hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
芳香族性と骨格柔軟性を鍵とした動的π共役系の機能発現

これらの成果は、Angew. Chem. Int. Ed.,SYNFACTS, Advances in Engineering,化学(化学同人)といった多くの雑誌にハイライト記事として取り上げられた.π電子系剛直性と柔軟性を兼ね備えたハイブリッドπ共役系というコンセプトに基づき、当初予想していなかった単成分RGB発光を実現し、さらには、本来目に見えない材料中の物理的な環境変化を肉眼で可視化する技術(マテリアルイメージング技術)を創出するに至った。上記1と2の両成果は、ともに国際一流科学雑誌であるJ. Am. Chem. Soc.誌に掲載された。1は米国化学会Chemical & Engineering News誌にハイライトされ、続報のフルペーパーはChem. Eur. J.誌のInside Coverにも選出された。応用面でも、接着剤の硬化過程をリアルタイムかつ非接触で可視化する新しい技術が特許の出願につながった。本成果は、平成25年日本化学会第93春季年会講演ハイライト(プレスリリース)、第2回名古屋大学石田賞、エヌエフ基金研究開発奨励賞、コニカミノルタ画像科学奨励賞、平成26年第8回PCCP Prize、日本化学会第94春季年会「若い世代の特別講演証」、文部科学大臣表彰「若手科学者賞」の受賞対象となった。また、化学同人出版月刊「化学」2014年5月号の解説記事に掲載され、表紙を飾った。当初初年度に計画していた、柔軟な分子構造変化を示す2つのπ電子骨格の合成を両方とも達成しただけでなく、ほとんど全ての工程において、金属触媒不要で高収率の反応条件を最適化しており、生成物は空気、水、光、熱に充分に安定であることから、材料としての応用が容易となった。これらの成果に関しては既にそれぞれ論文として報告している。さらに、両分子骨格ともにその柔軟性は過去に報告されたπ電子系の中で最も高く、分子集合状態においても構造変化が期待できる。また、非平面分子でありながら、結晶中において集積構造を示し、分子構造の変化に伴う芳香族性の変換を誘起できるため、大きな固体物性のスイッチングが可能である。分子がより動きやすい集合状態として、室温液晶への展開にも成功している。さらに、新たな「動くπ電子系」の候補として、縮合多環式π電子系の中央にホウ素原子を組み込んだ、「ホウ素ドープナノグラフェン」を初めて有機化学的にボトムアップ合成することに成功し、溶液中における動的挙動と機能発現に関して論文として報告した。現在既に応用を見越してOFETのp型半導体やリチウムイオン電池の電極材料としてデバイス性能の向上を図っている。以上、申請時点から新たに報告した実績として、一流国際化学雑誌であるAngew. Chem. Int. Ed. 4報、J. Am. Chem. Soc.1報を含む9報の論文を発表した。また、学術界、産業界を問わず幅広い分野で注目を浴び、多くの国際化学雑誌にハイライトされるに至った。当研究は日本化学会や科学技術振興機構からも高い評価を受け、第93春季年会のハイライト講演として全講演約6000件中から11件のハイライト講演、さきがけ「分子技術と新機能創出」領域の全応募総数359件中から10件の採択課題へと選出された。
宝珠院所蔵資料調査を基盤とした寺社圏の研究

昨年度より引き続き、入力済みの目録データの点検作業をおこなった。本年度は、これまで研究協力者として作業を依頼していた研究者の協力を得ることが難しい状況であり、また、複数名での点検作業は齟齬が生じやすく、その調整に時間を浪費することは得策ではないという考えから、吉田唯のみに作業を依頼した。とはいえ、吉田も作業に従事できる時間が限られていたため(9月、10月、1月)、進捗状況は十分とはいえなかった。一方で、点検作業を進めていると、現物を再確認する必要が生ずることがある。これは、調書記入・写真撮影・データ入力を複数の研究協力者に依頼していたため、その時点で統一基準が不十分であったことや、文献調査に不慣れな協力者に対するフォローが不十分であったことに起因している。そのため、現物確認の必要点数がある程度になったタイミングで宝珠院を訪れる必要がある。1月は研究協力者の植田麦・森誠子の協力を得ることができたため、57日に現物確認のための調査をおこなった。なお、この調査時に、これまで未了であった仏像調査も併せておこなった。宝珠院には文献資料のほか、仏画・仏具・茶器・版木等も所蔵されており、これらの調査もすでに完了している。しかし、特に高度な専門性を要する仏像調査は、これまで専門家の協力を得ることができないまま、かつて大阪市が調査したデータがあるので、ひとまずはこれに頼りつつ全体の調査を進めていた。このたび、仏像研究を専門とする小野佳代(東海学園大学准教授)の協力を得ることができ、また高橋寛(一級建築士)が計測・撮影を補助する形で調査をおこなった。これにより、大阪市の調査では判明しなかった新たな発見等もあり、非常に有意義であった。本年度は5月から3月にかけて、計27日の調査をおこなった。本年度の調査に参加した研究協力者は、植田麦、柏原康人、阪口由佳、向村九音、高橋悠介、花川真子、久本里奈、藤本悠里、舩田淳一、古川攝一、溝邊早紀、森誠子、吉田唯の13名、調書のデータ入力担当者は甲斐愛美、久本里奈の2名。3月の調査終了時点で、文献資料は最終の第117函までの調書記入を完了し、データ入力(簡易目録)は第116函26号まで進んだ。また、文献資料の調書記入がいったん終了したので、残った絵画資料・版木も調書を取った。版木は調書記入のみならず、実際に和紙に印刷して内容を確認した。その他、未調査のものとして仏具・茶器・仏像が残っている。本研究課題は文献資料を中心として進めるが、その成果を補助、あるいは相対化するために他の資料にも注目するものである。仏像はすでに大阪市による調査がなされているため、本研究課題による調査では後回しとし、絵画、版木の次には仏具、茶器を対象とする予定である。次年度には、すぐにこれらの調査に取りかかりたいので、本年度末には仏具・茶器の点数と保存状態の確認をおこなった。寺院の収蔵庫を整理しつつ調査を進めているが、文献資料を収蔵する木箱の点数が予想よりも若干多かったことと、木箱のなかに収まる典籍の数量が想定外に多かったケースもあり、本年度は文献資料の調査(調書記入)が終了したのが2月であった。それ以降は絵画・版木等を扱っていたため、予定していた重要文献資料の撮影・翻刻には至らなかった。本年度は5月から3月にかけて、計13日の調査をおこなった。調査に参加した研究協力者は、植田麦、柏原康人、神津武男、阪口由佳、花川真子、森誠子、吉田唯の7名。調書のデータ入力担当者は甲斐愛美のほか、臨時で吉田唯にも依頼。昨年度、文献資料の入った木箱は最終の第117函まで調書記入が終わったが、その後の調査で新たに出現した木箱が4箱あり、合計121函となった。未調査であった仏具・茶器と併せ、これらの新出木箱も調書記入が終了した。なお、仏像の調査は、美術史(彫刻史)研究者の参加が叶わなかったため、未了である。また、昨年度より調査済み資料の部分撮影(調書点検に必要な箇所のみ)を並行しておこなってきたが、これも今年度ですべて終了した。この写真を記入済み調書・入力済みデータと突き合わせることにより、最終年度にはデータの点検をおこない、目録完成を目指すこととなる。当初の計画では初年度に簡易目録を完成させる予定であったが、文献資料を収蔵する木箱が予想以上に多かったこと、絵画・版木・仏具・茶器等も調査したこと、そして調書点検に必要な写真の撮影(部分撮影)に予想以上に時間がかかったことにより、目録作成は最終年度に持ち越すこととした。よって、目録完成後に予定していた展開には到達することができない。昨年度までに宝珠院所蔵資料調査の調書の記入と写真撮影(調書点検に必要な箇所)が終了し、本年度はその点検作業を中心に進めた。調査に参加した研究協力者は、植田麦、柏原康人、阪口由佳、花川真子、森誠子、吉田唯の6名、作業日数は8月27日30日、9月5日8日、10月5日、同12日、同19日、同26日、11月9日、同16日、12月7日、同11日、同14日、同21日、1月11日、同30日の計20日間である。

これまでの調査では、一応の統一基準を設けて調書を取り、データ入力をしていたものの、メンバーの入れ替わりや習熟度の違い、また、調査の進展にともなう基準の修正等もあり、調書記入内容およびデータ入力内容は精粗の差が大きかった。それを一定の基準に合わせてデータ上で調整しつつ、写真と照合して誤りを正し、不足を補うという作業である。これがそのまま資料目録の元データとなる。また、今年度は香川県の覚城院や岡山県の安住院等の調査に関わる中山一麿氏(大阪大学招へい研究員)を招き、情報交換・共有を目的とした研究会を8月19日に開催した。本研究課題のメンバーであり、宝珠院調査にも参加した大橋直義、柏原康人、阪口由佳、向村九音、森新之介のほか、課題メンバー外であるが、本学や奈良女子大学の学部生、大学院生等も参加した。なお、大橋は宝珠院以外に道成寺、柏原・向村は覚城院・安住院調査にも参加している。藤巻・大橋・中山が、それぞれ宝珠院・道成寺・覚城院調査の現状を報告、また、柏原による寺社資料に関連する研究発表もあり、他の参加者も含め質疑応答がなされた。当初の計画では初年度に所蔵資料の簡易目録を完成させる予定であったが、資料が予想以上に多かったこと、文献資料のほかに絵画・版木・仏具・茶器等も調査対象としたこと、写真撮影に予想以上に時間がかかったこと等により、目録作成を最終目標とすることに予定を変更し、最終年度での完成を目指していた。そして今年度は目録作成のためのデータ点検をおこなったが、こちらも予想以上に時間が掛かり、今年度の目録完成を断念し、研究期間を一年延長することとした。昨年度より引き続き、入力済みの目録データの点検作業をおこなった。本年度は、これまで研究協力者として作業を依頼していた研究者の協力を得ることが難しい状況であり、また、複数名での点検作業は齟齬が生じやすく、その調整に時間を浪費することは得策ではないという考えから、吉田唯のみに作業を依頼した。とはいえ、吉田も作業に従事できる時間が限られていたため(9月、10月、1月)、進捗状況は十分とはいえなかった。一方で、点検作業を進めていると、現物を再確認する必要が生ずることがある。これは、調書記入・写真撮影・データ入力を複数の研究協力者に依頼していたため、その時点で統一基準が不十分であったことや、文献調査に不慣れな協力者に対するフォローが不十分であったことに起因している。そのため、現物確認の必要点数がある程度になったタイミングで宝珠院を訪れる必要がある。1月は研究協力者の植田麦・森誠子の協力を得ることができたため、57日に現物確認のための調査をおこなった。なお、この調査時に、これまで未了であった仏像調査も併せておこなった。宝珠院には文献資料のほか、仏画・仏具・茶器・版木等も所蔵されており、これらの調査もすでに完了している。しかし、特に高度な専門性を要する仏像調査は、これまで専門家の協力を得ることができないまま、かつて大阪市が調査したデータがあるので、ひとまずはこれに頼りつつ全体の調査を進めていた。このたび、仏像研究を専門とする小野佳代(東海学園大学准教授)の協力を得ることができ、また高橋寛(一級建築士)が計測・撮影を補助する形で調査をおこなった。これにより、大阪市の調査では判明しなかった新たな発見等もあり、非常に有意義であった。3月の調査で、仏具・茶器の点数と保存状態の確認をおこなったが、次年度はこれらの調査(調書記入)に取りかかる。また、最終函まで一通り調査が終わった文献資料については、データ入力の完了を待ち、点検作業に取りかかる予定である。その過程で、破損している木箱や、仮入れしていたダンボール箱に代わる新たな木箱を設え、保存状態の向上を目指すことも視野に入れている。
中性抄紙時代に即応したゼータ電位測定装置の改良と試作

1.顕微鏡電気泳動法における粒子の泳動速度分布は、測定セルを水平に配置する場合セル中心面に対し上下対称とならない。その理由は粒子の沈積のためセル上面と下面との電気的性質が異なるからである。従来から広く採用されている上部静止帯一ケ所のみでの測定値は誤差が大きい。やむを得ずセルを水平に配置する場合には試料濃度を可及的に低くし、少なくとも上下の両静止帯で測定し、その平均値よりゼータ電位を求めるべきである。2.セルの横向き配置は粒子の重力による沈降あるいは照明光の熱による上昇と電気泳動方向(左右)が直角となるので理想的である。しかし、熱線を適度に加減して粒子の上下運動を止めないと左右の運動速度の測定が困難である。3.顕微鏡の反射鏡のかわりにコールドミラー(熱線を透過し、可視光線を反射する)を用いると、熱による懸濁液の対流が相当に抑制される。コールドフィルター(熱線を吸収し、可視光線を透過する)も熱線を除去するのに有益である。4.コールドフィルター2枚をステージ下に可動式(02枚)に取り付け、又反射鏡とコールドミラーを選択して使用出来る顕微鏡を試作した。さらに暗視野コンデンサーの付属を可能にした。これらを任意に組合わせることにより広い範囲の粒子の泳動速度を高精度で再現性よく測定出来るようになった。5.定電流電源を備え、電極の極性自動切替え、温度の自動読取りなどが出来、しかも任意の温度におけるゼータ電位を測定後直ちに計算出来る計測ユニットを試作した。6.粒子をテレビ画面上で観察測定する方法は便利であるが、明視野観察では焦点面とその前後に存在する粒子の区別が難かしい。高感度カメラの採用により暗視野観察が可能となり測定精度が向上した。
社会関係資本の形成メカニズムに関する数理的・実証的解明－理論的統合にむけて－

本年度の研究では,申請者が実施した東北大サークル調査データをもとに,集団内外の社会関係資本の形成および集団内部の社会関係資本の効果について計量分析によって検討した.分析の焦点は, 1集団の多様性が社会関係資本に及ぼす影響, 2集団の社会関係資本が外集団ネットワークの形成に及ぼす影響, 3集団内部の社会関係資本が成員の健康に及ぼす影響の3点である.1:社会関係資本の1つである一般的信頼の形成要因としての多様性の影響を検討した.マルチレベル回帰分析の結果, (1)外向性,外集団の総紐帯数が有意でなかったことから,個人の性格や外集団の友人・知人数は,一般的信頼に影響を及ぼさない.(2)それよりもむしろ,出身地域が同質な集団内部で,文化や趣味が多様なメンバーと接触することが,一般的信頼を高めた.このように,同質性を基盤として異質な他者と親睦を深めることで,社会関係資本が増加する可能性が示唆された.2:集団の結束型社会関係資本が,外集団ネットワークの形成に及ぼす影響について,マルチレベル・ポアソン回帰分析によって検討した,その結果,外集団ネットワーク形成に対して,集団レベルの認知的社会関係資本が多いと集団閉鎖性が高まり,集団レベルの構造的社会関係資本が多いと集団開放性が高まることが示唆された.3:集団内部の社会関係資本が,成員の主観的健康に与える影響について, Heterogeneous Choice Modelによって検討した.その結果,集団レベルの社会関係資本(信頼・互酬性・ネットワーク)が,健康に影響を及ぼしていた.この知見は,先行研究が看過してきた,集団レベルの効果の重要性を示唆している.(抄録なし)本研究の目的は,個別的社会関係資本と集合的社会関係資本の形成メカニズムを統合する理論モデルを構築することである.それに向けて,本年度の研究では,1社会調査の実施,2集団・組織尺度の再検討とレビュー,3社会調査の計画の練り直し,4新たな社会関係資本の形成の検討の4点を行った.1質問紙調査の本調査に先立って,少数サンプルでの予備調査を実施し,その調査データの分析を行った.その結果,本研究の重要な独立変数である集団・組織の変数がまとまらず,尺度自体の妥当性に疑問が生じた.この尺度は,理論的概念から構成されたものであったが,従来因子分析などによって,下位因子が確認されてこなかった.そのため,尺度としての妥当性の点で問題が生じたと考えられる.このことは,予測不能の事態であったが,その問題点については,これまで指摘されていない,そのため,この点を再検討し,改善を図ることは,本研究のみならず当該分野においても必要不可欠な課題である.そこで,2を実施した.集団・組織研究では,組織文化に関して複数の尺度はあるものの,統計的解析などによって,下位尺度が確証されたものはほとんどない.そのため,経営組織論などの尺度を利用することを避け,社会心理学における集団・組織の尺度の利用することにした.この点を踏まえて,3の調査項目の練り直しを行った.また,既存の社会関係資本が新たなネットワーク形成にどのような影響を及ぼすのかについて,4を検討した。その結果,社会関係資本のタイプは,新たに形成された社会ネットワークのタイプに対応する一方で,社会関係資本の量は,社会ネットワーク形成の量と逆U字型の関係をもっていた.この点は,社会関係資本の形成には,閾値効果があり,さらに,人間のネットワーキングにおいて,最適な人数が存在することを示唆している.このように,本研究の理論的フレームワークの基盤をなす知見が得られた.本年度の研究では,申請者が実施した東北大サークル調査データをもとに,集団内外の社会関係資本の形成および集団内部の社会関係資本の効果について計量分析によって検討した.分析の焦点は, 1集団の多様性が社会関係資本に及ぼす影響, 2集団の社会関係資本が外集団ネットワークの形成に及ぼす影響, 3集団内部の社会関係資本が成員の健康に及ぼす影響の3点である.1:社会関係資本の1つである一般的信頼の形成要因としての多様性の影響を検討した.マルチレベル回帰分析の結果, (1)外向性,外集団の総紐帯数が有意でなかったことから,個人の性格や外集団の友人・知人数は,一般的信頼に影響を及ぼさない.(2)それよりもむしろ,出身地域が同質な集団内部で,文化や趣味が多様なメンバーと接触することが,一般的信頼を高めた.このように,同質性を基盤として異質な他者と親睦を深めることで,社会関係資本が増加する可能性が示唆された.2:集団の結束型社会関係資本が,外集団ネットワークの形成に及ぼす影響について,マルチレベル・ポアソン回帰分析によって検討した,その結果,外集団ネットワーク形成に対して,集団レベルの認知的社会関係資本が多いと集団閉鎖性が高まり,集団レベルの構造的社会関係資本が多いと集団開放性が高まることが示唆された.3:集団内部の社会関係資本が,成員の主観的健康に与える影響について, Heterogeneous Choice Modelによって検討した.その結果,集団レベルの社会関係資本(信頼・互酬性・ネットワーク)が,健康に影響を及ぼしていた.この知見は,先行研究が看過してきた,集団レベルの効果の重要性を示唆している.社会調査の実施については,予想外の事態が生じた,しかしながら,本年度では,この課題に関わる問題点をすべて解決することができたため,次年度から問題なく調査実施に取り組めるようになった.

また,社会関係資本と社会ネットワークの形成との関係について,非線形の関係が明らかになったため,その関係を考慮したより現実に近いモデルを構築することができる.次年度では,本調査の実施と並行して,シミュレーションモデルの分析および研究成果の報告を行う.そして,調査データのクリーニング後に,パネルデータ分析の結果を報告するなど,成果報告に重点をおいた方針で研究を進める.(抄録なし)
担持金属間化合物触媒の高性能化とそれに基づく高効率分子変換系の開発

これまで触媒材料としての利用が乏しかった金属間化合物を担持ナノ粒子触媒として調製し、様々な分子変換反応に適用した。その結果、当初計画していた3種の反応系(PROX反応、アミン酸化、尿素からの水素製造)において、予想を超える高性能な触媒を開発することに成功した。また、得られた結果をもとに、これら以外の反応系(ニトロスチレン水素化、アルキン水素化、アミンのN-アルキル化)についても検討を行った結果、既存の固体触媒の性能を凌駕する高性能な金属間化合物触媒の数々を見出すことに成功した。当初の研究計画で予定していた反応系は(A)水素中微量COの選択酸化(PROX反応), (B)アミン酸化によるイミン合成, (C)尿素分解による水素製造の3種である。このうち、26年度では(A)および(B)の系において当初の予想を上回る成果が得られた。(A)PROX反応では、計画書に示した調製法に基づき、Pt3Co金属間化合物微粒子を様々な担体上(SiO2, Al2O3, TiO2, MgO, La2O3, CaO等)に単一相で形成させることに成功した。また調製した各触媒のPROX反応における活性を比較した結果、活性の序列はMgO > Al2O3 > SiO2 > TiO2 > La2O3 > CaOとなった。特にMgOを用いた場合には、反応温度100°CにてCO転化率97%を達成した(従来のSiO2担時触媒では100°Cで転化率40%)。(B)アミン酸化では、担体に塩基点を有するAl2O3、MgOを用いることでPd3Pb金属間化合物触媒の活性が大幅に向上することを見出した。特にAl2O3を担体に用いた触媒は活性だけでなく選択性も高く、また幅広い基質適応性を有する優れた触媒であることを見出した。また反応機構解析の結果、当初の予想通り、律速段階であるN-H結合の解裂が担体の塩基点によって加速されるため活性が向上することが示された。(C)尿素分解反応においては、触媒の対象を金属間化合物に限定せず、多様なRu系二元金属触媒を調製し、現在触媒活性の検討を行っている段階である。当初の計画で予定していた3つの反応系のうち(A)「水素中微量COの選択酸化(PROX反応)」および(B)「アミン酸化によるイミン合成」に関しては触媒性能については既に26年度で目標をクリアしている。27年度は(A),(B)および(C)「尿素分解による水素製造」の3つの系において以下の様な進展があった。(A)赤外分光法を用いて反応機構に関する詳細な検討を行い、従来提唱されてきたものとは異なるユニークな反応機構で反応が進行することを明らかにした。本研究結果は当該分野において高く評価され、Catalysis Science & Technology誌の裏表紙にも選定された。(B)の反応の発展として、金属間化合物を用いたニトロ化合物のニトロ基選択的水素化を行い、金属間化合物RhInが本反応に高い触媒活性、選択性を示すことを見出した。本反応は室温1気圧水素化にて進行する点で特徴的であり、これは固体触媒では初の例である。(C)尿素分解における後段の反応であるアンモニア分解に有効な触媒の探索を行い、Al2O3上に金属RuとLa2O3を含浸担持したバイメタリック触媒を調製することで、従来のRu/Al2O3より高い触媒活性を達成することに成功した。(A)・(B)いずれの反応系においても当初の予想を超える高い触媒性能を達成し、かつ反応機構に関する検討から高い活性・選択性を発現するメカニズムについても明らかにしている。またいずれの系においても投稿論文は著名な論文誌の表紙に選定されており、国際的な注目度も高い。(B)についてはさらに発展課題にも挑戦し、優れた結果を出している。以上の点から、本研究は当初の計画以上に進展していると判断した。当初計画で予定していた3種の反応系(A)「水素中微量COの選択酸化(PROX反応)」、(B)「アミン酸化によるイミン合成」、(C)「尿素分解による水素製造」のうち(A)と(B)についてはすでに前年度までに目標をクリアしている。28年度は(B)および(C)の2つの系において以下のような進展があった。(B)の反応の発展として、アルミナ担持Pd系金属間化合物を用いたアルコールによるアミンのN-アルキル化反応を行い、PdZn/Al2O3が本反応に高い触媒活性及び選択性を示すことを見出した。この反応ではアルコールよりアミンの方が活性化されやすく、副反応であるアミンの二量化や水素化分解が進行するため、アミンの基質範囲が活性化を受けにくいアニリンや脂肪族アミン等に限定されてきた。これに対しPdZn/Al2O3を用いた場合では、反応性の高いベンジルアミン類を用いた場合でも高収率で目的のN-アルキル化体が得られる点が特徴である。また、DFT計算を含む詳細な検討から、酸素との親和性の高いZnが表面に存在することによって含酸素化合物であるアルコールの吸着及び活性化が含窒素化合物であるアミンのそれらに対して有利になるため、選択的に反応が進行することを突き止めた。本研究結果は国内外で高く評価され、ACS Catalysis誌のフロントカバーに選定された。(C)

尿素分解における後段の反応であるアンモニア分解において、Al2O3上に金属RuとLa2O3を含侵担持したバイメタリック触媒を調製し、RuとLa2O3の混合比を最適化することで、高性能なアンモニア分解触媒を得ることに成功した。これまで触媒材料としての利用が乏しかった金属間化合物を担持ナノ粒子触媒として調製し、様々な分子変換反応に適用した。その結果、当初計画していた3種の反応系(PROX反応、アミン酸化、尿素からの水素製造)において、予想を超える高性能な触媒を開発することに成功した。また、得られた結果をもとに、これら以外の反応系(ニトロスチレン水素化、アルキン水素化、アミンのN-アルキル化)についても検討を行った結果、既存の固体触媒の性能を凌駕する高性能な金属間化合物触媒の数々を見出すことに成功した。(B)のアミン酸化の系に関しては触媒活性の向上を達成しただけでなく、27年度の目標であった活性向上の要因および基質適応性に関する検討も行い、いずれにおいても想定を超える良好な結果を得ている。また(A)のPROX反応の系においても、様々な担体上での触媒調製を成功させ、26年度の目標であった高活性触媒の開発という目標を満足している。以上の点から、本研究は当初の計画以上に進展していると評価した。(C)の尿素分解による水素製造においてはこれまでの結果を踏まえ、Ru/La2O3/Al2O3触媒をベースに触媒性能の評価を行い、RuとLa2O3混合比の最適化等を行い、尿素分解からの水素製造に高い活性を示す触媒の開発につなげる。触媒化学(A)のPROXについては計画通り、触媒のキャラクタリゼーションおよび反応機構に関する検討を行い、担体効果の解明を目指す。また(C)の尿素分解反応においては、触媒の対象を金属間化合物に限定せず、多様なRu系二元金属触媒を調製し、現在触媒活性の検討を行う。研究計画(C)の「尿素分解による水素製造」について、当初の計画を達成させるために次年度も引き続いて研究を継続する必要が生じたため。研究の実施に必要な試薬・ガス等の消耗品(25万円)に加え、学会発表等における旅費(8万円)や論文投稿にかかる英文構成費用(5万円)に使用する予定である(計38万円)。
21世紀の東洋医学教育の基盤整備

平成10年度平成13年度、文部科学省基盤研究(B)にもとづく科学研究費補助金(「21世紀の東洋医学の基盤整備」)により、報告書として以下の3部にまとめた。(1)21世紀の東洋医学の基盤整備第1部教科書編(2)21世紀の東洋医学の基盤整備第2部資料編(3)21世紀の東洋医学の基盤整備第3部文献目録編平成10年度は東洋医学教育の基盤整備の一環として、東洋医学に対する医学生・薬学生・看護学生の意識調査を実施した。現代医療にとって東洋医学がなくてはならない位置付けになってきている現状では、東洋医学といわゆる西洋医学の両者の長所・短所が十分議論できるような教育環境の整備の重要性が指摘された。花輪壽彦研究員(代表者)は平成12年10月にドイツ・ミュンヘンにて特別講演を、2001年に米国にて特別講演を行なった。金成俊研究員は花輪壽彦著『漢方診療のレッスン』(金原出版)の韓国語への翻訳を曹基湖慶煕大学助教授とともに行ない終了した。平成13年度、文部科学省の諮問をうけ「医学・歯学教育の在り方に関する調査研究協力者会議」(高久史麿座長)にてモデル・コア・カリキュラムの検討がなされた。その結果、「薬物治療の基本原理」の学習項目の一つとして「和漢薬を概説できる」こととなり、標準的「教科書」の必要性が急務になった。そこで小曽戸洋研究員を中心に医局員の協力を得て、現状で入手できる参考書を漢方医学関係と鍼灸医学関係に分け、これを元に第一資料の整理・分類を行なった。また北里研究所東洋医学総合研究所蔵書の整理、初代所長・大塚敬節所蔵の和綴本『修琴堂蔵書目録』の整理を行なった。これを受けて『北里研究所東洋医学総合研究所版・東洋医学教科書』作成と関連資料の整理を行なった。また医学・薬学・看護学に関する各種調査結果やアンケートのまとめも行なった。平成10年度は東洋医学教育の基盤整備の一環として、東洋医学に対する医学生・薬学生・看護学生の意識調査を実施した。1)北里大学医学部1年、4年生の211名と同薬学部14年生1184名、合計1395名にアンケート調査を行ない59%の回答をえた。漢方に対しては約75%が興味・関心があると答え、鍼灸に対しては約55%が興味・関心があると答えた。若い世代には鍼灸よりも漢方の方により関心が高い傾向がみられた。2)北里大学医学部5年生66人を対象に東洋医学に対する意識調査を実施した。漢方に非常に興味・関心のあるもの23%、関心があるもの60%で8割以上が興味・関心がある、と回答した。鍼灸については非常に興味・関心のあるもの17%、関心があるもの47%で5割以上が興味・関心があると回答した。東洋医学に対するイメージとして「神秘的」「体質改善ができる」「自然治癒力を高める」などが目立った。「効き目がよくわからない」「薬理作用がわからない」といった意見も多かった。3)看護学生にはレポートの形でいわゆる西洋医学と東洋医学に対する相違点や類似点または長所・短所にって講義をしその感想を書いてもらった。相違点として「部分・病気」をみる西洋医学と「全体・病人」をみる東洋医学という理解が多かった。

類似点としてともに患者さんのQOLをあげるという共通の目的があること、そして将来的には両者の相補的発展によりよりよい医学・医療が構築されるべきであるが、それには両者の長所・短所が十分議論できるような教育環境の整備の重要性が指摘された。以上の調査結果をもとにさらに種々の調査を重ねて基盤整備の一次資料をまとめていく。「21世紀の東洋医学教育の基盤整備」のために本年度は下記の研究を行なった。1)花輪壽彦研究員(代表者)と金俊成研究員は韓国を訪問し、The Internation Annuual Congress of Korean Oriental Medicineに参加し、花輪は「日本における21世紀の東洋医学教育について」と題する特別講演を行なった。両名は韓国の伝統医学教育の実際を視察するために慶熙大学韓医学部を訪問した。また韓国政府が設立した韓国韓医学研究院(申圭院長)を訪問し相互の伝統医学教育について意見交換を行なった。北里研究所東洋医学総合研究所と韓国韓医学研究院は5月27日研究・協力の調印を行なった。3)村主明彦研究員と伊藤剛研究員は北里研究所東洋医学総合研究所主催の「医学生・研修医のための東洋医学セミナー」(通算第21回)実行委員として21世紀の東洋医学教育の雛型になるようなテキスト作成を試みた。また医学生・研修医の東洋医学に対する意識調査などを通じて東洋医学のあるべき姿について検討した。1)研究総括者の花輪壽彦は世界における伝統医学の実際を知るために2000年10月10日より14日までドイツ・ミュンヘンにて開かれた、第三回国際生薬療法学会(3rd International congress on phytomedicine)に参加した。またミュンヘン大学の招聘を受けて特別講演「Clinical application of Kampo-Ptytomedicine-present Role and Future Perspectives in Japan」を行なった。一般にヨーロッパではイチョウ葉やセイヨウオトギリソウなどを単品で用いることが多く、日本の漢方のように生薬を一定の割合でブレンドして「・・湯」などの命名を行なうことはない。しかし生薬のブレンド効果を否定しているわけではなく、単品の効果の科学的検討に重きを置いているようである。彼らが漢方薬・漢方治療に求めているのは、その薬効と評価の客観的裏付けである。いわゆるEBM(Evidence Based Medicine)に基く医学である。漢方の「証の論理」はあくまで経験則に基いた「仮説」であるから、「経験医学」の信頼性を検証していくためにも、証を考慮した臨床デザインの検討は必要である。2)金成俊研究員は韓国伝統医学(韓医学)の実態調査と日本漢方との相互交流のために、花輪壽彦著『漢方診療のレッスン』(金原出版)の韓国語への翻訳を曹基湖慶煕大学助教授とともに行ないほぼ終了した。4)村主明彦研究員と伊藤剛研究員は北里研究所東洋医学総合研究所主催の「医学生・研修医のための東洋医学セミナー」(通算22回)の実行委員として、テキストの作成と医学生・研修医の東洋医学に対する意識調査を行なった。本年度は『東洋医学教育の基盤整備』の最後の年度にあたるので各種調査結果の整理と教科書のたたき台作りに重点を置いた。折りしも、文部科学省の諮悶をうけ「医学・歯学教育の在り方に関する調査研究協力者会議」(高久史麿座長)にてモデル・コア・カリキュラムの検討がなされた。
酸素を利用した電子状態マッピングに関する研究

本研究は球面収差補正器を装備した走査型透過電子顕微鏡(STEM)と電子エネルギー損失分光法(EELS)を組み合わせることで、遷移金属酸化物における酸素の電子状態マッピングを原子分解能で可視化する技術を確立し、応用研究を行うものである。電子状態マッピング実現のためには、原子分解能でS/Nの良いEELSスペクトルを得る手法開発が必要であり、本研究においてはまずこれに取り組み手法を確立した。次に応用研究として、銅酸化物高温超伝導体におけるホール分布を原子分解能で実空間で可視化することに成功した。さらに、化学結合の異方性を反映したスペクトルを原子分解能で測定することにも成功した。本研究では、球面収差補正器付きの高空間分解能走査型透過電子顕微鏡(STEM)と電子エネルギー損失分光法(EELS)を組み合わせることによって、金属酸化物における各原子の電子状態の違いを電子状態マッピングとして実空間で可視化するものである。本年度は、新規電子顕微鏡の調整を行い性能の評価、各種パラメータの測定、安定性の追求に向けた調整を行うことで実験条件の精査を行った。その上で、遷移金属ー酸素の八面体と4面体が相互に積層した構造を有するブラウンミレライト型遷移金属酸化物を対象とした局所電子構造に関する研究を行った。特にエピタキシャル薄膜の界面における酸素の電子構造について点分析による評価を行いその解釈を行った。次年度はこれを元に2次元で電子構造の違いの分布を可視化する。またブラウンミレライト酸化物は金属元素のサイト選択性がある物質であり、例えばCa2FeMnO5の場合、Mnが6配位に、Feは4配位サイトに選択的に入りやすいことなどが知られている。一方で、これら金属原子は完全に秩序化しているわけではなく一部混在している。そこで原子カラム中に少数(12割程度)含まれる元素の定量法の開発を行った。またこのような少数原子は従来のSTEMーEELSによる元素マッピングで可視化することが難しいが、スペクトルにおける微細構造の違いをうまく利用した状態マッピングにすることでこれら少数元素についても原子分解能で可視化することに成功した。本研究では、球面収差補正器を装備した走査型透過電子顕微鏡(STEM)と電子エネルギー損失分光法(EELS)を組み合わせることで、金属酸化物における電子状態の違いを原子分解能で可視化するものである。本年度は、新規電子顕微鏡による元素・電子状態マッピングに関する性能評価を行った。モノクロメーターを電子銃に装備したことで高いエネルギー分解能で状態分析が行えるようになったが、装置の外乱による不安定性などのハードウェアの問題によって原子分解能での元素マップを得ることができなかった。一方で、年度の後半においてソフトウェア開発による上記問題解決の可能性を見出したためそれらの開発を始めた。高いエネルギー分解能かつ原子分解能での元素・状態マッピングを得るための基礎的条件を見出すことが本研究目的達成に重要であるため、標準試料を用いたこれらの調査を進めている。原子分解能での元素マッピングが可能な性能を有している装置(他の同タイプの顕微鏡を納品しているいくつかの研究機関では通常の原子分解能元素マップは容易に観察されている)を導入したが、我々の研究施設では磁場・振動などの長周期の外乱があることがわかり、原子分解能マッピングを実現するための装置の安定性の改善に予想よりも時間がかかっているため。本研究では球面収差補正器を装備した走査型透過電子顕微鏡(STEM)と電子エネルギー損失分光法を組み合わせた、遷移金属酸化物における酸素の電子状態マッピングを原子分解能で可視化するものである。本年度は、外乱による装置の不安定性により原子分解能での元素マッピングの性能が十分確保できなかったため、予想通りの研究進展が見込めなかった場合に想定していた研究テーマである、原子分解能での元素の定量評価法に関する研究に着手した。そのため研究対象を酸素原子からEELSスペクトル強度の高い金属酸化物中の金属側にし、2次元ではなく1次元での原子分解能での元素の定量評価法の研究を行った。その結果、FeやMnの金属におけるEELS測定の空間分解能を評価することができ、さらに定量値の系統誤差を求めることができた。この研究結果は今後広く活用されると考えている。また、この研究結果にか関して研究発表を行った。国内1件[招待]、国際3[1件招待、2件一般]、ならびに国際誌(M. Haruta, et al., ACS Nano, 10, 6680-6684 (2016))への論文投稿とした。また一方で、原子分解能での電子状態マッピング実現に向けてハードの安定性だけではなく、ソフトウェアの改善によるマッピングの基礎的研究を行った。具体的には、試料ドリフトやノイズさらに電子線ダメージの改善法に関する基礎的研究を行った。その結果、状態マッピングを得るために必要なS/Nの良いスペクトルを原子分解能で得る手法を大よそ確立するに至った。原子分解能でのマッピングが可能な性能を本来有している装置ではあるが、設置環境による外乱のため安定したマッピング像を得ることが困難であったため、マッピング研究に関しては当初予定していた進捗に比べやや遅れている。一方で、状態マッピングから元素組成の原子分解能定量評価では予想以上の良い結果を得ることができた。また、たとえ現状世界一安定している装置であっても、最低限の外乱や電子線ダメージの問題などは必ず有している。そこで今年度はソフトウェアの改善研究に取り組んだことで、結果的に後々必ず問題となるであろう上述した問題点まで克服することができる

スペクトル測定法を考案することができ、結果として次年度以降の問題点を既に克服できたことになり、最終年度に応用研究を進める上では順調であると考えている。本研究は球面収差補正器を装備した走査型透過電子顕微鏡(STEM)と電子エネルギー損失分光法(EELS)を組み合わせた遷移金属酸化物における酸素の電子状態マッピングを原子分解能で可視化する技術を確立し、応用研究を行うものである。本年度は、昨年度確立した原子分解能でS/Nの良いEELSスペクトルを得る手法を銅酸化物高温超伝導材料に応用することで、酸素の2pバンドに入るとされるホール分布を実空間で可視化し、ホールドープ量に依存したその変化についての研究を行った。その結果、ホールのドープ量に依存してホールの局在の仕方が変化する様子を実空間で原子分解能で捉えることに成功した。これまでX線の吸収分光を用いることで同様の物理が議論されてきたが、X線分光では空間的に分けたスペクトルを得ることができないという原理的な問題があったが、今回のSTEM-EELSを用いた分析手法の開発ならびに得られた実験データによって酸素の2pバンドに入ったホールの空間分布を原子分解能で可視化することに成功し、また超伝導材料という電子線に弱い材料から原子分解能でスペクトロスコピーを実現することができた。またさらに、得られたEELSスペクトルには結晶学的に非等価なサイトの電子状態の違いだけでなく、化学結合の異方性をも反映したスペクトルが原子分解能で測定されることが分かった。これにより、STEM-EELS法では従来偏向X線吸収分光で行っていた電子状態の異方性の議論が、原子分解能という非常に高い空間分解能で議論できるようになるということを意味しており、材料分析の視点からも非常に重要な結果を得ることができた。本研究は球面収差補正器を装備した走査型透過電子顕微鏡(STEM)と電子エネルギー損失分光法(EELS)を組み合わせることで、遷移金属酸化物における酸素の電子状態マッピングを原子分解能で可視化する技術を確立し、応用研究を行うものである。電子状態マッピング実現のためには、原子分解能でS/Nの良いEELSスペクトルを得る手法開発が必要であり、本研究においてはまずこれに取り組み手法を確立した。次に応用研究として、銅酸化物高温超伝導体におけるホール分布を原子分解能で実空間で可視化することに成功した。さらに、化学結合の異方性を反映したスペクトルを原子分解能で測定することにも成功した。新規装置の調整に多少時間がかかったが、電子状態の違いを原子分解能で識別できるところまでは達しており、計画としては順調といえる。上記、ハードウェアの問題はソフトウェアの開発によっていくらか軽減されうることを、予備実験により見出している。また、当初問題となっていた試料の電子線損傷の問題も、ソフトウェアの開発によって軽減されることを見出しており、今後はハードウェアの改善以外に、ソフトウェア開発を行うことで問題解決を行う。本年度の研究により手法に関しては大よそ確立できてきたため、取り組んだ原子分解能での測定法を、実際予定している試料に対して適応していくことで、当初計画していた電子状態マッピングに関する研究を進めていく。
量子色力学に基づくクォーク多体系の研究

強い相互作用の基礎理論である量子色力学(QCD)に基づき、非摂動的真空や核子・中間子などのハドロンに対して、クォーク・グルーオンのレベルから研究する。特に、強い相互作用の第一原理計算である格子QCDにより、理論物理の重要課題である「カラーの閉じ込め」や、近年実験的に注目されている「エキゾチック・ハドロン」等のクォーク多体系の研究を行う。また、超弦理論に基づく新しい解析方法の「ホログラフィックQCD」等も用いて研究を進める。強い相互作用の基礎理論である量子色力学(QCD)に基づき、核子・中間子などのハドロンや非摂動的真空に対して、クォーク・グルーオンのレベルから解明していく。特に、強い相互作用に対する第一原理計算である格子QCD理論計算により、現代物理学の最重要未解決問題の1つである「カラーの閉じ込め現象」や、近年実験的にも注目されている「エキゾチック・ハドロン」などのクォーク多体系の研究を行う。また、超弦理論でのDブレーンを用いた新たな非摂動的解析方法である「ホログラフィックQCD」等も積極的に用いて研究を遂行する。強い相互作用の基礎理論である量子色力学(QCD)に基いて、クォーク多体系、カラーの閉じ込め、超弦理論との対応、等に関する、独自性の高い研究を行った。(1)超弦理論のDブレーンからゲージ・重力対応を用いて定式化されるホログラフィックQCDにおいて、ソリトン解として現れるバリオンに対する研究を世界で初めて行なった。(2)核子などのバリオンの性質と密接に関わる3クォーク・ポテンシャルの詳細で高精度な格子QCD計算を実行し、それが2体のクーロンとY型の線形ポテンシャルの和で表される事を明らかにした。(この研究の一部は格子QCDの教科書の1節になっている。)(3)2つの重いクォークと1つの軽いクォークからなる系に対するポテンシャルを世界で初めて格子QCDと解析的な模型計算の双方を用いて明らかにし、バリオン中での2個のクォーク間の有効閉じ込め力が、もう1つのバレンス・クォークの動的な効果により減少する事を示した。(4)双対超伝導描像に基いた格子QCDの解析から、バリオン中でのクォーク閉じ込め力とモノポール凝縮との密接な相関を定量的に明らかにした。(5)格子QCDを用いて、クォーク多体系における"閉じ込め力"を世界で初めて明らかにし、クォーク多体系に対しても長距離領域ではストリング描像が成り立つ事を示した。(6)非等方格子QCDを用いてΛ(1405)に関する研究を行い、それが純粋な3クォーク系でも、純粋なペンタクォーク系でもない事を示した。(7)格子QCDを用いて、ダイクォークを理想化した軽いスカラークォークおよびそれとクォークの束縛状態である「キメラ・ハドロン」の性質を定量的に調べ、スカラークォークが、量子補正により大きな質量を獲得する事を示した。(8)相対論的超伝導系でのボルテックスの周辺に「ヒッグス場とゲージ場の束縛状態」の様な新たな励起モードが現れる事を示し、これを「蠕動モード」と名付け、その性質を予言した。強い相互作用の基礎理論である量子色力学(QCD)に基いて、一連の独自性の高い研究を行った。(1)格子QCDにおいて、適当なゲージの下で、グルーオン場をフーリエ変換し、その運動量成分の寄与を解析することにより、QCD現象に対して"重要なグルーオン運動量成分"を特定する一般的な方法を開発した。(2)ランダウ・ゲージでの格子QCDの解析により、"クォーク閉じ込め力の起源"が、グルーオンの1.5GeV以下の運動量成分にある事を世界で初めて示した。(3)超弦理論のDブレインで構成されるホログラフィックQCDを用いて、バリオンとバリオン物質を世界で初めて定量的に研究し、高密度QCDの相転移が、この枠組みでは、"バリオン密度の非局在化"として起きる事を示した。(4)2つの重いクォークと1つの軽いクォークからなる系に対するポテンシャルを世界で初めて格子QCDと解析的な模型計算の双方において明らかにし、バリオン中での2クォーク間の有効閉じ込め力が、もう1つのバレンス・クォークの動的な効果により減少する事を示した。(5)格子QCDを用いて、ダイクォークを理想化した軽いスカラークォーク及び、それとクォークの束縛状態である「キメラ・ハドロン」の性質を調べた。(6)非等方格子QCDを用いて、QGPのシグナルとしても重要な"有限温度でのチャーモニウム"に対する研究を行い、臨界温度以上でもJ/Ψなどが"空間的に局在した状態"として生き残る事を示した。

(7)詳細な格子QCD研究により、核子などの3クォーク系、及び、クォーク多体系におけるクォーク間ポテンシャルが"1グルーオン交換のクーロン・ポテンシャル"と"Y型ジャンクションを伴う線形の閉じ込めポテンシャル"の和で表され、クォーク多体系においても長距離領域では"ストリング描像"が成立する事を世界で初めて明らかにした。尚、この研究は、格子QCDの教科書の1節として取り上げられている。強い相互作用の基礎理論である量子色力学(QCD)に基いて、以下の独自性の高い研究を行った。(1)格子QCDを用いたランダウ・ゲージでのグルーオン伝播関数の詳細な解析により、4次元ユークリッド座標空間でのグルーオン伝播関数が、ハドロンにとって重要なスケールである0.11fmでは、4次元の湯川型の伝播関数exp(-mr)/r(rは4次元ユークリッド距離)で表されることを見出した。これを基に"グルーオンのスペクトル関数"の解析的な関数形を世界で初めて導出し、それが"∞の留数を持つ正の極"と"負の値をとる領域"を持つ極めて特異なものであることを指摘した。(2)ランダウ・ゲージなど適当なゲージの下、格子QCDにおけるリンク変数をフーリエ変換し、運動量空間でのグルーオンの寄与を解析することによって、QCDの個々の現象に対して"重要なスケール"(重要なグルーオン運動量成分)を特定する一般的な方法を開発し、"クォーク閉じ込め力の起源"が、グルーオンの1.5GeV以下の運動量成分にあることを世界で初めて示した。(3)格子QCDを用いて、カイラル対称性の自発的破れ(DxSB)に対する重要なグルーオン的スケールの研究を行った。DxSBに対しては、グルーオンのゼロ運動量付近の成分が大きく寄与していること、及び、グルーオンの中間エネルギー運動量成分もかなり寄与すること等を定量的に示した。(4)ホログラフィックQCDと"隠れた局所対称性を持つ非線形シグマ模型"とを比較した。前者では、5次元目の非自明な曲率によりρ中間子の運動項がヤン・ミルズ型からずれ、その結果、カイラル・ソリトンに対するρの影響が、定量的のみならず定性的(トポロジカル)に後者とは異なること等を示した。(1)QCDにおける代表的なゲージであるランダウゲージとクーロンゲージを、実パラメータλで連続的に結びつける「一般化ランダウゲージ(λゲージ)」を定式化し、クォーク間の「瞬間ポテンシャル」等に対する詳細な格子QCD研究を行った。瞬間閉じ込め力は、ランダウゲージ近傍ではゼロであり、クーロンゲージ近傍では、静的な閉じ込め力の2倍以上になり、それらの間では連続的に変化する事等を示した。(2)クォーク模型を記述するQCDのゲージの候補として「λ_cゲージ」を提案した。このゲージでは、クォーク同士が瞬間的に物理的ポテンシャルで作用しあい、クォーク模型と類似の状況になること等を指摘した。(3)一定の強い(カラー)電場と(カラー)磁場が共存する系では、質量がゼロのフェルミオンの単位時空での対生成率が無限大になり、真空が必ず崩壊することを指摘した。強磁場中では最低ランダウ準位の寄与が主要であり、この発散もその寄与だけで説明できることを示した。更に、強磁場での有効理論を定式化し、それが2次元低い低次元系の理論になる事、及び対生成率の発散の起源がアノマリーにある等を示した.(4)クォークの閉じ込めやカイラル対称性の破れに対する「重要なグルーオン運動量」の研究を格子QCDを用いて行い、グルーオンの1.5GeV以下の運動量成分が閉じ込め力をもたらすこと等を定量的に示した。
高浸透圧及び低温刺激による気管上皮細胞のサイトカイン発現と細胞内シグナルの解析

高浸透圧、低温/再加温により少なくともp38MAP kinaseを介して気道上皮細胞はinterleukin-8(IL-8)を発現することを明らかにした。その後、高浸透圧、低温/再加温刺激によりc-Jun-NH2-terminal kinase(JNK)も活性化されており、このkinaseの関与が明らかではなかった。本年度は、JNKの関与を明らかにすること、さらに、臨床的に気管支喘息の治療に広く使用されている吸入ステロイドの高浸透圧、低温/再加温刺激による気道上皮細胞のIL-8、RANTES発現に及ぼす影響を明らかにすること、を目的とした。その結果、高浸透圧、低温/再加温で気道上皮細胞を刺激し、p38MAP kinase,JNKの活性をWestern blotで解析し、p38MAP kinaseの特異的阻害薬SB203580、JNKの特異的阻害薬CEP-1347のキナーぜ活性への影響を検討した結果、高浸透圧、低温/再加温による気道上皮細胞のIL-8,RANTES産生はp38MAP kinaseのみならず、JNKによっても制御されていることが明かとなった。また、吸入ステロイドは高浸透圧、低温/再加温による気道上皮細胞のIL-8,RANTES産生を抑制した。このような細胞内シグナルの解析は病態形成の機序の解明のみならず、分子標的治療を考える上で重要であり、治療への応用が期待される。運動誘発性喘息(EIA)の発生機序の基礎的検討を目的として気管上皮細胞を低温ストレスに曝し、サイトカイン発現とそれを制御する細胞内シグナルをp38mitogen-activated protein kinase(MAPK)およびc-Jun NH_2-terminal kinase(JNK)のリン酸化・活性化とp38MAPKの特異的阻害薬SB203580の気管上皮細胞のIL-8発現を解析し以下の成績を得た。(1)低温ストレスは気管上皮細胞にp38MAPKおよびJNKのリン酸化・活性化、を誘導した。(2)低温ストレスは気管上皮細胞にIL-8産生とIL-8 mRNA発現を誘導しなかったが、低温後の再加温によりIL-8産生とIL-8 mRNA発現を誘導した。(3)SB203580は低温/再加温によるIL-8産生とIL-8 mRNA発現を抑制した。以上の成績は、低温/再加温による気管上皮細胞のIL-8産生とIL-8 mRNA発現は少なくともp38MAPKを介することを示唆した。低温(低温/再加温)ストレスにより気管上皮細胞にIL-8発現が誘導されたことは、EIAに伴う遅発型反応症例の気管支肺胞洗浄液中の好中球増加に関与する可能性が推測される。さらに、高浸透圧ストレスで気管上皮細胞を曝し、同様な研究を行なっている。運動誘発性気管支喘息(EIA)の発症機序として提唱されている低温および低温/再加温刺激によりp38 mitogen-activated protein(MAP)kinaseとc-Jun-NH2-treminal kinase(JNK)が活性化され、少なくとも低温/再加温刺激による気道上皮細胞のIL-8発現はp38 MAP kinaseを介することを明らかにしたが、本年度は、低温および低温/再加温に加えてEIAの発症機序として提唱されている、高浸透圧で気道上皮細胞を刺激し、気道上皮細胞のIL-8発現を制御する細胞内シグナルを解析した。その結果、1)高張食塩培養液および高張マンニトール培養液ともに気道上皮細胞にp38 MAP kinaseとJNK活性を誘導した、2)p38MAP kinaseの特異的阻害薬は高張食塩培養液および高張マンニトール培養液刺激による気道上皮細胞のIL-8 mRNA発現とIL-8蛋白産生を部分的に抑制した。

以上の成績は、EIAの発症機序として提唱されている低温および低温/再加温、さらに高浸透圧刺激により、少なくともp38 MAP kinaseを介して気道上皮細胞にIL-8の発現が誘導されることを明らかにした。JNKの関与に関しては特異的阻害薬がなく、今年度、入手し解析する予定である。このような細胞内シグナルの解析は、病態形成の機序の解明のみならず、治療への応用が期待される。平成11年度までは、高浸透圧、低温/再加温により少なくともp38 MAP kinaseを介して気道上皮細胞はinterleukin-8(IL-8)を発現することを明らかにした。高浸透圧、低温/再加温刺激によりc-Jun-NH2-terminal kinase(JNK)も活性化されており、このkinaseの関与が明らかではなかった。本年度は、JNKの関与を明らかにすること、さらに、臨床的に気管支喘息の治療に広く使用されている吸入ステロイドの高浸透圧、低温/再加温刺激による気道上皮細胞のIL-8、RANTES発現に及ぼす影響を明らかにすること、を目的とした。高浸透圧、低温/再加温で気道上皮細胞を刺激し、p38 MAP kinase,JNKの活性をWestern blotで解析し、p38 MAP kinaseの特異的阻害薬SB 203580、JNKの特異的阻害薬CEP-1347のキナーぜ活性への影響を検討した結果、高浸透圧、低温/再加温による気道上皮細胞のIL-8,RANTES産生はp38 MAP kinaseのみならず、JNKによっても制御されていることが明かとなった。また、吸入ステロイドは高浸透圧、低温/再加温による気道上皮細胞のIL-8,RANTES産生を抑制した。このような細胞内シグナルの解析は病態形成の機序の解明のみならず、分子標的治療を考える上で重要であり、治療への応用が期待される。