hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
天然変性蛋白質の細胞内解析に向けたペプチド分子のｉｎ‐Ｃｅｌｌ　ＮＭＲ計測

本研究は細胞内での天然変性蛋白質の動態を詳細に解析するために,比較的低分子量の蛋白質を用いて分子の構造とダイナミクスを計測することを目標としている.本年度は,DrkN SH3ドメイン蛋白質の解析とDEST法の解析プログラム開発に成功した.DrkN SH3は,至適緩衝溶液下でfold-unfold状態が混在する性質を持つ.この蛋白質の細胞内での挙動を明らかにするため,大腸菌とヒト培養細胞(HeLa)それぞれを用いたin-cell NMR計測と,細胞内環境を模したcrowderによるin-vitro実験を行った.解析の結果,大腸菌,およびヒト培養細胞(HeLa)を用いたin-cell NMR測定から得られたスペクトルでは,unfold由来のピーク強度がfold由来ピークと比較して著しく増加していた.また,crowder実験では,分子特性の違いを考慮した様々なサイズの有機高分子を用いたところ,リゾチームとPEGを用いた際に,in-cellスペクトルと同様にunfold由来ピークの強度比の上昇が観測された.以上,これまでの結果から,Drk SH3蛋白質は,原核,真核細胞内で,ともにunfold構造に大きく傾くことが示唆された.また,人工的な混雑環境下でのin-vitro実験から,この存在比の変化は特定のcrowderを用いることにより,ある程度再現可能であることも示唆された.DEST法を用いた細胞内ダイナミクス解析では,選択的安定同位体試料の作成と,Sf9を用いたin-cell NMRスペクトルの観測に成功した.しかしながら,依然S/N比が十分でなく,安定同位体試料の作成手順と測定法をより最適化する必要がある.DESTデータの解析プログラムの開発については,複数の速度論モデルにベイズ推定を用いてフィッティングさせるプログラムの開発に成功し,現在,性能評価を行っている.25年度が最終年度であるため、記入しない。25年度が最終年度であるため、記入しない。本研究は細胞内での天然変性蛋白質の動態を詳細に解析するために,比較的低分子量の蛋白質を用いて分子の構造とダイナミクスを計測することを目標としている.本年度は,DrkN SH3ドメイン蛋白質の解析とDEST法の解析プログラム開発に成功した.DrkN SH3は,至適緩衝溶液下でfold-unfold状態が混在する性質を持つ.この蛋白質の細胞内での挙動を明らかにするため,大腸菌とヒト培養細胞(HeLa)それぞれを用いたin-cell NMR計測と,細胞内環境を模したcrowderによるin-vitro実験を行った.解析の結果,大腸菌,およびヒト培養細胞(HeLa)を用いたin-cell NMR測定から得られたスペクトルでは,unfold由来のピーク強度がfold由来ピークと比較して著しく増加していた.また,crowder実験では,分子特性の違いを考慮した様々なサイズの有機高分子を用いたところ,リゾチームとPEGを用いた際に,in-cellスペクトルと同様にunfold由来ピークの強度比の上昇が観測された.以上,これまでの結果から,Drk SH3蛋白質は,原核,真核細胞内で,ともにunfold構造に大きく傾くことが示唆された.また,人工的な混雑環境下でのin-vitro実験から,この存在比の変化は特定のcrowderを用いることにより,ある程度再現可能であることも示唆された.DEST法を用いた細胞内ダイナミクス解析では,選択的安定同位体試料の作成と,Sf9を用いたin-cell NMRスペクトルの観測に成功した.しかしながら,依然S/N比が十分でなく,安定同位体試料の作成手順と測定法をより最適化する必要がある.DESTデータの解析プログラムの開発については,複数の速度論モデルにベイズ推定を用いてフィッティングさせるプログラムの開発に成功し,現在,性能評価を行っている.細胞内のダイナミクス解析では,大腸菌を用いた系で新たな知見を得た.これまでのGB1,TTHA1718蛋白質を用いた予備的実験から,in-cell NMRによるT1, T2緩和実験のデータが,in-vitroの系と比較してT1緩和時間が上昇しT2緩和時間の減少が見られた.さらに,これらのデータは,理論カーブから大きく外れるという結果を得ていた.そこで,本年度はこの結果を踏まえ,理論値と一致しない点をより詳細に解析するためにDEST法と呼ばれる新しい緩和測定を行った.現在暫定的な結果として,標的分子が細胞内で何らかの巨大分子と相互作用している可能性が示唆された.今後はこのデータの質の向上のための測定法の改良と伴に,新たなモデリング手法適用することにより,より詳細な解析を進める.ペプチド分子を用いたin-cell NMR計測では,分子の運動性や物性が詳細に解析されている5種類のペプチド試料を選択し,大腸菌により大量培養を行った.5種類のうち1つのペプチド分子については,大腸菌を用いた系とヒト培養細胞(HeLa)を用いた系の2つのin-cell NMR測定を行った.しかしながら,いずれも解析に十分な感度のシグナルを得ることができず,今後試料調製法の見直しを検討している.また残りのペプチド分子については,スモールスケールでの発現の確認まで進行した.今後は安定同位体試料を用いた大量発現,精製を進める予定である.Sf9細胞を用いたin-cell NMR計測において,3次元NMRスペクトルの測定に成功し,78%の蛋白質主鎖原子の化学シフト帰属を達成した.本成果は,学術論文誌上に発表した(J.Am.Chem.Soc., 135(5), 1688-1691).

生物物理学会誌にin-cell NMR測定から分かる蛋白質の細胞内動態に関するレビューを報告した(生物物理53, 76-81).NMR計測に必要なペプチド試料の調製では,大腸菌を用いた系でin-cell NMR測定を行ったが,背景シグナルが非常に大きく,標的分子由来のシグナル感度が著しく低かったため,現在,試料調製の再検討が必要な状況にある.ヒト培養細胞を用いた系では当初予定よりクローニングに時間を要し,細胞試料の取り扱いに関して十分な条件検討ができていない.これによりNMR測定の条件検討も,当初計画した予定よりやや遅れていることは否定できない.しかしながら,現在5種類のペプチドすべてについてクローニングに成功し,発現確認もできていることから,今後は,細胞への導入方法の検討とin-cell NMR測定の条件検討に集中できる.これにより,次年度はいっそうの研究の進展を加速可能である.大腸菌を用いた分子の運動性解析では,DEST法を用いた緩和解析により,従来のT1,T2緩和実験では,理論的に解釈できない問題の解決への方向性が示せた点は大きな進展である.今後は,部位特異的安定同位体試料を用いた測定や,1D DEST法の測定,およびデータモデリング法の改良により,より明確な解釈が可能になると期待できる.以上の観点より,本課題の1年目の自己評価は,当初申請者が想定していた進展度合いと比較して「やや遅れている」とした.細胞内での蛋白質のダイナミクス解析では,本年度DEST法の計測に成功し,標的蛋白質が細胞内の巨大分子と相互作用している可能性を示唆する結果を得たが,現在のデータはまだ信号強度が弱くS/N比が高くないため,高精度の解析が不可能である.したがって今後は,部位特的安定同位体標識試料の作成による感度の向上,1D DEST法の測定,およびモデルフィッティングアルゴリズムの改良により,より高精度のデータモデリングを進め,蛋白質の細胞内での運動性を詳細に解析する.ペプチド分子を用いたin-cell NMR計測では,現時点で解析可能なスペクトルを得ることが出来ていないことから,CPP(Cell Penetrate Peptide)を使った細胞導入法を再度詳細に検証する.また,SLO蛋白質を用いて細胞膜への孔を形成させることで標的分子を細部内に組み込む別の手法も検討する.さらに,細胞培地の循環システムを用いてNMR計測することで,細胞寿命を大幅に伸ばす新規手法も提案されており,この手法の応用も検討する.一方で,現在1種類のペプチド分子のみNMR計測まで進んでいる状況にあるため,残り4種類のペプチド分子についても解析を進め,in-cellとin-vitroのNMR測定を行う.2次元HMQCスペクトル上でin-cellとin-vitroのデータに優位な差が見られた場合は,三重共鳴スペクトルとNOESYスペクトルを行い,立体構造解析を行う.加えて,これらペプチド分子についても上記の緩和測定を試みる.25年度が最終年度であるため、記入しない。25年度が最終年度であるため、記入しない。
二次元原子層膜を使った超高感度光センサーの開発

二次元原子膜が原子層レベルの厚さでありながらトランジスタやダイオードに応用できること着目した光機能素子の開発に取り組んでいる。特に遷移金属カルコゲナイドのひとつである二硫化レニウム(ReS2)を用いて、光機能性デバイスの新しい動作原理の探索を進めてきた。通常の遷移金属カルコゲナイドではバンド構造が二次元原子層の層数に大きく依存することが知られている。例えば最も研究が活発に進められている二硫化モリブデン(MoS2)では、一層では直接遷移であるが複数層だと間接遷移型のバンド構造に遷移する。これに対しReS2は原子層の層数に依存せず常に直接遷移型のバンド構造を持つという特徴を有する。この特性を活かして光に敏感に応答するフォトダイオードの開発に取り組んできた。特に原子層の層数が異なるReS2薄膜を並列構造にし、これとSi基板を接合したpnヘテロ界面を形成して光に対する電流量の応答性を調査した。実際には照射する光の波長を変えながら、光電流の繰り返し時間応答性や光強度と光電流量の変換効率を評価した。その結果、応答速度と変換効率を両立するような高い機能性が確認された。構成材料のバンド構造を考慮しながら、電荷の励起から分離、移動など一連のダイナミクスを考察し、この機能性の起源を明らかにした。具体的には主に層数の厚い薄膜領域で光吸収と電荷の生成が促され、層数の異なる薄膜の接合界面で電荷が効率的に分離され、各層で速やかに電荷移動が促進されることがわかった。これらの成果をもとに今後はこの特性のさらなる向上と、メモリ効果と組み合わせた新しい光機能性素子の探索に取り組んでいく。ReS2を中心にした新規フォトダイオードの開発に大きな進捗が得られた。従来は応答速度と変換効率はトレードオフの関係にあり、これら2つの特性を同時に向上させることとは難しいとされてきた。これに対し、ReS2原子層の層数が異なる薄膜を並列にしたフォトダイオードを構築することにより、速度と効率を同時に向上できる道筋を明確にした。この素子は極めてユニークな構造であり新規性も高い。この課題に加えて、光に応答するメモリ動作の探索など新規性の高い研究成果も得られつつある。以上の理由により、当初の計画以上に進展していると評価できる。今後はこれまで見出したフォトダイオードのさらなる高機能化とメモリ効果を組み合わせた新しい光機能性素子の探索を進めていく。具体的には層数を精密に制御することによる応答速度の高速化と量子変換効率のさらなる向上を目指す。メモリ効果についてはグラフェンやh-BN原子層などと組み合わせて光に応答するフラッシュメモリ型の記録素子を目指す。既に基本的な作製技術は確立しており、今後は素子動作の実証に注力する。平成29年度には遷移金属カルコゲナイドのひとつであるReS2(二硫化レニウム)の薄膜調整とトランジスタ動作確認、およびp型Si基板とのpnヘテロ界面の調整とその光応答性評価に取り組んだ。これらの実験には薄膜作製プロセスの最適化、電子線リソグラフ技術に基づいた電極パターニングプロセス、トランジスタ特性評価技術、光照射条件の最適化とトランジスタ特性の光応答性評価など検討すべき技術は多岐にわたる。いずれについても確実な進捗が見られ、今後の課題の明確化もできた。特にReS2トランジスタの光照射依存も確認できており、目標とする高感度光センサー開発の基礎的な実験は確実に進展している。これまでの実験で既にトランジスタの作製プロセスとその基本的な評価技術は確立している。さらにpnヘテロ界面の作製まで実施しており、その光応答性も確認できた。これらの結果から今後の課題、例えば光検出機能の向上とそのための素子構造の改良点などが明らかになりつつある。着任してわずか数ヶ月の段階であり、概ね順調に進展していると判断できる。

ReS2を中心にした新規フォトダイオードの開発に大きな進捗が得られた。従来は応答速度と変換効率はトレードオフの関係にあり、これら2つの特性を同時に向上させることとは難しいとされてきた。これに対し、ReS2原子層の層数が異なる薄膜を並列にしたフォトダイオードを構築することにより、速度と効率を同時に向上できる道筋を明確にした。この素子は極めてユニークな構造であり新規性も高い。この課題に加えて、光に応答するメモリ動作の探索など新規性の高い研究成果も得られつつある。以上の理由により、当初の計画以上に進展していると評価できる。これまでの進捗から以下の課題に取り組むこととした。1.pnヘテロ界面作製条件の最適化2.照射光波長依存性・強度依存性の評価3.大面積ReS2薄膜の作製プロセスの確立これらの課題に取り組むことにより、目標とする高感度光センサーの基礎技術を確立する。今後はこれまで見出したフォトダイオードのさらなる高機能化とメモリ効果を組み合わせた新しい光機能性素子の探索を進めていく。具体的には層数を精密に制御することによる応答速度の高速化と量子変換効率のさらなる向上を目指す。メモリ効果についてはグラフェンやh-BN原子層などと組み合わせて光に応答するフラッシュメモリ型の記録素子を目指す。既に基本的な作製技術は確立しており、今後は素子動作の実証に注力する。
交流電圧と直流電圧を併用した斬新な細胞分離法の開発

本研究は、各種スリットを有する絶縁膜型誘電泳動セパレータを用いたDC電圧オフセット/交流電圧による2種類のセルの分離特性を評価した。この装置は、細胞懸濁液が流れる流路に平行平板電極と絶縁性多孔質膜のみを配置した構造を採用することにより、異なるDEP特性を有する細胞を分離した。このデバイスの分離効率は、スッリト数、スリット幅、交流周波数、交流電圧、オフセット電圧、膜透過流量の影響を受けることが立証された。研究実績は、申請時の研究計画通りに進捗している。以下に、各検討項目を示す。(1)電磁界シミュレーションソフトによる電場傾度COMSOL Multiphysicsを用いて、スリット幅100、300、500μmでのスリット中心部から電極までの間の電場解析を行ったところ、スリット幅が小さくなるほど、電場強度E及び、電場傾度∇E2の値が大きくなることが明らかとなった。よってシミュレーション結果からは、分離には幅100μmの絶縁板が適していると考えられる。スリット幅は小さい方が良いことが立証されたが、対象細胞の大きさと工作の問題から100μmが最小との結論を得た。(2)スリット付絶縁板型誘電泳動装置における操作条件の検討交流電圧周波数5kHz、オフセット電圧3-7 V,交流電圧40-80Vppの実験条件で以下の分離実験を実施した。マウスハイブリドーマ3-2H3細胞では、オフセット電圧を変化させた場合、5.0 V以上の印加電圧で電場ストレスに耐え切れず、細胞破裂を起こすことが明らかとなった。ポリビーズでは、オフセット電圧を増大させれば保持率が低下し、交流電圧を増大させれば保持率が上昇する結果が得られた。装置を横向きにして分離実験を行うことで、ポリビーズに重力沈降の影響が顕著に現れ、3-2H3細胞の保持率との差が大きくなった。また、装置横向きでスリット幅300μmの絶縁板を用いることで、今回の実験条件範囲内で保持率の最大差約60ポイントを得ることができた。全ての実験条件において、保持率の大きさはスリット幅100>300>500μmの絶縁板を使用した順であった。これは、スリット幅が小さくなるほど、誘電泳動力に作用する∇E2が大きくなるという電場解析結果と一致する結果となった。また、スリット幅が小さくなるほど、誘電泳動力が支配的に働くことが検証された。1.スリットの本数の影響:300μm幅のスリットの本数を1,2,3,4本とした場合の粒子の透過に関して検討を行った。その際、スリットを通過する液流速を一定にするため透過流量をスリット本数に合わせて0.1, 0.2,0.3, 0.4mL/minとし、交流電圧90Vpp,オフセット電圧を1.0, 2.0, 3.0VDCとして検討した。その結果、どの条件でも保持率は50%程度であり、膜透過の促進効果は見られなかった。2.交流電圧およびオフセット電圧の影響:上述の条件で膜透過の促進が図れなかったため、同条件で、交流電圧120, 150Vpp,オフセット電圧5.0, 7.0, 9.0VDCの条件で膜透過実験を行った。その結果、交流電圧、オフセット電圧が共に大きい場合において膜透過が促進された。スリットの本数は1から4本まで検討したが、2本の場合が最も膜透過が大きく、透過率70%以上となった。なぜ、2本の場合の膜透過が促進されたのかは、今後解明する予定である。3.細胞とポリ粒子の混合分離:細胞は保持液側、ポリ粒子は透過液側へ分離するための条件について検討した。今回は、基礎的なデータを得るためスリット数を1本として、様々な条件を変えて混合分離について検討した。スリット幅は100, 300, 500μmの3種類、周波数は1kHz10kHz、交流電圧60Vpp,オフセット電圧1.0, 3.0VDCの条件で検討した。その結果、スリット幅300μm,周波数10kHz、オフセット電圧3.0VDCの条件で保持率差が最大の25ポイントが得られた。スリット本数等、実験条件を改善することにより更なる保持率の差が期待できると考えられる。平成27年度までに・電界シミュレーションによる電場傾度及び電場強度の解析・交流電圧印加の影響・オフセット電圧の影響・スリット幅の影響・スリット数の影響・透過流速の影響・細胞とポリ粒子の混合系における分離の操作条件の検討を行い、最適な分離のための操作条件における影響因子を明らかにすることができた。1.前年度までの結果を基にして、スリットの本数の影響について検討した。スリット幅300μm、スリット数24本の絶縁板を用いて10μmのポリスチレンビースの透過実験を行った。電場印加なしの場合には、保持率はスリット本数の増大に伴って60%50%へ低下する結果であった。また、スリット本数が増えると膜透過が促進されることが立証された。電場印加した場合は、周波数1 kHz、交流電圧90 Vpp、オフセット電圧1.03.0 VDC、膜透過流量は1スリット当たり0.1 mL/minで透過実験を行った。その結果、オフセット電圧の増大とスリット本数の増大に伴って、僅かに保持率が低下し、保持率は2030%の範囲であり、電場印加が膜透過を促進することが立証された。

2.異種細胞の分離について検討した。異種細胞はマウスハイブリドーマ細胞3-2H3細胞と馬赤血球を用いた。スリット幅100μm、スリット数24本の絶縁板を用いて行った。実験条件は、周波数1 kHz、交流電圧4090Vpp、オフセット電圧2.07.0 VDCであり、膜透過流量は1スリット当たり0.1 mL/minとした。その結果、スリットの本数による保持率の相違はほとんどなかった。3-2H3細胞は、スリット本数に依らず、交流電圧90Vpp、オフセット電圧2.0VDCの条件では80%以上の保持率が得られ交流電圧60Vpp、オフセット電圧5.0VDCと交流電圧40Vpp、オフセット電圧7.0VDCの条件では徐々に保持率は低下した。馬赤血球はスリット数、交流電圧、オフセット電圧に依存せず、50%の保持率であった。それら結果より、最適な条件は、スリット4本、交流電圧90Vpp、オフセット電圧2.0VDCの条件で、分離効率は30%の結果が得られた。本研究計画におけるスリットの開口面積に関する検討を実施するため、スリットのレーザー加工を依頼したが納期が大幅に遅れたため、実験を実施できなかった。今年度は、更なる分離効率の向上を目指してそれぞれのスリットの開口面積を大きくして実験を実施する。スリット付絶縁板型誘電泳動装置における装置内の電場解析,及び直流重畳交流電圧を用いた細胞・粒子及び異種細胞の連続分離における装置形状及び操作条件の検討を行い,以下の知見を得た。最初に,電磁界シミュレーションソフトを用い,電極間距離,絶縁板厚さ,スリット幅,スリット数を変化させた場合の電場傾度∇E2・電場強度Eを解析した。その結果,スリット幅が狭くなるのに伴い,電場強度E,電場傾度∇E2が増大し,スリット数が少ないほど,E,∇E2が増大した。また,∇E2はEに比べてスリット数の増加による減少割合が大きく,この減少傾向は,スリット幅100 μmのものより300 μmの方が顕著であった。次に,解析結果を基に,細胞・粒子及び異種細胞の連続分離を実施した。分離効率に及ぼす分離デバイスの形状は,電極間距離1.0 mm,絶縁板厚さ100 μm,スリット幅(100,300,500 μm),スリット数(1,2,3,4本),スリット透過流量00.1 ml/min,交流電圧090 Vpp,オフセット電圧02.0 VDCの範囲で検討した。さらに,スリット数とスリット幅をそれぞれ変化させ,スリット面積を同面積として,100 μm×20本,300 μm×7本,500 μm×4本の3種類について実施した。その結果,粒子及び細胞の挙動に及ぼす各々の因子の影響は理論通りであったが,電場強度E,電場傾度∇E2が増大する操作条件では,死細胞数が増加する傾向が見られた。それらの結果より,最適な分離効率のための装置形状と操作条件の決定は,分離対象物の電気的特性及び細胞活性へのダメージが異なるため、分離対象物を考慮したデータベースを構築する必要が有り,今後,そのデータベースを構築することにより本装置の有効性が示唆できると確信している。本研究は、各種スリットを有する絶縁膜型誘電泳動セパレータを用いたDC電圧オフセット/交流電圧による2種類のセルの分離特性を評価した。この装置は、細胞懸濁液が流れる流路に平行平板電極と絶縁性多孔質膜のみを配置した構造を採用することにより、異なるDEP特性を有する細胞を分離した。
緑内障眼による視神経細胞死の病態機構解明のための臨床的・細胞生物学的研究

臨床的アプローチの結果として、正常60例120眼を対象とし、スキャニングレーザーポラリメーターを用いて、1.75視神経乳頭(乳頭)径の乳頭周囲リングと乳頭縁から0.8nm離れた乳頭周囲リングの異なる2つの部位で網膜神経線維層厚を測定し、網膜神経線維層厚と年齢との相関について検討した。1.75乳頭径リングと0.8リング上のいずれにおいても、網膜神経線維厚と年齢との間に有意な相関はなかったが、網膜神経線維層の全周/鼻側比は加齢に伴い有意に減少し、網膜神経線維層厚の左右差は加齢に伴い増加傾向を示した。網膜神経線維層厚は個体間、左右眼間にもばらつきがあるが、加齢により菲薄化し、1.75乳頭径リング、0.8mmリング上での網膜神経線維層厚は、この正常眼の加齢変化を同等に表わすことが示唆された。神経生物学的研究の結果、サル眼を用いた実験で緑内障眼の視神経乳頭部でTGF-βの発現が増加し、特有の乳頭陥凹の形成に関与している可能性が示唆された。視神経障害の機構に関わる因子として神経栄養因子が考えられ、同様にサル眼を用いた実験で緑内障眼の視神経乳頭部でニューロトロフィンであるNGF、BDNF、CNTFなどの発現が減少し、それらの受容体であるTrkBやCNTFRの発現が上昇していることが確認され、これらの因子が視神経障害に関わる可能性が示唆された。一方、緑内障眼の軸索障害について異常なミトコンドリアが多数見られること、ミトコンドリア由来の酵素でアポトーシスに密接に関わるCaspase 3の発現が網膜神経線維層で増加していることが明らかとなり、緑内障による網膜神経節細胞が障害され、消失する過程でミトコンドリアの以上が関与する可能性が示唆された。臨床的アプローチの結果として、正常60例120眼を対象とし、スキャニングレーザーポラリメーターを用いて、1.75視神経乳頭(乳頭)径の乳頭周囲リングと乳頭縁から0.8mm離れた乳頭周囲リングの異なる2つの部位で網膜神経線維層厚を測定し、網膜神経線維層厚と年齢との相関について検討した。1.75乳頭径リングと0.8リング上のいずれにおいても、網膜神経綿維層と年齢との間に有意な相関はながったが、網膜神経線維層の全周/鼻側比は加齢に伴い有意に減少し、網膜神経線維層厚の左右差は加齢に伴い増加傾向を示した。網膜神経線維層厚は個体間、左右眼間でもばらつきがあるが、加齢により非薄化し、1.75乳頭径リング、0.8mmリング上での網膜神経線維層厚は、この正常眼の加齢変化を同等に表すことが示唆された。基礎生物学的アプローチの結果として、緑内障眼の視神経乳頭部に生ずる細胞外マトリックスの変化に関係して、TGF(形質転換増殖因子)-β、PDGF(血小板由来増殖因子)について調べたところ、サル眼実験緑内障眼の視神経乳頭部ではTGF-β1、2の発現が上昇し、レセプターについても発現が著明に増加していた。PDGF-A、B、およびレセプターは、いずれも不変、もしくは低下していた。緑内障眼におけるTGF-βの発現上昇は、篩状板の細胞外マトリックスの変化、乳頭部表面のグリオーシスの抑制に関与している可能性がある。また。

実験緑内障の視神経乳頭部における神経栄養因子の発現の変化について検討したところ、NGF、BDNF、NT-4/5、CNTF、GDNFは視神経乳頭部、特に篩状板部付近を中心に発現が低下していた。レセプターであるtrkA、B、p75NGFR、CNTFRは篩状板部を中心に発現が上昇し、trkCについては明らかな変化を認めなかった。神経栄養因子は緑内障における視神経障害のメカニズムに密接に関係している可能性が示唆された。臨床的アプローチとして、健常眼及び緑内障眼を対象として、スキャニングレーザーポラリメーターにより、視神経乳頭周囲の網膜神経線維層厚を測定し、緑内障診断における本装置の有用性について検討した。健常眼と緑内障眼の間には、網膜視神経線維層厚に有意差がみられ、緑内障眼の網膜神経線維層厚は、健常眼に比して、有意に薄い結果が得られた。緑内障病期別の検討で、緑内障診断における感度は、進行期で100%、中期で80%、早期で67%であり、より早期になる程、感度が低下する点が明らかになった。基礎生物学的アプローチとして、ラット眼に実験緑内障を作成し、視神経乳頭内で生ずる軸索輸送障害と網膜神経節細胞死との関係について考察した。実験慢性緑内障眼の視神経乳頭内の神経軸索中には、卵円形に腫大しマトリックス内にinclusion bodyを内包する変性ミトコンドリアが散在していた。実験急性緑内障眼では、眼圧上昇後3日目からTUNEL陽性細胞が出現し、5日目には急増していた。caspase3の免疫染色では、眼圧上昇から24時間後の網膜神経線維層で既に対象眼に比べて明らかに活性は上昇し、その後も強い免疫反応が保たれた。うっ滞した軸索内環境がミトコンドリアの変性の原因となっている可能性があり、ミトコンドリア外膜の破綻の所見は、膜内の物質すなわちシトクロームCやAIFが軸索内に放出されていることを示唆している。シトクロームCによって活性化されるcaspase3の免疫反応が網膜神経線維層で上昇している所見は、視神経乳頭のミトコンドリアを介したアポトーシスの実行機構が緑内障性視神経障害に関与することを裏づけていると考えられた。
オキサシリン感性MRSAの感性化メカニズム解明によるβラクタム薬耐性の統合的理解

耐性遺伝子を持ちながら抗菌薬に感性を示す「ステルス型耐性菌」は、抗菌薬暴露により速やかに耐性化し、抗菌薬治療が失敗する危険性がある潜在的な耐性菌である。ステルス型耐性菌であるオキサシリン感性mecA陽性黄色ブドウ球菌(OS-MRSA)は、しばしば臨床分離され診療上問題となるが、そのβラクタム薬感性・耐性化メカニズムは全く解明されていない。本研究では、ゲノム間比較解析による臨床分離OS-MRSA株のβラクタム薬耐性関連変異の同定などを実施することで、OS-MRSAのβラクタム薬感性・耐性化の遺伝学的メカニズムを解明し、MRSAのβラクタム薬耐性の全容を明らかにする。
電子デバイスにおける分離可能な接合部形成

我々が世界で初めて完成させた表面分析装置内における任意固体間の凝着力計測システムを利用し,厳密な可逆接合の可能性について,実験的・理論的検討を行った.超高真空の表面分析装置内における固体間凝着力計測システムに組み込むことのできる,超高真空対応の変位・荷重制御システムを設計・試作した.ピエゾ素子を用いることにより,従来出来なかった荷重及び変位の制御が可能であるようなシステムとなった.さらに,それを制御する為にVisualC++を用いて,汎用性の高い制御プログラムを作成した.固体間凝着力が発生する系で弾性変形領域で凝着実験を行い,凝着力の発生を確認した後,オージェ電子分光法にて固体表面を分析したが,"こびりつき"は観測されなかった.塑性変形領域で凝着実験を繰り返したのち,オージェ電子分光法にて固体表面を分析した場合は,"こびりつき"が観測され,厳密な可逆過程の可能性が示唆された.理論的な面では凝着力を利用した可逆接合による接合面の強度をみつもった.弾性連続体の半無限固体と正弦波状の凹凸をもつ剛体の接触の際に,接触領域の面積,界面における応力分布,全系のエネルギーを外部応力の関数としてあらわした.将来の分子力学近似による検討のためのポテンシャルとして修正埋め込み原子法(EAM)が有効であることを明らかにした.従来のEAMの表面やクラスターに対する問題点を克服する方法について検討した.新しい二量体参照と言う概念を導入する事で,大規模系への適応性を高めたEAMを提案した.高剛性化した力計測メカニズムの検討も行った.無次元化剛性で従来で一番剛性の高いシステムを構築する事ができた.それを用いた固体間凝着力計測によりフォースカーブを計測し,我々が構築してきた理論を用いて解釈する事ができた.我々が世界で初めて完成させた表面分析装置内における任意固体間の凝着力計測システムを利用し,厳密な可逆接合の可能性について,実験的・理論的検討を行った.超高真空の表面分析装置内における固体間凝着力計測システムに組み込むことのできる,超高真空対応の変位・荷重制御システムを設計・試作した.ピエゾ素子を用いることにより,従来出来なかった荷重及び変位の制御が可能であるようなシステムとなった.さらに,それを制御する為にVisualC++を用いて,汎用性の高い制御プログラムを作成した.固体間凝着力が発生する系で弾性変形領域で凝着実験を行い,凝着力の発生を確認した後,オージェ電子分光法にて固体表面を分析したが,"こびりつき"は観測されなかった.塑性変形領域で凝着実験を繰り返したのち,オージェ電子分光法にて固体表面を分析した場合は,"こびりつき"が観測され,厳密な可逆過程の可能性が示唆された.理論的な面では凝着力を利用した可逆接合による接合面の強度をみつもった.弾性連続体の半無限固体と正弦波状の凹凸をもつ剛体の接触の際に,接触領域の面積,界面における応力分布,全系のエネルギーを外部応力の関数としてあらわした.将来の分子力学近似による検討のためのポテンシャルとして修正埋め込み原子法(EAM)が有効であることを明らかにした.従来のEAMの表面やクラスターに対する問題点を克服する方法について検討した.新しい二量体参照と言う概念を導入する事で,大規模系への適応性を高めたEAMを提案した.高剛性化した力計測メカニズムの検討も行った.無次元化剛性で従来で一番剛性の高いシステムを構築する事ができた.それを用いた固体間凝着力計測によりフォースカーブを計測し,我々が構築してきた理論を用いて解釈する事ができた.ゼロエミッションもしくは素材のリサイクルのために,固体間凝着現象を考慮した新しいマイクロ接合プロセスについて,実験的・理論的検討を行った.実験的検討には,我々が世界で初めて完成させた表面分析装置付属の超高真空容器内における任意固体間の凝着力計測システムを利用した.理論的検討としては,研究代表者らが既に国際誌にて発表している連続体近似理論および修正埋め込み原子法(MEAM)を用いた数値計算によって検討した.本年度は,超高真空の表面分析装置内における固体間凝着力計測システムに組み込むことのできる,超高真空対応荷重システムを設計・試作した.ピエゾ素子を用いることにより,従来出来なかった荷重及び変位の制御が可能であるようなシステムとなった.今後,このシステムを用い,分担者高橋が中心となり,いくつかの物質系に対する実験を行う.高剛性化した力計測システムの検討も行った.大気中で動作するシステムを完成させた.今後,超高真空系に対する導入の可能性に関しても検討を行う.理論的な面では凝着力を利用した可逆接合による接合面の強度等を見積もるため,多原子系のエネルギー計算法として修正埋め込み原子法(MEAM)理論の検討も平行して行った.従来のMEAMは表面やクラスターに対して正しい計算がされない新たな場合が有る事を示し,その問題点を克服する方法について検討した.

詳細は省略するが,問題は各材料に対して決められたパラメータにある場合とMEAMという方法そのものにある場合がある.パラメータの決め直し方法および方法の改良の可能性についても検討した.超高真空の表面分析装置内における固体間凝着力計測システムに組み込むことのできる,超高真空対応荷重システムを設計・試作した.ピエゾ素子を用いることにより,従来出来なかった荷重及び変位の制御が可能であるようなシステムとなった.さらに,それを制御する為のシステムも設計・試作した.具体的にはAT互換PCにAD変換ボードとDA変換ボードを搭載し,visualC++を用いて,汎用性の高いプログラムを作成した.理論的な面では凝着力を利用した可逆接合による接合面の強度等を見積もるため,多原子系のエネルギー計算法として埋め込み原子法(EAM)理論の検討も平行して行った.従来のEAMは表面やクラスターに対して正しい計算がされない新たな場合が有る事を示し,その問題点を克服する方法について検討した.新しい二量体参照と言う概念を導入する事で,大規模系への適応性を高めたEAMの可能性を検討した.一方,高剛性化した力計測メカニズムの検討も行った.無次元化剛性で従来で一番剛性の高いシステムを構築する事ができた.それを用いた固体間凝着力計測によりフォースカーブを計測し,従来より行ってきた理論を用いて解釈する事ができた.これに加え,境界要素法を用いた静電力解析により,接合と分離が可能な条件を予測し,実験的に検討を行った.大きさが20μm程度の物体であるが,微小体の着脱が可能で有ることを実験的に示す事ができた.また着脱条件の電圧依存性や物体間距離依存性が,今までの理論的検討による予測と一致する事を示し,研究成果の有用性を示した.
医療ミス防止をめざした医薬品の製剤・包装関連情報の規格化と有効利用法の確立

投薬ミスに代表される医療ミスは大きな社会的問題となっている。その要因として医薬品の製剤や包装の特性や、その変更が関係した事例が多数見出されている。本研究では、こうした医薬品の製剤・包装の特性やその変更に伴う投薬ミスの要因を詳細に解析するとともに、製剤や包装、その変更にかかる情報を一元的に管理し有効活用するためのシステムの構築を目指した。本年度においては、昨年度までにリストアップした製剤・包装に関する特性項目(錠剤、散剤、カプセル剤、液剤、龍用剤、外用塗布剤、貼付剤に関する特性階層項目)に関するデータベースのブラッシュアップを行った。また、昨年度までに構築した包装・製剤変更情報ハンドリングのためのシステムのプロトタイプを、WEBブラウザを介して編集するためのシステムを、インターネットの商用サーバ上に構築した。続いて実際に医療現場に発出された包装・製剤変更に関する情報をシステムに入力し、構築したシステムの実用性に関して評価し、システムの修正作業を行った。最終的な実用性の評価は、管理者、データを入力・編集する製造企業、データを利用する医療従事者、それぞれの立場に関してアカウントを設定して実施した。その結果、構築したシステムは、それぞれの立場から、インターネットを介して、実際に行われた包装・製剤変更の情報を有効に規格化・整理して共有できることが確認された。本年度においては、まず製剤・包装に関する特性項目のうち、錠剤、散剤、カプセル剤、液剤、腔用剤、外用塗布剤、貼付剤に関する特性階層項目を網羅的にリストアップした。なお、特性階層項目とは、包装・製剤変更の対象を示す、階層的構造を有する特性の項目であり、それらは1)剤形種別(例:錠剤、カプセル剤など)、2)パーツ(例:本体、PTP包装、梱包箱)、3)属性(有無、表示、材質、形状など)、4)詳細(エンボス、印刷、ラベルなど)、の四段階の階層により表現可能であった。続いて、上述の薬剤の製剤・包装の特性が変更された場合のデータを格納するためのデータベースの構造を、パーソナルコンピュータ上に設計した。さらに、このデータベースを、WEBブラウザを介して編集するためのシステムのプロトタイプをLAN上に設計した。その結果、構築したシステムは実際に行われた包装・製剤変更の情報を有効に規格化・整理して格納できることが確認された。現在、このデータベースをもとに、商用サーバ上で動作するWEB-basedシステムの構築にとりかかっている。
観光・まちづくり・文化財と都市祭礼-都市祭礼の戦後史

日本における都市祭礼研究は、都市人類学、都市民俗学、社会学などの分野で盛んに行われているが、その多くは個別の事例研究であり、祭礼同士の比較研究はほとんど行われていないのが現状である。そこで本研究は、単独の祭礼の変化を社会史的に分析することから出発するが、比較を通じて、国の施策の変化、観光化や地域おこし運動、文化財指定とその影響などに考慮し、さらには日本全体の社会変動と祭礼との関係を明らかにすることを目的とした。その際に、都市祭礼の変容を「観光」「地域活性化」「文化財」という3つの観点に特に着目して、変動要因を明らかにすることを心がけて研究を行った。具体的な調査対象としては、青森ねぶた祭、仙台七夕まつり、みなとの祭(神戸)、八雲山車行列、よさこい祭り、YOSAKOIソーラン祭りを中心に、その影響を受けた都市祭礼を取り上げた。この結果得られた知見は以下の通りである。1.都市祭礼が戦後早い段階から観光資源として用いられている。2.いったん観光資源になると、観覧席の設置、コース変更、日程変更など、観光客を前提に祭礼の細部に変化が起きる。3.祭礼の遠征やセット化が容易に起きる。4.地域活性化の手段として祭礼が用いられるのは比較的新しい現象であるが、短期的には成功を収めるものの、それが長続きするとは限らない。5.祭礼が文化財に指定された場合、それが観光資源化につながる側面と、一方で祭礼の観光利用を妨げる側面がある。なお、本研究の続編として、平成16年度から3年間の予定で、戦前の都市祭礼を対象とした科学研究費補助金を得ることができた。今後は2つの成果を合わせて発表していく予定である。3年計画の1年目にあたる本年度は、都市祭礼の戦後の変化に関する基礎的な情報収集に務めるとともに、主として以下の調査を実施した。1.青森ねぶた祭は、戦後発展した祭礼であるが、現在のような姿にまで発展した経緯について、行政、運行団体、ねぶた師など関係者からの聞き取り調査を実施し、発展の節目となった出来事とその時期を確認した。さらに本年度は、祭りの際に暴れる若者(カラスハネト)対策に、青森県と青森市が条例制定を計画していたため、条例立案過程を取材するとともに、その目的や、文化財指定や観光に与える影響について関係者に取材した。2.仙台七夕祭の主催者を取材し、仙台を起点に七夕祭が全国展開した事実を確認するとともに、行事がいわばマンネリ化しつつあり、さまざまな改革の試みがあることを確認した。3.さらに、上記2つの祭礼を含む「東北三大祭」のセット化がいつ、いかなる契機で始まったか、関係者への取材を開始した。まだ時期は確定しきれないが、高度成長期の昭和36年頃、祭りの観光利用が始まることが明らかになった。4.高知と札幌を起点に全国展開しつつある「よさこい鳴子踊り」について、高知県と北海道各地で主催者やチームへの取材を行った。また東京、仙台、名古屋、大阪など、受容を始めたばかりの都市での行事の現状を調査した。その結果、行事が地域活性化に与える影響には、都市によりかなりの程度の差があることが明らかになった。3年計画の2年目にあたる本年度は、都市祭礼の戦後の変化に関する基礎的な情報収集に務めるとともに、主として以下の調査を実施した。1.青森ねぶた祭は、戦後発展した祭礼であるが、昨年に引き続き、現在のような姿にまで発展した経緯について、行政、運行団体、ねぶた師など関係者からの聞き取り調査を実施し、発展の節目となった出来事とその時期を確認した特に本年度は、祭りのコースが頻繁に変わっていることに注目し、その実状と原因を重点的に調査したその結果、コース設定には都市計画や観光化の動きが多大な影響を及ぼしていることが明らかになったそしてコース変更が戦後の都市祭礼の変化をいわば象徴する出来事であることが明らかになった。

2.前年度の仙台乍夕祭の取材から、仙台を起点に七夕祭が全国展開した事実が明らかになっていたが、今年は石川県根上町で開催された「全国七夕サミツト」を取材し、七夕祭の分布状況と内容を改めて確認した。3.高知と札幌を起点に全国展開しつつある「よさこい鳴子踊り」について、高知県と北海道各地で主催者やチームへの取材を行った。また仙台、名古屋、姫路など、受容を始めたばかりの都市での行事の現状を調査した。その結果、行事が地域活性化に与える影響には、都市によりかなりの程度の差があることが明らかになった。3年計画の最終年にあたる本年度は、これまでの研究をふまえて以下の調査を実施し、以下の知見を得た。1.青森ねぶた祭は、戦後発展した祭礼であるが、過去2年間の調査で、戦後の変化とそれをもたらす要因がほぼ明らかになった。今年度は、祭りの際に若者が引き起こす騒動を、県と市の条例で規制する動きを調査した。その結果、祭りが「文化財」であることが根拠になり、文化財と観光資源を守るという観点から条例が作られていることが明らかになった。2.前年度の仙台七夕まつり調査と関連づけるため、神戸のみなと祭(昭和46年から神戸まつりと改名)を調査し、高度成長期の祭りの変化について考察した。その結果、昭和30年代から、祭りの「マンネリ化」が指摘され始め、新しい要素を付け加えることを余儀なくされていることが明らかになった。このため主催者は、新機軸を取り入れることで祭りに刺激を与え、地域活性化につなげようという意識が顕著になっていた。3.高知と札幌を起点に全国展開しつつある「よさこい鳴子踊り」について、各地で主催者やチームへの取材を行った。その結果、行事が地域活性化に与える影響には、都市によりかなりの差があることが明らかになった。また高知では、いわば「本家」としての自負から、各地のチームを一堂に集めた「全国大会」が行われ始めた。他都市でも、近隣の類似した祭りを意識しながら祭りを行っていることが、各地の主催者へのインタビューから明らかになった。こうした知見をふまえた総合的な考察を、近日中に論文として発表する予定である。
ビニルカチオンを経る複素環化合物の合成

反応性中間体の一つであるビニルカチオンはアセチレン類への親電子付加によって生成する外、近年ビニルハライド類の加溶媒分解や光反応によっても生成することが明かとなっち。このビニルカチオン分子内の適当な位置にO,S,N等のローンペアを持つ求核性原子がある場合には分子内求核反応が優先して起こり複素環化合物が生成する。しかし乍らこれらヘテロ元素の特性によって環化反応生成物を異にするのでその要因を解明し、複素環化合物の新しい合成法を提供することを研究の目的とした。1.β-(O-アルキルヘテロ置換フェニル)ビニルブロミドの光反応ではヘテロ元素がO,S,ともに5員環の複素環を生成するが、Sではラジカル反応で進む。加溶媒分解はα置換基がアリール基のみに制限される。2.β-(O-アリールヘテロ置換フェニル)ビニルブロシドの光反応ではヘテロ元素がSの場合に5員環のベンゾチオクフェン環が生成するが、Oの場合にはα置換基がアリールでは7員のオキセピン環が生成し、より安定なカチオンへの転位や、脱離によるアレンやアセチレン結合が生成し、これらはすべて炭素陽イオンを中間体とする反応で進むことを明らかにした。3.O-ヘテロ置換メチルフェニルアセチレンへの臭素の付加反応は、β位が、アリール基の場合に、ビニルカチオンは分子内求核反応で5員環を生成し、2位に臭素を持つ生成物を与える。一方、(O-ヘテロ置換フェニル)-フェニルアセチレンでは臭素との反応でヘテロ元素がSの場合にはチオフェニウム塩が生成するが、Oの場合には単なる付加反応による二臭化物が得られヘテロ元素による反応性の相違が顕著である。4.(O-ヘテロ置換フェニル)フェニルオレフィン類への臭素の付加では三価の炭素陽イオン中間体に、O,Sによってことなる複素環生成が見られた。種々の新しい複素環合成法を見出した。
有用糸状菌の多面的機能の利用をめざした遺伝・生化学的解析

麹菌に代表される糸状菌は我国における醗酵工業の基盤となった重要な真核微生物群である。糸状菌が極めて優れた多面的な機能を有している事はこれまでの応用微生物学的研究により発展してきた成果から明らかである。本研究においては、多様な有用糸状菌の高度利用を目指して遺伝・生化学的な観点から研究を展開し、有用酵素の特性、遺伝子の構造、遺伝子発現制御機構等に関する分子生物学的知見を基盤として糸状菌の新しい利用方法を開拓する事を目的としてこれまで3年間総合的な研究を遂行してきた。具体的には、本研究は1)有用酵素群に関する遺伝・生化学的解析とその応用、2)有用酵素群の遺伝子構造の解析とその応用、及び3)有用酵素生産制御機構に関する遺伝子発現制御機構の解析と応用という三つの課題から構成されている。3)有用酵素生産制御機構に関する遺伝子発現制御機構の解析とその応用:AspergillusnidulansやRhizopus oligosporusから種類の異なるキチン合成酵素遺伝子を分離し、それらの機能を菌糸先端生長との関連で解析するとともに、Aspergillus oryzaeの生産するタカアミラーゼA遺伝子の発現調節機構を分子生物学的に解析した。麹菌に代表される糸状菌は我国における醗酵工業の基盤となった極めて重要な真核微生物群を形成している。糸状菌を宿主とした遺伝子操作技術の発達に伴い、糸状菌で重要な機能を担っている様々な酵素遺伝子の単離並びに遺伝子構造の解析がなされている。一方、糸状菌に特徴的に備わっている色々な生理活性に関しても遺伝子レベルで解明されつつある。これまでに蓄積されている応用微生物学的成果を分子生物学的により高度に展開させて新しい糸状菌の利用方法を開発できると期待されている。本研究においては、糸状菌に関して遺伝、生化学的な観点から総合的な解析を行い、多様な糸収菌の特性を遺伝子レベルで明らかにして糸状菌の新規な利用方法を開拓する事を目的にしている。本研究は大きく三分野から構成されている。1)有用酵素群の遺伝、生化学的解析、2)それら有用酵素群の遺伝子解析、及び3)遺伝子発現制御機構の解明である。当初の計画通り有用酵素に関する総合的な解析、特に遺伝、生化学的解析を順調に発展させてきており次ぎのような成果を挙げる事に成功した。Absidiaの生産するセリンカルボキシペプチダーゼは原核生物に存在せず、真核生物特有の酵素であり。様々なタンパク質のカルボキシ末端からのアミノ酸配列決定用酵素として注目される。また、Fusarium oxysporumに備わるチトクロームP450遺伝子を解析した結果、本遺伝子は真核生物由来にもかかわらず、むしろ細菌に備わるチトクロームP450遺伝子群に類似しており、環境浄化にも応用可能な事を示した。遺伝子発現制御に関する解析としてキチン合成、分解酵素遺伝子を単離して遺伝子の構造解析を行った。また、タカアミラーゼA遺伝子についてはプロモーター領域に存在するシス配列を特定すると共に核タンパク質中にシス配列を認識して結合するトランス因子が存在する事を明らかにした。遺伝子操作技術の発達に伴い、糸状菌で重要な機能を担っている様々な酵素遺伝子の単離並びに遺伝子構造の解析がなされている。一方、糸状菌に特徴的に備わっている色々な生理活性に関しても遺伝子レべルで解明されつつある。本研究においては、有用糸状菌に関して遺伝・生化学的な観点から総合的な解析を行い、多様な特性を遺伝子レベルで明らかにして糸状菌の新規な利用方法を開拓する事を目的にしている。

アミン酸化酵素やβ-グルコシダーゼの構造特性の解明、カルボキシペプチダーゼの基質特異性の解明や不飽和脂肪酸の合成におけるΔ6不飽和化酵素の役割など酵素タンパク質の特色を明らかにするとともに、これらの酵素遺伝子の単離を試みた。一方、糖鎖付加反応に関与するアミノ酸残基の解析、チトクロームP-450の生理機能の解析及びグリコシルトランスフェラーゼ遺伝子の構造解折から酵素の新しい機能を明らかにした。また、細胞壁合成・分解に関わる遺伝子やタカアミラーゼA遺伝子の発現制御の解析から菌糸の生長と酵素分泌における遺伝子発現特性を明らかにした。麹菌に代表される糸状菌は我国における醗酵工業の基盤となった重要な真核微生物群である。糸状菌が極めて優れた多面的な機能を有している事はこれまでの応用微生物学的研究により発展してきた成果から明らかである。本研究においては、多様な有用糸状菌の高度利用を目指して遺伝・生化学的な観点から研究を展開し、有用酵素の特性、遺伝子の構造、遺伝子発現制御機構等に関する分子生物学的知見を基盤として糸状菌の新しい利用方法を開拓することを目的としている。具体的には、本研究は1)有用酵素群に関する遺伝・生化学的解析とその応用、(2)有用酵素群の遺伝子構造の解析とその応用、及び3)有用酵素生産制御機構に関する遺伝子発現制御機構の解析と応用という三つの課題から構成されている。2)有用酵素群の遺伝子構造の解析とその応用:各種糸状菌の生産するα-グルコシダーゼ、Rhizomucor pusillus pepsin、セルラーゼ酵素群および糸状菌における脱窒および窒素代謝等を遺伝子工学的に解析した。糖鎖付加反応の分析、セルロースの有効利用、糸状菌の環境浄化への応用等を検討した。3)有用酵素生産制御機構に関する遺伝子発現制御機構の解析とその応用:AspergillusnidulansやRhizopus oligosporusから種類の異なるキチン合成酵素遺伝子を分離し、それらの機能を菌糸先端生長との関連で解析するとともに、Aapergillus oryzaeの生産するタカアミラーゼA遺伝子の発現調節機構を分子生物学的に解析した。
多孔質層化合物担持触媒による合成ガスからの効率的ガソリン合成

化石有機資源の有効利用を目指して、合成ガスを効率的に液状炭化水素へ変換する触媒の開発を目的とする。本研究では、(1)従来のRu担持モンリロナイト-Al_2O_3を化学修飾して、メタン生成を抑制すること、(2)モンモリロナイト層間化合物担体のクラッキング能力と選択性との関連を解明するため、長鎮炭化水素のクラッキングを検討した。[1]金属担持法、混合触媒系の検討.........これまでの、Ru担持法として、Ruアンミン錯体を用いたイオン交換法のかわりに、RuCl_3を用いた含浸透法を検討した。これにより、CO+H_2反応活性は大巾に向上したが、C_4C_<10>選択性は低下する傾向があった。非選択的なRu/SiO_2と担体であるMont-Al_2O_3を混合して用いたところ、高活性かつ高選択的であった。この結果は、CO+H_2反応で生成した炭化水素が担体酸点によるクラッキングを受けるためであり、クラッキングの選択性が重要であることを示唆している。[2]メタン生成の抑制.........Ru/SiO_2へのLiの添加は、メタン生成率を10%以下にまで抑制できることを見出した。このRu-Li/SiO_2とMont-Al_2O_3の混合触媒で反応を行なうと、メタンは9%、目的とするC_4C_<10>炭化水素は86%の高選択率で得られた。[3]炭化水素のクラッキッグ・異性化反応の解析.........生成物分布を支配する担体の二次的クラッキング・異性化をC_<12>(ウンデカン)等を原料として検討した結果、Mont-Al_2O_3がHY-ゼオライトに比べて、C_7C_9炭化水素の生成率が高いことが見出された。このことから、CO+H_2反応でC_4C_<10>炭化水素の生成率が高い理由は、一次生成物のC_<12>以上の炭化水素がとMont-Al_2O_3上で選択的なクラッキッグを受けるためであることと考えられる。
難治性の着床障害患者に対する自己リンパ球を用いた新しい不妊治療法の開発

近年不妊症に対する対策が国家的な重要課題とされ、ヒト体外受精-胚移植法など補助生殖医療技術が目覚しく発達してきたが、胚の着床率は依然低いままである。なかでも形態良質胚の移植を繰り返しても妊娠に至らない難治性着床障害症例の存在がクローズアップされてきた。この問題に対して我々は末梢血中の自己の免疫細胞を利用した新しい治療法の実用化を進めてきた。動物におけるこれまでの基礎実験の成果より、末梢血中に存在する免疫細胞が内分泌系と協調して子宮内における胚着床の準備・維持に働いている可能性が示された。そこで同様の胚着床誘導作用についてヒトのリンパ球においても検討したところ、妊婦より採取した末梢血中の免疫細胞が胚の子宮内膜面への接着や子宮内膜内への浸潤を促進する現象が確認されたため、本研究ではこれらの機構を応用し、子宮内膜機能異常に起因する着床不全患者に対する新しい治療法の改良をすすめることとした。具体的には自己のリンパ球を子宮内膜に局所投与して子宮内膜を着床可能な状態へ誘導する治療法を確立することを念頭に置き、その理論的背景の確立と応用方法の実践を目指して計画された。本研究の結果、ヒト子宮内膜上皮細胞はいわゆる着床期にその接着能を亢進していること、および接着能がヒトのリンパ球との相互作用によって増強されることが示された。またその機構として上皮細胞表面に存在している接着阻害分子の作用を減弱することにより、その接着能を増強させる機序が示唆された。さらに胚と子宮内膜との直接の相互作用を司る分子としてephrin-EPHシステムおよびALCAM分子が同定され、その機能に免疫細胞が重要な役割を担っていることが示された。以上の結果は、着床不全の症例に対する治療法の開発に重要な知見として多大なる貢献をもたらす成果と位置づけられる。ヒト体外受精-胚移植法など補助生殖医療技術の発達は目覚ましいが、最近形態良質胚の移植を繰り返しても妊娠に至らない難治性着床障害症例の存在がクローズアップされてきた。近年では胚培養技術が進歩しblastocyst移植が多くの施設で行われるようになったが、子宮内膜の胚受容能に問題がある症例では成果が上げられていないのが現状である。このような着床障害患者では内分泌学的治療に対して子宮内膜が不応性であり、その治療法の開発には全く新しい観点からのアプローチが不可欠である。この問題に対して我々は自己の免疫細胞を利用した新しい治療法の実用化を進めてきた。この端緒となったのは妊娠黄体の研究であり、妊娠成立を認識したリンパ球が末梢血中を介して卵巣に至りhCGとともに妊娠黄体の機能を維持する可能性が示されたことによる。マウスを用いて実験したところ、子宮内においても末梢血中に存在する免疫細胞が内分泌系と協調して胚着床の準備・維持に働いている現象が観察された。そこで同様の作用についてヒトで検討したところ、末梢血中の免疫細胞が妊娠時に胚の子宮内膜面への接着と内膜内への浸潤を促進することが確認された。さらにこの免疫細胞の有する胚着床誘導作用はhCG刺激によって増強されることが示された。