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13C同位体標識リグニンを用いた化学構造と酵素分解の反応速度論的解析

リグニンは木材主要成分の一つで高分子芳香族化合物である。リグニンを化成品原料へと変換する方法の一つにリグニン分解酵素を用いた低分子化がある。本研究では、リグニン分解酵素によるリグニンモデル化合物分解機構について、13C-NMR法にて反応を観察し、その反応機構を解明することを目的とした。13C-NMR測定に適した13C同位体標識リグニンオリゴマーモデル化合物の化学合成を行い、これを酵素分解し、反応過程を13C-NMR法にて追跡した結果、特定の低分子芳香族化合物が得られることを確認した。本研究では、リグニンを酵素分解により有用な低分子芳香族化合物に資源化する際に、最も基礎的知見となるリグニンオリゴマーの分解機構のうち、特に化学構造と酵素分解反応の相関性を反応速度論に基づきに解明する。正確な反応速度を導き出すため、リグニンオリゴマーの特定部位を13C同位体標識したリグニンモデル化合物を酵素反応の基質として用い、反応過程をNMRで追跡し、正確な反応機序を明らかにする。本年度は、当初の研究計画に従い、(1)13C同位体標識リグニンモデル化合物取得のための有機合成経路の確立、および、(2)13C同位体標識リグニンモデル化合物の有機合成について実施した。先ず、リグニンモデル化合物の策定を行った。本研究では、モノリグノール間の結合の開裂反応に焦点を当てるため、β-O-4結合を有するモノリグノール二量体(bO4-1)を策定し、プロピル鎖の3つの炭素を全て13C同位体標識することとした。次に、(1)を実施した。これは入手可能な13C同位体化合物の種類は限定されており、また高価であるため、まず始めに十分量の原料が確保できる通常の化合物(12C化合物)を用い合成法の検討が必要なためである。検討の結果、酢酸-13C2を用いたFriedel-Craftsアシル化反応によりαおよびβ炭素を、またパラホルムアルデヒド-13Cを用いたアルドール反応によりγ炭素を付加させることでプロピル鎖の3つの炭素全てを13C同位体標識できることを見出した。さらに、各反応条件の詳細な検討を行い、bO4-1を高収率で得る全合成法を確立した。この方法を用いて、(2)についてパイロットスケール合成を実施し、現在、最終的なデータを取得しているところである。本研究では、高分子リグニンを有用な低分子芳香族化合物へ資源化する際に、最も基礎的知見となるリグニンオリゴマーの分解機構を解明する。特に、環境負荷の小さい方法である酵素を用いた分解反応とリグニン化学構造との相関性を反応速度論に基づき明らかにする。リグニンオリゴマーの特定部位を13C同位体標識したモデル化合物を酵素処理し、その過程をNMR法にて追跡し、反応機序を明らかにする。本年度は、はじめに、昨年度に確立した合成法に従い、13C同位体標識リグニンモデル化合物の調製をグラムスケールで行った。得られた標的化合物、プロピル鎖の3つの炭素が13C同位体標識されたリグニンモデル化合物(bO4-1)、の酢酸-13C2からの総収率は36%であった。次に、研究計画の通り、酵素処理反応をNMR法にて観察した。リグニンを分解する酵素には、ラッカーゼ、マンガンペルオキシダーゼなどの白色腐朽菌から分泌される菌体外酵素が知られている。これら酵素はメディエーターを介しリグニンを一電子酸化し、酸化されたリグニンは電子が分子内転移することにより分解される。調製した13C同位体標識リグニンモデル化合物を基質とし、酵素にラッカーゼ、メディエーターに1-ヒドロキシベンゾトリアゾールを用い酵素処理反応を行った。反応開始直後から経時的に反応液を採取し、これを直接NMR測定した。当初の目論見通り、反応液中の基質由来の13C同位体標識炭素シグナルを明瞭に観察することができ、基質の複数の分解部位を明らかにするとともに、各々の分解速度を測定することに成功した。さらに、NMRスペクトルにおいて炭素ー炭素結合に起因するシグナルの分裂の消失を確認した。これはプロピル鎖でのリグニンオリゴマーの分解を示唆した。酵素処理中の基質および反応生成物をNMR法にて直接的に観測する方法を確立した。反応を経時的に追跡することが可能となり、反応機構を解明するためのデータが得られた。これにより、高分子リグニンの有用資源化に必須となる低分子化反応の反応部位とその反応速度を明らかにできたため。本研究では、高分子リグニンの分解・低分子化による有用資源(低分子芳香族化合物)の創出を目指して、このための基礎的知見となるリグニンオリゴマーの分解機構を解明する。酵素分解では特定の化学結合のみが開裂すると予想されるため、有為な低分子芳香族化合物を得るのに優れた方法といえる。また、酵素分解法は環境負荷が小さい点も利点である。しかし、酵素分解によってリグニン中のどの部位(化学構造)が反応に与るのかについての詳細な研究例は見当たらない。本研究では、特定の部位を13C同位体標識したリグニンオリゴマーモデル化合物を化学合成し、これを酵素分解する過程を13C-NMR法にて観察することにより、リグニンオリゴマーの化学構造と反応性を反応速度論に基づいて明らかにする。

昨年度までに、プロピル鎖の3つの炭素を13C同位体標識したリグニンモデル化合物(b04-1)を基質とする実験を行った。酵素としてラッカーゼ、メディエーターとして1-ヒドロキシベンゾトリアゾールを用いた場合の分解過程を13C-NMRで追跡した結果、プロピル鎖のCーC結合(炭素ー炭素結合)由来のシグナルが徐々に消失した。このことから、プロピル鎖の開裂による分解機構を推定した。本年度は、この推定分解機構によって生成すると予想される化合物の単離・同定を実施した。その結果、プロピル鎖開裂により生じる特徴的な化合物の一つであるベラトル酸の生成を確認した。さらに、これまでの分析方法では観測が困難であったグリコールアルデヒドの生成を確認した。これらの結果、リグニンモデル化合物(b04-1)のラッカーゼーメディエーター処理による反応機構を明らかにした。この成果は、他の酵素、メディエーターを用いる酵素分解反応を解析する際に有力な方法論を提供すると同時に、高分子リグニンの酵素分解による有用資源(低分子芳香族化合物)の創出を可能にするものである。リグニンは木材主要成分の一つで高分子芳香族化合物である。リグニンを化成品原料へと変換する方法の一つにリグニン分解酵素を用いた低分子化がある。本研究では、リグニン分解酵素によるリグニンモデル化合物分解機構について、13C-NMR法にて反応を観察し、その反応機構を解明することを目的とした。13C-NMR測定に適した13C同位体標識リグニンオリゴマーモデル化合物の化学合成を行い、これを酵素分解し、反応過程を13C-NMR法にて追跡した結果、特定の低分子芳香族化合物が得られることを確認した。本研究の遂行に必要不可欠な酵素反応の基質となる13C同位体標識リグニンモデル化合物の化学合成法を確立できた。これを用いた13C同位体標識リグニンモデル化合物(bO4-1)の大量スケール調製、および、これを基質に用いた酵素反応の速度論的解析を次年度以降計画通り実施できるため。NMR測定により得られたデータを詳細に解析し、リグニンオリゴマーの酵素処理反応の速度論的解析を行う。森林生物化学まず、本年度確立した合成法に従い酵素反応の基質となる13C同位体標識リグニンモデル化合物の大量スケール調製を実施する。次に、この化合物を基質としたリグニン分解酵素(ラッカーゼなど)による分解実験を行い、この反応過程をNMRにて観測する。この結果からリグニンモデル化合物の酵素分解反応の反応速度を導出し、化学構造と酵素反応の相関性についての知見を得る。研究成果をまとめ論文投稿を予定していたものの使用しなかったため。パイロットスケール実験の結果が出るまで、リグニンモデル化合物の調製に必要な13C同位体薬品類の大量購入を控えたために次年度使用額が生じた。論文投稿に関わる費用として使用する。パイロットスケール実験が完了し次第、予定通り薬品類の購入に充当する予定である。
南極内陸部におけるポリゴンの生成プロセスの解明と火星地表環境解明への展開

本年度は,昨年度作成した東南極のVassdalen周辺のデジタル標高モデル(DEM)を再度解析し,多角形土の分布図を修正した。分布図の作成・修正手法は,昨年度構築した尾根谷度を活用したものである。すなわち,作成したDEMより生成した尾根谷度図を2値化(多角形土の上面を尾根,トラフを谷)し,尾根部を多角形土とみなした。さらに,その重心を多角形土の位置とすることで,詳細な分布図の作成に成功した。また,2値化しただけでは多角形土の形態が不明瞭なので,昨年度は円の換算直径を算出し,個々の多角形土の規模を明らかにした。しかし,これでは多角形の形態をうまく表現できていなかったため,新たに6角形の換算直径で再計算した。これにより,より詳細な規模を算出することが可能となり,地形面区分による規模の比較をおこなった。また,本年度は,火星地表環境の解明に向けた画像解析を試みた。具体的には,火星の衛星画像HiRISE (High Resolution Imaging Science Experiment)やDEMを入手し,南極と同様の解析をおこなった。今年度は試行段階ではあったが,火星のPhoenix着陸地点周辺の多角形土を対象に,尾根谷度を作成した。しかし,現段階では詳細な解析ができるところまでは達していないため,再度パラメーターを修正する予定である。なお,本研究の副次的成果として,本研究で生成したDEMや,ICT機器を活用して作成した南極に関する教育教材を開発し,学術雑誌に投稿した(投稿中)。当初の計画どおり,今年度から火星の画像解析をおこない,Phoenix着陸地点周辺の多角形土の解析を始めたため。最終年度は,南極において多角形土の規模を比較するために活用した尾根谷度のパロメーターを修正しながら,火星の地表環境解明にむけて,南極と同様の解析を本格的に実施していく。また,南極においては,内部構造に関するデータが整理できたので,本年度は規模・形態および地形面との関連をみながら,形成過程について考察する。ただし,今年度計画していた国際学会での発表ができなかったため,最終年度に国際学会での発表と国際誌への投稿を予定している。平成29年度は,2015年12月2016年1月にJutulsessen中西部に位置するVassdalenで実施したUAVフライト調査によって撮影した画像(計8,431枚:高度100m)をもとに,SfM解析によって,ポリゴン発達域(約3.2平方キロメートル)の詳細な数値標高モデル(DEM)とオルソ画像の生成を試みた。そして,得られたDEMを用いてGIS等による地形解析を実施した。それぞれの分析結果の詳細は以下の通りである。1.ポリゴンの3次元形態UAV-SfM測量によって,解像度0.12mのDEMと,解像度0.03mのオルソ画像を作成した。また,GISによって,0.12m-DEMから標高段彩図および斜度図を作成した。特に0.12m-DEMの生成によって傾斜角や傾斜方向,さらには日射量や等高線の作成まで,幅広い解析が可能となった。2.ポリゴンの規模と分布ポリゴンの規模と分布を明らかにするため,尾根谷度を活用して解析を行った。まず,0.12m-DEMで尾根谷度を算出したところ,DEMが高精度すぎて僅かな凹凸まで尾根や谷として算出してしまい,ポリゴンの形態をうまく抽出することができなかった。そこで,0.12m-DEMにおける8×8セル内の最高点を取り上げ,地形の不規則さが滑らかになるよう接峰面図を作成した(0.96m-DEM)。そして,0.96m-DEMから再度尾根谷度を算出し,尾根度が0より大きい場合には尾根(白),小さい場合には谷(黒)として二値化した。これにより,ポリゴンのリム(高まり)が尾根(白),トラフ(溝)が谷(黒)と表現され,ポリゴン一つ一つのおおよその形態を抽出することが可能となった。本研究では,ポリゴンのリム(尾根:白で表現)部分をポリゴンとみなし,その重心をポリゴンの位置としてプロットすることでその分布図を作成した。既に南極において取得していた高度100mから空撮した約9,000枚の画像を,計画通りSfMを使ってポイントクラウドの生成,三次元モデルの構築を行い,高精度の地形モデルおよび標高データを用いて歪みをなくした画像(オルソ画像)の生成に成功した。地形パラメーターである尾根谷度を応用することにより,ポリゴンのリム(高まり)を尾根(白),トラフ(溝)を谷(黒)と表現することに成功し,ポリゴン一つ一つのおおよその形態を抽出することが可能となった。また,ポリゴンのリム(尾根:白で表現)部分をポリゴンとみなし,その重心をポリゴンの位置としてプロットすることで詳細な分布図を作成した。さらに,尾根谷度によってポリゴンの形態が概ね抽出できたことで,ポリゴンの規模(二値化した尾根(白)の範囲の面積)の算出も可能となった。

さらに,その重心を多角形土の位置とすることで,詳細な分布図の作成に成功した。また,2値化しただけでは多角形土の形態が不明瞭なので,昨年度は円の換算直径を算出し,個々の多角形土の規模を明らかにした。しかし,これでは多角形の形態をうまく表現できていなかったため,新たに6角形の換算直径で再計算した。これにより,より詳細な規模を算出することが可能となり,地形面区分による規模の比較をおこなった。また,本年度は,火星地表環境の解明に向けた画像解析を試みた。具体的には,火星の衛星画像HiRISE (High Resolution Imaging Science Experiment)やDEMを入手し,南極と同様の解析をおこなった。今年度は試行段階ではあったが,火星のPhoenix着陸地点周辺の多角形土を対象に,尾根谷度を作成した。しかし,現段階では詳細な解析ができるところまでは達していないため,再度パラメーターを修正する予定である。なお,本研究の副次的成果として,本研究で生成したDEMや,ICT機器を活用して作成した南極に関する教育教材を開発し,学術雑誌に投稿した(投稿中)。当初の計画どおり,今年度から火星の画像解析をおこない,Phoenix着陸地点周辺の多角形土の解析を始めたため。平成29年度の成果によって,Vassdalenに発達するポリゴンの詳細な規模や形態,さらには分布までを把握することが可能となった。また,DEMが生成されたことで,地形面を区分する作業に着手し始めた。平成30年度は,年代の異なる地形面ごとに同一の基準でポリゴンの規模を比較し,トレンチ掘削や地中レーダーで得られている内部構造に関するデータの分析も進め,ポリゴンの発達過程を検討してゆく予定である。最終年度は,南極において多角形土の規模を比較するために活用した尾根谷度のパロメーターを修正しながら,火星の地表環境解明にむけて,南極と同様の解析を本格的に実施していく。また,南極においては,内部構造に関するデータが整理できたので,本年度は規模・形態および地形面との関連をみながら,形成過程について考察する。ただし,今年度計画していた国際学会での発表ができなかったため,最終年度に国際学会での発表と国際誌への投稿を予定している。特殊なソフトウェアの使用に関して講習を受ける予定であったが,今年度は実施することができなかった。そのため,講習に関する人件費・謝金は来年度使用することとした。国際学会の旅費を使用しなかったため。
資源及び廃棄物に対する世代会計の適用と循環型社会推進施策の評価及び検討

天然資源の価値は、以降将来的にリサイクルを繰り返して得られる各時点の収益を全て内包するが、一般には短期的な使用価値で計られる。対して、リサイクル資源は生産要素原価の積み上げによって価格形成されるため、比較して過少評価に陥りやすい。一般にこの事実は、リサイクルが進まない大きな要因として取り上げられ、資源配分上の非効率をもたらす。循環型社会を目指す我が国の一連の国内諸施策はこの打破を狙うものであるが、リサイクルは本来社会における関連する技術あるいは制度に照らし、その頻度を適正に見積もる必要がある。理念先行型であり、数量規制に準ずる同施策らは、必ずしも社会を資源循環の適正な水準へと導いてないのではないだろうか。本研究は基本的にこれを検証するものである。そこで本研究では先ず、紙資源のカスケードリサイクルを対象にモデルシステムの構築を図る。この時、価格と生産技術が固定的に与えられた場合、各古紙から紙製品への品種配分率を操作すると、1割強の資源生産性や紙製品生産量の増加が見込めることが判明した。この操作は現状からいらない古紙を無理に使わず捨てるだけものである。さらに対象地域を愛知県に限定し、より詳細な収集運搬輸送推計モデルを構築し、リサイクルパス時での必要資源・エネルギー・費用の計上を行った。本シミュレーションは、価格と生産技術が固定的に与えられた場合、各古紙及びバージンパルプから紙製品への投入品種配分率を操作できると仮定して、潜在的な再資源化量を推計するものであるが、最大時には1.14倍程度増加することが可能との結果を得た。この結果は紙資源の異種間にも存在するが、大きくは施策の数量的な恣意性が影響している可能性がうかがわれる。さらに月毎20年分の時系列統計データから生産関数分析を図り、紙製品へのバージンパルプや古紙パルプの交差価格弾力性、限界生産性価値-価格比、並びに限界代替率等を定量化し、それらの動向と市場価格の推移を比較した。検証結果としては、実生産性と市場価格、資源世代間の適切な価格差などにはやはり幾つかの歪みが見受けられる。ここでは、バージンパルプには単一使用の限界生産性評価が支配的であり、古紙に関しては施策の恣意性のため、生産企業の合理的な投入量決定が遂行されていないことなどが知見として得られている。リサイクル資源は、明示的に質の劣化構造を考えなくとも、最終処分するよりリサイクルする方が限界的な費用は高いことで、動学的に最適な資源配分状態の下では、後世代(資源は製品の生産⇒流通⇒消費⇒1次排出の1サイクルを経ることで1世代進むと考える)になるほどその価値は低くなる。実際には消費財は生産要素原価の積み上げによって価格形成されるため、バージン資源やそれを用いた商品価格より割高になる。一般にこの事実は、リサイクルが進まない大きな要因として取り上げられ、またその過程において必要な追加投入資源やエネルギーが社会的には資源生産性や経済性の観点で非効率となる。これが本研究で掲げる問題意識の「動学的価値付けの欠如」であり、その他にリサイクル業者の地域独占性や、廃棄物処理を含めたサーマルリサイクルの廉価性等も社会的に過少なリサイクル率を導く要因となる。

一方で近年では、循環型社会形成理念に因んだ法整備が急速に進められ、その意味では上記の問題が解消しているかのように見え、むしろリサイクル過剰状態により供給業者が経営破綻に陥るといった問題も指摘されている。この問題も本来の市場機能に排他的な政治配慮によって促されたものであり、いずれにせよ1次廃棄物やバージン資源の実質的な生産性と市場価格の乖離分を定量化し、その影響を客観的に評価することが肝要である。そこで今年度の本研究では先ず、紙資源のカスケードリサイクルを対象にモデルシステムの構築を図った。この時、価格と生産技術が固定的に与えられた場合、各古紙から紙製品への品種配分率を操作すると、1割強の資源生産性や紙製品生産量の増加が見込めることが判明した。次に20年分の時系列統計データから生産関数分析を図り、紙製品へのバージンパルプや古紙パルプの交差価格弾力性、限界生産性価値-価格比、並びに限界代替率等を定量化し、それらの動向と市場価格の推移を比較した。結果としては、古紙に関しては実質生産性と市場価格は縮小する傾向にあり、システムは効率的になりつつある一方で、バージンパルプについては投入量も増加し、市場価格や生産技術関係も対象期間では左程変化が見られないことから、上記の動学的非効率の解消には至っていないことが窺えた。リサイクル資源は、明示的に質の劣化構造を考えなくとも、最終処分するよりリサイクルする方が限界的な費用は高いことで、動学的に最適な資源配分状態の下では、後世代(資源は製品の生産⇒流通⇒消費⇒1次排出の1サイクルを経ることで1世代進むと考える)になるほどその価値は低くなる。実際には消費財は生産要素原価の積み上げによって価格形成されるため、バージン資源やそれを用いた商品価格より割高になる。一般にこの事実は、リサイクルが進まない大きな要因として取り上げられ、またその過程において必要な追加投入資源やエネルギーが社会的には資源生産性や経済性の観点で非効率となる。これが本研究で掲げる問題意識の「動学的価値付けの欠如」である。一方で近年における循環型社会形成に因んだ法の急速な整備・施行は上記の問題が解消しているかのように見えるが、むしろリサイクル過剰状態により供給業者が経営破綻に陥る、総じて投入する資源やエネルギーが増加し効率が低下する、といった問題も指摘されている。今年度の本研究では、昨年度作成した紙資源カスケードリサイクルモデルシステムの対象地域を愛知県に限定し、自地域内及び外部地域における流出入量・処理量の実態調査から、より詳細な収集運搬輸送推計モデルを構築し、交通工学的な手法を合わせて、リサイクルパス時での必要資源・エネルギー・費用の計上を行った。本論の問題意識に即せば、古紙に対してバージンパルプの市場価格は実質的な価値と比較して低く形成されやすく、また近年では中国への古紙輸出が顕在化するなどそれらの開きが縮小傾向にあり、より国内におけるリサイクルが自発的に行われにくい環境となりつつある。このような状態は、紙製品製造時においてバージンパルプと古紙パルプの投入配分比率を歪めることとなる。
リーシュマニア症ワクチン開発に向けた宿主免疫記憶機構の包括的解明

私たちが見出した、「分泌型イムノグロブリン欠損マウスでは内蔵型リーシュマニア症に対し乾癬抵抗性を示す」という現象の分子基盤を明らかにすることを本年度の目標とした。分泌型イムノグロブリンを欠損するマウスに内蔵型リーシュマニア原虫を感染させると、肝臓内の感染クッパー細胞において、CD11b発現量が対照と比較して増加することを見出した。CD11b発現量と細胞内の活性酸素種の活性が比例するとの先行報告に基づき、同活性に係るNADPH oxidase遺伝子群の発現を検討したところ、分泌型イムノグロブリンを欠損するマウスでは対照と比較し、多くの構成遺伝子で発現の上昇が確認された。そこで、分泌型イムノグロブリンを欠損するマウスにNADPHoxidase阻害剤を投与すると、有意に感染抵抗性が減弱することを見出した。この知見から、分泌型イムノグロブリンを欠損するマウスでは内蔵型リーシュマニア原虫感染に際し、肝臓においてインターフェロンγ非依存的に活性酸素種活性が上昇し、感染抵抗性となることを明らかにした。すなわち、分泌型イムノグロブリンは内蔵型リーシュマニア症の宿主肝臓において活性酸素種活性を抑制性に制御している可能性が示唆された。本研究課題を通して、難治性である内蔵型リーシュマニア症の感染早期の病態の一端を明らかにすることができたと考えている。分泌型イムノグロブリンがどのようにして活性酸素種活性を制御しているのかについては残念ながら明らかにすることはできなかったが、内蔵型リーシュマニア症の克服において、私たちが見出した制御点が治療標的の一つになる可能性があると考えている。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。リーシュマニア症ワクチン開発に向けた取り組みリーシュマニア症はリーシュマニア原虫が宿主細胞内に寄生し増殖、宿主を障害する感染症である。細胞内寄生病原体に対する宿主防御応答としてインターフェロンγを中心とした細胞性免疫が必要である。平成27年度は細胞性免疫の応答細胞の一つであるCD8陽性T細胞の役割、及びその機能発現を制御する機構について解析を行った。その結果、内臓型リーシュマニア症マウスモデルにおいて、肝臓での感染を制御するCD8陽性T細胞と脾臓での感染を制御するCD8陽性T細胞に差異があることを示唆する研究結果を得るに行った。平成28年度以降はこの差異の分子基盤を明らかにしていくことを目標の一つとする。一方、リーシュマニア症では抗体の役割は限定的、あるいはかえって感染制御の弊害となるとの報告もある。内臓型リーシュマニア症マウスモデルにおいてイムノグロブリンの関与について検討した。分泌型イムノグロブリンを持たないマウスに内臓型リーシュマニア原虫を感染させると肝臓内原虫数が著明に減少することを見出した。この減少は感染早期から観察された。この現象にはIgM及びクラス変換したイムノグロブリンのいずれもが関与していた。この結果から分泌型イムノグロブリンが感染を負に制御している可能性が示唆された。平成28年度以降、この現象の分子メカニズムについても検討を行い、より有効なワクチン開発におけるイムノグロブリンの制御について解明したいと考えている。当初予定していた細胞性免疫に係るTh1型細胞の生体内維持や各種ワクチン法の違いによる免疫記憶の質、量について評価する研究に加えて、感染病態を修飾する可能性がある抗体(イムノグロブリン)の関与についての解析に取り組むことができた。この研究を通して、リーシュマニア症のワクチンを評価する上で宿主応答をより包括的に見通せる成果につながるのではないかと考えている。平成27年度の研究から内臓型リーシュマニア症の病態に関与するCD8陽性T細胞内分子Xを同定した。Xは細胞内で幾つかのシグナル伝達経路に関与する分子であることがすでに明らかになっているが、CD8陽性T細胞での役割やリーシュマニア症の病態への関与については不明である。そこで、XがCD8T細胞でどのように働き、内臓型リーシュマニア症に関与しているのかを明らかにする目的で、関連するシグナル伝達経路それぞれにおける結合分子を欠損したマウスを作出し、感染実験を行った。これまでのところ、内臓型リーシュマニア症の主な感染部位である肝臓と脾臓とでCD8T細胞内でのX分子は異なったシグナル伝達経路に関与しているのではないかとの興味深い結果を得ている。平成28年度は未だ最終結論まで至ることはできなかったが、Xが関与するシグナル伝達経路を絞り込むことができていると考えている。内臓型リーシュマニア原虫感染初期において分泌型イムノグロブリンが原虫排除を負に制御していることを明らかにしている。平成28年度は、分泌型イムノグロブリンが存在しない場合どのような機序により原虫が早期に除去されるのかについて検討した。検討の結果、補体成分であるC5の関与は否定的であった。さらに、T細胞も関与していないのではないかとの結果を得ている。細胞内寄生性原虫感染ではインターフェロンγを中心とする細胞性免疫応答が排除には重要であるため、現在インターフェロンγとの関連を検討中である。リーシュマニア症の起因病原体であるリーシュマニア原虫は細胞内に寄生する。細胞内寄生性病原体に対しては細胞性免疫応答、すなわちインターフェロンγを中心とした免疫応答が排除に極めて重要である。本研究課題における私たちの解析から、致死性である内臓型リーシュマニア症では特に感染初期の感染制御に分泌型イムノグロブリンが関与していることを見出してきた。抗体は感染初期原虫排除に負に関連している。

本年度は分泌型イムノグロブリン非存在下における初期原虫排除に機序の解明に取り組んだ。研究手法として各種遺伝子改変マウスを交配し多重遺伝子改変マウスを作出して解析する方法を用いているため、研究の進捗は早急ではないが、得られる結果は確度が高いものであると考えている。この研究手法を用いて原虫排除に幾つかのサイトカインの関連について現在結果が得られつつある状況である。また、免疫記憶に重要な記憶細胞への分化及び、維持に関連すると考えている遺伝子群の欠損マウスについて、本年度末に作出できた。来年度以降に本マウスを用いた解析を行う研究リソースを整えることができたと考えている。私たちが見出した、「分泌型イムノグロブリン欠損マウスでは内蔵型リーシュマニア症に対し乾癬抵抗性を示す」という現象の分子基盤を明らかにすることを本年度の目標とした。分泌型イムノグロブリンを欠損するマウスに内蔵型リーシュマニア原虫を感染させると、肝臓内の感染クッパー細胞において、CD11b発現量が対照と比較して増加することを見出した。CD11b発現量と細胞内の活性酸素種の活性が比例するとの先行報告に基づき、同活性に係るNADPH oxidase遺伝子群の発現を検討したところ、分泌型イムノグロブリンを欠損するマウスでは対照と比較し、多くの構成遺伝子で発現の上昇が確認された。そこで、分泌型イムノグロブリンを欠損するマウスにNADPHoxidase阻害剤を投与すると、有意に感染抵抗性が減弱することを見出した。この知見から、分泌型イムノグロブリンを欠損するマウスでは内蔵型リーシュマニア原虫感染に際し、肝臓においてインターフェロンγ非依存的に活性酸素種活性が上昇し、感染抵抗性となることを明らかにした。すなわち、分泌型イムノグロブリンは内蔵型リーシュマニア症の宿主肝臓において活性酸素種活性を抑制性に制御している可能性が示唆された。本研究課題を通して、難治性である内蔵型リーシュマニア症の感染早期の病態の一端を明らかにすることができたと考えている。分泌型イムノグロブリンがどのようにして活性酸素種活性を制御しているのかについては残念ながら明らかにすることはできなかったが、内蔵型リーシュマニア症の克服において、私たちが見出した制御点が治療標的の一つになる可能性があると考えている。リーシュマニア原虫は細胞内に寄生するため、抗体による虫体の排除は生体防御の主体ではない。私たちを含むいくつかのグループが抗体は感染防御に対して負に働くことを見出し報告している。しかし、なぜ抗体が生体防御に対し負に働くのかの分子機序は完全には解明されていない。私たちは分泌型イムノグロブリンを欠くマウスでは感染早期から、実験的内蔵型リーシュマニア症に対して感染抵抗性を示すことを見出してきた。細胞内に感染する病原体に対する生体防御機構にはインターフェロンγが重要であると考えられている。内蔵型リーシュマニア症ではインターフェロンγの作用が抑制されているため、感染を克服できず重篤化するとの考え方がある。
不純物が強誘電体薄膜に及ぼす影響と高純度強誘電体薄膜の作製およびその評価

本年度は前年度に得られた知見をもとに高純度強誘電体薄膜作製プロセスを開発し,高純度Pb(Zr,Ti)O_3(PZT)薄膜を作製・評価するとともに,研究成果の総括を行った。1.高純度強誘電体薄膜作製プロセスの開発純度99.999%以上の超高純度MOCVD原料を用いて高純度PZT薄膜を作製できた。また,紫外光励起とO_3の組み合わせにより,PZT薄膜中の残留炭素を低減できた。さらにPbTiO_3シード層を用いた二段階成長法により,成長温度400°C,成長速度10nm/min以上の低温・高速成長を実現した。Ir系電極に関してもMOCVD法により,300°C前後の低温で酸素や炭素などの不純物を含まない高純度金属Ir電極が得られた。2.高純度Pb(Zr,Ti)O_3薄膜の作製とその物性評価上記1に示した低温・高速成長可能な高純度MOCVDプロセスにより,ほぼ100%の段差被覆性と2Prが17μC/cm^2の良好な強誘電性を示すIr/PZT/Irキャパシタが得られた。一方,MgO,Al_2O_3及びTiO_2薄膜をバッファ層としてSi基板上へPZT薄膜を作製した場合にも,強誘電性に起因するC-Vヒステリシスが得られ,バッファ層/半導体界面の電子的特性の劣化はほとんど見られなかった。3.研究成果の総括(1)超高純度MOCVD原料の採用,(2)紫外光励起,(3)PbTiO_3シード層による二段階成長を組み合わせることにより,高段差被覆性などの従来のMOCVDプロセスの利点を損なうことなく,低温・高速成長が可能で,かつ半導体基板へのダメージも少ない高純度MOCVDプロセスを実現でき,高品質Ir/PZT/Irキャパシタを作製することができた。これらの研究成果は本プロセスが既存のCMOS-LSIプロセスと融合可能であり,今後の不揮発性強誘電体メモリの高集積化にも適用可能であることを示している。本年度は(1)純度の異なるMOCVD原料によるPb(Zr,Ti)O_3(PZT)薄膜の作製及び各種不純物が電気的特性に与える影響の調査を行うとともに,(2)高純度PZT薄膜作製プロセスの開発とその特性評価のための予備的研究を行い,以下のような知見を得た。(1)純度が99.9%と99.999%のZr(O-t-C_4H_9)_4及びTi(O-i-C_3H_7)_4をMOCVD原料として用いてPZT薄膜を作製し,電気的特性に原料純度が及ぼす影響を調べた。その結果,純度99.999%のMOCVD原料を用いて作製したPZT薄膜の方が比誘電率や残留分極値が大きく,リーク電流や疲労現象も少ないなどの良好な電気的特性を示すことがわかった。また,高純度と低純度のMOCVD原料中で含有量が大きく異なる不純物として,Al,Ca,Fe,Co及びCuが検出された。一方,Si基板上に直接PZT薄膜を作製し,過渡容量分光法により不純物元素が半導体に及ぼす影響を調べた。その結果,PZT/Si界面に多量の界面準位とPZT構成元素に起因すると思われるバルク準位が存在することが明らかとなったが,特定の不純物元素に起因するバルク準位は検出されなかった。(2)(1)で得られた知見にもとづき,高純度原料を用いてSrRuO_3/SrTiO_3単結晶基板上に作製した高品質エピタキシャルPZT薄膜の電気的特性の評価を行った。その結果,高品質エピタキシャルPZT薄膜では,膜厚27nmという非常に薄いものでも強誘電性を示すD-Eヒステリシスループが得られ,MOCVD原料の高純度化及び単結晶基板を用いたエピタキシャル成長により,膜厚の減少に伴う特性劣化が抑制できることが明らかになった。また,透過型電子顕微鏡によるPZT薄膜の成長初期過程の観察を行ったところ,連続膜になる前の微小な島状結晶が90°ドメイン構造を持ち,強誘電性を持つ可態性があることを明らかにした。2.高純度Pb(Zr,Ti)O_3薄膜の作製とその物性評価

上記1に示した低温・高速成長可能な高純度MOCVDプロセスにより,ほぼ100%の段差被覆性と2Prが17μC/cm^2の良好な強誘電性を示すIr/PZT/Irキャパシタが得られた。一方,MgO,Al_2O_3及びTiO_2薄膜をバッファ層としてSi基板上へPZT薄膜を作製した場合にも,強誘電性に起因するC-Vヒステリシスが得られ,バッファ層/半導体界面の電子的特性の劣化はほとんど見られなかった。3.研究成果の総括(1)超高純度MOCVD原料の採用,(2)紫外光励起,(3)PbTiO_3シード層による二段階成長を組み合わせることにより,高段差被覆性などの従来のMOCVDプロセスの利点を損なうことなく,低温・高速成長が可能で,かつ半導体基板へのダメージも少ない高純度MOCVDプロセスを実現でき,高品質Ir/PZT/Irキャパシタを作製することができた。これらの研究成果は本プロセスが既存のCMOS-LSIプロセスと融合可能であり,今後の不揮発性強誘電体メモリの高集積化にも適用可能であることを示している。
液体プラズマの発光デバイスへの応用

液体が関与する放電方式として,水面上平行平板型バリア放電,水面上マングローブ型バリア放電,ピペット内単一気泡内放電,電気分解泡内放電,液中多孔質絶縁被覆金属上放電を実施し,その放電特性,発光特性,気相・液相に及ぼす影響を調べ,発光デバイスへの応用可能性を検討した.水面上放電において十分な可視発光を得るには放電支援ガスとしてArやHeを必要とした.その際,液中有機化合物の分解が可能であり,気相で発生したOHの濃度と相関があることを見出した.外部からガスを導入した単一泡内放電では,完全に蒸留水で包囲された泡内放電は不可能であり,泡内壁の一部が非液体となっている場合と蒸留水に金属微粒子を含有させたときにのみ長時間の放電維持が可能であり,泡の主構成要素である空気以外にも液体に含有されている金属の発光が得られることを明らかにした.外部からガス導入を行った多数泡放電(マイクロバブル放電)では,泡導入によって発光強度や放電リーダーの長さは代わらないが,開始電圧を低減可能であることを明らかにした.外部からガス導入不要な多数泡放電として,発光強度はまだ不十分であるが,水の電気分解による水素と酸素の微細泡内放電が可能であり,それぞれ水素,酸素に固有の波長での発光が得られることを明らかにした.また,多孔質絶縁膜で被覆された金属上でもエタノールを用いた場合に液中微細泡内放電が可能であり,エタノールが解離して発生する水素の発光と用いた金属に固有の波長の発光が得られることを明らかにした.以上より,発光強度の増強という課題が残されたが,発光を伴う液中放電が各種方式にて可能であることを明らかにした.また,発光以外に液体の改質等への適用も可能であることを明らかにした.液体が関与する放電方式として,水面上平行平板型バリア放電,水面上マングローブ型バリア放電,ピペット内単一気泡内放電,電気分解泡内放電,液中多孔質絶縁被覆金属上放電を実施し,その放電特性,発光特性,気相・液相に及ぼす影響を調べ,発光デバイスへの応用可能性を検討した.水面上放電において十分な可視発光を得るには放電支援ガスとしてArやHeを必要とした.その際,液中有機化合物の分解が可能であり,気相で発生したOHの濃度と相関があることを見出した.外部からガスを導入した単一泡内放電では,完全に蒸留水で包囲された泡内放電は不可能であり,泡内壁の一部が非液体となっている場合と蒸留水に金属微粒子を含有させたときにのみ長時間の放電維持が可能であり,泡の主構成要素である空気以外にも液体に含有されている金属の発光が得られることを明らかにした.外部からガス導入を行った多数泡放電(マイクロバブル放電)では,泡導入によって発光強度や放電リーダーの長さは代わらないが,開始電圧を低減可能であることを明らかにした.外部からガス導入不要な多数泡放電として,発光強度はまだ不十分であるが,水の電気分解による水素と酸素の微細泡内放電が可能であり,それぞれ水素,酸素に固有の波長での発光が得られることを明らかにした.また,多孔質絶縁膜で被覆された金属上でもエタノールを用いた場合に液中微細泡内放電が可能であり,エタノールが解離して発生する水素の発光と用いた金属に固有の波長の発光が得られることを明らかにした.以上より,発光強度の増強という課題が残されたが,発光を伴う液中放電が各種方式にて可能であることを明らかにした.また,発光以外に液体の改質等への適用も可能であることを明らかにした.本年度は,液体を媒質とした場合の放電に着手し,水面上のバリア放電,ならびに,ピペット内単一気泡内における放電実験を行った.また,マイクロバブル発生器を用いて生成したバブル水中での放電にも着手したが,水中よりも水面での沿面放電が支配的となったため,装置改良を行った.以上の実験により,水表面が電子を吸収し,低電圧での放電維持のためには,金属表面や金属微粒子が水面と同時に存在することが必要であることが明らかになった.一方,媒質をエタノールとした場合に,以下のように液体中での持続的な発泡現象とそれに伴う放電が観測された.実験は,多孔質テフロンチューブ(ポア約1μm)で被覆された直径1/4インチのステンレス棒をエタノール中に浸し,周波数10kHz, P-P電圧10kV, Duty 50%の矩形波を印加して行った.電圧印加直後は放電せず,液温上昇のみが観測された.約2分後に平均液温が約70°Cに達すると,金属棒近傍で泡発生と発光が観測された.発光の起源を明らかにするために,発光分光スペクトルの測定を行ったところ,HaとFeの発光が観測された.Haの発生はエタノールの解離を意味し,Feの発生は放電領域が金属棒と接していることを意味しており,多孔質膜を経て膜・金属界面に供給されたエタノールの熱による気化とその放電が生じていると考えられる.また,発光は金属棒に負電圧が印加されているときだけ観測されており,放電によって生成された正イオンによって金属棒から二次電子が放出されることにより負電圧印加時の放電が維持されているものと考えられる.水の場合にも,水温が気化温度(100°C)

近くになるが,撥水性ではない多孔質チューブ(多孔質シリカ等)を用いることで,同様の持続放電が水中で可能となると予測される.これにより,当初の目標である発光デバイスへの応用に加えて,液中元素分析,水質浄化などの応用にも適用可能になると考えられ,次年度の研究を推進するための基礎ができたと考えられる.1.各種液中・液上放電の観測外部からのガス導入が不要な泡発生方として,水の電気分解を利用し,水溶液中に生成された水素並びに酸素の泡内における放電に成功し,それぞれにいて水素原子,酸素原子による発光を観測した.また,強制的に外部から泡を供給した場合についても,バブル発生器との組み合わせにより検討し,バブル密度が,水中リーダー放電の長さではなく,むしろ放電開始電圧に影響を及ぼすことを見出した.また,マングローブ型の電極を液体に浸すことによって,液面上での高輝度の放電が可能であることを見出し,液体起因のOH,酸素,水素による発光を確認するとともに,液体の化学的組成の改質(不純物分解や炭化水素の分解)にも利用可能であることが見出され,発光デバイスのみならず,液体関連環境浄化への応用も可能であることが明らかになった.2.印加電圧波形の効果の調査液中放電において,2030kVの高電圧を用いると,放電によって発光が得られるとともに,液体の気化による泡が発生した.1pps程度の低周波パルス印加の場合には,電極近傍で発生したこの泡が遠方に離脱するため,より高電圧を用いなければならないが,数百pps程度の高周波パルスにすることによって,発生した泡が電極近傍に常に存在し,より低電圧での放電と発光維持が可能であることを明らかにした.
流体・固体領域を伝播する空力音の統一的解析技術の確立

本研究の目的は,航空機や高速車両を初めとする移動物体から生じる空力音が流体・固体領域を伝播する際の音響解析手法の構築である.複雑な物体から生じる空力音の解析手法として,境界埋め込み法に基づく直交格子法を構築し,空力音響解析手法の精度向上を行った.その結果,ジェットエンジンから発生するファンノイズを模擬した空力・音響連成解析を実施し,本手法の有効性を示した.その一方,流体・固体を伝播する空力音響解析手法の統一的解法を確立するには至っておらず,更なる手法の研究が必要である.本研究の目的は,航空機や高速車両を初めとする移動物体から生じる空力音が流体・固体領域を伝播する際の音響解析手法の構築である.その手法の研究により,飛行中の航空機客室内の騒音解析や航空機外部の騒音解析への応用が可能になり,機内や機外騒音の低減に役立てることが期待される.本手法の確立のためには,固体内の音響伝播解析手法,流体・固体を伝播する空力音響解析手法,三次元化への拡張と検証といった要素研究が必要となる.本研究では,流体・固体を伝播する空力音響解析手法の構築を目的として,複雑な物体に対する固体内の音響伝播解析手法の構築,流体内の空力音響解析手法の精度向上を行った.前者は,物体境界面の形状再現性向上のために境界埋め込み法の開発と構築を行い,固体内の音響伝播解析においても流体と同様の境界埋め込み法が有効であることを示した.後者は,ジェットエンジンから発生するファンノイズを模擬した音響解析・空力音響解析を実施した.実験データと比較し,精度よく計算ができることを示した.その一方,ジェットエンジンで問題となる高周波域まで取り扱うと莫大な計算量・計算時間が必要となることが明らかとなった.そのため,さらに計算時間・メモリが必要となる流体・固体を伝播する空力音響解析に向けて音響解析の並列化を実施し,その検証を行った.その結果,並列解析においても同様の精度で計算できることを示し,今後ジェットエンジン近傍のみならず全機形状での空力音響大規模解析が可能となった.その一方,流体・固体を伝播する空力音響解析手法の統一的解法を確立するには至っておらず,更なる手法の研究が必要である.本研究の目的は,航空機や高速車両を初めとする移動物体から生じる空力音が流体・固体領域を伝播する際の音響解析手法の構築である.複雑な物体から生じる空力音の解析手法として,境界埋め込み法に基づく直交格子法を構築し,空力音響解析手法の精度向上を行った.その結果,ジェットエンジンから発生するファンノイズを模擬した空力・音響連成解析を実施し,本手法の有効性を示した.その一方,流体・固体を伝播する空力音響解析手法の統一的解法を確立するには至っておらず,更なる手法の研究が必要である.本研究では,移動物体から生じる空力音が流体・固体領域を伝播する音響解析手法の構築を目的として実施しており,これにより飛行中の航空機客室内の騒音解析や航空機外部の騒音解析が可能になることが期待される.空港付近の住民の騒音低減を図ることに加えて,乗客に対する機内騒音を低減することが可能になる本手法の有効性を確立することは,非常に重要である.本手法の確立のためには,固体内の音響伝播解析手法,流体・固体を伝播する空力音響解析手法,三次元化への拡張と検証といった要素研究が必要となる.今年度は,複雑な物体に対する固体内の音響伝播解析手法の構築を目的として,物体境界面の形状再現性向上のために境界埋め込み法の開発と構築を行った.境界埋め込み法には様々な手法が提案されており,現在固体内を通過するテスト計算を行い,有効な手法の検討を行っている.一方,飛行中の航空機からの騒音解析のためには,流れ場と音響場をカップリングした空力音響解析手法の構築も不可欠であり,その構築を行った.テスト計算として,ジェットエンジンから発生するファンノイズを模擬して空力音響解析を行った.実験値との比較により,実験結果を十分に再現することが可能であることから,その有効性を示すことができた.しかし,実際の問題を扱うためには,より大規模な空力音響解析問題を解く必要があり莫大な計算時間が必要となる.その計算時間を短縮するためには,大規模並列計算機上で並列計算を行う必要があり,現在プログラムの並列化も同時に進めている.流体・固体領域を伝播する空力音の統一的解析技術の確立に向け,現在2次元空間において境界埋め込み法に基づく流体と固体の音響伝播解析法の構築を進めている.固体内(物体壁面)の音響伝播解析法として使用しているFDTD法に境界埋め込み法の適用を図り,曲面での精度向上を目指しているが,まだ検証中の段階である.

一方,流体側の音響伝播解析に関しては境界埋め込み法による精度向上を検証済みである.本手法の有効性を十分に検証して確立することで,音響透過をも含む音響解析技術の構築が可能となる.現在進めている,固体内(物体壁面)を通過する音響伝播解析の検証を早めに終わらせて有効な手法を確立し,流体と固体の境界面を通過する音響伝播解析手法へと拡張を図る.次いで,流れ場と音響場の解析をカップリングさせた空力音響伝播解析手法との統合を図り,固体内部の音響伝播解析を組み込んだテスト問題でその有効性を確かめる.以上の研究により,2次元における固体領域の音響透過を含む空力音響伝播解析法の有効性が確立し,3次元への拡張を図ることができる.3次元への拡張後,実問題を用いてその有効性を実証する.本年度は2次元におけるプログラム開発及び検証を進めたため,大規模なメモリを必要とする計算機の購入は行わなかった.今年度は,流体と固体の境界面を通過する音響伝播解析手法の検証計算,実問題に対応する3次元計算を実施予定であり,大容量メモリを搭載した計算機を購入予定である.大規模計算に際し,出力される計算結果の保存や可視化のために必要な物品としてハードディスクや可視化ソフトウェアの購入を行う予定である.
局所阻害法による鞭毛屈曲運動形成機構の解明

蛍光色素PRODAN処理をした細胞膜除去ウニ精子鞭毛にUVを照射し(PRODAN-UV)、鞭毛屈曲運動の局所阻害を引き起こすことに成功したが、阻害のメカニズムについては不明であり、それを明らかにすることが本年度の目的の一つであった。細胞膜除去したウニ精子鞭毛をトリプシン処理すると、微小管が滑り出してくるが、PRODAN-UV処理をしたものでは起こらなかった。また、細胞膜除去鞭毛について、ほぼ運動が停止するPRODAN-UV処理を行った後、ATPase活性を測定したところ、ほとんど変化がなかった。これら二つの結果から、鞭毛軸糸中においてダイニン分子は微小管の間に架橋を形成するが、酵素機能は失われていないことが推測される。ダイニン分子がどのような状態になるのか、単離したダイニンによって調べる必要がある。また、PRODAN-UV処理後の軸糸タンパク質をSDS電気泳動して調べたが、一次元、二次元共に明らかな差は検出できなかった。この結果は、ダイニン分子がPRODAN-UV処理によって壊裂を引き起こすようなことはないことを示唆している。これらについてもダイニン腕複合体を単離して調べる必要が有る。ウニ精子より複雑な構造をもつ哺乳類精子において細胞膜のある状態でPRODAN-UV処理実験を行った。マウス精子を用いた実験では、ミトコンドリアのある中片部では阻害作用が主部より低いことが観察された。また、鞭毛全体をPRODAN-UVで阻害しても、屈曲波伝播において中片部と主部では反応が異なった。さらにcccpでミトコンドリア活性を阻害すると、興味深いことにPRODAN-UV処理に対する耐性が上昇した。これらの結果は、PRODAN-UV処理が代謝を含めた鞭毛運動維持機構の解析に有効であることを示唆している。マウス精子での細胞膜除去-運動再活性化はかなり困難であるが、それを行い、比較していく予定である。鞭毛繊毛運動は、ダイニンのATP加水分解によって得られるエネルギーを用いて微小管を能動的に滑らせ、それを二次元もしくは三次元の屈曲波形形成を行っている。この微小管の滑り運動を自発的且つ周期的な屈曲波形造成に結びつける仕組みについてはほとんど分かっていない。この問題を解決するために、まず鞭毛を局所的に阻害する方法として、蛍光色素PRODANを細胞膜除去したウニなどの精子鞭毛に作用させ、局所的にUVを照射する方法を開発した(PRODAN-UV法)。この操作によってUV照射を受けた場所のみが運動阻害される。興味深いことに、運動は阻害されるもののATPase活性はほとんど影響されなかった。また、いくつかの実験的証拠から、ダイニンが微小管間に架橋を作り、いわゆるライゴールに類似した状態が作られ、その結果として微小管間の滑り運動が阻止されることが推測された。鞭毛の基部、中央部、後半部など、様々な部位を局所的に阻害したが、基本的に阻害を受けていない部位では自発的・周期的な屈曲波形成が観察され、鞭毛のどの部位にも自発的振動運動をする能力があることが明らかになった。ところで従来からの有力な説として、鞭毛基部に運動を起こさせるペースメーカー様なものがあるという考えがある。そこでPRODAN-UV法で精子鞭毛基部近くを阻害し、その阻害部位の中央で鞭毛を切断し、精子頭部と基部を切り離したところ、鞭毛の阻害されていない部分ではやはり自発的な振動運動が観察された。すなわち、鞭毛の自発的振動には、微小管を束ねて固定する固定端が必須であることが明らかになった。また、このように短い鞭毛で生じる自発的な屈曲波の振動数は、鞭毛の長さが短いほど高くなることも示された。今後はPRODAN-UV阻害の実態の分子レベルでの解明、この方法をさらに発展させた自発的振動運動形成機構の解析を行っていく予定である。

これらの結果は、PRODAN-UV処理が代謝を含めた鞭毛運動維持機構の解析に有効であることを示唆している。マウス精子での細胞膜除去-運動再活性化はかなり困難であるが、それを行い、比較していく予定である。