hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
未熟キウイ果実の細胞壁に結合しているアミラーゼの性質と発現

デンプンはα-1,4結合したグルコースが重合したものである。従来デンプンは植物細胞では種子などの貯蔵組織の細胞内に含まれていると考えられてきたが、細胞壁にα-グルコシダーゼが発見されることにより、細胞外にも存在するのではないかと疑われ始めた。李氏はキウイ果実の細胞壁成分の分析を行ってきた。その際、ペクチンやヘミセルロース画分にデンプンが残ることが認められた。そこで、キウイを材料として、細胞壁にデンプンを分解する酵素、例えばアミラーゼなどが存在するかどうかを調べた。17年生のキウイ樹木から果実を成長過程に従って収穫した。収穫した果実は-80度で保管した。果肉を磨砕した後、遠心で細胞壁画分を集め、1M NaCl溶液に懸濁することでイオン結合した、タンパク質を遊離した。次に遊離したタンパク質を、CM-セファロース、ブチルトーヨーパール、Mono-Sカラムで精製し、その酵素活性をデンプン、マルトースなどを用いて測定した。平成18年度の研究により、キウイの果肉は成熟するにつれて軟化するが、その際、これまで考えられてきたように、キシログルカンと言う多糖類が分解するのではないことを明らかにした。キシログルカンはヨウ素法で定量されるが、キウイ果肉から細胞壁を調整する際に徹底的にデンプンを除去しておくと、キシログルカンの量が果実の成熟課程でまったく変化しないことを明らかにした。したがって、これまで考えられてきたように、細胞壁多糖類中のキシログルカンが分解されその結果細胞壁が軟化して果実が軟化すると言う道筋を考え直す必要が出てきた。さらに、細胞壁からデンプンを分解する酵素として、α-グルコシダーゼ活性を追いかけた結果、トレハロースという植物ではまれな基質を分解するトレハラーゼ活性を細胞壁画分に発見した。この発見は、これまで植物でまれに見つかっていたトレハロースの代謝を考える際に重要なきっかけを与えるものである。本研究で精製されたトレハラーゼは基質としてトレハロースを最もよく分解し、マルトースや他のオリゴ糖に対しては活性が弱くなっており、本研究で発見されたトレハラーゼは、トレハロースを特異的に分解する酵素であると確認できた。精製したトレハラーゼをSDS-PAGEにかけ、バンドを切り出し、N末のアミノ酸を解読し、それを元にプライマーを設計しトレハラーゼ遺伝子を取ろうと試みたが、部分的な配列が解読できたのみで、全長を読むことが出来なかった。キウイ果実は軟化に伴い、細胞壁の性質が変化し、物理的性質が変化する。この変化が果実の軟化を引き起こしていると考えられている。細胞壁は高分子多糖類から構成されている。細胞壁に存在する様々な多糖類を分解する加水分解酵素は高分子多糖類の分解を引き起こし、細胞壁の物理的強度を低下させていると考えられている。このため細胞壁に分泌されている加水分解酵素は果実の軟化に重要な役割を果たしていると考えられている。本研究ではこれらの知見に基づき、キウイが軟化する時期のキウイ細胞壁から分泌される酵素を研究した。まず、細胞壁の多糖類の変化を調べたところ、予想に反して細胞壁を構成し、細胞壁の物性変化に重要な役割を果たすと考えられてきた、キシログルカンの分子量が、軟化過程でほとんど変化しないことがわかった。そこで、キウイ細胞壁を高塩濃度溶液で処理してイオン結合している酵素を遊離させ、その機能を調べた。その結果、アミラーゼ様のエキソ型活性を持つ酵素タンパク質を単離・精製した。このN末アミノ酸配列を調べたところ、相同性の検索から予想に反してアミラーゼではなく、トレハラーゼと相同性の高いことが分かった。この酵素は、極めてトレハロースに基質特異性が高く、いわゆる基質特異性の低いα-アミラーゼではなく、トレハラーゼであることが分かった。そこで、この基質であるトレハロースがキウイにあるかを検索したところ、果実には微量であるがトレハロースが存在することが知られていた。以上の結果から、もともと昆虫の血液に存在することが知られているトレハロースが果実にも存在し、それを分解してグルコースに変換する酵素トレハラーゼが細胞壁に分泌されていることが分かった。なぜ、トレハロースが細胞壁中に存在し、それを分解するトレハラーゼが同じく細胞壁中に分泌されているかという意味、およびこの過程が、キウイ果実の軟化とどのように結びつくかについては次年度に更に研究を進めたい。

平成18年度の研究により、キウイの果肉は成熟するにつれて軟化するが、その際、これまで考えられてきたように、キシログルカンと言う多糖類が分解するのではないことを明らかにした。キシログルカンはヨウ素法で定量されるが、キウイ果肉から細胞壁を調整する際に徹底的にデンプンを除去しておくと、キシログルカンの量が果実の成熟課程でまったく変化しないことを明らかにした。したがって、これまで考えられてきたように、細胞壁多糖類中のキシログルカンが分解されその結果細胞壁が軟化して果実が軟化すると言う道筋を考え直す必要が出てきた。さらに、細胞壁からデンプンを分解する酵素として、α-グルコシダーゼ活性を追いかけた結果、トレハロースという植物ではまれな基質を分解するトレハラーゼ活性を細胞壁画分に発見した。この発見は、これまで植物でまれに見つかっていたトレハロースの代謝を考える際に重要なきっかけを与えるものである。本研究で精製されたトレハラーゼは基質としてトレハロースを最もよく分解し、マルトースや他のオリゴ糖に対しては活性が弱くなっており、本研究で発見されたトレハラーゼは、トレハロースを特異的に分解する酵素であると確認できた。精製したトレハラーゼをSDS-PAGEにかけ、バンドを切り出し、N末のアミノ酸を解読し、それを元にプライマーを設計しトレハラーゼ遺伝子を取ろうと試みたが、部分的な配列が解読できたのみで、全長を読むことが出来なかった。
レジスチン遺伝子を標的としたインスリン抵抗性エピジェネティクスモデルの体系的確立

レジスチンは、2型糖尿病の成因であるインスリン抵抗性を引き起こす。本研究では、レジスチンの遺伝子発現に影響する遺伝子・環境因子を解析した。一般住民約2000名において、血中レジスチンは、一塩基多型(SNP)-420がGであっても、SNP-358がGの場合には低く、SNP-358がAの場合にのみ高かった。また、プロモーター活性の解析では、SNP-420のGとSNP-358のAの組み合わせで最も高かった。以上より、SNP-420のGが血中レジスチンを高めるためには、SNP-358のAが必要であった。レジスチンは、マウスではインスリン抵抗性を惹起するアディポカインである。ヒトでは主として単球に発現し、炎症、インスリン抵抗性、動脈硬化をリンクする鍵分子である。我々は、レジスチン遺伝子の転写調節領域に存在する-塩基多型(SNP)のSNP-420が、2型糖尿病感受性と関連することを見出した。さらに、SNP-420がその表現型である血中レジスチンとも関連することを明らかにした。本研究では、レジスチン遺伝子発現とDNA修飾を制御する遺伝子・環境因子を体系的に同定する。第一に、ヒトの単球培養細胞を用いて、in vitroにおいてレジスチンのプロモーター活性、mRNA、DNA修飾に影響する因子を同定する。第二に、ヒトのin vivoにおいて、SNP-420と単離単球におけるレジスチンのDNA修飾、mRNAと血中濃度の関係を解析する。第三に、一般住民多数例の遺伝疫学的解析により、血中レジスチン濃度に影響する遺伝子・環境因子相互作用を解明する。本年度は、主に、一般住民多数例について基礎なる遺伝疫学的解析を進めた。一般住民2019名を対象に、レジスチン遺伝子周囲の他のSNPと、血中濃度の関係を検討した。血中レジスチンは、我々が従来より報告しているSNP-420に加え、SNP-638、SNP-537、SNP-358、SNP+299、SNP+1263のそれぞれと関連した。このうち、血中レジスチンとSNPとの関連は、SNP-420とSNP-358(またはSNP-638)が最も強かった。さらに、SNP-638、SNP-420、SNP-358は同一の連鎖不平衡(LD)ブロックに存在し、遺伝的に互いに強く関連していた。特に、SNP-638とSNP-358は、ほぼ完全な連鎖不平衡にあり、ほぼ一致した組み合わせで遺伝すると考えられた。我々は、レジスチン遺伝子の転写調節領域に存在する一塩基多型(SNP)のSNP-420が、2型糖尿病感受性と関連することを見出した。本年度は、さらに、一般住民多数例の遺伝疫学的解析を主に進めた。一般住民2000名を対象に、レジスチン遺伝子周囲のSNPと血中濃度の関係を統計学的に解析した。解析したSNPのうち、SNP-420、SNP-358、SNP-638の3つが最も強く血中レジスチンと関連した。一方、Asanoらは、日本人において、血中レジスチンと最も関連するのは、SNP-638であることを報告した。これらのデータを元に、SNP-420、SNP-358、SNP-638の3つのSNPと血中レジスチンとの関連の強さの違いを遺伝疫学的に検討した。また、3つのSNPの遺伝子機能に対する効果の違いを検討するために、in vitroで解析した。我々は、レジスチン遺伝子の転写調節領域に存在する一塩基多型(SNP)-420がG/G型の場合に、2型糖尿病リスクが高まることを見出した。さらに、血中レジスチンは、SNP-420がC/C<C/G<G/G型の順に高くなることを明らかにした。

本研究では、レジスチン遺伝子発現とDNA修飾を制御する遺伝子・環境因子を体系的に同定する。第一に、ヒトの単球培養細胞を用いて、in vitroにおいてレジスチンのプロモーター活性、mRNA、DNA修飾に影響する因子を同定する。第二に、ヒトのin vivoにおいて、SNP-420と単離単球におけるレジスチンのDNA修飾、mRNAと血中濃度の関係を解析する。第三に、一般住民多数例の遺伝疫学的解析により、血中レジスチン濃度に影響する遺伝子・環境因子相互作用を解明する。本年度は、遺伝疫学的解析とin vitro解析をさらに進めた。一般住民2000名において、SNP-420、SNP-358、SNP-638の3つが最も強く血中レジスチンと関連した。このうち、SNP-420のGが血中レジスチンを高めるためには、SNP-358のAが必要であった。さらに、SNP-420とSNP-358の組み合わせによるレジスチンプロモーター活性の違いをin vitroで解析した。その結果、SNP-420のGとSNP-358のAの組み合わせで最もプロモーター活性が高く、遺伝疫学のデータと一致した。さらに、環境因子の影響により変化する可能性のあるDNAメチル化をパイロシーケンス法により解析した。レジスチン遺伝子転写調節領域の複数のCpG配列のシトシンメチル化率は、部位間、個人間でその程度に差が存在した。
英語ドラマ制作活動が学習者の情意面に与える効果の実証研究

平成30年度は、これまでに得られた研究成果を国内外問わず広く公開・共有し、英語によるドラマ制作活動という新たな視点からの英語教育・学習法を提示することで、大学英語教育の活性化の推進を図った。本研究の目的は、従来のドラマ教育を発展させた形で、英語によるドラマ制作活動による英語学習法が、学習者の情意面に及ぼす影響を検証することにある。学習者はチームメイトとの協同学習を通して、台本の読解・聴取を通して繰り返し英文をインプットし、インプットした台詞に感情を込めて、演技をしながら繰り返し英語をアウトプットすることにより、質の高いインプット・アウトプット活動が可能となる。この学習プロセスは、従来の英語ドラマ教育と類似しているが、さらにICTを駆使して、動画撮影や動画編集を行い、完成した作品を上映披露会で披露する点は、本研究の独創的な点であり、この英語学習法が学習者の情意面に与える影響を検証することは重要と言える。平成28年度は、先行事例を収集・整理し、英語によるドラマ制作活動が、学習者に齎す効果を実証研究するための質問紙調査票を開発・作成を行った。質問紙調査は、学習者がドラマ制作活動を行う前後(プレ・ポスト)に実施した。質問紙調査票の質問項目については、「英語学習への動機づけ」「英語に対する情意面の変化」「チームメイトとの協同学習」「ICTを活用した英語学習への関心」を中心に設定した。質問紙調査票の開発・作成、および質問紙調査の実施ができた一方で、ドラマ制作用教材の開発が遅れているため。平成29年度は、昨年度のムービー制作活動で培った経験に基づき、ムービー制作活動を円滑に進めるための簡易的なマニュアルを作成した。マニュアルでは、学習者が幅広い選択肢の中からドラマ制作するための作品を選定できるようなリストを作成した。また、学習者が英語によるアウトプットを効果的に実施できるように、英語の発音・発声方法に触れた上で、感情を込めたアウトプットができるように基本的な演技・演出方法(例:スタニフラフスキーシステム)を提示した。さらに、ICTを効果的に活用するために、ビデオカメラ等を用いた動画撮影方法とPC (Windows版とMac版両方)の動画編集ソフトを利用した動画編集方法を記載した。またムービー制作活動が学習者の情意面に齎す影響を調査するために、ムービー制作活動を実施した学習者22名に事前事後でアンケート調査を行った。調査結果については、国内外の学会等で報告した。さらに詳細な研究結果については、ThaiTESOL Journal第30号に掲載された。当初の予定通り、ムービー制作活動を円滑に進めるためのマニュアルを作成し、またムービー制作活動が学習者に及ぼす影響についてアンケートを事前事後で実施、およびその結果の分析ができているため。平成29年度は、精選したドラマ作品のリストを活用し、学習者の興味・関心を引き付けながら、効率的にドラマ制作活動を遂行できるように、ドラマ制作用教材を開発する。また、学習者が英語によるアウトプットを効果的に実施できるように、英語の発音・発声方法に触れた上で、感情を込めたアウトプットができるように基本的な演技・演出方法(例:スタニフラフスキーシステム)を簡潔にまとめたマニュアルを作成する。さらに、ICTを効果的に活用するために、ビデオカメラ等を用いた動画撮影方法とPC (Windows版とMac版両方)の動画編集ソフトを利用した動画編集方法を記載する予定である。平成30年度は、本研究課題の総括を行う。これまでに得られた研究成果を国内外問わず広く公開・共有し、英語によるドラマ制作活動という新たな視点からの英語教育・学習法を提示する。また、研究論文としても国内外の学術誌に投稿する予定にしている。統計処理用にSPSSを購入予定であったが、より安価な統計処理機器を利用することができたため。今年度は統計処理用のソフトの購入を考えていたが、無料のソフトでも代用が可能となり優勝のソフトウェアを購入する必要がなくなったため、次年度使用額が生じた。次年度は当初予定よりも多くの国際学会で研究成果を発表するので、その資金に充てたいと考えている。繰越金は次年度発表予定のブラジルで開催される国際学会にて使用する。
顔記憶における関係流動性の影響メカニズムの検討

平成30年度は計画初年度ということで,今後研究計画を迅速に遂行するため,実験手法の確立のための予備的検討を実施した。まず外見的特性に基づく内集団バイアスに関係流動性が及ぼす影響について,実験計画を立てて複数回予備的な実験を行った。その際,主要な従属変数である顔記憶成績を安定して測定するため,日本人参加者を対象に,欧米の先行研究で標準化された実験課題であるケンブリッジ顔記憶テスト(以下CFMTとする)の白人顔版とアジア人顔版の妥当性について検討した。また,個々人の顔記憶能力について簡便に測定するためのツールとして日本語版の20項目先天性相貌失認尺度(以下PI20-Jとする)を開発し,PI20-JとCFMTの関連性について検討した。その結果,日本人参加者ではアジア人顔版CFMTの正答率が白人顔版CFMTの正答率に比べて有意に高いことが示され,かつ複数回の予備実験を通して結果が安定していたため,CFMTは外見的特性に基づく内集団バイアスを測定する上で適切な課題であることが確認された。また,PI20-Jの合計得点はCFMTのアジア人顔版,白人顔版の正答率といずれも負の相関が見られ,PI20-Jの得点から個々人の実際の顔記憶能力が予測可能であることが示唆された。次に,最小条件集団に基づく内集団バイアスに関係流動性が及ぼす影響について,予備的検討を行った。実験では,海外で実施された最小条件集団の手法を用いて日本人参加者で実験を実施した。具体的には,性格テストを基に参加者を無作為に緑集団と赤集団に分けた後,緑集団の人物の顔と赤集団の人物の顔を呈示して学習させ,一定時間の後,再認させた。その結果,海外での結果とは異なり,最小条件集団による顔記憶成績の差異は見られなかった。この結果が,文化差によるものであるのか,手続き上の問題であるのかについては不明であるので,次年度検討する予定である。研究計画では,海外での実験を予定していたが,研究代表者の個人的な事情等により,海外での実験は実施できなかった。しかし,妥当な研究を実施する上で必要な実験課題について複数回予備実験を実施でき,結果も安定していたため,次年度以降は,課題を用いて迅速に研究を実施することが可能であると考えられる。平成31年度は,30年度に妥当性を検討した課題を用いて,日米の2国で実験を実施し,外見的特性に基づく内集団バイアスについて2国間での比較検討を行う予定である。使用する課題については,非常に安定した結果が得られているため,後はサンプルを収集するだけの状態である。一方,最小条件集団に基づく内集団バイアスについては,海外での先行研究とは異なる結果となったため,最小条件集団課題についての専門家と相談をしつつ,修正を加えて検討をする予定である。

一方,最小条件集団に基づく内集団バイアスについては,海外での先行研究とは異なる結果となったため,最小条件集団課題についての専門家と相談をしつつ,修正を加えて検討をする予定である。計画では海外での研究の実施を予定していたが,当該年度では研究代表者の個人的な事由により,海外に滞在して研究することが困難であったことから,次年度に海外での研究の実施をする予定である。
発話自動採点システムの開発と英語教育プログラムへの導入

本研究では発話能力の育成に焦点を当てた大規模な英語教育プログラムにおける自動採点システム導入の可能性を検討した。導入を検討したプログラムは、発話能力の育成に焦点を当てたプログラムであり、学習の対象となる表現が適切に使用できるかどうかを判定するタスクを作成し、このタスクにおける発話を英語教員が採点し、この点数を予測する発話自動採点システムを開発した。システムの予測精度を検証したところ、教師による点数との一致どは74%であった。本研究で提案した枠組みを用いてクラス分け試験および到達度試験を自動採点システムによって行うことができる可能性は高いと判断した。発話自動採点システムで使用するタスクの作成、整理、統計情報による不良項目の削除、削除された項目に伴う新たなタスクの作成をおこなった。本研究がタスク作成の際に参照する、早稲田大学が提供するTutorial Englishの教科書Reach OutはCEFRの上位5レベル(Basic, Pre-intermediate, Intermediate, Pre-Advanced, Advanced)を対象として作成さている。これらすべてのレベルのすべての課で行われる活動に使用する英語表現を誘出するであろう談話完成タスク558問を作成した。このうちBasicおよびPre-Intermediateのレベルのタスク260問を用いて、ネットワークを介して8000発話のデータを収集し、各発話に対し3人の教員が表現、発音・韻律の適切さの観点から評価した。また、この8000発話のデータを用いて、評定者の信頼性を検討し、タスクの精査を行った。評定者の信頼性を検討するために、一般的に使用されているクロンバックのアルファ、マクドナルドのオメガ、級内相関係数を利用し、使用すべき指標を検討した。タスクの精査においては、統計情報に加え、英語教授の経験がある英語母語話者に添削を依頼し、タスクの改変を行った。また、平成27年度に予定しているパイロット研究に向けて、自動採点システムにおける評価の予測方法を検討し、数問のタスクを用いて相関研究を行った。本研究の目的は発話能力の育成に焦点を当てた英語教育プログラムにおける発話自動採点システム導入の可能性を検討することである。平成26年度では発話自動採点システムで使用する項目を作成し、平成27年度ではこれら項目を用いて発話データを収集し、発話自動採点システムを導入しようとしている英語教育プログラムの教員が収集した発話データを評価した。評価が付与された発話データを用いて、自動採点システムを構築した。音声認識技術を用いて学習者の発話を音声からテキストに変換する。外国語学習者と母語話者では発音、韻律が大きく異なるため、本研究で対象とする日本時英語学習者の音声を用いて音響モデルを作成した。初期モデルにおいては研究代表者がこれまでに収集したイソップ童話の『北風と太陽』を111人の英語学習者が読み上げた音声データを用いた。また、音響モデルの訓練には本研究で収集した172人の英語学習者の発話17819発話を用いた。平成26年度までに作成した談話完成タスクを用いて、発話データを収集した。40問の談話完成タスクに対し63人が発話データを提供した。121回の未解答を覗いた2339発話に関して14人の評定者が評価した。この発話データの特徴を分析し、評価と発話の特徴量を検討し、自動採点システムを構築した。本システムではBag-of-wordsモデルを利用して発話に出現する単語をベクトルとして扱い、サポートベクターマシン(Support Vector Machine: SVM)およびナイーブベイズ分類器(Naive Bayes Classifier)を用いて評価を予測した。交差検証を用いてSVMおよびNBCそれぞれの予測精度を推定した。ともに74%程度の予測精度であった。本研究で採用した手法は発話自動採点システムにおける評価の予測方法として有用性があると判断した。発話データの収集、システムの構築が予定通り進んでいる。本研究の目的は、発話能力の育成に焦点を当てた英語教育プログラムにおける自動採点システム導入の可能性を検討することである。自動採点システム構築のため、これまで、平成26年度では、発話データ収集のための項目を作成し、平成27年度では、これらの項目を用いて発話データを収集し、英語教師が収集した発話データに評価を付与した。教師による評価を分析し、信頼性が低いと考えられる評価を排除し、自動採点システムが予測に利用するための信頼性の高い評価を得た。これらのデータを用いて、ある程度の予測精度で評価を算出する発話自動採点システムを構築することができた。平成28年度では、最終年度に向けて、さらなる予測精度の向上を目指し、予測に用いる発話の特徴量の検証及び予測手法の検討を再度行った。予測に用いる発話の特徴量と予測手法の組み合わせにより予測結果が異なるため、平成29年度に行う予定である、システムの評価実験に向けて、発話の特徴量と予測手法の適切な組み合わせをさらに検討する必要があることが分かった。また、発話を誘出するタスクにより、予測に有用な発話の特徴量が異なることが分かり、今後の課題として認識した。また、発話自動採点システムを実際に導入する場合、受検者として想定する大学生が自動採点システムに対してどのような印象を受けるかなどを調査したところ、想定する受検者は、発話自動採点システムに関して概ね良い印象を持っていることが分かり、発話自動採点システム導入の実現性を確認した。当初の計画通り平成28年度までに発話自動採点システムの概略を決定した。

本研究は、学習者の発話の評価を予測する、インターネットを介して受検できる発話自動採点システムを開発し、大規模プログラムにおけるクラス分けテストおよび達成度テストとして導入の可能性を検証するものであった。過年度において、談話完成タスクを作成し、自動採点に対する受験者の印象に関する調査を行い、自動採点システムの構築手順について検討した。また、作成したタスクを用いて発話データを収集し、本システム導入を検討している英語教育プログラムにおいて授業を担当している教員に実際に評価を行ってもらった。最終年度である平成29年度においては過年度の成果を踏まえ、自動採点システムを構築し、システムの予測精度を検証した。本システムで採用した方法では教員によるスコアとシステムが算出したスコアは74%が一致していた。また、本システムの単語認識率は71%であった。これらの結果から、先行研究に鑑みて、本研究で提案した枠組みを用いてクラス分け試験および到達度試験を自動採点システムによって行うことができる可能性は高いと判断した。本研究では精選した40問の談話完成タスクを用いて2399発話を収集し、発話自動採点システムを構築したが、様々な理由から本研究に使用しなかったタスクがあり、さらには、評価が付与できなかったことから、システム構築に使用しなかった発話が多数ある。今後はこれらの発話を利用してさらに精度の高い自動採点システムを構築する。本研究では発話能力の育成に焦点を当てた大規模な英語教育プログラムにおける自動採点システム導入の可能性を検討した。導入を検討したプログラムは、発話能力の育成に焦点を当てたプログラムであり、学習の対象となる表現が適切に使用できるかどうかを判定するタスクを作成し、このタスクにおける発話を英語教員が採点し、この点数を予測する発話自動採点システムを開発した。システムの予測精度を検証したところ、教師による点数との一致どは74%であった。本研究で提案した枠組みを用いてクラス分け試験および到達度試験を自動採点システムによって行うことができる可能性は高いと判断した。平成26年度に予定していた発話データの収集、発話データに対する評価値の付与が終了し、平成27年度に行う相関研究、発話自動採点システム構築のためのパイロット研究の準備が整った。平成28年度はこれまで構築した自動採点システムを実用化するための準備をし、平成29年度には実装しシステムの評価実験を行う予定である。最終年度である平成29年度では、これまでに検討した仕組みを用いて発話自動採点システムを構築し、その評価実験を行う。言語テスト平成26年度に収集した発話データおよび評価データを利用し、平成27年度では発話の特徴量と評価値の相関研究を行い、発話自動採点システム構築に向けたパイロット研究を行う。発話データを追加で収集するために必要なデータ提供者が予定より少なかったため、謝金として計上して額を使用しなかった。また、これに伴いデータ整理のためのアルバイトへの謝金も減額したため。
アンドロゲン受容体新規転写共役抑制因子を介した精巣腫瘍発生の分子機構の解析

疫学で推測されている仮説「アンドロゲンレセプター(AR)を介したアンドロゲンの作用の低下が精巣腫瘍の発生、増悪に関与する」の真偽、分子メカニズムを解明する目的で精巣腫瘍細胞株におけるAR新規転写共役抑制因子ZNF288の機能解析を行った。その成果として(1)ZNF288は精巣腫瘍モデル細胞株においてHDAC2やDNMT3Bと複合体を形成しARの転写を抑制すること、(2)また精巣腫瘍モデルマウスにおいてZNF288が精巣腫瘍の増悪に関与している事が判明した。また、(3)実際にセミノーマ細胞株においてアンドロゲンが増殖を制御することを明らかにした。アンドロゲンレセプター(AR)の転写抑制メカニズムを解明する目的でZNF288結合因子複合体の取得を抗体精製によって試みた。具体的には精巣腫瘍細胞(NEC8細胞)を大量培養し、NEC8細胞核抽出液を用いて抗ZNF288抗体による抗体精製を行った。NEC8細胞核抽出液と抗ZNF288抗体をコンタクトして得られた蛋白質をSDS-PAGEに展開し、銀染色を行いZnf288と結合する蛋白質の存在を確認した。そして得られた蛋白質のバンドは個別に切り出したのちトリプシン消化を行い、最終的にMALDI TOF-MS分析にかけることで蛋白質を同定を試みた。しかし何度か試みるも結合因子の取得には至らなかったため、精製方法を変更した。293F細胞でFlag-ZNF288安定細胞株を作成し、FlagレジンよるIP産物を同様にSDS-PAGEに展開し、結合因子の取得を試みた。その結果DNMT3Bに加え、HDAC2、Sin3Aを新規結合因子として同定した。さらにZNF288を含む複合体をグリセロールデンシティグラジエント(GDG)を用いて分画後にウェスタンブロットを行い、それらが複合体を形成していることを確認した。HDACアッセイ、メチル化アッセイの結果からFlag-ZNF288のIP産物にはHDAC活性、メチル化活性が存在することから、ZNF288転写抑制因子複合体はHDAC2、DNMT3Bのリクルートを介してARの転写を抑制することが判明した。またウェスタンブロットによりNEC8細胞においてもZNF288はHDAC2、DNMT3Bと結合することが判明した。以上からZNF288の過剰発現はHDAC2、DNMT3Bのリクルートを介してARの転写を抑制し、精巣腫瘍の発生につながる可能性が示唆された。新規AR転写抑制因子ZNF288によるアンドロゲンレセプター(AR)の転写抑制メカニズムを解明する目的でZNF288結合因子複合体の取得を試みた。具体的には293F細胞でFlag-ZNF288安定細胞株を作成し、Flag精製を行った。Flag-ZNF288のIP産物を用いたHDACアッセイ、メチル化アッセイの結果、ZNF288転写抑制因子複合体はHDAC2、DNMT3Bのリクルートを介してARの転写を抑制することが判明した。ウェスタンブロットにより精巣腫瘍細胞株NEC8細胞においてもZNF288はHDAC2、DNMT3Bと結合することが判明した。以上からZNF288は精巣腫瘍細胞においてHDAC2、DNMT3Bのリクルートを介してARの転写を抑制することが示唆された。これまでの研究結果を海外雑誌Proceedings of the National Academy of Sciencesに投稿し、マウスでの実験の必要性、アンドロゲンの標的遺伝子探索の必要性を指摘された。また研究期間中にセミノーマ細胞株TCam-2を入手できたため、大幅に方針を変更した。ARの作用の低下は精巣腫瘍、なかでもセミノーマの発生につながると推測されている。そこでセミノーマ細胞株TCam-2にアンドロゲン投与を行った所、細胞増殖が抑制されることがcolony formation assayの結果判明した。また、TCam-2細胞皮下移植モデルマウスにおいて除睾術を施行した結果細胞増殖が亢進した。すなわちセミノーマ細胞においてARの機能が増殖抑制に働く可能性が示唆された。現在、TCam-2細胞におけるARの標的遺伝子の探索をマイクロアレイ解析で施行中である。アンドロゲンレセプター(AR)の転写抑制メカニズムを解明する目的でZNF288結合因子複合体の取得を試みた。具体的には293F細胞でFlag-ZNF288安定細胞株を作成し、FlagレジンよるIP産物をSDS-PAGEに展開し、銀染色を行いZnf288と結合する蛋白質の存在を確認した。

その結果DNMT3Bに加え、HDAC2、Sin3Aを新規結合因子として同定した。さらにZNF288を含む複合体をグリセロールデンシティグラジエント(GDG)を用いて分画後にウェスタンブロットを行い、それらが複合体を形成していることを確認した。Flag-ZNF288のIP産物を用いたHDACアッセイ、メチル化アッセイの結果、ZNF288転写抑制因子複合体はHDAC2、DNMT3Bのリクルートを介してARの転写を抑制することが判明した。またウェスタンブロットによりNEC8細胞においてもZNF288はHDAC2、DNMT3Bと結合することが判明した。以上からZNF288は精巣腫瘍細胞においてHDAC2、DNMT3Bのリクルートを介してARの転写を抑制することが示唆された。ARの作用の低下は精巣腫瘍、なかでもセミノーマの発生につながると推測されている。そこでセミノーマ細胞株TCam-2にアンドロゲン投与を行った所、細胞増殖が抑制されることがcolony formation assayの結果判明した。TCam-2細胞におけるARの標的遺伝子の探索をマイクロアレイ解析で行い、候補遺伝子としてTSPYL5を同定した。さらに精巣腫瘍患者検体を用いた発現解析の結果、正常部位と比較して癌部位でTSPYL5の発現が低いことが判明した。生化学的手法により新規結合因子を取得できたため25年度が最終年度であるため、記入しない。用いる細胞株をNEC8(ノンセミノーマ)からTCam-2(セミノーマ)に変更し、すべての実験系を再施行した。その理由としてはアンドロゲン投与によってNEC8は増殖が亢進するのに対し、TCam-2は増殖抑制される事が挙げられる。さらに我々は精巣特異的に発現しARの転写抑制因子として作用するTSPYの発現解析を患者検体を用いて行い、セミノーマとノンセミノーマで比較するとセミノーマでTSPYの発現が高いことを報告しているが(Akimoto, C., Ueda, T., Inoue, K., Yamaoka, I., Sakari, M., Obara, W., Fujioka, T., Nagahara, A., Nonomura, N., Tsutsumi, S., Aburatani, H., Miki, T., Matsumoto, T., Kitagawa, H., and Kato, S. (2010) Proc Natl Acad Sci U S A 107, 19891-19896)、NEC8と比較してTCam-2でTSPYが高発現していることもTCam-2で実験をやり直す理由である。疫学的にアンドロゲン作用の低下による発生増加が推測されているのはセミノーマであり、今後は精製を含めた実験もTCam-2を用いて行う予定である。(今後の推進方策)in vitroでの精巣腫瘍発生モデルの構築を目的とし、ヒト精細胞培養系の構築を試みる(研究計画の変更点)海外雑誌Proceedings of the National Academy of Sciencesに投稿し、マウスでの実験の必要性、アンドロゲンの標的遺伝子探索の必要性を指摘されたため上記の実験と同時進行で行う25年度が最終年度であるため、記入しない。
双極性障害におけるＴＲＰＭ２／ＧＳＫ３βを介した細胞内カルシウム制御障害の解明

本研究では、双極性障害におけるTRPM2/GSK3βを介した細胞内カルシウム制御異常を解明し、双極性障害の発症機序を明らかにすることを目的とし、TRPM2/GSK3βクロストークの同定及び双極性障害特異的なTRPM2バリアントの機能解析を行った。TRPM2をknockdownしたU-87MG細胞では、TRPM2だけでなくGSK3βの発現も低下し、GSK3βをknockdownしたU-87MG細胞でも、GSK3βだけでなくTRPM2の発現も低下していた。さらに、双極性障害特異的なTRPM2バリアントが安定に発現しているU-87MG細胞では、GSK3βの発現が低下していた。本研究は、TRPM2とGSK3βのクロストークから双極性障害における細胞内カルシウム制御障害を明らかにし、双極性障害の発症機序を解明することを目的とする。本年度は、U-87MG細胞にLiCl(濃度:02 mM)を投与し、07日後に各々の細胞を回収し、TRPM2、GSK3βの発現変動をリアルタイムRT-PCR法を用いて定量的に測定した(各群は5サンプルずつ)。各群の発現量は、反復測定2元配置分散分析及びボンフェローニ検定によって統計学的に評価した。2 GSK3βの発現量:1日後では、各群で差はなかった。3日後では、LiCl濃度依存性に発現量の上昇を認めたが、統計学的有意な差はなかった。7日後では、0.5 mM LiCl(1.12±0.06)、1.0 mM LiCl(1.48±0.12)、2.0 mM LiCl(1.50±0.09)であった。1.0、2.0 mM LiClでは、発現量の上昇を認めた(p < 0.0001)。しかし、1.0と2.0 mMLiClの間では、発現量の差はなかった。RNAレベルだけではあるが、経時的にTRPM2の発現量は低下していくが、GSK3βは、増加していくことがわかった。本研究では、双極性障害におけるTRPM2/GSK3βを介した細胞内カルシウム制御異常を解明するために、以下のことを行った。1 TRPM2とGSK3βのクロストークを同定するために、TRPM2及びGSK3βを標的とするshRNAベクターを作成し、U-87MG細胞に導入し、クローニングした後、TRPM2あるいはGSK3βの発現が安定にノックダウンしている細胞(TRPM2Low細胞、GSK3βLow細胞)株を作成した。ハウスキーピング遺伝子であるβアクチンと比較しながらTRPM2及びGSK3βの発現量をqRT-PCRで確認したところ、TRPM2Low細胞では、GSK3βの発現も低下し、GSK3βLow細胞でも同様にTRPM2の発現が低下していた。TRPM2-1456Lys発現ベクターの作成に時間がかかったこと、遺伝子導入がうまくいかなかったためTRPM2が安定に発現する細胞株の作成を断念したことで、実験が思うように進まなかったが、今回の研究で、TRPM2とGSK3βは相互に影響していること、また、双極性障害患者特異的なTRPM2-1456Lysバリアントが発現しているとGSK3βの発現が減少することが新しい知見として得られた。LiClによる経時的、濃度依存的なTRPM2とGSK3βの発現変動を明らかにするために、Applied Biosystems社製の7900HT FastリアルタイムPCRシステムを使用してリアルタイムRT-PCR法を行った。研究代表者が行った予備実験と同じくSYBRGreenと特異的なプライマーを用いたインターカレーター法によって、TRPM2及びGSK3BのmRNAの発現量を定量化した。仮説通りに、TRPM2は、LiCl投与後、経時的、LiCl濃度依存性にその発現量が低下した。しかしながら、TRPM2の発現量が低い群を中心として、測定値のバラツキが大きかった。条件検討を試みるも、測定値は安定しないため、プライマーペアだけの設定よりも配列特異性を高める事ができ、また、低発現遺伝子測定の際のバラツキを低減できるMGBプローブ法によるリアルタイムRT-PCR法へと変更した。MGBプローブ法に変更したところ、発現量が低い群における測定値のバラツキは軽減した。再度、TRPM2及びGSK3BのmRNAの発現量を定量化した。PCR法の変更、条件検討を行ったため、予定よりも時間を費やしてしまったが、経時的、LiCl濃度依存的なTRPM2とGSK3βの発現変動を確認できただけでなく、リチウム濃度の最適化も行うことができた。現在、TRPM2とGSK3βのタンパクレベルでの発現変動及び活性を確認するために、ウエスタンブロット、ELISA法を行っているところである。

また、shRNAベクターを使って、GSK3βの発現が安定にノックダウンしているU-87MG細胞(以下GSK3βLOW細胞)株を作成している。細胞の継体日数を同等にしたいため、条件検討済みのTRPM2を標的とするshRNAベクターを導入し、TRPM2LOW細胞株も再度作成中である。25年度が最終年度であるため、記入しない。速やかに、タンパクレベルでのTRPM2とGSK3βの発現変動及び活性の確認を行う。また、TRPM2LOW細胞株とGSK3βLOW細胞株を使って、TRPM2とGSK3βの相互関係(クロストーク)を確認する。研究が当初計画どおりに進まない時は、研究協力者らから支援を頂きながら、年度内に上記研究計画を遂行していく。得られた結果は、取りまとめて国際学会で発表を行い、論文として雑誌上でも発表を行う。
高輝度電子源材料の表面電子構造解析と電子源アレイの極限動作解析

電子源アレイの高輝度化・高出力化のためにFEAの個別マイクロチップの動作解明を目指し以下の検討を行った。(1)電界放射型放射電子顕微鏡により、電子源アレイ(FEA)の個別チップの動作特性の検討を行った。その結果、従来のMoチップFEAでチップ表面が清浄化されているなら、動作チップの割合が4050%程度になり、その中に大電流で放射するチップ数個を含んでいる。このような大電流チップに特殊な処理を施すことにより、動作チップの割合を90%まで高めることができた。(2)電界放射型放射電子顕微鏡によりMoチップFEAの個別チップの放射電流の安定性を評価したところ、大部分が10%程度であることが分かった。また、その変動はゲート電極からのイオン衝撃によるものとして説明できることが分かった。さらに光電子放射顕微鏡(PEEM)の電子光学系(拡大率4万倍)を併用することにより、個別チップの放射電流の安定性を評価、解析した。放射電流強度の安定性は従来と同程度の安定性(10%)を得る場合においても、放射電流の指向性の変動を観測できることが分かった。(3)低圧ガス雰囲気によるFEA電子放射特性、特に放射電流特性の向上の検討FEAの放射特性の向上を目指して低圧ガス雰囲気中での電界放射動作を行った。低圧ガスとしては、水素、窒素、メタン、エチレンである。水素と窒素においてはイオン衝撃による吸着物の脱離と思われる放射電流の均一性や電流値に若干の特性向上がみられた。一方、炭化水素系のガスである、メタンとエチレンの場合は著しい放射電流の増大が観察され、特にエチレンではFNプロットの傾斜の変化、すなわち仕事関数の変化を伴うことも確認できた。これらの効果はガス排出後も継続した。電流密度の増加率は2倍であった。(ディスプレイなどへの応用が考えられる)(4)上記の解析で見出した放射電流指向性の変動を極端化するため、連携研究の一環として東北大学の研究班で試作されたSiFEAの低圧ガス雰囲気におけるFEA電子放射特性を引き続き検討しているが、今回は放射方向の変動の際にみられた特定方向への指向性を確認するために東北大学の研究班で試作された1チップSiFEAの特性を拡大観察した。現在までの検討ではSiの結晶方位に基づくような明確な放射方向の指向性を確認することはできていない。むしろ、マイクロチップ先端の吸着ガスの脱着現象に伴う放射方向の変動と考えられるような変化を観察した。(5)電流密度の向上を図るため、W面及びMo面をYOやZrOで修飾した陰極を検討した。YO/W(100)陰極では仕事関数2.1eV、ZrO/Mo(100)陰極では2.0eVとなり、従来のW電界放射陰極より10倍の電流密度を得ることができた。また、処理温度も800°C(従来より400度程度低い)と低減することができた。本研究班はFEAの放射電流の安定性と各マイクロチップの放射電流の均一性あるいは放射特性の低圧ガス雰囲気依存性を放射顕微鏡を用いて検討した。これらの検討を通して高電流密度動作等の極限動作への指針を得ることができた。本検討における結果は以下の通りである。ゲート電圧の上昇とともに全放射電流は急激に上昇するが、スポット数(FEA上の総チップ数に対する割合)は増加の後、飽和する。この飽和値はFEA内のマイクロチップの一様性に依存し、陰極形状の幾何学的均一性や陰極先端の吸着気体量などに依存し、均一性の良い試料で6095%であった。FEAの個別マイクロチップからの放射電流の安定性を評価するため蛍光板のスポット輝度測定を行った。全電流の変動率が0.5%以下の比較的安定な場合において、各マイクロチップは安定なものと不安定なものに大別された。さらに、不安定なチップにもステップ、スパイク状の変動を示すものと速いパルス状の変動を示すものに分けられた。ステップ、スパイク状の変動を示すものはイオン衝撃による変動の可能性がある。安定な放射電流を得るためにはイオン衝撃などの要因となる吸着気体分子の除去を行うことが有効であることが分かった。また、低圧ガス雰囲気依存性を調べたところ、特定のガス種において放射特性の均一性向上の効果が得られた。以上のようにFEAの放射電流の変動機構について検討を行うことができ、従来の手法では評価できなかった放射電流の均一性の検討を行うことができた。さらに低圧ガス雰囲気依存性を調べることにより放射電流の変動機構の確認、及び特定のガス種による均一性向上効果を確認できた。これらを組み合わせることにより高電流密度動作等の極限動作への指針を得ることができる。

さらに光電子放射顕微鏡(PEEM)の電子光学系(拡大率4万倍)を併用することにより、個別チップの放射電流の安定性を評価、解析した。放射電流強度の安定性は従来と同程度の安定性(10%)を得る場合においても、放射電流の指向性の変動を観測できることが分かった。(3)低圧ガス雰囲気によるFEA電子放射特性、特に放射電流特性の向上の検討FEAの放射特性の向上を目指して低圧ガス雰囲気中での電界放射動作を行った。低圧ガスとしては、水素、窒素、メタン、エチレンである。水素と窒素においてはイオン衝撃による吸着物の脱離と思われる放射電流の均一性や電流値に若干の特性向上がみられた。一方、炭化水素系のガスである、メタンとエチレンの場合は著しい放射電流の増大が観察され、特にエチレンではFNプロットの傾斜の変化、すなわち仕事関数の変化を伴うことも確認できた。これらの効果はガス排出後も継続した。電流密度の増加率は2倍であった。(ディスプレイなどへの応用が考えられる)(4)上記の解析で見出した放射電流指向性の変動を極端化するため、連携研究の一環として東北大学の研究班で試作されたSiFEAの低圧ガス雰囲気におけるFEA電子放射特性を引き続き検討しているが、今回は放射方向の変動の際にみられた特定方向への指向性を確認するために東北大学の研究班で試作された1チップSiFEAの特性を拡大観察した。現在までの検討ではSiの結晶方位に基づくような明確な放射方向の指向性を確認することはできていない。むしろ、マイクロチップ先端の吸着ガスの脱着現象に伴う放射方向の変動と考えられるような変化を観察した。(5)電流密度の向上を図るため、W面及びMo面をYOやZrOで修飾した陰極を検討した。YO/W(100)陰極では仕事関数2.1eV、ZrO/Mo(100)陰極では2.0eVとなり、従来のW電界放射陰極より10倍の電流密度を得ることができた。また、処理温度も800°C(従来より400度程度低い)と低減することができた。既存の放射顕微鏡に強拡大電子光学系を導入して、電界放射陰極列(FEA)の放射電流の安定性、個別微小陰極からの放射電流の安定性、放射電流の均一性、放射特性の雰囲気ガス依存性などを検討してきた。FEAはゲート電圧の上昇とともに全放射電流が上昇するが、放射顕微鏡の蛍光スクリーンに現れるスポット数(充分な放射電流で動作している個別微小陰極の数に対応する)は、飽和する傾向にあることを見いだした。この飽和値はFEA内の個別マイクロチップの一様性と密接に関係し、陰極形状の幾何学的均一性や陰極先端の吸着気体量などに依存することが判明した。また、この飽和値は試料によって異なっていた。個別微小陰極の放射電流の安定性の評価は、放射顕微鏡の蛍光板上における個別スポットの輝度変動を測定することで可能となった。全放射電流の変動率が0.5%以下の比較的安定な場合においても、個々の微小陰極の電流放射状態には不安定なものが多数含まれていた。電流変動の態様は、ステップ・スバイク状の変動を示すものと、速いパルス状の変動を示すものとに分類することができた。ステップ・スパイク状の電流変動については「ゲート電極に吸着していた気体分子がイオン化して個々の微小陰極先端に衝突することで誘起されて変動が発生する」というモデルをたてることで説明できた。
エタノール選択透過用多孔性配位高分子ＺＩＦ－８膜の開発

多孔質支持体上へZIF-8膜を合成した。ZIF-8膜の合成は二次成長法を用いた。支持体への種結晶塗布方法,合成条件を検討することで12 μmのZIF-8を得た。ガス透過試験の結果,理想分離係数はおよそKnudsen拡散支配と同等であったことから,微小な欠陥が存在していることがわかった。エタノール/水浸透気化試験を実施したところ,分離係数は0.69と疎水的なZIF-8の物性に反し,水が選択的に透過することがわかった。これはエタノールの吸着により,いわゆるGate-opening効果が発生し,分子径の小さな水の拡散が促進された結果,水選択的になったと推察した。ZIF-8膜の緻密化を目的として,支持体への種結晶塗布方法を検討した。スリップコーティング法を用いて種結晶を塗布し,洗浄工程を経ることで支持体上へ均一な種結晶塗布が可能となった。種結晶塗布後,二次成長法により製膜を実施した。二次成長には環境負荷低減を目的とし,有機溶媒の代わりに水溶媒により方法を選択した。二次成長条件として,合成温度および合成時の昇温速度について検討した。合成温度,昇温速度ともに膜の緻密性に影響するが,昇温速度は製膜性に強く影響する結果となった。得られた膜の膜厚は数μmであり,膜厚を大きく低減することができた。膜の透過性能を各種無機ガスを用いたガス透過試験にて評価したところ,ガス透過速度は大きく向上した。これは薄膜化が強く影響したものと考えられる。一方,選択性については,クヌーセン拡散をわずかに超えていたことから,緻密性は向上したものの未だ細孔よりも大きな微細な欠陥が存在しているものと思われる。次に,エタノール:水=50:50の条件で浸透気化性能を評価したところ,前年度と同様に水が選択的に透過したが,薄膜化によりその透過速度は大きく向上した。ZIF-8は分子の吸着により有機配位子(2ーメチルイミダゾール)が回転する(Gate-opening効果)。液相での分離に用いた場合,Gate-opening効果によりZIF-8の疎水性が低下し,分子径の小さな水の拡散が促進されたものと予想される。管状多孔質アルミナ支持体上へのZIF-8膜の製膜条件について検討した。ZIF-8膜の製膜は,アルミナ支持体へ種結晶を塗布し,その後,ソルボサーマル条件下(メタノール溶媒)で種結晶の二次成長させる手法を採用した。種結晶塗布条件,ソルボサーマル合成温度,合成時間,合成溶液組成について検討した結果,膜厚1020μmのZIF-8膜の形成を確認した。単成分ガス透過試験(He,N2,Ar)により膜の緻密性を評価したところ,本ZIF-8膜のガス透過機構はクヌーセン拡散支配であることがわかった。。これはZIF-8の細孔径を考慮すると完全な緻密膜ではなく,数ナノメートル程度の微細な欠陥(粒界やピンホールなど)が存在していることを示唆している。また,同様の条件で作製したZIF-8膜を用いて水/エタノール浸透気化実験で膜性能を評価したところ,水:エタノール=50:50の条件において,水を選択的に透過する結果となった。水,エタノールそれぞれの単成分蒸気吸着の結果からはエタノールが選択的に透過することが予想されたが,本結果はこれに反するものであった。この理由としては,ZIF-8の細孔開口部に存在する2-メチルイミダゾールの配位状態(メチル基と細孔開口部の位置関係)が大きく影響していることが予想される。一方で,先に述べた微小な欠陥に起因する可能性も否定できない。製膜時の環境負荷低減を考慮し,水溶媒を用いた製膜法について検討した。製膜手順はメタノール溶媒と同様とし,種結晶担持条件,二次成長時の水熱合成条件(温度,時間)について検討した。SEM観察の結果,ほぼ均一なZIF-8膜の形成が確認できたが,一方で微細なクラックも存在していた。今後,膜性能を評価し,製膜条件へのフィードバックが必要である。膜合成法の確立については概ね順調に進んでいる。ただし,微小な欠陥の存在が確認されていることから,現状の膜合成法については改善の余地がある。膜厚については,目標とした10μm以下の膜厚を達成できた。膜性能評価についてはガス透過試験による一次評価,水/エタノール浸透気化試験ともに実施し,予想に反した興味深い結果が得られている。本件については,より詳細な検討が必要である。膜合成条件が膜性能に与える影響については,十分な評価ができたとは言い難いため,今後も継続した評価が必要である。

膜のさらなる緻密化が必要であるため,膜合成条件について引き続き検討を続ける。特に,種結晶層の状態が膜欠陥の生成に影響している可能性があることから,種結晶の担持状態と膜性能の関係について評価する。具体的には,種結晶を多孔質支持体細孔内に担持し,それを成長させZIF-8/支持体の複合層を形成させることにより,欠陥のない緻密な膜を作製することを目指す。また,浸透気化試験結果より,ZIF-8膜は水選択性を示した原因について調査する。具体的には,欠陥のない膜による浸透気化性能評価および,ZIF-8結晶を用いた二成分吸着試験を実施し,ZIF-8膜の浸透気化特性に関する知見を得ることとする。また,浸透気化試験条件(試験温度,溶液組成)が膜性能に及ぼす影響についても引き続き評価する。上記課題が達成できた後,長期浸透気化試験により膜の耐久性について評価する。繰越金は当該年度における国際会議への参加を見合わせたために発生した。次年度の研究費は主に消耗品費として使用する。膜合成に必要な試薬類,多孔質支持体や,浸透気化試験装置の拡充に必要なガラス器具,バルブおよび配管部品,一次評価のガス透過試験用の試験ガスなどを主な用途として計画している。
高原子価金属化合物による酸化反応を利用した1、3−双極子発生手法の開発

筆者は,α-ヒドロキシイミノカルボン酸に対し,アルケン,またはアルキン類の存在下,硝酸アンモニウムセリウム(IV)(CAN)を作用させることによりニトリルオキシドを生成し,対応する付加生成物として4,5-ジヒドロイソオキサゾール,あるいはイソオキサゾール誘導体がそれぞれ得られることをすでに見出している。今年度の検討において,ニトリルオキシドの前駆体としてα-ヒドロキシイミノカルボン酸のみならず2-オキソアルドキシムも有効に活用でき,アシル(アロイル)ニトリルオキシドの発生に利用できることを見出した。たとえば,フェニルグリオキサール-1-オキシムに対しアクリル酸エチルの存在下CANを作用させると,生じたベンゾイルニトリルオキシドとアクリル酸エチルとの環状付加反応が進行し,3-ベンゾイル-4,5-ジヒドロイソオキサゾール-5-カルボン酸エチルが85%の収率で得られる。アシル(アロイル)ニトリルオキシドの効率の良い発生手法についてはわずかしか報告例がないが,本手法を用いることにより3-アシルイソオキサゾール誘導体を収率良く合成することができる。さらに,2-オキソアルドキシムに代え2-オキソアルデヒド-1-ヒドラゾンを用いれば,ニトリルオキシドと同様1,3-双極子の一種であるニトリルイミンを発生させることも可能なのではないかと考え,フェニルグリオキサール-1-アセチルヒドラゾンに対し,CANを作用させ反応を試みた。その結果,オレフィンとの付加生成物は得られなかったものの,自己環化生成物である1,3,4-オキサジアゾール誘導体が得られた。この化合物はニトリルイミンの発生を示唆するものと考えられる。