hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ボリル基を活用するベンザイン反応の位置制御

また、求核付加反応に用いる溶媒をピリジン系に変えることでメタ体が優先的に得られることを以前に発見していたが、本条件においても今年度の結果からフッ素源の使用量を低減させることで収率の改善が見られた。2.これまでに銅触媒を用いたボリルベンザインとアルキン、アリルクロリドとの三成分連結反応はボロン酸の保護基を変換することで位置選択性が逆転することを明らかとした。そこで、より高い選択性を発現させるために最適なホウ素上の置換基を計算化学を用いて調べた。その結果、以前の結果と同様にホウ素上の置換基として三次元的に嵩高いものとそうでないもので選択性に差が出てきた。今後本計算で得られた保護基が実際の実験でどの様な選択性を示すかを試す予定である。研究開始当初は計算化学と実験化学を並行しながら相補的に研究を推進する予定であった。しかし、予想していた以上にに副反応が優先的に得られることから、目的遂行のために副反応の原因を探していた。その結果、計算化学からも興味深い結果が得られたため、副反応のメカニズムを調べ、問題点の解決を行うために当初の予想よりも時間がかかり、遅れが生じた。しかし、副反応の原因や解決策を発見できたため、研究計画に基づく研究の遂行に対する影響は少ない。本課題では、ボリルベンザインを用いた種々の反応において、ホウ素の持つ性質を最大限利用することで、選択性を制御可能とすることを目的とした。最終年度ではまず、ボリルベンザインとアジドとの(3+2)反応において、ホウ素上の保護基の効果を検討した。従来のボリルベンザインの反応では、立体効果よりも電子的な効果の方が優位に現れていたが、ホウ素上の保護基によって、立体効果の強弱が変化することが判明した。この立体効果の強弱は、単純な置換基のかさ高さだけでなく、ボリル基の平面性が大きく関わっていることも実験および計算化学による遷移状態計算から示唆された。その結果から、ホウ素上の置換基を調整することで、選択性を制御できないかと考え検討を行ったが、ベンザイン反応に耐える最適な保護基を見出すには致らなかった。しかし、種々の保護基を持つボリル基が、ベンザイン反応の遷移状態においてどの様な振る舞いを見せるか、どの程度立体的な影響を持つのかの知見を得ることができた。また、アミン類の求核付加反応では、溶媒の性質によって選択性が大きく変化するという知見が以前からあったため、さらに詳細にその効果を調べるべくホウ素上の保護基と溶媒それぞれの効果について検討した。その結果、保護基の中でも水素結合を容易に形成できる部位を持つボリル基が、溶媒効果による選択性の変化に敏感であることが判明した。以上の結果から、ボリルベンザインはホウ素の持つ独特な性質により、反応条件を少し変化させるだけで、反応性・選択性の大幅な変化を生みだすことが可能であると示すことができた。これらの選択性制御法を利用することで、ボリルベンザインを利用した新しい多環式化合物の合成が期待できる。平成28年度はホウ素の保護基の嵩高さや水素結合を利用した選択性制御を行った。平成29年度は前年度得られた結果の基質一般性を確かなものとする(計画1、2)のと同時に、前年度とは異なる性質を利用した選択性制御(計画3、4)に取り組み、反応の種類に応じて自在に選択性制御が可能であることを示す予定である。1計算化学による選択性制御のデザイン2求核付加反応における基質および官能基一般性の検討3ホウ素上の保護基を配位子として利用した金属触媒反応4ホウ素の平面とボレートの立体を利用した三次元的な嵩高さの制御
超高周波高温超伝導体点接触ジョセフソン接合の製作

我々は、Nb/YBCO点接触接合を用い、高温超伝導体ジョセフソン接合では、世界最高周波数である1.3THzで交流ジョセフソン効果(シャピロ・ステップ)を観測してきたが、本来高温超伝導体ジョセフソン接合に期待される10THz程度での応答に比べ、まだ低周波であった。これは、接合のlcRn積が1mV程度と素子性能が低いためである。そのため、高品質接合の製作が課題であったが、接合製作の再現性もより重大な問題であった。すなわち、これまでの最高応答はCVDで成膜された高品質高温超伝導体薄膜で実現したが、製作条件の変動に伴い、ジョセフソン電流も示さなくなった。これは、表面が劣化超伝導層で覆われたからである。高温超伝導体は大気中で劣化しやすいので、この点を克服するため、Brによる表面の化学エッチングを本研究では試みた。スパッタ法により成膜されたあまり高品質ではない薄膜を用いたところ、1回だけ従来よりよい応答を示す接合が形成されたが、再現性はなかった。このため、CVD膜に匹敵するよい薄膜の製作をめざし、レーザアブレーション法によるYBCO薄膜の製作を行った。結果としては、Tcが90Kの通常よいとされる膜は得られたが、ジョセフソン接合形成はできなかった。これは、化学エッチングを行うとしても、まだ厚い表面劣化層があり、この厚すぎる劣化層の除去が、膜にダメージを与える結果と結論した。今後は、表面のよい劣化層の薄い薄膜の成膜条件の解明と化学エッチングを組み合わせ、高品質ジョセフソン接合の製作を行い、より高周波での応答の測定をおこなう。
ゲノム編集を用いた大腸鋸歯状腺癌オルガノイドの樹立

大腸鋸歯状腺癌の発生、進展における必要十分な遺伝子異常を同定することを目的として、本年度は以下の通り研究を実施した。1)Cdx2ノックアウト及びBrafV600E変異を導入した大腸鋸歯状腺癌マウスモデルを詳細に解析し、ヒトの大腸鋸歯状腺癌と共通して高発現していた遺伝子ADAM28の検討を行った。ADAM28はmembrane-anchored proteinのうちの一つであり、sprising variantとして膜型のADAM28mと分泌型のADAM28sが存在している。肺癌、乳癌等で腫瘍促進的な機能が報告されているが大腸癌における詳細な解析は未だなされていなかった。qRT-PCR法を用いて主要なdriver gene mutationであるK-RAS, BRAF変異を有する大腸癌におけるADAM28の発現を検討したところ、ADAM28mはBRAF変異大腸癌でのみ高発現を認め、ADAM28sはK-RAS, BRAF変異いずれにおいても高発現が認められた。大腸癌細胞株を用いた検討でも同様の結果が得られた。大腸癌臨床検体におけるADAM28の発現は22%(34/149例)で認められ、深達度、リンパ節転移の有無、stageの進行と優位に相関し、独立した予後不良因子であった。ADAM28中和抗体を用いた大腸癌細胞株、大腸癌オルガノイドにおける解析ではcell cycleの停止が誘導され、大腸癌の増殖能が抑制された。2)外科的に切除された大腸癌を材料にしたオルガノイドを作成しライブラリー化を目指した。現在までに25例樹立、維持に成功している。これらのオルガノイドは個別の臨床病理学的因子と比較検討が可能であり、早期診断、治療効果予測への応用が期待できる。計画に従ってオルガノイドの樹立に順調に成功している。CRISPR Cas9を用いたオルガノイドにおける遺伝子変異の導入によるCDX2ノックアウトには成功したものの、BRAFV600Eの点突然変異の導入に関しては、現在のところ成功に至っていない。細胞株レベルでの技術的な検証は行っており、引き続き鋸歯状腺癌の形質を有するオルガノイドの作成に取り組む。また鋸歯状腺癌の可能性が高いMSI-H/BRAFV600Eの形質を有した3例の大腸癌症例からのオルガノイドの樹立に成功しており、現在、培養、維持を行なっている。大腸鋸歯状腺癌マウスモデルから新規に同定したADAM28の詳細な検討は順調に行われた。ADAM28sとADAM28mそれぞれにおいて解析を進めた。ADAM28mはBRAF変異大腸癌における特異的な高発現が認められたことから大腸鋸歯状腺癌の新規診断マーカーとしての役割が期待された。ADAM28sにおいては大腸癌の臨床検体、癌細胞株、癌オルガノイドを用いて発現、機能解析を行った。ADAM28に関する研究は順調に進行しているが、オルガノイドを用いた鋸歯状腺癌に対する新たな知見を得るために更なる研究が必要である。研究計画に従って実験を推進する予定である。2018年度での検討によってオルガノイドへの遺伝子導入への技術的な課題はおおむね検証しえた。オルガノイドへの遺伝子導入を進め、鋸歯状腺癌オルガノイドモデルの樹立を目指す。ADAM28に関しては更なるデータの解析を行い、ADAM28mに関しては診断マーカーとして、ADAM28sに関しては治療標的としての臨床応用への可能性を模索する。具体的にはADAM28m特異的な免疫染色による陽性率の検討や蛍光抗体を用いたより詳細な発現機能解析を予定している。

CRISPR Cas9を用いたオルガノイドにおける遺伝子変異の導入によるCDX2ノックアウトには成功したものの、BRAFV600Eの点突然変異の導入に関しては、現在のところ成功に至っていない。細胞株レベルでの技術的な検証は行っており、引き続き鋸歯状腺癌の形質を有するオルガノイドの作成に取り組む。また鋸歯状腺癌の可能性が高いMSI-H/BRAFV600Eの形質を有した3例の大腸癌症例からのオルガノイドの樹立に成功しており、現在、培養、維持を行なっている。大腸鋸歯状腺癌マウスモデルから新規に同定したADAM28の詳細な検討は順調に行われた。ADAM28sとADAM28mそれぞれにおいて解析を進めた。ADAM28mはBRAF変異大腸癌における特異的な高発現が認められたことから大腸鋸歯状腺癌の新規診断マーカーとしての役割が期待された。ADAM28sにおいては大腸癌の臨床検体、癌細胞株、癌オルガノイドを用いて発現、機能解析を行った。ADAM28に関する研究は順調に進行しているが、オルガノイドを用いた鋸歯状腺癌に対する新たな知見を得るために更なる研究が必要である。研究計画に従って実験を推進する予定である。2018年度での検討によってオルガノイドへの遺伝子導入への技術的な課題はおおむね検証しえた。オルガノイドへの遺伝子導入を進め、鋸歯状腺癌オルガノイドモデルの樹立を目指す。ADAM28に関しては更なるデータの解析を行い、ADAM28mに関しては診断マーカーとして、ADAM28sに関しては治療標的としての臨床応用への可能性を模索する。具体的にはADAM28m特異的な免疫染色による陽性率の検討や蛍光抗体を用いたより詳細な発現機能解析を予定している。
魚類の塩類細胞におけるイオンのベクトル輸送機構モデルの確立

1.前年度に研究代表者は,従来の知見では魚類の海水型イオン排出性塩類細胞にのみ発現するとされていたcation chloride cotransporter (CCC)が淡水型イオン吸収性塩類細胞にも発現し機能していることを示唆するデータを得た.本年度は,まずティラピアの鰓から4種類のCCCアイソフォームをクローニングした.次に,real-time PCRによってmRNAのtissue distributionと淡水-海水移行時の継時変化を測定したところ,淡水および海水の鰓・卵黄嚢上皮で強く発現するCCCがそれぞれ1種類ずつ存在することが明らかになった.さらに,この2種類のCCCを特異的に認識できる抗体を作成し免疫染色を行ったところ,2種類のCCCは同一細胞に局在せず,淡水型塩類細胞のapical membraneおよび海水型塩類細胞のbasolateralmembraneにそれぞれ特異的に局在することが明らかとなった.これらの結果は,これまで混迷を極めていた塩類細胞のイオン吸収機構研究に解明の糸口を与えるものである.2.その生態的特徴から海水耐性が異なると予測されるサケ科魚類3種,レイクトラウト,ブルックトラウトおよび大西洋サケについて,海水耐性と鰓のイオン輸送体の局在様式等を比較したところ,レイクトラウトとブルックトラウトはある程度の海水適応力を備えているものの,淡水海水移行時における塩類細胞の分布様式の変化が大西洋サケと大きく異なることが明らかとなった.レイクトラウトとブルックトラウトはサケ科の中で最も原始的とされるSalvelinus属に属しているため,これら2種の海水適応様式はサケ科魚類の祖先種が備えていたものと相同である可能性が考えられる.この成果をJ Exp Biol誌上で公表した.1.広塩性魚類の塩類細胞は淡水環境ではイオンの吸収,海水環境ではイオンの排出に関与していると考えられているが,従来,淡水型塩類細胞と海水型塩類細胞を機能的に分類することは不可能であった.研究代表者は,広塩性魚ティラピア胚の塩類細胞について,イオン輸送に関与する3種のイオン輸送体を免疫蛍光3重染色によって可視化し,淡水型塩類細胞と海水型塩類細胞を機能形態的に明瞭に区別することに成功した.この成果はJ Exp Biol誌において公表されたが,高い評価を受け,同誌の巻頭記事およびScience誌のEditors' Choice欄においても紹介されることとなった.2.研究代表者らは塩類細胞の新規in vitro培養系として,yolk ball incubation systemを既に確立しているが,本年度は,yolk ballが淡水・海水の両環境において無傷の胚と同じようにClイオン濃度の調節を能動的に行っていることを確認した.さらに,yolk ballの塩類細胞は,前述の無傷の胚の塩類細胞と同じように,淡水型と海水型に明瞭に区別出来ることを確認した.これらの成果はJ Exp Biol誌において公表された.3.研究代表者は平成15年から淡水型・海水型それぞれの塩類細胞に特異的なイオン輸送体の遺伝子クローニングに取り組んでおり,海水型特異的な輸送体遺伝子については比較的短期間でfull sequenceを得ることに成功したが,淡水型特異的遺伝子に関しては困難を極めていた.しかし,本年度ついに淡水型の候補遺伝子のfull sequenceを得ることに成功した.現在mRNAレベルの解析を終え,特異抗体の作成にも成功している.今後タンパクレベルの解析を進め,来年度中には成果を投稿する予定である.1.前年度に研究代表者は,従来の知見では魚類の海水型イオン排出性塩類細胞にのみ発現するとされていたcation chloride cotransporter (CCC)が淡水型イオン吸収性塩類細胞にも発現し機能していることを示唆するデータを得た.本年度は,まずティラピアの鰓から4種類のCCCアイソフォームをクローニングした.次に,real-time PCRによってmRNAのtissue distributionと淡水-海水移行時の継時変化を測定したところ,淡水および海水の鰓・卵黄嚢上皮で強く発現するCCCがそれぞれ1種類ずつ存在することが明らかになった.さらに,この2種類のCCCを特異的に認識できる抗体を作成し免疫染色を行ったところ,2種類のCCCは同一細胞に局在せず,淡水型塩類細胞のapical membraneおよび海水型塩類細胞のbasolateralmembraneにそれぞれ特異的に局在することが明らかとなった.これらの結果は,これまで混迷を極めていた塩類細胞のイオン吸収機構研究に解明の糸口を与えるものである.2.その生態的特徴から海水耐性が異なると予測されるサケ科魚類3種,レイクトラウト,ブルックトラウトおよび大西洋サケについて,海水耐性と鰓のイオン輸送体の局在様式等を比較したところ,レイクトラウトとブルックトラウトはある程度の海水適応力を備えているものの,淡水海水移行時における塩類細胞の分布様式の変化が大西洋サケと大きく異なることが明らかとなった.レイクトラウトとブルックトラウトはサケ科の中で最も原始的とされるSalvelinus属に属しているため,これら2種の海水適応様式はサケ科魚類の祖先種が備えていたものと相同である可能性が考えられる.この成果をJ Exp Biol誌上で公表した.
２光子励起顕微鏡を用いたNASH進行早期診断における客観的指標の確立

非アルコール性脂肪性肝炎(NASH)の発生率は増加している。NASH確定診断は、肝組織病理学的検査が必要である。光学イメージングは、生体内細胞レベルで構造、形態および分布を視覚化できる。線維化は、第2高調波発生(SHG)と呼ばれる非線形光学現象で、無染色で直接観察することができる。本研究では、NASHモデルマウスの肝組織のSHGと自己蛍光(AF)イメージングを行った。3次元SHGとAFイメージング、最大強度投影法(MIP)での画像処理、統計解析で、肝表面や肝実質での線維化と形態学的変化を観察した。この研究で行った定量的SHG、AFイメージング法は、NASHの診断に適用することができた。今年度の予定としてNASHモデルマウスを用いて、NASH進行における2光子励起顕微鏡による新たな客観的指標を検討した。NASHへの病期進行に伴って、主に肝表面のコラーゲン線維の構築の乱れを2光子励起顕微鏡を用いた第二次高調波発生(SHG)イメージとしてとらえることができ、その変化を画像解析ソフトにてNASH進行におけるSHGシグナルの有意な変化としてとらえることができた。肝表面のコラーゲン線維の構築は、従来の病理組織検査では確認することができない新たな評価ポイントとして有用であると考えられた。また、2光子励起顕微鏡を用いた肝内部の観察では、無染色でビタミンAを中心とした肝内部の自家蛍光の有意な変化をとらえることもできた。以上、NASHモデルマウスを用いてNASHへの病期進行における客観的評価方法の確立という研究成果を得ることができ、論文投稿や、学会発表でもこれまでの成果を報告することができ、本年度の予定は順調に遂行できていると考えられた。今後の研究推進の方策として、本年度で得られた新たな評価ポイントを指標に、引き続きNASHモデルマウスを用いて、治療(栄養療法など)介入を行う。治療介入後のNASHの改善過程において新たな評価ポイントに可逆的な改善が認められるかを確認する。2光子励起顕微鏡で得られたSHGシグナルの結果と、他のバイオマーカーとの比較を行うことで、このSHGシグナルによる評価方法が、NASH進行例の悪化を予測する新たな客観的指標になると同時に、改善を予測しうる新たな客観的指標となりうることを確認する。内分泌代謝
斜流ターボ機械の羽根車とベーンレスディフューザのマッチングに関する研究

準三次元流れ解析により、種々の形状の斜流羽根車の内部流れの計算を行い、これらの中から、羽根車出口においてハブ,シュラウド間で流れに偏りが少なく、高性能が期待できる形状の羽根車を選んで、これを試作した。送風機のディフューザ形状は、半径流移行形のベーンレスディフューザとし、羽根車の出口の速度分布に対し最適性能を与えると考えられる形状を計算し、これを試作した。実験は3孔コブラ形ピトー管を用いて、羽根車入口,羽根車出口およびディフューザ内を詳細にトラバース測定して、実験結果から羽根車とディフューザのマッチングの検討を行い、以下のような結論を得た。1.試作した羽根車出口のハブ,シュラウド間の子午線方向の速度成分は、理論値に近い一様な分布が得られた。2.羽根車出口の接線方向速度成分は、理論値と比べて大きく隔り、ハブ側で理論値よりも小さな値を示した。この実験結果から、高比速度斜流羽根車ではハブ側のすべり速度が大きくなる可能性があることがわかった。3.2に示した原因により、試作した羽根車とディフューザの組合せでは、ディフューザの下流域において、シュラウド側壁面近傍に逆流域が生じた。4.以上の実験結果から、試作した羽根車とディフューザのマッチングは、ディフューザの半径流移行部の曲率をより小さくとるか、羽根車の羽根数をより多くすることにより適切なものになることが推定できる。4に示した事項については現在実験を進行中である。
色素細胞をモデルとした幹細胞維持機構の解明

1.色素幹細胞およびそのニッチを構成する細胞に特異的に発現する遺伝子の単離色素細胞特異的にGFPを発現させたトランスジェニックマウスを作成し、色素幹細胞、分化した色素細胞、および、色素幹細胞の周囲に存在するニッチ様細胞を単離した。それぞれの単一の細胞からcDNAライブラリーを作成し、サブトラクションクローニング法により、色素幹細胞に強く発現する遺伝子またはニッチ様細胞に強く発現する遺伝子をそれぞれ濃縮した。これら濃縮したクローン約7000クローンをピックアップし、純化したDNAをナイロン膜に固定化し、マクロアレーを作成した。このマクロアレーを用いて、ディファレンシャルハイブリダイゼーション法により、幹細胞またはニッチ様細胞に特異的に発現するクローンを選別した。こうして選別したクローン全てについてシークエンス解析を行い、最終的に、約100種類の幹細胞特異的遺伝子と約150種類のニッチ様細胞特異的遺伝子を単離することに成功した。これらの中には、転写因子、レセプター、増殖因子など、幾つかの興味深い遺伝子が含まれており、現在、これらの遣伝子の幹細胞維持に関わる機能を調べている。2.色素幹細胞の発生様式の観察と毛周期進展に伴う色素幹細胞の分裂様式の解明幹細胞の発生の様式を明らかにする目的で、色素細胞にLacZレポーター遺伝子を発現するトランスジェニックを用いて、毛包発生過程における色素幹細胞の動態を観察した。胎児期に神経冠細胞から分化した色素前駆細胞は基底膜に接着しながら表皮を移動し毛包へと侵入し、毛包の伸長に伴い毛母基方向へ移行した。その後、生後2日目には、毛母基へ移行し分化した色素細胞とバルジ部位に留まる細胞とに分かれた。生後25日の間にバルジ部位は生体の色素幹細胞と同じ表現型を示すようになり、色素前駆細胞から色素幹細胞への運命決定がこの時期に起こることが示唆された。平成14年度は主に色素幹細胞の研究のための基盤技術の開発に充てた。1.色素細胞特異的トランスジェニックマウスの作成色素幹細胞の研究のための基礎的ツールとして各種トランスジェニックマウスを作成した。(1)色素幹細胞の生体内での動態を観察するために色素細胞特異的GFP発現マウスを作成した。GFPの発現解析により色素特異的に発現していることを確認した。(2)共同研究によりDCT(色素細胞特異的遺伝子)にCreリコンビナーゼをノックインしたマウスを入手し、レポーターマウスと交配させることで、色素特異的に遺伝子組み換えが起こることを確認した。これにより、今後、色素幹細胞内で各種遺伝子をコンディショナルノックアウトすることが可能になり、遺伝子の機能解析が容易になると期待している。(3)色素幹細胞内または上皮細胞内で後天的に遺伝子変異を誘導するために、CreER(タモキシフェン依存的に誘導されるリコンビナーゼ)を発現する2種類のトランスジェニックマウスを作成した。現在有効性を確認中。(4)色素細胞内で遺伝子を強制発現させる系を構築するために、色素細胞特異的Tva(RCASウイルスレセプター)発現マウスを作成した。現在有効性を確認中。2.色素幹細胞の単離マウス表皮より個々の毛包を単離する方法を開発した。この方法を用いて、上記の色素細胞特異的GFP発現トランスジェニックマウスから毛包を単離し、幹細胞が存在するバルジ部位を切り取った後に、タンパク分解酵素により細胞を解離させGFP陽性の色素幹細胞を単離することに成功した。3.単一の色素幹細胞からのcDNAライブラリーの作成色素幹細胞の維持に関わる遺伝子を同定するために、上記のようにして単離した個々の幹細胞よりcDNAライブラリーを作成した。

今後このライブラリーを用いて、色素幹細胞の中での遺伝子発現パターンを解析すると同時に、サブトラクト法により幹細胞特異的な遺伝子を同定することを試みる。1.色素幹細胞およびそのニッチを構成する細胞に特異的に発現する遺伝子の単離色素細胞特異的にGFPを発現させたトランスジェニックマウスを作成し、色素幹細胞、分化した色素細胞、および、色素幹細胞の周囲に存在するニッチ様細胞を単離した。それぞれの単一の細胞からcDNAライブラリーを作成し、サブトラクションクローニング法により、色素幹細胞に強く発現する遺伝子またはニッチ様細胞に強く発現する遺伝子をそれぞれ濃縮した。これら濃縮したクローン約7000クローンをピックアップし、純化したDNAをナイロン膜に固定化し、マクロアレーを作成した。このマクロアレーを用いて、ディファレンシャルハイブリダイゼーション法により、幹細胞またはニッチ様細胞に特異的に発現するクローンを選別した。こうして選別したクローン全てについてシークエンス解析を行い、最終的に、約100種類の幹細胞特異的遺伝子と約150種類のニッチ様細胞特異的遺伝子を単離することに成功した。これらの中には、転写因子、レセプター、増殖因子など、幾つかの興味深い遺伝子が含まれており、現在、これらの遺伝子の幹細胞維持に関わる機能を調べている。2.色素幹細胞の発生様式の観察と毛周期進展に伴う色素幹細胞の分裂様式の解明幹細胞の発生の様式を明らかにする目的で、色素細胞にLacZレポーター遺伝子を発現するトランスジェニックを用いて、毛包発生過程における色素幹細胞の動態を観察した。胎児期に神経冠細胞から分化した色素前駆細胞は基底膜に接着しながら表皮を移動し毛包へと侵入し、毛包の伸長に伴い毛母基方向へ移行した。その後、生後2日目には、毛母基へ移行し分化した色素細胞とバルジ部位に留まる細胞とに分かれた。生後25日の間にバルジ部位は生体の色素幹細胞と同じ表現型を示すようになり、色素前駆細胞から色素幹細胞への運命決定がこの時期に起こることが示唆された。
脊髄損傷後の脊髄浮腫におけるサイトカインの作用とその制御法の解明

1.脊髄損傷モデルラットのMRIによる脊髄輝度変化の観察脊髄損傷ラットを作製して、損傷後の脊髄の所見をMRIを用いて観察した。脊髄損傷後6時間でT2強調画像で脊髄内に高輝度変化が認められた。損傷後48時間では輝度変化は上下に拡大していた。T1強調画像では、脊髄の低輝度変化が認められたが、時間経過による損傷の拡大は明らかでは無かった。2.脊髄損傷モデルラットの血中および髄液内のサイトカインの濃度の変化脊髄損傷後の血中および髄液内のサイトカインの濃度を、ELISAを用いて、損傷後3、6、12、24、48時間で測定した。サイトカインとしてTNF-α、IL-1β、IL-6の測定を行ったが、血中および髄液内のサイトカインの濃度は測定出来なかった。3.脊髄損傷モデルラットの組織観察損傷脊髄をパラフィンで包埋してHE染色を行い観察した。脊髄縦断面での観察では、脊髄の灰白質を中心に血腫がみられ、損傷の範囲は損傷部を中心にして紡錘形に約1-2cmの範囲に広がっていた。脊髄横断面での観察でも同様の所見がみられ、脊髄横断面の縮小も観察された。免疫組織による、横断面切片でのTNF-α、IL-1βの染色では、TNF-α、IL-1βが損傷から12時間は確認されたが、24時間以降は染色されなかった。1.脊髄損傷モデルラットのMRIによる脊髄変化の観察:損傷後6時間でT2強調画像で脊髄内高輝度変化が観察され、48時間では輝度変化の領域が上下に広がっていた。T1強調画像では脊髄内に低輝度変化が認められたが、時間的な変化は明らかではなかった。2.脊髄損傷モデルラットの血中、髄液中のサイトカインの変化:脊髄損傷後の脊髄液内及び血中のサイトカインを、損傷後3、6、12、24、48時間で、ELISAを用いて測定した。TNF-α、IL-1β、IL-6を測定したが、髄液および血液中では、サイトカインの濃度の上昇は測定不可能であった。3.脊髄損傷モデルラットの組織観察:損傷脊髄をパラフィンで包理してHE染色を行い観察した。脊髄の灰白質を中心にして血腫が認められ、損傷の範囲は損傷部位を中心にして紡錘型に約1-2cmの範囲に広がっていた。
ロドプシンにおける高効率なG蛋白質活性化を生み出すリガンド結合サイトの分子構築

交付申請書に記載の研究計画に沿って下記の研究を行った。昨年度にロドプシンの細胞外第2ループ(ECL2)のC末端側およびN末端側で切断したロドプシンのフラグメントからロドプシンを再構成できることを発見した。そこで、この切断部位を利用して、そのN末端およびC末端側を共発現させ、ECL2の合成ペプチドとともにロドプシン分子が再構成できるかを検討した。フォールディングに関係すると考えられるさまざまな条件(pHの調製、ジスルフィド結合の有無、フォールディング促進剤の添加、フラグメント発現量の調節など)を変化させて検討したが、現在のところ再構成には至っていない。今後も発現系の変更・改良に取り組む予定である。一方、N末端側あるいはC末端側で切断したロドプシンの反応過程を検討したところ、興味深いことに、N末端側で切断したロドプシンでは、活性状態の生成・崩壊速度が遅くなることを見いだした。一般に蛋白質のある部分に切断を加えると蛋白質部分がフレキシブルになり反応は速く進むと考えられるが、実験結果は逆になった。この結果は、反応に伴うECL2の動きがヘリックスの動きと連動していることを示し、活性状態に至る蛋白質部分の構造変化を考察するうえで重要な情報を与えると期待される。2.塩化物イオン依存的波長シフトに関与するアミノ酸残基の同定これまでの研究から、Cl効果に関与するアミノ酸残基はN末端から181番目に存在するヒスチジン残基が重要であると考えられてきた。しかし、我々のマウス緑錐体視物質の研究から、Cl効果に関与するアミノ酸残基はさらに2つ存在し、齧歯類の視物質間でのCl効果の違いはこれら3カ所のアミノ酸残基の違いですべて説明できることが明らかになった。G蛋白質共役型受容体(GPCR)は細胞外からの刺激を受容して構造変化し、G蛋白質を活性化する。この構造変化過程は、(1)細胞外領域へのアゴニストの結合、(2)膜貫通ヘリックスの再配置、(3)細胞質側領域の構造変化、の3段階に分離できる。これらが時間的・空間的に制御されることがGPCRの機能発現に重要である。本年度は交付申請書に記載の計画に沿って下記の研究を行った。1. β-シート構造を含むECL2のN末端側とC末端側について、切断してもロドプシンが再構築できる部位を探索し、両側について切断箇所を設定できることを明らかにした。また、N末端側あるいはC末端側に切断をいれたロドプシンの反応過程を検討した。一般に切断を加えると蛋白質部分がフレキシブルになり反応は速く進むと考えられるが、興味深いことに、N末端側に切断をいれたロドプシンでは活性状態の生成・崩壊速度が遅くなることがわかった。2.マウスの緑色感受性ロドプシン(マウス緑)はCl-結合サイトを構成するヒスチジン残基を持たないため、他のメンバーに比べて短波長シフトした吸収極大波長を示す。これまでの研究から、ヒスチジン残基のみを導入してもマウス緑を培養細胞系で発現させることができないことが知られている。そこで、我々はどの残基を置換するとCL-結合サイトを持つマウス緑が発現するかを検討し、一つのアミノ酸残基の置換で発現するようになることを発見した。この発見はECL2の立体構造を考察するうえで重要な情報を与える。
置換イソベンゾフランの多成分連結法の開発と新規有機半導体材料の創製

本研究では、潜在的に高い可能性を秘めながらも、その合成的利用が制限されていたイソベンゾフランに着目し、これの新たな反応性の発掘と反応集積化法の開発により、多環式芳香族骨格を迅速に構築するための合成方法論の開拓を目指した。その結果、置換イソベンゾフランの新規合成法の開発を基盤として、イソベンゾフランとベンザインの連続的な環付加反応を駆使し、機能性の面から興味の持たれる置換ポリアセンの合成に成功した。先に我々はオルトホルミル安息香酸エステルに対するアリールグリニャール反応剤の二重求核付加反応を鍵として、ジアリールイソベンゾフランがワンポットで合成できることを見出している。本年度は、この置換イソベンゾフラン合成法をもとに、同一分子内にベンザイン発生部位を持つイソベンゾフランの多成分連結反応を駆使した置換ポリアセンの合成を検討した。具体的には、ジブロモイソベンゾフランをベンザイン発生部位が潜在するベンザインアクセプターとして利用して適切な条件で反応を行うと、ベンザインの連続的な環付加反応によって多環式構造がワンポットで合成できることを明らかにした。また、これらの化合物を酸性条件で芳香族化させることによって対応する置換ペンタセンに誘導できることが分った。次に、新規高反応性分子であるジデヒドロイソベンゾフランをコアとする多成分連結反応を試みた。すなわち、イソベンゾフランに対して種々の有機金属種を作用させ、ハロゲン-金属交換を鍵とするジデヒドロイソベンゾフランの発生を試みたところ、n-BuLiあるいはPhLiが発生剤として有効であることを見出した。そこで、適切な補足剤の共存下でこの反応を行うと[2+4]環付加反応によって、多環式骨格が迅速に構築できることを見出した。また、これを足掛かりとして、反応系内で順次発生させたジデヒドロイソベンゾフランをイソベンゾフラン骨格に連続的に連結させることも可能であった。この手法によって得られる生成物は、高度にπ共役系が拡張されたイソベンゾフランと見なすことができるが、その独特なπ電子構造に由来する物性や反応性にも興味が持たれる。実際、適切な条件ではいくつかの化合物について、その芳香族化によって高度にπ共役系が拡張されたπ電子系分子の合成が可能であることが分った。イソベンゾフランは、その独特なπ共役構造に基づく特徴的な物性や反応性を秘めている。例えば、イソベンゾフランをジエン成分とする[4+2]環付加反応を利用した多環式化合物の合成は、その好例である。しかし、イソベンゾフランはその高い反応性のため、用事調製されるのが専らであり、その合成的利用は限定されている。一方、最近我々は、これまで取り扱いが難しいと考えられていたイソベンゾフランを、適切な条件で純粋に単離・精製できることを見出している。この貴重な発見を鍵として、独自の分子変換を行う機会に恵まれている。しかし、この合成法では、反応の完結のために同モル量のテトラジンが必要であること、また副生成物として同モル量のジアジンが生じることから、経済性や原子効率の点で満足のいくものではない。そこで本研究では、多様なイソベンゾフランを効率良く合成するための新しい合成法の開発とこれを基盤とする新しい機能性分子の創製を目指して研究を行った。その結果、オルトホルミル安息香酸エステルへの二重求核付加反応を鍵としてイソベンゾフランがワンポットで合成できることを見出した。すなわち、オルトホルミル安息香酸メチルに対して、フェニルマグネシウムブロミドを作用させ、アルデヒド部位への選択的な求核付加と引き続く分子内環化反応によってラクトンを得た後、再度フェニルマグネシウムブロミドを作用させると、対応するジフェニルイソベンゾフランが収率良く得られることが分った。さらに、この反応では異なるGrignard反応剤を順次作用させることによって、非対称型のイソベンゾフランを簡便に合成することを明らかにした。平面10π系のイソベンゾフランは、その独特な化学構造に由来する興味深い反応性を有しているが、その高い反応性のため合成的利用は、事実上、適当な前駆体から反応系内で発生させる方法に限られていた。これに対して、最近我々は、適切な条件で合成した後、不活性ガス中で単離・精製を行うと、これまで不安定であると考えられていたイソベンゾフランを化学的に純粋に合成できることを見出している。また、これとは別にオルトホルミル安息香酸エステルに対するアリールグリニャール反応剤の二重求核付加反応を鍵として、ジアリールイソベンゾフランがワンポットで合成できることも明らかにしている。本年度は、ベンゾシクロブテノンへの求核付加と四員環の酸化的開裂を利用することにより、置換イソベンゾフランの新たな合成ルートを開拓することができた。特に、アルキニルリチウムを求核剤として用いることにより、上述の方法では困難であったジアルキニルイソベンゾフランが効率良く合成できることが明らかになったことは、特筆すべき点である。

次に、これらの合成法をもとにして得られる各種イソベンゾフランの潜在的反応性を探った結果、これとエポキシナフタレンとの立体選択的な環付加反応により、多環式骨格が迅速に構築できること、また、これらの化合物を酸性条件で適切に芳香族化させると、対応する置換テトラセンへ誘導できることが分った。この環付加反応とベンザインの[4+2]環付加反応を組み合わせることにより、機能性の面から興味の持たれる電子受容型の置換ペンタセンの合成が可能であることも見出した。さらに、ジエポキシアントラセンをコアとする環選択的なイソベンゾフランの発生とこれを利用した連続的な環付加反応によって、置換基の位置の異なる多環式芳香族化合物の相補的な合成を達成した。有機合成化学イソベンゾフランの新しい合成法を基盤として多環式骨格構築法の開発を展開することができた。また、新規高反応性分子であるジデヒドロイソベンゾフランの効率的発生法を見出すことができた。これらは、高度に縮環したπ電子系分子を合成する上で、有用な知見である。置換イソベンゾフランのワンポット合成法の開発に成功した。この知見はイソベンゾフランを母核とする新奇π共役系分子創製のための有効な知見である。上記のように、1)イソベンゾフランをコアとする連続的環付加反応、2)ジデヒドロイソベンゾフランの効率的発生を鍵とする環付加反応、の二つの反応を見出しており、これらを基盤としてさらなる環構造の伸長と芳香族化によって、ポリアセンライブラリーの構築を図る。オルトホルミル安息香酸メチルへのGrignard反応剤の二重求核付加反応を鍵として、種々の置換イソベンゾフランを簡便に合成することを明からかにしたが、今後この反応の応用・展開としてベンゼン、ビフェニレン、アルキンをπ連結ユニットとするイソベンゾフランオリゴマーの合成に取り組む。これまで、イソベンゾフランオリゴマーはほとんど手付かずの分子群であり、これらの分子の合成を通じて新しい物性の開拓と機能性分子の創製を目指す。当該年度の研究の遂行において硝子器具の破損などによる新品への交換が当初想定していたものよりも少なく、計画していた硝子器具の購入を見送ったため。実験を強力に押し進めるため、試薬の購入のために主に使用する。硝子器具の購入にも一部あてる。該当なし
青果物の低温障害に関する電気生理学的研究

青果物の品温低下に伴うインピーダンスの絶対値変化を20°Cから0°Cまでの範囲にわたって、一定周波数について測定した。いずれの青果物でも、インピーダンス値は温度低下につれて一定の割合で増加したが、低温耐性の弱いものではインピーダンス値の変化割合が特定の温度域で突然変化する傾向がみられた。その温度域は、従来から報告されている低温障害発生温度と、おおむね一致していた。しかし、このような傾向は、全ての青果物で安定して観察されたわけではなく、測定技術上に多くの問題点があるように思われた。なかでも、青果物に対する測定電極の接触状態が温度変化や蒸散の影響を受けて、測定期間中に変化することが最大の問題であると考えられた。次に、LCZメータを用い、100Hzから20KHzまでの範囲にわたってインピーダンスと位相角を測定し、Cole-Cole円弧則を用いて細胞膜の容量成分と抵抗成分の温度特性を中心に、より詳細な解析を試みた。細胞膜容量は、温度低下とともに減少し、逆に細胞膜抵抗は増加することが明らかとなった。しかし、この場合も電極の接触状態の変化に由来する影響がデータ解析上に現われ、低温障害について論じるまでの安定した測定はできなかった。そこで、理論的に電極の接触抵抗を消却できると考えられる4点式測定によるインピーダンス解析を行った。温度低下に伴う膜容量と膜抵抗の変化様相は、かなり安定して測定することが可能となり、いずれの膜成分も低温耐性の弱い青果物では、特定温度域で大きく変化する性質を持つ可能性を見出すことができた。単一細胞の測定については、現在続行中である。以上のことから、青果物の種類ごとに低温障害発生温度をインピーダンス特性面から特定するまでには至らなかったが、少なくとも生体膜の容量成分と抵抗成分は、ともに明確な温度依存特性を持つことが明らかとなり、今後の方向性を十分示すことができた。
近世城下町町人地における水系の設計論理に関する基礎的研究

平成30年度は、城下町江戸を主な研究対象として、文献史料や既存研究の成果等を活用しながら、城下町及びその周辺における、治水を中心とした災害対策の内容を抽出・整理した。その際、水路網の形成過程や町人地の開発過程との前後関係に特に留意して災害対策を整理した。整理にあたっては、まず、各水害の発生時期と被災規模、さらに被災箇所を年表形式に取りまとめるとともに、可能な限り被災箇所を当時の絵図等にプロットし、さらに地形との関係がわかるよう、近現代の地形図にもプロットした。これらに基づき、江戸期の水害の履歴を空間的に把握した。加えて、発災前後における被災箇所周辺の水路網の変遷を絵図等から把握することで、水害対策と考え得る水路の開削・改修の履歴を抽出・整理し、これを基に水路網開削の背景を推察した。その結果、水害対策については地形との関係を見出したほか、治水の考え方として、水害を許容する箇所としない箇所の区分がある可能性を把握した。また、水路網開削の背景として、水運とともに城下町中心部の治水及び排水も重要な視点であることを指摘した。さらに、こうした推察を検証するため、江戸幕府の公式史書である『徳川実記』を用い、水害対策の記述を抽出・整理し、各水路の変遷と関連付けながら、各水路の開削・改修の背景について考察する準備を進めた。町人地における水害等の災害履歴については、研究対象地における史料収集に当初予定よりも時間を擁しており、その結果研究スケジュールがやや遅れている。具体的には、各水害の記録は各資料には記載があるものの、それらは発生年月を記すだけのものであるなど限定的な情報であることが多く、各水害の全体像を把握するための史料収集が当初の想定よりも困難であることが判明した。これに対しては、年代ごとの絵図と災害履歴との関係を突き合わせることで、水害の全体像を類推するなどして、史料の不足や研究の遅れを取り戻すことができるよう努めているが、研究成果を精緻にするためにも、史料の残存状況等を加味して、研究対象城下町の見直しが必要であると考える。平成31年度は、江戸以外の研究対象城下町における災害対策の抽出・整理を行うほか、江戸においては町人地の各水路に関して、明治から戦災復興期を主な対象として、埋め立てや新規整備の過程を整理する。その際、近世の水路網形成過程の整理と同様、年表形式のほか、地図等を用いて視覚的にわかりやすく整理する。その上で、市区改正委員会や都市計画地方委員会等、水路の埋め立てや新規開削にかかわる公的な議論がなされた委員会議事録等を紐解き、あるいはすでにそれらを取りまとめた文献や既存研究をよりどころとして、議論がなされた当時に各水路に期待されていた治水上の機能や交通(舟運)上の機能等を抽出・整理する。なお、史料の残存状況等を加味して、研究対象城下町や研究対象時期の見直しが必要であると考える。1.研究対象城下町の選定本研究の目的に照らして、町人地全体に水路網が張り巡らされた、すなわち水系の発達した城下町のうち、近世の二大城下町である大坂及び江戸に加え、和歌山、松江、高松の5か所を研究対象として選定した。これらの城下町は、研究代表者による先行調査により、既に分析史料が一定程度整っているほか、町人地の設計論理も概ね解明できており、効率的な研究実施を期待することができる。ただし、これらの城下町において、分析史料の欠如など、研究が当初計画どおりに進まない場合には、当初想定する城下町と同様に、町人地に水路網が張り巡らされた広島及び秋田等の城下町を代替の研究対象とすることも想定する。2.町人地における水路網の形成過程の整理研究対象として選定した城下町について、市史等の文献資料や考古学資料、さらに絵図や旧版地図といった都市設計に係わる資料、さらに関連する調査・研究成果等を収集・整理した。その上で、応募者の既存研究の成果を活用しながら、城郭の濠も含め、町人地における水路網の形成過程を把握・整理した。その際、開削手法に基づく水路類型(「陸地掘り込み整備型」「埋め残し整備型」「浚渫整備型」)を念頭に置いて整理した。また、水路網の形成過程は年表形式で整理するほか、それらを視覚的に把握することができるよう地図等も用いて整理した。3.町人地における水害等の災害履歴の整理町人地における水害等の災害履歴の整理に向けて、市史等の史料収集を行い、分析に向けた準備を整えた。当初28年度に実施する予定であった、町人地における水害等の災害履歴の整理については、研究対象地における史料収集に当初予定よりも時間を要したことから、研究スケジュールがやや遅れている。具体的には、各水害の記録は各史料に記載はあるものの、それらは発生年月を記すだけのものであるなど限定的な情報であることが多く、各水害の全体像を把握するための史料収集が当初の想定よりも困難であることが判明した。しかし、研究対象地における学芸員などの協力を仰ぎ、次年度以降効率的に史料収集を進めることで、研究の遅れを取り戻すことは可能であると考える。1.近世における城下町周辺を含めた治水等の災害対策の抽出・整理平成29年度は、近世城下町江戸を対象として、文献資料や既存研究の成果等を活用しながら、城下町及びその周辺における治水を中心とした災害対策の内容を抽出・整理した。こうした周辺も含めた災害対策の抽出・整理により、水路網開削の背景をも含めて把握した。

江戸では、治水対策としての利根川東遷事業を前提の一つとして、隅田川東岸(江東)地区の水路網開削や市街化が実現した。また、神田川と石神井川の付け替えを前提として、町人地の宅地造成とそれに伴う水路開削が実現した。2.近代における各水路の整備・埋め立て過程と治水上の機能等の抽出・整理前項同様、江戸・東京の町人地の各水路に関して、明治から戦災復興期を主な対象として、埋め立てや新規整備の過程を整理した。その際、近世の水路網形成過程の整理と同様、年表形式のほか、地図等を用いて視覚的にわかりやすく整理した。たとえば江戸の日本橋川は、近世初期に神田川の付け替えに合わせて上流部の一部が埋め立てられ、いったん神田川と分断されたが、近代に入ると、市区改正にあたり、治水機能の強化や交通(舟運)機能の拡充のため、再び開削されて神田川と接続することとなった。このことは、近世の日本橋川は、舟運路としてだけではなく、町人地の雨水排水や貯留のための治水機能を担っていたことの証左である。平成28年度同様、町人地における水害等の災害履歴については、研究対象地における史料収集に当初予定よりも時間を擁しており、その結果研究スケジュールがやや遅れている。具体的には、各水害の記録は各資料には記載があるものの、それらは発生年月を記すだけのものであるなど限定的な情報であることが多く、各水害の全体像を把握するための史料収集が当初の想定よりも困難であることが判明した。これに対しては、年代ごとの絵図と災害履歴との関係を突き合わせることで、水害の全体像を類推するなどして、史料の不足や研究の遅れを取り戻すことが可能であると考える。平成30年度は、城下町江戸を主な研究対象として、文献史料や既存研究の成果等を活用しながら、城下町及びその周辺における、治水を中心とした災害対策の内容を抽出・整理した。その際、水路網の形成過程や町人地の開発過程との前後関係に特に留意して災害対策を整理した。整理にあたっては、まず、各水害の発生時期と被災規模、さらに被災箇所を年表形式に取りまとめるとともに、可能な限り被災箇所を当時の絵図等にプロットし、さらに地形との関係がわかるよう、近現代の地形図にもプロットした。これらに基づき、江戸期の水害の履歴を空間的に把握した。加えて、発災前後における被災箇所周辺の水路網の変遷を絵図等から把握することで、水害対策と考え得る水路の開削・改修の履歴を抽出・整理し、これを基に水路網開削の背景を推察した。その結果、水害対策については地形との関係を見出したほか、治水の考え方として、水害を許容する箇所としない箇所の区分がある可能性を把握した。また、水路網開削の背景として、水運とともに城下町中心部の治水及び排水も重要な視点であることを指摘した。さらに、こうした推察を検証するため、江戸幕府の公式史書である『徳川実記』を用い、水害対策の記述を抽出・整理し、各水路の変遷と関連付けながら、各水路の開削・改修の背景について考察する準備を進めた。町人地における水害等の災害履歴については、研究対象地における史料収集に当初予定よりも時間を擁しており、その結果研究スケジュールがやや遅れている。
北朝隋唐における鉛釉陶器生産と流通・消費に関する研究

本研究は、これまであまり注目されることのなかった、北朝隋唐時期の鉛釉陶器の生産組織、流通パターン、消費行為などの諸問題について解明することを企図している。消費地と産地の間の複層的関連の分析を通じて生産→消費の過程を復元するという手法を用い、生産から流通・消費に至る諸問題を明らかにしていく。さらに、流通・消費活動に反映された社会の歴史的背景と人間の精神世界の様相と変遷とを明らかにする。
持久的プライオメトリックトレーニングは長距離走のパフォーマンスを向上させるか

本研究の目的は、持久的なプライオメトリックトレーニングが長距離走のパフォーマンスを改善するという仮説を検証し、新たな長距離走トレーニングを開発しようとするものである。長距離ランナー3名を対象に、1分の連続ホッピングを5日/週程度、18週間行わせ、その期間の前後の走の経済性、及びパフォーマンスを検討した。2名は経済性が改善し1名は低下、2名は5000m走の記録がが向上し1名は低下した。本研究の結果は、仮説を検証するには十分とは言えなかった。本研究で行ったトレーニングは強度が低すぎた可能性があるものと思われる。長距離ランナーの下腿のバネ特性を明らかにするため、日本人およびケニア人長距離ランナーのランニングフォームと下肢の筋腱複合体のバネ特性を比較した。まず、両者の出場する10,000m競走時のランニングフォームを分析し、接地足の動きを比較した。ケニア人ランナーは、mid- or forefoot strikeの、日本人ランナーはheel- or midfoot strikeの傾向が強かった。ケニア人ランナーは日本人と比較して、接地時足関節角度とブレーキ局面の足部の背屈が大きく、推進局面の底屈が小さかった。ケニア人ランナーはより前足部で接地し、弾むような下腿のバネを使いやすい走法といえる。次に、下腿の受動的ストレッチ-随意最大収縮(MVC)課題を行わせ、アキレス腱、ヒラメ筋、腓腹筋の腱複合体の特性を分析した。日本人ランナーは、腱(腱膜)が硬く、疾走動作の足関節の動きと一致していた。ケニア人は、腱(腱膜)が柔らかく、疾走中の足関節の弾むような使われ方と一致していた。しかもケニア人は、長時間伸張されることによって、より腱(腱膜)が柔らかくなったが、それにも関わらず、伸張後のMVCの大きさは変化しなかった。つまり、ケニア人ランナーは、長距離ランニング中、柔らかい足関節のバネを継続して利用でき、結果として、効率よいランニングフォームを獲得していると考えられる。基礎研究:ジャンプ運動時の筋活動の特性を明らかにするため、以下の基礎研究を実施した。1.運動感覚に基づく急激な力発揮時における筋活動の特徴、概要:一定のタイミングで急激な力発揮を反復し、その後、その反復中に得られた運動感覚だけに基づく同様な力発揮を行った場合の筋活動の変化について検討した。被験者の力発揮に対する感覚的な自己評価は、力発揮のタイミング呈示の有無に関係なく一定であった。ただし、その非呈示直後のみ、その評価は低くなる傾向にあり、筋では力発揮ポイント以前の筋活動が見られた。2.ジャンプ中の主動筋への電気刺激がそのパフォーマンスに及ぼす影響、概要:電気刺激により下腿三頭筋を受動的に収縮させた状態で跳躍を行い、アキレス腱の強制的な伸張・短縮がジャンプに及ぼす影響について検証した。60Hzの刺激付加時では、最大努力時の跳躍高が有意に小さくなり、「コントロールのしにくさ」があげられた。一方、20Hz付加時では、コントロールの難しさがあまり増加せず最大跳躍高も減少しなかった。加えて、ジャンプを「軽く感じさせる」といった特徴が示された。3.地面の違いが歩行動作およびその筋活動に及ぼす影響、概要:異なる状況の地面を歩いた時の身体動作やエネルギー効率の違いについて検討した。整地と比べ砂地での歩行は、速度が遅く歩幅が狭くなった。一方、EMGや心拍数、酸素摂取量、エネルギー消費量は大きくなる特徴を示した。予備実験:持久的ジャンプトレーニングの予備実験を実施した。概要:被験者に、腕振りなし(RJ)、両腕振込あり(RJDA)およびランニング式振込あり(RJRA)の3種類の連続ジャンプ(2分間)を行なわせた。その結果、RJDAはジャンプ高、心拍数の両方で高い値を示した。RJとRJRAは、大きな差ではなかったが、ジャンプ高はRJRAが、心拍数はRJが高かった。持久的なプライオメトリックトレーニングが身体のバネ能力を改善し、長距離走のパフォーマンスを向上させるという仮説を検証する。大学生長距離3選手名に18週間(5日程度/週)のジャンプトレーニングを行わせた。トレーニングの内容は、トレーニング用ラダーを用いた両脚連続ホッピング(3060秒間)であった。トレーニング期間前後の競技会における5000m走の記録、およびランニングエコノミーを比較した。記録の変化は、A:16分11秒→16分33秒、B:18分58秒→18分05秒、A:16分07秒→15分58秒であり、2名が向上、1名が低下であった。ランニングエコノミーに変化は見られなかった。このような結果が見られた原因はトレーニング強度の不足にあると思われ、より高強度なトレーニングを用いた計画が必要と考える。候補として考えていた被験者の確保が思うように進まず、トレーニング実験が進んでいない。

運動生理学大学生長距離選手3名を対象に実施するトレーニング実験の実験手順・測定項目を以下に示す。1.プレ・ポスト測定:1持久的連続ジャンプ:5分間の連続ジャンプを行ない、呼気ガス、心拍数、ジャンプ指数を測定し、モーションキャプチャによる動作解析を行なう。2ランニングの経済性:15分間の最大下漸増負荷走を行ない、呼気ガス、心拍数、を測定し、モーションキャプチャによる動作解析を行なう。3自転車運動の経済性:15分間の最大下漸増負荷自転車運動を行ない、呼気ガス、心拍数、を測定する。2.トレーニング:持久的なプライオメトリックジャンプを半年間実施する。プレ・ポスト測定結果、およびトレーニング前後のパフォーマンス(5000mレース結果)からトレーニング効果を検討する。日本人とケニア人長距離ランナーを比較することにより、下腿の筋腱複合体の弾性を利用した、効率よい走りの特性を明らかにすることができた。実験計画が計画通り進まなかったため、機器の購入を見合わせた。トレーニング効果を明らかにするための実験を計画中である。長距離ランナー10名を被験者とし、連続ジャンプ(100回)を行わせる。動作、地面反力、ジャンプ指標、筋電図を測定。下腿のバネ能力と持久性および長距離パフォーマンスの関係を検討する。実験に必要な機器および解析用PCを購入し、学会発表の旅費に使用する。PCの購入を次年度に延長した。PCの購入、研究成果の発表に使用する。