以上について学会にてポスター・口頭発表を行っており、論文執筆も着手している段階である。3.以上は結果として金属原子ワイヤーからCNTへの多量の電子ドープを示唆しており、CNTの特性変化・向上が強く期待される。ただし、元々の目的である金属原子ワイヤー自体の評価を行うのには適していない。そこで本研究員は、より理想的な鋳型として、6.0eVという広いバンドギャップを有する窒化ホウ素ナノチューブの合成に着手をした。合成は、CNTを鋳型とし、ここに窒化ホウ素源としてボラン-アンモニア複合体を導入し、1400°Cでアニーリングすることで行った。結果として直径約0.7nmと細い、金属原子ワイヤーの創製に適した内部ナノ空間を有する単層の窒化ホウ素ナノチューブの合成に成功した。

合成は、カーボンナノチューブの内部ナノ空間をナノサイズの試験官と見なし、ここに窒化ホウ素の元としてボラン・アンモニア複合体を導入し、1400°Cでアニーリングすることで行った。結果として、直径約0.7nmの細い単層の窒化ホウ素ナノチューブをカーボンナノチューブ内部に多量合成することに成功した。これは、ちょうど一列の金属原子ワイヤーを創製するのに適したサイズであり、金属原子ワイヤー自体の電子状態・物性を評価するのに非常に適した物質であると言える。合成した細い単層窒化ホウ素ナノチューブ内包カーボンナノチューブの構造および元素分析を透過型電子顕微鏡および電子エネルギー損失分光分析により行い、また広いバンドギャップの存在を吸収分光分析により確認した。これらについて、国内外の学会にて口頭およびポスター発表をするとともに、論文にまとめて雑誌「Scientific Reports」に報告した。3.上記2で合成した単層窒化ホウ素ナノチューブ内包単層カーボンナノチューブに金属原子を内包して金属原子ワイヤーを創製する試みを行った。この結果、十分な長さの金属原子ワイヤーを合成することは出来なかったが、代わりに、合成された窒化ホウ素ナノチューブの端が閉じていることが確認された。また、本研究員は、内部に合成された窒化ホウ素ナノチューブをカーボンナノチューブから取り出す試みもいくつか行っている.これらについては、今後も検討が必要である.直径制御されたカーボンナノチューブを用いることで本数制御した金属原子ワイヤーを選択的に多量創製することに成功し、且つその電子状態の評価・議論もできており、研究計画を概ね満たしている。また、当初の計画に対しより理想的な鋳型である単層窒化ホウ素ナノチューブの合成にも成功しており、予想以上の結果が得られている。当初の予定であった、カーボンナノチューブ内部に創製した金属原子ワイヤーの選択的合成およびその評価は既に終了しており、現在はその先にある、より理想的な鋳型と考えられる窒化ホウ素ナノチューブの選択的合成を行っている段階であり、当初の計画以上に進展していると言える。金属原子ワイヤー内包カーボンナノチューブに関しては、x線光電子分光分析および透過型電子顕微鏡観察に関するそれぞれの結果を論文に纏めるとともに、その物性変化、特に電気伝導性に関する評価を行っていく。手法としては、一本のナノチューブで行う事が理想であるが、困難な場合は薄膜を作製して評価を行う。カーボンナノチューブ内に合成した窒化ホウ素ナノチューブについては、合成とその評価に関して論文にまとめた後、大気加熱および還流によるカーボンナノチューブの除去、または超音波分散によるカーボンナノチューブからの抽出を試み、その後内部空間を鋳型とした金属原子ワイヤーの創製を行う予定である。合成した単層窒化ホウ素ナノチューブ内包単層カーボンナノチューブについて、内部の単層窒化ホウ素ナノチューブのみを得ることを目指す。しかし、現在までに行った、大気加熱および化学的処理によるカーボンナノチューブの除去、あるいは超音波分散によるカーボンナノチューブからの抽出においては、いずれも成功には結びつかなかった。
海馬学習依存的なAMPA受容体シナプス移行におけるアセチルコリンの役割

ラットを用い受動的回避学習(IA task)を行い、海馬におけるAMPA受容体のシナプス移行を解析した。パッチクランプ法によりAMPA受容体のシナプス移行を検討したところ、学習依存的なシナプス移行が確認された。次に、シナプス移行を阻止するペプチド(MPR-DD)を、両側のCA1ニューロンに広範発現させると、学習成績が強く低下し、文脈学習が損なわれた。In vivo ACh分泌動態をみると、学習後にCA1領域でのアセチルコリン分泌量が上昇した。スコポラミンは学習の成立を阻止し、AMPA受容体のシナプス移行を阻止した。以上より、学習依存的な海馬ACh分泌が、CA1錐体細胞におけるAMPA受容体のシナプス移行に必要であることが明らかとなった。海馬はエピソード記憶の固定化に必要不可欠な脳領域である。本研究では海馬学習のメカニズムを探るため、45週齢のWistar系雄性ラットを実験に用い、IA taskによる学習課題を負荷した。海馬急性スライスを作成しCA1錐体細胞のパッチクランプ解析を行い、Schaffer線維を電気刺激した際のevoked EPSCを記録し、AMPA/NMDA比を求めた。IA学習が成立したラットと、taskは行わずcontextの提示なしにshockのみを加えたラット、IA taskを行わないコントロールラットで比較し、海馬学習が内在性AMPA受容体のシナプス移行をもたらし、AMPA/NMDA比を上昇させることを確認した。この作用はIA taskの20分前にムスカリン受容体アンタゴニスト(Scopolamine)を投与しておくと、学習が阻害され、AMPA/NMDA比の上昇が見られなかった。従って、AChはムスカリン受容体を介して内在性AMPA受容体をシナプス移行させることが示唆された。さらに、IA taskを行わないラットの海馬急性スライスに、AChアゴニストであるCarbacho1をin vitroで投与してもAMPA/NMDA比の上昇が認められ、Scopolamineの同時投与で阻止された。以上より、AChの作用は海馬特異的であることを確認した。Recombinant virus(Herpes GluR1-GFP)をラット海馬に注入し、感染細胞と非感染細胞の電気生理学特性の違いから海馬CA1錐体細胞でGluR1サブユニットを含むAMPA受容体がシナプス移行を確認した。IA学習が成立したラットではGluR1サブユニットを含むAMPA受容体のシナプス移行が見られる一方、学習課題を行っていないコントロールや、contextの提示なしに電気ショックのみを負荷したコントロールではAMPA受容体のシナプス移行が見られないことから、GluR1のシナプス移行は学習依存的であることが確認された。この実験でもScopolamineを投与によりGluR1サブユニットのシナプス移行が阻害されたことから、ムスカリン受容体を介し、AChがGluR1サブユニットをシナプス移行させることが示された。さらに、IA taskを行っていないラットの海馬急性スライスに、AChアゴニストであるCarcacholのin vitroで投与もGluR1サブユニットをシナプスに移行させたが、Scopolamineの同時投与で阻止された。海馬はエピソード記憶の形成に中心的な脳領域である。本研究では海馬学習のメカニズムを探るため、45週齢のラットを実験に用い、IA taskによる学習課題を負荷した。in vivo microdialysis法により、自由行動状態での海馬体内ACh分泌動態を検討したところ、学習依存的な海馬体内ACh分泌反応が約60分間記録された。一方、何も課題を負荷していないラットではACh分泌反応は見られなかった。さらに、Shockのみを負荷した群や、新規環境の提示を行ったWalking群でもACh分泌反応が見られたが、反応は小さく、30分以内に反応は消失した。学習成立後、海馬急性スライスを作成しCA1錐体細胞のパッチクランプ解析を行い、Schaffer線維を電気刺激した際のevoked EPSCを記録し、AMPA/NMDA比を求めた。IA学習が成立した群と、taskは行わずcontextの提示なしにshockのみを加えた群、IA taskを行わないコントロール群で比較し、海馬学習が内在性AMPA受容体のシナプス移行をもたらし、AMPA/NMDA比を上昇させることを確認した。Recombinant virus (Herpes GluR1-GFP)をラット海馬に注入し、海馬CA1錐体細胞でGluR1サブユニットを含むAMPA受容体がシナプス移行を確認した。

IA学習が成立したラットではGluR1サブユニットを含むAMPA受容体のシナプス移行が見られる一方、学習課題を行っていないコントロールや、contextの提示なしに電気ショックのみを負荷したコントロールではAMPA受容体のシナプス移行が見られないことから、GluR1のシナプス移行は学習依存的であることが確認された。これら実験ではScopolamineを投与によりAMPA受容体のシナプス移行が阻害されたことから、ムスカリン受容体を介し、AChがGluR1サブユニットをシナプス移行させることが示された。海馬は時間や場所の情報を統合し、文脈記憶の形成に中心的な役割を持つが、シナプス、分子のメカニズムは明らかでない。本研究では45週齢のラットを実験に用い、inhibitory avoidance (IA) taskによる学習課題を負荷した。学習成立後、海馬急性スライスを作成しCA1錐体細胞のパッチクランプ解析を行い、CA3-CA1線維を電気刺激した際のevoked EPSCを記録した。昨年までの研究で、学習依存的なGluR1のシナプス移行を阻止するフラグメントである(GluR1-c-tailまたはMPR-DD)を広範に両側の海馬CA1に強制発現させると、IA学習成績を強く低下させることが判明した。以上より、GluR1 subunitを含むAMPA受容体のシナプス移行が学習の成立に必要であることが示された。今回、muscarinic acetylcholine receptorの阻害薬であるscopolamineを学習の20分前に投与しておくと、IA学習が阻止され、GluR1-c-tailやMPR-DDの発現細胞で観察された、GluR1のシナプス移行阻止作用が認められなかった。以上の結果より、学習依存的な内在性AMPA受容体のシナプス移行には、ムスカリン受容体を介したcholinergic activationが必要であることが判明した。一方、コントロールとして用いたMPR-AAの発現では、非学習群、IA学習群、scopolamine投与群いずれもAMPA受容体のシナプス移行に影響しなかった。さらにcurrent clamp法により、GluR1-c-tail、MPR-DD、MPR-AA発現がCA1ニューロンに及ぼす影響を検討したが、これらのフラグメント発現は静止膜電位、定量的なcurrent injectionにより誘発される活動電位発生数などに悪影響を示さなかった。
全冷却方式超高安定マイクロ波発振器の開発

パルス管冷凍機と振動抑制型クライオスタットを用いた電気的冷却方式の低温サファイア発振器を開発した。3つの低温サファイア発振器を相互に比較することで、3コーナーハット法により、個々の発振器の周波数安定度を分離して評価することに成功した。アラン偏差で評価された周波数安定度は1秒から1日の平均時間にわたって2×10の(-15)乗より優れていた。開発された電気的冷却方式サファイア発振器は原子泉方式一次周波数標準器に適用され、量子射影雑音で制限される周波数安定度を実現した。電気的冷却方式サファイア発振器は位相や周波数のロックが外れることなく、連続的に年の単位で動作することが可能となった。低温サファイア発振器は最も短期安定度の優れた発振器であるが、定期的な液体ヘリウムの補充が必要なため一次周波数標準器の運用には使いが手が悪い。西オーストラリア大学では振動抑制冷凍機を用いた低温サファイア発振器が開発され、液体ヘリウムで冷却した低温サファイア発振器よりも優れた安定度が達成されている。さらに冷凍機を用いることで数年にわたる連続運転が可能となるため、水素メーザーを超える次世代の実用周波数標準器としても期待される。今年度は振動の少ないパルス冷凍機と冷凍機の冷却ステージの振動を除去するクライオスタットを製作した。これらを用いてサファイア結晶をターニングポイントの温度である7Kまで冷却して発振器として10.8GHzのウィスパリングギャラリーモードで発振させ、発振周波数をサファイア結晶の共振点にパウンド法を用いて安定化した。短期の周波数安定度については従来から維持している液体ヘリウム冷却方式低温サファイア発振器を参照発振器として用い、また中期から長期の周波数安定度については産総研で維持している水素メーザーを用いて評価を行った。その結果、短期および中期については従来の液体ヘリウム冷却方式の低温サファイア発振器と同等の周波数安定度に到達し、また、1000秒以上の平均時間においては液体ヘリウム冷却方式の周波数安定度より優れた安定度を実現した。具体的には、平均時間3秒から6000秒の範囲にわたって10のマイナス15乗より優れた周波数安定度を実現した。セシウム一次周波数標準器の精度は15桁を超え、また秒の再定義を目指した光時計の開発も活発に行われている。国際原子時の精度向上には一次周波数標準器の精度に見合う局部発振器が必要になるが、現状の水素メーザーでは性能が不足しつつある。低温サファイア発振器(Cryogenic Sapphire Oscillator,CSO)は最も短期安定度の優れた発振器であるが、定期的な液体ヘリウムの補充が必要で使い勝手が悪い。西オーストラリア大学では振動抑制冷凍機を用いた電気的冷却方式のCSOが開発され、液体ヘリウムで冷却したCSOよりも優れた周波数安定度が達成されている。本研究では1秒程度から1日程度にわたる平均時間において15桁より優れた周波数安定度を有し、かつ数年にわたって連続運転が可能な水素メーザーを置き換える局部発振器の実現を目指している。今年度は、2台目の電気的冷却方式CSOを開発し、昨年度に開発されたCSOとの比較を行った。最適化された真空缶によりヘリウムガスの液化に成功し、7Kにおいてサファイア結晶の十分な温度安定度を得ることが出来た。2台のCSOを相互に比較することで短期の、また一次周波数標準器を基準として中長期の周波数安定度の評価を行った。この評価結果をもとにして制御系のパラメーターの改善を行い、1台目のCSOの周波数安定度として平均時間1秒から30000秒の間で2x10の(-15)乗、また2台目のCSOでは1秒から6000秒の平均時間において4x10の(-15)乗より優れた周波数安定度を達成した。CSOはセシウム原子泉方式一次周波数標準器に組み込まれ、量子投影雑音を実現し、連続運転が実現された。今後、ループ内素子の雑音測定を行うとともに、残留振幅変調雑音の低減も行って、1秒から1日の平均時間における周波数安定度を16桁台に改善する予定である。当初の予定通り、液体ヘリウムで冷却された低温サファイア発振器を2台とも電気的冷却方式に置き換えることに成功した。セシウム一次周波数標準器の精度は15桁を超え、秒の再定義を目指した光時計の開発も活発に行われている。国際原子時の精度向上のためには一次周波数標準器自体の精度向上に加え、安定に動作する局部発振器が不可欠であるが、水素メーザーでは性能が不足しつつある。低温サファイア発振器(Cryogenic Sapphire Oscillator、CSO)は短期周波数安定度に優れた発振器であるが、定期的な液体ヘリウムの補充が必要である。本研究では1秒程度から1日程度にわたる平均時間において15桁より優れた周波数安定度を有し、かつ数年にわたって連続運転が可能な、水素メーザーを置き換える次世代の局部発振器を目指している。今年度は前年度までに開発された2台の振動抑制型クライオスタットと低振動冷凍機を用いた低温サファイア発振器を相互に比較することで、構成要素の雑音評価を行って周波数安定度の改善を行った。

共振器に入力されるパワーが大きいほど短期安定度は向上するが、その一方でパワーが大きいと周波数変動も大きくなることから発振パワーの調整を行うとともに、発振器ループ内の素子の最適化を行った。2台のCSO相互の周波数比較から、周波数安定度として平均時間1秒から数100秒の平均時間において10の(-16)台の周波数安定度が得られていることを確認することができた。また、一度動作を開始して周波数のロックを行えば、年のオーダーで自律的に連続運転可能であることを確認できた。当所の予定通り、前年度までに開発された2台の低温サファイア発振器を相互に比較し、周波数安定度の評価と改善を行うことができた。セシウム一次周波数標準の不確かさは10^(-15)より小さくなり、光時計の精度向上も著しく、このため、秒の再定義も視野に入ってきた。国際原子時の精度向上のためには一次周波数標準器自体の精度向上に加え、安定に動作する局部発振器が必要であるが、現在主に使われる水素メーザーでは性能が不足しつつある。低温サファイア発振器(Cryogenic Sapphire Oscillator、CSO)は短期周波数安定度に優れた発振器であるが、定期的な液体ヘリウムの補充が必要であり、補充の際に周波数や位相の飛びが発生する。これを回避するため、本研究では電気的な冷凍機を用いた複数台のCSOを開発し、短期においては10^(-15)より優れた周波数安定度を有し、かつ、年のオーダーで位相の飛びが発生しない連続運転を可能とすることにより、水素メーザーを超える次世代の局部発振器を構築することを目的としている。昨年度までは、2台のCSOしか有しなかったため、それらの相対的な周波数安定度しか推定できなかったが、今年度は前年度までに開発した3台の電気的冷却方式のCSOを、3コーナーハット法で相互に比較することにより、3台の周波数安定度を独立に評価することに成功した。3台のうちの1台については10000秒の平均時間まで10^(-15)より小さいアラン標準偏差が実現できていることが確認できた。また、一瞬たりとも周波数のロックがはずれない連続運転を実現し、一次周波数標準器の局部発振器として十分実用的な性能を有していることを確認することが出来た。パルス管冷凍機と振動抑制型クライオスタットを用いた電気的冷却方式の低温サファイア発振器を開発した。3つの低温サファイア発振器を相互に比較することで、3コーナーハット法により、個々の発振器の周波数安定度を分離して評価することに成功した。アラン偏差で評価された周波数安定度は1秒から1日の平均時間にわたって2×10の(-15)乗より優れていた。開発された電気的冷却方式サファイア発振器は原子泉方式一次周波数標準器に適用され、量子射影雑音で制限される周波数安定度を実現した。電気的冷却方式サファイア発振器は位相や周波数のロックが外れることなく、連続的に年の単位で動作することが可能となった。当初の予定通り、液体ヘリウムで冷却された低温サファイア発振器と同等以上の周波数安定度を実現した。発振ループ内の素子の位相雑音を評価することで周波数安定度の限界を決めている素子を同定し改善することでさらなる周波数安定度の改善を行う。発振ループ内の素子の位相雑音の評価や温度などの環境の改善を行うことで、さらなる短期・中長期の周波数安定度の改善を進める。29年度が最終年度であるため、記入しない。
エネルギー利用の高効率化を目的とした分離操作及びプロセスの開発

分離プロセスを合理化し,エネルギー利用の高効率化をはかるべく,次の諸研究を行った.1.矢沢彬:新しい分離平衡による製錬プロセスの省エネルギー化として, NiTi, NdFeなどの機能性合金を,酸化物からCa還元により直接製造する実験を行い,可能性を示した.2.佐野信雄:粗シリコンから気相を経ずに高純度シリコンを狙うべく,問題元素を検討し, Pを眞空溶融法で, BをCaO-SO_2系フラックスで除去するため,基礎実験を行った.3.片山俊:微量有効成分の超臨界分離をめざし,超臨界クロマトグラフ利用の平衡溶開度測定装置を開発した.混合系の臨界終点付近では溶解度の圧力依存性が大で,有効な分離が可能となる.4.豊倉賢:高圧晶析による省エネルギーをめざし, 80%ベンゼンーシクロヘキサン融液を212MPaまで加圧し,析出ベンゼンの量,粒径,純度を調査し,減圧時の発汗現象の効果も調べた.5.徳田昌則:超臨界アンモニアとB_2O_3からBNを製造する実験を300atm, 500°Cまで行い,随伴現象の影響を調査した.また水溶液系で600°C, 1000atmまでの反応装置を製作した.6.佐田栄三:生体における分離反応を利用し,精製度,収率の高いバイオプロセスを確立することをめざし,アフィニティ分離に適した抗体を得る方法,選択透過性を持たせ酵素反応を有利に進めること等につき実験を行った.7.只木槙力:連続式電気泳動法により各種両性電解質を分離すべく,混合アミノ酸につき実験及び理論解析を行った.移動過程の把握,緩衝剤の選定などを通じ,最適条件を探索した.8.石田愈:発電システムの高効率化をめざし,固体電解質を用い空気からの酸素分離と燃料の内部ガス化分離を包含する燃料電池を作製し,性能改善点を指摘した.9.橋本伊織:空気の省エネルギー高度分離を具体例とし,蒸留塔の特性解析を行い,諸因子間の関係を明らかにし,収率に及ぼす必要エネルギー量,フィードの組成,圧等の影響を調査した.分離プロセスを合理化し,エネルギー利用の高効率化をはかるべく,次の諸研究を行った.1.矢沢彬:新しい分離平衡による製錬プロセスの省エネルギー化として, NiTi, NdFeなどの機能性合金を,酸化物からCa還元により直接製造する実験を行い,可能性を示した.2.佐野信雄:粗シリコンから気相を経ずに高純度シリコンを狙うべく,問題元素を検討し, Pを眞空溶融法で, BをCaO-SO_2系フラックスで除去するため,基礎実験を行った.3.片山俊:微量有効成分の超臨界分離をめざし,超臨界クロマトグラフ利用の平衡溶開度測定装置を開発した.混合系の臨界終点付近では溶解度の圧力依存性が大で,有効な分離が可能となる.4.豊倉賢:高圧晶析による省エネルギーをめざし, 80%ベンゼンーシクロヘキサン融液を212MPaまで加圧し,析出ベンゼンの量,粒径,純度を調査し,減圧時の発汗現象の効果も調べた.5.徳田昌則:超臨界アンモニアとB_2O_3からBNを製造する実験を300atm, 500°Cまで行い,随伴現象の影響を調査した.また水溶液系で600°C, 1000atmまでの反応装置を製作した.6.佐田栄三:生体における分離反応を利用し,精製度,収率の高いバイオプロセスを確立することをめざし,アフィニティ分離に適した抗体を得る方法,選択透過性を持たせ酵素反応を有利に進めること等につき実験を行った.7.只木槙力:連続式電気泳動法により各種両性電解質を分離すべく,混合アミノ酸につき実験及び理論解析を行った.移動過程の把握,緩衝剤の選定などを通じ,最適条件を探索した.8.石田愈:発電システムの高効率化をめざし,固体電解質を用い空気からの酸素分離と燃料の内部ガス化分離を包含する燃料電池を作製し,性能改善点を指摘した.9.橋本伊織:空気の省エネルギー高度分離を具体例とし,蒸留塔の特性解析を行い,諸因子間の関係を明らかにし,収率に及ぼす必要エネルギー量,フィードの組成,圧等の影響を調査した.
腸管上皮細胞による樹状細胞コンディショニング機構の解明

腸管の樹状細胞(DC)は末梢リンパ節のDCとフェノタイプや機能の点で明らかに異なる.腸管におけるDCのコンディショニング機構は,同所に豊富に存在するTGF-βが重要であることを見出した. DCのみがTGF-βシグナルを受容できないDC特異的II型TGF-β受容体欠損マウスは,炎症性細胞の主要臓器への浸潤や自己抗体の生産など,自己免疫疾患様の病態が自発的に発症した.本病態を発症したマウスの末梢リンパ節では腸内常在菌が検出され,重要なことに,同マウスへの抗生物質の投与は腸内常在菌の体内移行を妨げ,症状や生存率を改善させた.本研究課題は、腸管樹状細胞(DC)のコンディショニング機構における腸管上皮細胞の役割を明らかにすることを目的とする。この目的のため、申請者は腸管粘膜に豊富に存在するTGF-bに着目した。なかでも、上皮細胞が恒常的に受容するTGF-bシグナルが、上皮細胞によるDCコンディショニングに重要な役割を担っているものと考え、検討をおこなった結果、以下の成果が得られた。まず、腸管上皮細胞のみTGF-bシグナルを受容することのできない上皮細胞特異的II型TGF-b受容体欠損(TbRII-IECKO)マウスを作製した。具体的には、TbRII-flox/floxマウスとVillin-creマウスの交配を繰り返すことで、TbRII-IECKOマウスとその対照(TbRII-flox/flox)マウスが同腹仔として生まれる系を確立し、これらマウスを実験に供した。TGF-bは免疫抑制あるいは抗炎症性サイトカインであることから、その欠如により腸炎などの炎症性疾患が自発的に誘導されることが予測されたが、TbRII-IECKOマウスは対照マウスと同様、正常に発育した。また、小腸および大腸における陰窩の数や頻度、絨毛の高さも正常であった。次いで、小腸および大腸粘膜固有層におけるDCサブセットの頻度を調べたところ、これらマウス間に違いは認められなかった。さらに、腸管粘膜固有層におけるTh17細胞、制御性T細胞、およびIgA生産性形質細胞の頻度を調べたところ、いずれもこれらマウス間に違いは認められなかった。またこれらの結果と相関するように、血清および糞便中のIgA生産レベルも正常であった。これらリンパ球の頻度やIgA生産レベルは同所に存在するDCにより厳密に制御されていることから、定常状態におけるDCコンディショニング機構は上皮細胞の受容するTGF-bシグナルに依存しないことが判明した。本研究では、腸管上皮細胞(IEC)による腸管樹状細胞(DC)のコンディショニング機構を明らかにすることを目的とする。申請者は特に、IECの受容するTGF-βシグナルの重要性に着目し、IEC特異的TGFβ受容体欠損(TβRII-IECKO)マウスの作製、検討をおこなった。昨年度の研究成果から、定常状態におけるDCコンディショニング機構はIECの受容するTGF-βシグナルに依存しないことが明らかとなった。本年度は、炎症状態における上記重要性を明らかにする目的で、TβRII-IECKOマウスおよびその対照(TβRII-flox/flox)マウスにデキストラン硫酸ナトリウム(DSS)大腸炎を誘導し、病態形成を評価した。その結果、これらマウス間の病態形成に有意な違いは認められなかった。この結果を受け、申請者は本年度よりDC特異的TGFβ受容体欠損(TβRII-DCKO)マウスの作製および解析を開始し、以下の研究成果が得られた。TβRII-DCKOマウスは8週齢までは対照マウスと同様の体重増加を示すものの、それ以降は体重増加が認められず、15週齢前後に死亡することが判明した。同マウスの早期死亡の原因を明らかにするために、12週齢マウスのリンパ組織、心臓、肝臓、腎臓、胃、および腸管の凍結組織切片を作製し、解析をおこなった。その結果、TβRII-DCKOマウスでのみ全身性に単球を主体とする炎症性細胞の浸潤が認められた。なかでも、胃組織への浸潤は顕著であり、粘膜固有層および粘膜下層への炎症性細胞の浸潤、上皮層直下へのDCの浸潤、粘膜下層に多数のリンパ濾胞の形成が認められた。小腸や大腸においても粘膜下層への炎症性細胞の浸潤、IL-17生産性T細胞の頻度の増加が認められた。また、同マウスでは血清IgG1やIgAの生産量が著しく増加しており、同時に抗dsDNA自己抗体も検出された。これらの結果から、DCにおけるTGF-βシグナルは自発的な自己免疫疾患様病態の発症を未然に防ぐ上で重要な役割を担っていることが示唆された。申請者はこれまで、樹状細胞(DC)特異的II型TGF-β受容体欠損(TβRII-DCKO)マウスでは、全身性に単球を主体とする炎症性細胞の浸潤、自己抗体の生産、早期死亡など、自己免疫疾患様の病態を示すことを見出してきた。本年度はまず、自己抗体生産に必須なサイトカインであるBAFFおよびAPRIL発現レベルについて調べた。その結果、対照(TβRII-flox/flox)マウスと比較して、TβRII-DCKOマウスでは全身性にBAFF/APRILの発現レベルが著しく亢進していた。

なかでも、胸腺や胃粘膜ではAPRIL発現細胞が高頻度に存在しており、これらはTβRII-DCKOマウスにおける自己抗体生産機序に重要な役割を演じているものと考えられた。近年、腸内常在菌が自己免疫疾患の発症や病態形成に重要な役割を担うことが報告されている。そこで、自己免疫疾患様の病態を発症したTβRII-DCKOマウスのリンパ組織における腸内常在菌の有無を検討した。その結果、TβRII-DCKOマウスの脾臓、腸間膜リンパ節、および腸管粘膜固有層では腸球菌Enterococcusspp.が高頻度で検出され、興味深いことに、その多くがDCによって取り込まれていることが確認された。TβRII-DCKOマウスにおける自発的な自己免疫疾患様の病態形成およびそれに伴う早期死亡が、体内移行した腸内常在菌によるものであるか確認する目的で、離乳後から抗生物質の飲水投与をおこなった。その結果、TβRII-DCKOマウスへの抗生物質の継続投与により、リンパ節における腸球菌数の減少に伴い、発症時期の遅延や生存率の改善が認められたことから、同マウスにおける自己免疫疾患様の病態形成は、全身性に移行した腸内常在菌の刺激依存性に惹起されることが判明した。これらの結果から、腸管粘膜におけるDCへの恒常的なTGF-βシグナルは腸内常在菌に対する免疫応答や上皮細胞の透過性を制御するなど、常在菌の体内移行を抑制する上で重要な役割があるものと考えられた。腸管の樹状細胞(DC)は末梢リンパ節のDCとフェノタイプや機能の点で明らかに異なる.腸管におけるDCのコンディショニング機構は,同所に豊富に存在するTGF-βが重要であることを見出した. DCのみがTGF-βシグナルを受容できないDC特異的II型TGF-β受容体欠損マウスは,炎症性細胞の主要臓器への浸潤や自己抗体の生産など,自己免疫疾患様の病態が自発的に発症した.本病態を発症したマウスの末梢リンパ節では腸内常在菌が検出され,重要なことに,同マウスへの抗生物質の投与は腸内常在菌の体内移行を妨げ,症状や生存率を改善させた.TGF-βは上皮細胞の過剰な増殖を抑制することが知られていることから、当初は上皮細胞のみがTGF-βシグナルを受容できない上皮細胞特異的TGF-β受容体欠損マウスでは、定常状態および炎症状態のいずれにおいてもさまざまなフェノタイプが出現し、これを手がかりにして上皮細胞による樹状細胞コンディショニング機構の解明に繋げることができるものと予測していた。しかしながら、「研究実績の概要」にも述べたように、同遺伝子改変マウスの腸管免疫系は定常状態で正常であり、腸炎の病態形成も対照マウスと同様の経過を示した。したがって、腸管樹状細胞コンディショニング機構は上皮細胞のTGF-βシグナルに依存しないことが明らかとなった。このような経緯から、本実験の継続を断念した。次に申請者は、腸管樹状細胞におけるTGF-βシグナルの重要性の解明を目指した。この目的のため、申請者は樹状細胞のみTGF-βシグナルを受容できない樹状細胞特異的TGF-β受容体欠損マウスを作製し、解析をおこなった。その結果、同マウスでは自発的に自己免疫疾患様の病態が発症し、生後15週以内にほぼ全頭が死亡することが確認できた。現在、申請者はこの原因ならびに発症機序の解明に取り組んでいる。申請書に掲げた研究計画に対する十分な回答は得られなかったが、樹状細胞におけるTGF-βシグナルの欠如が自己免疫疾患発症の一因となることを見出すことができた。
ルイボスティーとタクロリムスの相互作用に関する検討

【目的】免疫抑制剤タクロリムスは、肝代謝酵素CYP3Aで代謝され他の薬物や食品との相互作用が臨床上大きな問題となる場合がある。我々は同種造血幹細胞移植後にタクロリムスを内服し、安定した血中濃度(9.9-10.3ng/ml)が維持されていたがルイボスティーの連日摂取によって血中濃度が3.0ng/mlまで低下するとともにグレード3の皮膚GVHDを発症した症例を経験した(日本造血細胞移植学会雑誌2013 ; 2(4) : 109)。そこで、ラットを用いてタクロリムスの薬物動態に対するルイボスティーの影響を検討した。【方法】Wistar系雄性ラット(n=6)にフリーアクセスで1週間水を与えて飼育し、タクロリムス(経口懸濁製剤)1.5mg/kgを経口単回投与し、投与後15min, 30min, 1, 2, 3, 4, 8, 12hrの8点の採血を尾静脈より行った。その後7日間washoutを行い、続けてルイボスティーのみをフリーアクセスで1週間与え、同様のスケジュールでタクロリムス投与後に採血を行った。ラットの血中濃度の測定は、PRO-TRACIITMFK506(DiaSorin社製、USA)を用いてELISA法により行った。【考察】ラットを用いた動物実験からルイボスティーは、CYP3A酵素を誘導しタクロリムスの血中濃度を低下させる相互作用がある可能性が示唆された。
高温・高放射線環境下で動作するイメージング型高エネルギー粒子検出器の開発

本年度は、イメージング用Siピクセル検出器の性能評価とピクセル検出器を読み出すために開発した多チャンネル・アナログLSI(16x16チャンネル入力)の性能評価ならびに耐放射線性の確認を実施した。以前までは粒子が入射したかしないかに関わらず、LSIのすべてのチャンネルを読み出さなければならない仕様であったため、高放射線環境下においては、不感時間が大きくなってしまい時間分解能の悪い計測しかできなかった。これは、本研究が目指す、粒子加速現場での測定ができなかった。今回開発したLSIは、粒子が入射したチャンネルだけを読み出すことができる。16x16チャンネルが完全に独立に読み出すことができるため、高放射線環境においても不感時間は、1チャンネルの読み出し回路と同等であり、大幅に不感時間を減少させることに成功した。Siピクセル検出器についても同じく放医研の加速器ビームを用いて、16x16ピクセルの一様性について評価を行い、数%以内で一様であることが確認できた。また、核種(Z)の異なるビームに対して応答関数を求めたところ、計算結果と一致し、核種弁別に対して非常に優れていることを確認できた。エネルギー分解能についても、2keV程度を達成できており、非常に優れた検出器の開発に成功した。高放射線環境下の測定について、評価試験を実施した。高放射線環境を模擬するために、放射線医学総合研究所の重粒子加速器施設を用いて、1000カウント/100μsecの6MeVのプロトンビームを照射した。照射の結果、従来型のSi検出器ではエネルギーがパイルアップにより正確に測定できなかったが、本研究で試作したセンサーは、ビームのエネルギーを正しく再現することに成功した。また、ビーム形状のイメージングデータを取得することにも成功した。本年度は、イメージング用Si検出器の読出し回路についての開発を実施した。多チャンネル・アナログLSI (4mm×7mm、32チャンネル入力)の改良をIDEAS社と協同研究にて実施し、今までのアナログLSIに比べて、約8倍のダイナミックレンジを持つことができるようになった。このアナログLSIに対する性能試験の結果、10keV2MeVまでのエネルギーが測定できること、エネルギー分解能としては2keV (FWHM)以下を達成できることを確認した。小型でありながら粒子のイメージングが可能な読出し回路の開発に成功したことになる。高放射線環境下での使用を想定しているため、Protonによる放射線影響データについても試験を実施した。放射線医学総合研究所の重粒子加速器を用いて、LSI表層に近いところに影響を及ぼす6MeVのプロトンと100MeVのプロトンについて放射線障害データを取得した。いずれも、60kRadまで問題なく動作していることを確認できた。6MeVのプロトンビーム照射時に、60kRadを超えたあたりで一度ラッチアップを起こしたが、電源OFF後には問題なく動作することも確認出来ている。高放射線環境下の測定について、本年度は評価試験を実施した。10mm角のSiストリップ検出器を、開発したアナログLSIを用いて計測を実施した。照射の結果、従来型のSi検出器ではエネルギーがパイルアップにより正確に測定できなかったが、本研究で試作したSiストリップ検出器高エネルギーセンサーは、ビームのエネルギーを正しく再現することに成功した。
ゴルジ体ストレス応答における糖鎖修飾の役割と神経機能への貢献

ゴルジ体は、神経細胞の機能に重要な機能を果たしている。例えば、樹状突起にはゴルジ・アウトポストと呼ばれる著しく発達したゴルジ体が存在し、神経細胞におけるタンパク質の糖鎖修飾や小胞輸送を担っている。本研究では、ゴルジ体ストレス応答の応答経路としてTFE3経路やプロテオグリカン経路、ムチン経路、グリコスフィンゴリピッド経路を同定し、TFE3経路を制御する転写因子TFE3の活性化機構を解明するとともに、TFE3経路を活性化するゴルジ体ストレスの分子的実体にシアル酸修飾の不全が関与していることを明らかにした。また、ゴルジ体ストレス応答がグリア細胞の分化に必須であることを見出した。ゴルジ体は分泌タンパク質の修飾や小胞輸送を担う細胞小器官である。ゴルジ体の量は細胞の需要に応じて厳密に制御されているが、その機構(ゴルジ体ストレス応答)の詳細や生理的機能についてはほとんどわかっていなかった。研究代表者はこれまでの研究によって、ゴルジ体ストレス応答を制御する転写因子TFE3を単離し、平常時にはTFE3はリン酸化されていると同時に、細胞質に局在しているが、ゴルジ体ストレス時(ゴルジ体の機能が不足する状態)にはTFE3の脱リン酸化が起こるとともに、核へ移行することを見いだした。今年度は、TFE3のリン酸化部位を検索した結果、108番目のセリン残基(S108)がリン酸化に必須であることを見いだした。S108をアラニンに置換したTFE3-S108A変異体は細胞質に繋留されず、常に核に局在することがわかった。このことは、TFE3の細胞内局在性がリン酸化によって制御されていることを示している。次に、ゴルジ体ストレス応答の生理的意義について検討した。神経細胞やグリア細胞では樹状突起が発達しており、小胞輸送が盛んなことからゴルジ体が重要な機能を果たしていると考えられる。そこで未分化な細胞がグリア細胞に分化する際にゴルジ体ストレス応答によってゴルジ体の機能が強化されているのではないかと考え、ラットC6グリオーマ細胞がアストロサイトやオリゴデンドロサイトに分化する過程を調べたところ、TFE3の脱リン酸化と核移行が誘導されることを見いだした。このことは、グリア細胞の分化にゴルジ体ストレス応答が重要な機能を果たしていることを示唆している。今後は、TFE3の発現を抑制した場合にグリア細胞の分化に影響が出るかどうか調べる予定である。糖鎖は様々な機能を担っているが、核酸やタンパク質に比べて研究が進んでいない。研究代表者は、糖鎖修飾の中枢であるゴルジ体を研究題材とし、糖鎖修飾能力を制御するゴルジ体ストレス応答を研究してきた。本研究課題では、神経細胞の機能にゴルジ体ストレス応答がどのように貢献しているか解析することによって、神経細胞における糖鎖の重要性を明らかにする。前年度までの研究によって、哺乳類のゴルジ体ストレス応答を制御するTFE3経路を同定していたが、本年度の研究によって、TFE3経路がゴルジ体での糖鎖修飾の不全に応答して活性化されることを見出した。また、TFE3経路は通常時には転写因子TFE3がリン酸化されることによって細胞質に不活性な状態で繋留され、ゴルジ体ストレス時(ゴルジ体での糖鎖修飾が不全になった時)に脱リン酸化されることによって核に移行へ、ゴルジ体の糖鎖修飾酵素遺伝子の転写を誘導することもわかっていたが、本年度の研究によってリン酸化酵素CHUKがTFE3のリン酸化酵素の重要な候補分子であることを見いだした。CHUKにもTFE3にも二量体化ドメインであるHLH構造があり、この構造を介して両者が結合しているのではないかと考えている。また、ゴルジ体での糖鎖修飾を阻害したときに、TFE3経路以外の未知のゴルジ体ストレス応答経路が活性化されることを見出した。ゴルジ体ストレス応答は小胞体ストレス応答と同様(あるいはそれ以上)に複雑な応答機構を有していることが考えられる。更に、グリア細胞の分化過程でゴルジ体ストレス応答が活性化されることは見出していたが、本年度の研究によって、グリア細胞の分化にTFE3経路が必須であることを見いだした。以上の成果は、ゴルジ体ストレス応答の分子機構を明らかにするものであるとともに、神経系の細胞の機能にゴルジ体ストレス応答が重要な貢献をしていることを示唆するものである。糖鎖は神経の様々な機能に重要な役割を果たしていると想像されているが、まだまだ未知の部分が多く残っている。タンパク質や脂質に結合している糖鎖の大部分はゴルジ体で結合することから、ゴルジ体での糖鎖修飾は神経機能にとって極めて重要であることが推測される。特に、軸索伸長のように大規模に新規の糖タンパク質・糖脂質合成が行われるときには、ゴルジ体内での糖鎖修飾能力が大いに必要になる。実際、伸長しつつある軸索の基部には発達したゴルジ体が観察される。研究代表者は本研究課題において、細胞がどのようにしてゴルジ体での糖鎖修飾能力を強化して、神経機能を支持しているのか、その分子機構(ゴルジ体ストレス応答)を研究している。前年度までの研究によってゴルジ体ストレス応答の応答経路であるTFE3経路の中心的制御因子TFE3の活性化機構を明らかにした。しかしながら、TFE3経路はゴルジ体におけるN型糖鎖の修飾酵素の発現強化には関与しているが、ゴルジ体で起こるその他の糖鎖修飾酵素の発現制御には関与していないことがわかった。

そこで本年度は、プロテオグリカン型糖鎖修飾酵素(NDST2, HS6ST1, CSGALNACT2)やムチン型糖鎖修飾酵素(GALNT18)、グリコスフィンゴリピッド型糖鎖修飾酵素(UGCG)の発現を制御する応答経路(プロテオグリカン経路、ムチン経路、グリコスフィンゴリピッド経路)の解析を行った。その結果、上記の糖鎖修飾酵素遺伝子の発現がゴルジ体での当該の糖鎖修飾能力が不足した時(ゴルジ体ストレス時)に誘導されること、またその発現誘導にTFE3経路は関与していないことがわかった。それぞれの遺伝子のプロモーター領域を単離してプロモーター解析を行ったところ、それぞれのプロモーター上にゴルジ体ストレスによる転写誘導を制御するエンハンサー配列が存在することを見出した。今後は転写因子を同定する。ゴルジ体ストレス応答は、細胞の需要に応じてゴルジ体の機能を強化する恒常性維持機構である。ゴルジ体は神経細胞の機能発現にきわめて重要であり、神経細胞ではゴルジ体は非常に発達していることから、ゴルジ体ストレス応答も神経細胞の機能に大きく貢献していると考えられる。前年度までに、ゴルジ体ストレス応答の4つの応答経路を同定し、そのなかでもTFE3経路の分子機構を明らかにしてきた。また、残りの3つの応答経路(プロテオグリカン経路とムチン経路、グリコスフィンゴリピッド経路)に関しては、それぞれの応答経路によって転写が制御される標的遺伝子のプロモーターを単離した。今年度は、これらのプロモーターを解析し、転写誘導を制御するエンハンサー配列の同定を試みた。その結果、プロテオグリカン経路に関しては、複数の標的遺伝子の転写誘導を共通に制御するエンハンサー配列(GGGCGG様配列)を同定し、PGRE(proteoglycan pathway response element)と命名した。ムチン経路やグリコスフィンゴリピッド経路に関しても、エンハンサーの同定を進めている。プロテオグリカン経路に関しては、PGRE配列をプローブとして、one hybrid法による転写誘導を制御する転写因子の同定を開始した。また、興味深いことにムチン経路によってTFE3経路の転写因子であるTFE3の転写が誘導され、またTFE3自体が活性化されることも見出した。このことは、TFE3経路とムチン経路がクロストークしていることを示している。今後は、これらの応答経路に関して転写制御配列と転写制御因子、更にはセンサー分子を同定し、ゴルジ体ストレスの感知から転写因子の活性化に至る細胞内情報伝達経路を明らかにすることでゴルジ体ストレス応答の分子機構を明らかにするとともに、同定した制御因子のノックアウトマウスを作製し、ゴルジ体ストレス応答の個体における生理的意義を明らかにしたい。ゴルジ体は、神経細胞の機能に重要な機能を果たしている。例えば、樹状突起にはゴルジ・アウトポストと呼ばれる著しく発達したゴルジ体が存在し、神経細胞におけるタンパク質の糖鎖修飾や小胞輸送を担っている。本研究では、ゴルジ体ストレス応答の応答経路としてTFE3経路やプロテオグリカン経路、ムチン経路、グリコスフィンゴリピッド経路を同定し、TFE3経路を制御する転写因子TFE3の活性化機構を解明するとともに、TFE3経路を活性化するゴルジ体ストレスの分子的実体にシアル酸修飾の不全が関与していることを明らかにした。また、ゴルジ体ストレス応答がグリア細胞の分化に必須であることを見出した。
Ca反転現象による平滑筋弛緩薬のCa拮抗作用とその他の機序の弛緩作用の分離と解析

Ca反転とは、栄養液中の【Ca^(++)】をEGTAで除去した系において、平滑筋(ラット:子宮)はオキシトシンなどに対し持続した収縮を示すが、これにCa拮抗薬存在下で【10^(-4)】3×【10^(-4)】Mの【Ca^(++)】を添加すると逆に弛緩を示す事を指す。また、この反転は、【10^(-8)】【10^(-7)】Mの極微量の【Ca^(++)】をこの収縮に対し添加する事でも発生する。即ち、【Ca^(++)】は極微量で抑制的作用を持つわけである。この作用が細胞内で発現しているという傍証を既に得ていたが、今回細胞内のCaキレート薬や、Ca拮抗薬、Caチャネル活性化薬などを用いて細胞内の【Ca^(++)】濃度を変える事で、確実に【Ca^(++)】が細胞内でこの抑制作用を示す事を証明した。抑制作用を示す【Ca^(++)】の濃度が丁度、静止時の細胞内【Ca^(++)】濃度と一致する事から、本現象が生理的意義を持つ事が期待される。Ca反転が著明に観察される【Ca^(++)】除去液中での収縮は、カルモジュリン阻害薬により抑制された。従ってこの収縮は【Ca^(++)】が大きく絡んでいると考えられ、促進的に作用している【Ca^(++)】自身がより微量では逆に抑制をかけるという興味ある現象と考えられる。さて、この現象はCa拮抗薬により引き起されるので、その特異性を検討したところ、多かれ少くなかれCa拮抗作用を持つ薬物はCa反転を引き起すが、その【ED_(50)】を1×【10^(-4)】M【Ca^(++)】と3×【10^(-4)】M【Ca^(++)】に対して求めると、その比がCa拮抗作用としての特異性を良く表わす事を発見した(昭和60年度)。更に、電位依存性Caチャネルがよく開くように高【K^+】液中でこの反応を調べてみると電位依存性Caチャネル選択性の高いCa拮抗薬は、Ca反転を引き起す濃度が著明に低下し、また、【ED_(50)】の比も著しく大きくなる事が判明した。従って、本法により、簡便にCa拮抗薬の検出が可能となり、一方それ以外の平滑筋弛緩作用も【Ca^(++)】を加える前の単なる弛緩として同時に発見でき、更に、Ca拮抗薬としてのサブクラスを予知する事のできる新しいスクリーニング法が可能である事が結論づけられた(昭和61年度)。
クローナル植物の個体群動態を解析するための遺伝的個体数を推定する方法の開発

親ラメットと遺伝的に同一の子ラメットを栄養繁殖によって作り出すクローナル植物の個体群では、空間的・生理的に独立したラメットと遺伝的個体が一致するとは限らない。そこで、クローナル植物の個体群動態を検討するためには、動物の個体群動態研究と同様に、ラメット個体群中に何個体の遺伝的個体が存在するかを推定する必要がある。しかし、多年生植物の個体群動態の研究は、分子マーカーによる遺伝的個体の識別が容易になった現在も、ほとんど進んでいない。それは、調査対象としたラメット群に遺伝的個体が何個体存在するかは分子マーカーにより解析できても、対象としている個体群全体の中にいくつの遺伝的個体が存在するかを推定する術が無いためである。そこで、本研究は、動物個体群の個体数推定においてしばしば用いられる再捕獲法(capture-mark-recapture)法をクローナル植物のラメット個体群に用いる。分子マーカーによる個体識別は、再捕獲法における個体特有のマークと同様に使える点で、原理的には、ラメット個体群中の遺伝的個体数推定が可能となる。この有効性を本研究ではシミュレーションモデルによって検証した。検証の結果、本手法による遺伝的個体数推定の精度は、極めて高いことが明らかになった。また、推定値の分散の比較から、再捕獲による個体数推定法には、高次のジャックナイフ法を用いると、より高精度の推定が可能であった。高次のジャックナイフ推定には、200程度のサンプル数で十分なこともシミュレーションにより確かめられた。