hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
市場経済における情報格差と協力的ベイジアン・ゲームの研究

本研究による諸成果は、経済構成員の間で情報の格差が存在する場合の情報構造の表現に関する同値性の提示、差異情報下にあるゲームにおけるベイジアン戦略に対するバリューの連続性に関する帰結、決済メカニズムに関するインセンティブ効率性の視点から情報のネットワークを伴う経済制度分析への基本モデルの適用による金融決済に関する情報の非対称性と最適なリスク分担の問題の解明、大きな経済における有限経済の枠組みと無限経済の枠組みにおける情報の節約性に関する従来の諸成果を関連づける分析結果の確立、である。本研究の目的は,経済主体間に情報格差が存在する場合の経済主体の戦略的行動と協調的行動の相互作用が,経済の制度や組織にどのようなインプリケーションをもたらすのかをゲーム理論的に分析することにある。特に,個々の経済主体が異なる情報を持って行動するような状況における戦略的行動と協調的行動の相互作用と,経済主体全体の情報構造の関係を分析することを目標としている。本研究計画の特徴を分析上の枠組みから言えば,経済制度あるいは経済組織に関する下記の諸問題を,経済構成員間の戦略的な協力ゲームとして表現し分析を行う点にあり,特に,各意思決定主体の問で保有する情報に格差が存在する場合の情報構造との関連で分析する点にある,研究期間中に考察する具体的な研究テーマとして,以下3つの課題がある,1)ベイジアン経済におけるゲーム解の分析,2)経済における情報伝達プロセスもしくは情報のアップデートと解概念の研究,3)情報のネットワークを伴う経済制度分析とシステム分析への適用,である。H19年度は,1)ベイジアン経済における協力的戦略ゲーム解の分析と経済における情報のアップデートを解概念に組み込んだ均衡概念の導入の意義とその方法に関する理解の深化,2)経済における情報伝達プロセスもしくは情報のアップデートと解概念の研究,3)大きなベイジアン経済における協力的戦略ゲーム解の分析,を理論的作業の目標とし,作業を進めた。2)と3)については,未だ進行中のものもあり,既に発表した成果以外については,今後,順次,とりまとめを完成させて行く予定である。特に、個々の経済主体が異なる情報を持って行動するような状況における戦略的行動と協調的行動の相互作用と,経済主体全体の情報構造の関係を分析することを目標としている。本研究計画の特徴を分析上の枠組みから言えば,経済制度あるいは経済組織に関する下記の諸問題を,経済構成員間の戦略的な協力ゲームとして表現し分析を行う点にあり,特に,各意思決定主体の間で保有する情報に格差が存在する場合の情報構造との関連で分析する点にある.研究期間中に考察する具体的な研究テーマとして,以下3つの課題がある.1)ベイジアン経済におけるゲーム解の分析、2)経済における情報伝達プロセスもしくは情報のアップデートと解概念の研究、3)情報のネットワークを伴う経済制度分析とシステム分析への適用、である。H20年度の理論的研究作業は、前年度に続き、1)ベイジアン経済における協力的戦略ゲーム解の分析と経済における情報のアップデートに関する理論的モデルの検討、2)経済における情報伝達プロセスもしくは情報のアップデートと解概念の検討、3)大きなベイジアン経済における協力的戦略ゲーム解の分析、に関して進められた。既に発表した成果以外についてもとりまとめ作業が進行中であり、今後、とりまとめを順次完成させて行く予定である。本研究の目的は,経済主体間に情報格差が存在する場合の経済主体の戦略的行動と協調的行動の相互作用が,経済の制度や組織にどのようなインプリケーションをもたらすのかをゲーム理論的に分析することにあり、特に、個々の経済主体が異なる情報を持って行動するような状況における戦略的行動と協調的行動の相互作用と、経済主体全体の情報構造の関係を分析することを目標とした。課題としたのは、経済制度あるいは経済組織に関する下記の諸問題を、経済構成員間の戦略的な協力ゲームとして表現し分析を行う点にあり、各意思決定主体の間で保有する情報に格差が存在する場合の情報構造との関連で分析する点にあった。研究期間中の具体的な研究テーマとして、つぎの3つの課題掲げた。1)ベイジアン経済におけるゲーム解の分析、2)経済における情報伝達プロセスもしくは情報のアップデートと解概念の研究、3)情報のネットワークを伴う経済制度分析とシステム分析への適用、である。そしてH19年度とH20年度に、1)ベイジアン経済における協力的戦略ゲーム解の分析と経済における情報のアップデートに関する理論的モデルの検討、2)経済における情報伝達プロセスもしくは情報のアップデートと解概念の検討、3)情報のネットワークを伴う経済制度分析とシステム分析への適用等に関して並行的に研究作業が進められた。その結果1)および3)については、すでに論文を公刊した。H21年度には、さらに、2)および3)についての研究作業を行って来た。この研究作業の結果の一部は論文および研究書の一部として公刊が決定し、これらの成果以外についても今後公刊する予定である。
プラークハイブリダイゼーション法を用いた精液の感染性評価法の開発

HIV-1持続性感染ではウイルスはその遺伝子型を血液中で様々に変化させていくが、今まで血液以外の検体を用いてこれら遺伝子型の変化を、それまで行った化学療法の経緯や、ウイルスの感染性と併せて評価する試みは行われていなかった。そこで今回の研究では精液を検体として用い、その中に含まれる遺伝子型の変化を、今まで多くの知見がある血液中の遺伝子型変化と比較することを試みた。検体中のウイルス遺伝子型を比較的高い精度で解析できる方法として、以前より慶応病院にて行われているPH法がある。そこで我々はまずこの方法を用い、1つの精液検体から異なった遺伝子型を持つ複数のウイルスを分離することを試みたが、残念ながら今回の検討ではPH法による精液検体からのウイルス分離はできなかった。次に増殖効率を増加させるために、精液検体とヒト幼弱化リンパ球との共培養によるウイルス増殖を行い、増殖したウイルスの遺伝子型を血液中のウイルス遺伝子型と比較した。この結果、HIV-1ウイルス塩基配列は、血漿と精液中細胞成分の相同性が、血液中細胞成分と血漿成分との遺伝子相同性より高かった。また、挙児希望HIV-1感染男性の精液からウイルスを除去する際、従来使用されてきたPercollと、近年普及しつつあるsilane-coated colloid media(以下Pureception)の二つの密度勾配溶剤中における、ウイルス浮遊密度と沈降動態を検討した。推定されるHIV-1の浮遊密度は、いずれの密度勾配溶剤を用いても1.04で等しく、またその沈降係数は小さいことが示唆された。しかしPureceptionを用いた場合に、濃厚ウイルス浮遊液の中で比重が大きく、沈降速度の大きいHIV-1の分画が極めて少量ではあるが出現する可能性があり、この分画の感染性の有無について検討が必要と考えられた。エイズの予防・制御において、性行為感染は薬物中毒や輸血と異なり、我々の誰もが事実上危険に曝されていることから最も重要な感染経路であり、これまでの臨床的研究の成果から、精液の感染性評価がその中心となることは明らかである。もっとも代表的な感染性の指標はウイルス量(ウイルス遺伝子量)定量であるが、エイズウイルスはその大部分が感染性を持たない不完全ウイルスであり、ウイルス遺伝子量の多寡と感染性は必ずしも一致しない。我々の開発したプラークハイブリダイゼーション法は体液中に存在するウイルスの周囲の細胞に対する感染性を評価する新しい方法であり、感染性ウイルスをもつ細胞を半定量的・簡便・迅速に評価することが可能である。本年度はその基礎的検討として、精液からの遊離ウイルスおよび感染リンパ球の分離を試みた。この際、従来精子分離液として用いられてきたパーコール液がその毒性が問題となって使用禁止となりつつあることから、その代替として近年用いられているsilane-coated colloid silica gel溶液を用い、新たに開発した密度勾配作成系を用いて連続密度勾配を作成、精子・精液中単核球・精しよう中遊離ウイルスの分離様式確認を試みた。密度勾配系は密度勾配検討用ビーズ、および直接の比重測定の結果直線的な密度勾配を示した。精液洗浄に用いる1.115から1.010までの連続密度勾配にて濃厚ウイルス液を実験的に300g、40分の遠心分離を行った結果、浮遊ウイルスの比重はおよそ1.078と考えられた。この際40分の遠心分離でも、99%以上のウイルス遺伝子は比重1.07以下の分画に存在したが、微量のウイルス遺伝子が比重1.150以上の分画に認められた。

本年度はHIVウイルス分離培養法である改良ブラークハイブリダイゼーション(PH)法を用いて精液中の感染性細胞の定量的評価をおこない、その病期・化学療法との相関を検討することにより精液を介したHIV感染伝播様式解明を試みた。(1.精液中からのウィルス分離培養法に関する基礎的検討)精しょう成分のHIV感染性への影響を検討するため、認知濃度の培養ウイルス株を精しょう中に加え、これをリンパ球と混合培養することを試みた。精しょう存在下では添加ウイルス液の感染性が低下することが確認されたが、興味深いことにこれを超遠心にて遠心分離して沈殿させたウイルスは、精しょうと反応させない場合の4.5倍の感染性を示し、精しょう中にウイルス感染性を促進するウイルス付着性分子が存在する可能性が示唆された。(2.HIV感染各病期患者の血中・精液中ウイルス遺伝子量・感染性の解析)無症候性キャリア(AC)5例、エイズ関連症候群(ARC)1例より採取した血液・精液検体をPCR法、および改良PH法にて感染性を検討した。血液中のウイルスは3症例で培養可能であったが、精液中では全ての症例で感染性ウイルスを分離できなかった。6症例中5症例は化学療法施行中であり、これらの症例では血液中に160-246コピー/mlのウイルスDNAが検出されたが、精液中のDNA・RNAは共に検出感度以下であった。これに対して化学療法未孝施行のARCの1症例では・精液中細胞成分のウイルスDNAは510コピー/mlと血液中と同程度に高値であった。これらの結果から従来より報告のある化学療法後の精液中ウイルス遺伝子量低下が確認されたと共に、精しょう中の何らかの物質がウイルスの感染性を促進している可能性、および未治療症例での精液中ウイルスDNA高値という、2つの全く新しい所見が得られた。現在精しょうの感染性促進分子の確認、および未治療例での精液中ウイルスDNAの由来を検討中である。
結び目と３次元多様体の有限型不変量とカンドルを用いたトポロジーの研究

本研究目的はカンドルシャドウコサイクル不変量と有限型不変量の関係について明らかにすることである。有限型不変量の条件を弱めたquasi finite type invariantを定義し2橋絡み目やトーラス結び目のカンドルシャドウコサイクル不変量からquasi finite type invariantを導くことに成功した。さらに、絡み目を二重分岐被覆させた空間のダイグラーフ・ウィッテン不変量の値はその絡み目のカンドルシャドウコサイクル不変量に群環内の群の元による掛算を除いて等しいことが先行研究として明らかになっているので、一般の3次元多様体の有限型不変量(大槻型不変量ではない)に拡張される。ここで、一般の3次元多様体のd次の有限型不変量とは、1.フィルトレーションをM_{d+1}に制限すると0の値をとる。2.各dについてd次の有限型不変量全体の空間は有限次元である。デーン手術の成分数を用いて定義したのが大槻型不変量であったことを考えると一般に自然な定義である。さらに2.を示すのに写像類群を用いた全く新しい証明方法を導入した。それは多様体をヒーガード分解した時にヒーガード図式にあらわれるリコリッシュジェネレータの数は有限個であることに着目した。トリビアルカンドルとその整数値に値を取るコサイクルを用いて計算したカンドルシャドウコサイクル不変量はパラメータtにeのh乗を代入してhでべき級数展開した時にhのd乗の係数はd次の有限型不変量であることを示した。これは絡み目に対して計算上意味のあることだが、その絡み目の絡み目数があらわれる。トリビアルカンドルというとても条件が厳しいカンドルであるのでもっと一般的なカンドルに拡張できないか研究中である。27年度が最終年度であるため、記入しない。まず、3次元多様体の有限型不変量の研究結果を述べる。私は3次元多様体の有限型不変量を大槻型不変量から一般化した。ある条件を満たす3次元多様体にフィルトレーションを入れd次の有限型不変量を次のd+1次フィルトレーション全体では0になることと、各d次についてd次の有限型不変量の全体は有限次元である3次元多様体の不変量線型写像であることを再定義をした。1つ目は連結コンパクト有向3次元多様体の1次元ホモロジーから定まる絡み目のd次のバシリエフ不変量を、その3次元多様体のd次の有限型不変量とする実験的なものであった。2つ目は絡み目全体に順序を入れ、ある連結有向閉3次元多様体が得られるデーン手術の絡み目の中で最小なもののd次のバシリエフ不変量を,その連結有向閉3次元多様体のd次の有限型不変量とするものであるが、この不変量は有限型不変量の全体は有限次元であることが証明されていないため現在研究中である。3つ目は次の章で述べる。研究結果としてある条件を満たす3次元多様体のフィルトレーションを考えるより、各d次についてd次の有限型不変量の全体が有限次元であることを示すほうが難しい。私は写像類群を用いて示す新しい方法で有限次元であることを示した。例えば、レンズ空間はトーラスでヒーガード分解するとヒーガード図式はメリディアンとロングチュードの有限個の積で表せるため、有限型不変量全体が有限次元であることが分かる。次に、私は結び目のカンドルを用いた不変量と有限型不変量の関係についてquasi finite type invariantを新しく定義した。これは、有限型不変量の特異点のフィルトレーションを一般化したものである。任意の絡み目に対して、ザイフェルトカンドルで計算されたカンドルシャドウコサイクル不変量はZ[t]/(tのp乗-1)に値をとることと、Mochizuki 3-cocycleの式の形からからquasi finite type invariantが必ず定義できる。

まず、Quasi finite type invariantはある結び目のクラスしか計算できない。なぜなら、任意の絡み目に対してカンドルシャドウコサイクル不変量が綺麗な形をしていないからである。そのためカンドルシャドウコサイクル不変量が綺麗な形をしているある絡み目のクラスに対して綺麗な形で具体例を示せる。それは2橋絡み目やトーラス絡み目などである。カンドルシャドウコサイクル不変量の値をZ[t]/(tのp乗-1)からZ[t]/(tのp-1乗+...+t+1)で考えるとt=1でp-2のべき乗までベキ級数展開できる。このとき、展開した係数はmod pで考えるとZ/pZの元でカンドルシャドウコサイクル不変量の値から一意に定まる。d次のquasi finite type invariantの値をベキ級数の(p_d-1)/2番目の係数の値のmod pでの値と定義する(クラウゼン・フォンシュタウトの定理よりこの係数はmod pでの値は0ではない。)。さらに、絡み目LをLに沿った球面の2重巡回分岐被覆させた3次元多様体M_Lに対しては、絡み目Lのザイフェルトカンドルシャドウコサイクル不変量はM_Lのダイグラーフ・ウィッテン不変量の値の群環内の群の元による掛算を除いて等しいことが示されている。従って、3次元多様体M_Lにおいては新しい有限型不変量が導かれる。これが前章でふれた3つ目の3次元多様体の有限型不変量の例である。このようにしてカンドルシャドウコサイクル不変量から3次元多様体の有限型不変量を定義することに成功した。次にカンドルを用いた不変量と有限型不変量の関係について、適切なR行列を用いてカンドルコサイクル不変量が表されることが示されて、ローラン多項式環に値をとるカンドルコサイクル不変量の値にt=eのh乗を代入してhでベキ級数展開したときのhのd乗の係数はd次の有限型不変量になる。とてもシンプルかつ驚くべき結果が最近えられた。27年度が最終年度であるため、記入しない。前章で紹介した2つ目の新しい3次元多様体の有限型不変量の絡み目全体に順序を入れ、ある連結有向閉3次元多様体が得られるデーン手術の絡み目の中で最小なもののd次のバシリエフ不変量を、その連結有向閉3次元多様体のd次の有限型不変量とする不変量は従来の量子SO(3)不変量では判別が困難なレンズ空間のL(65,8),L(65,18)を簡単な計算で判別できる点などから応用が期待されるため、各d次についてd次の有限型不変量の全体が有限次元となることを示すことが課題となる。今までに使用してきた写像類群の方法とは異なる示し方が必要である。難解であったのは結び目ではなく絡み目全体に有限次元となる空間を探す作業と考えてしまうとうまくいかないことが示せた。絡み目への順序を入れる段階で工夫が必要であると研究中である。次に今まで、有限型不変量とカンドルを用いた不変量の関係は全く不明であった。しかし、カンドルを用いた不変量で最も一般的なコサイクル不変量に関しては関係性が完全決着した。驚くべきことは多項式不変量と同様な方法のベキ級数展開で得られることである。今後はカンドルを用いた他の不変量に関して研究をおこなう。
反射型電子線トモグラフィ手法による高周波微小空間漏れ磁界の3次元画像化計測

本研究では,高密度記録用磁気ヘッドのヘッド極近傍における漏れ磁界分布の高精度3次元計測技術の開発を目指した.以下に主な成果を示す.1.反射電子ビーム偏向計測装置の設計・試作ならびに計測電子回路系の設計・試作:本研究のハードウェアの中核となる試料磁気ヘッド微動装置ならびに高精度電子ビーム位置検出器からなる反射電子ビーム偏向計測装置を設計・試作した.また,高周波パルス電子ビームの偏向量を計測するための同期回路系を設計・試作し,高周波漏れ磁界計測システムを構築することができた.2.反射電子線トモグラフィの再構成アルゴリズムの開発・評価:本研究のソフトウェアの中核となる,高周波漏れ磁界の再構成にも拡張可能な再構成アルゴリズムを開発した.次に,本補助金により導入した高速ワークステーション(IBM375システム)によるシミュレーション結果から,本アルゴリズムによれば平均誤差20%程度で数千ガウスの磁界強度まで再構成可能であることを確認した.3.漏れ磁界分布の画像化基礎実験:まず,今回試作した反射電子ビーム偏向計測システムを用いて,反射電子ビームの測定間隔,測定範囲,反射面-検出面間距離などに関する予備的実験を行い,予定通りの計測結果が得られることを確認した.次に,磁界分布が解析的に既知であるワンターンコイルを用いて反射電子ビームの計測偏向量から直流漏れ磁界分布の3次元再構成を行い,本研究目的をほぼ達成することができた.以上のことから,納期の遅れなどのため,高周波漏れ磁界の再構成実験までには至らなかったが,これまで困難であった磁気ヘッド極近傍の3次元磁界分布計測の可能性を実験的に検証することができ実用化への見通しをつけることができた.本研究では,高密度記録用磁気ヘッドのヘッド極近傍における漏れ磁界分布の高精度3次元計測技術の開発を目指した.以下に主な成果を示す.1.反射電子ビーム偏向計測装置の設計・試作ならびに計測電子回路系の設計・試作:本研究のハードウェアの中核となる試料磁気ヘッド微動装置ならびに高精度電子ビーム位置検出器からなる反射電子ビーム偏向計測装置を設計・試作した.また,高周波パルス電子ビームの偏向量を計測するための同期回路系を設計・試作し,高周波漏れ磁界計測システムを構築することができた.2.反射電子線トモグラフィの再構成アルゴリズムの開発・評価:本研究のソフトウェアの中核となる,高周波漏れ磁界の再構成にも拡張可能な再構成アルゴリズムを開発した.次に,本補助金により導入した高速ワークステーション(IBM375システム)によるシミュレーション結果から,本アルゴリズムによれば平均誤差20%程度で数千ガウスの磁界強度まで再構成可能であることを確認した.3.漏れ磁界分布の画像化基礎実験:まず,今回試作した反射電子ビーム偏向計測システムを用いて,反射電子ビームの測定間隔,測定範囲,反射面-検出面間距離などに関する予備的実験を行い,予定通りの計測結果が得られることを確認した.次に,磁界分布が解析的に既知であるワンターンコイルを用いて反射電子ビームの計測偏向量から直流漏れ磁界分布の3次元再構成を行い,本研究目的をほぼ達成することができた.以上のことから,納期の遅れなどのため,高周波漏れ磁界の再構成実験までには至らなかったが,これまで困難であった磁気ヘッド極近傍の3次元磁界分布計測の可能性を実験的に検証することができ実用化への見通しをつけることができた.初年度である本年度の研究計画およびこれらに対する研究実績の概要は以下の通りである.1)反射電子ビーム偏向計測装置の設計・試作ならびに計測電子回路系の設計・試作2)反射電子線トモグラフィの再構成アルゴリズムの開発・評価3)高周波漏れ磁界分布計測の基礎実験1)に関しては,偏向計測装置の設計ならびに電子回路系の設計が終了し,これらの設計をもとに,すでに日立製作所において製作され,納入済みである.なお,今年度増額分により,コンピュータ制御方式によるステージコントロール機能を追加した結果,偏向量の高精度自動計測化が可能となった.2)に関しては,すでに再構成アルゴリズムを考案し,コンピュータ・シミュレーションによりその有効性を検証した.本手法による磁界の再構成精度は,平均誤差20%程度で数千ガウスの磁界強度まで再構成可能であることを確認しており,実験においても予定通りの計測精度が得られるものと期待している.すでに,その成果の1部を電子情報通信学会技術報告および応用物理学会等で発表している.なお,今年度増額分により,コンピュータの主記憶容量を増設した結果,当初の予定よりも50%程度,再構成演算時間を高速化できた.3)に関しては,偏向計測装置の納入が予定より若干遅れたが,この間,現有の偏向計測装置を利用してシミュレーション実験を実施し,高周波漏れ磁界分布の計測の際に問題となる電子ビームの走行角効果を補正した高精度再構成アルゴリズム開発のための基礎検討を行ってきており,今後の研究遂行上,特に問題となるような点は,現在のところ出てきていない.本研究では,高密度記録用磁気ヘッドのヘッド極近傍における漏れ磁界分布の高精度3次元計測技術の開発を目指した.以下に主な成果を示す.1.反射電子ビーム偏向計測装置の設計・試作ならびに計測電子回路系の設計・試作:本研究のハードウェアの中核となる試料磁気ヘッド微動装置ならびに高精度電子ビーム位置検出器からなる反射電子ビーム偏向計測装置を設計・試作した.また,高周波パルス電子ビームの偏向量を計測するための同期回路系を設計・試作し,高周波漏れ磁界計測システムを構築することができた.

2.反射電子線トモグラフィの再構成アルゴリズムの開発・評価:本研究のソフトウェアの中核となる,高周波漏れ磁界の再構成にも拡張可能な再構成アルゴリズムを開発した.次に,本補助金により導入した高速ワークステーション(IBM375システム)によるシミュレーション結果から,本アルゴリズムによれば平均誤差20%程度で数千ガウスの磁界強度まで再構成可能であることを確認した.3.漏れ磁界分布の画像化基礎実験:まず,今回試作した反射電子ビーム偏向計測システムを用いて、反射電子ビームの測定間隔,測定範囲,反射面-検出面間距離などに関する予備的実験を行い,予定通りの計測結果が得られることを確認した.次に,磁界分布が解析的に既知であるワンターンコイルを用いて反射電子ビームの計測偏向量から直流漏れ磁界分布の3次元再構成を行い,本研究目的をほぼ達成することができた.以上のことから,納期の遅れなどのため,高周波漏れ磁界の再構成実験までには至らなかったが,これまで困難であった磁気ヘッド極近傍の3次元磁界分布計測の可能性を実験的に検証することができ実用化への見通しをつけることができた.
膜蛋白質に特有のプロテオリシスのメカニズムと、神経発生における生理的意義

神経系の正確な発生のためには、細胞間コミュニケーションが様々なレベルで厳密に制御される必要がある。申請者は、神経細胞の軸索誘導において重要な役割を果たすephrin-A2が、その受容体(EphA受容体型チロシンキナーゼ)に結合すると、特異的な分解を受けること、及びこの分解が軸索の退縮に重要であることを見い出した(Science 289:1360(2000))。この知見を踏まえ、やはり神経発生、特に神経細抱の移動に必須とされる分子Reelinの分解経路についても解析した。その結果Reelinlには3カ所の特異的分解部位が存在すること、分解産物のうちいくつかは、分解後も複合体を形成していること、この分解は血清中の何らかの分子によって阻害されることを見いだした。また、Reelinの神経細胞内への取り込みについても解析し、それが細胞内アダプター蛋白質Dab1によって調節されていることを見いだした。さらに、Reelin添加によって発現の変化する遺伝子をスクリーニングし。候補分子をいくつか同定した。以上のことから、神経発生において、膜蛋白質及び細胞外蛋白質の分解が高度に制御されており、これを解析することで、蛋白質分解が関与される神経系の病態や高次機能調節の理解にも重要な貢献をできると考えられる。一般に、蛋白質分子の発現及び機能は、(1)転写・翻訳、(2)翻訳後修飾やクラスタリング、(3)蛋白質分解、の三つの段階で制御されている。申請者は、神径細胞の軸索誘導において重要な役割を果たすephrin-A2が、その受容体(EphA受容体型チロシンキナーゼ)に結合すると、特異的な分解を受けること、及びこの分解が軸索の退縮に重要であることを見い出した(Science 289:1360(2000))。GPIアンカー型蛋白質であるephrin-A2が細胞内に情報を伝えるためには膜貫通型co-receptorの存在が予想されるが、今回、その候補となる分子を数種見いだした。また、ephrin-A2の分解活性化に必要な細胞内チロシンキナーゼとしてFynまたはAb1であるとの知見を得た。興味深いことにFynの活性は、分解以前にephrin-A2の発現レベル調節に関与しているとの知見を得た。また、やはり神経発生、特に神経細胞の移動に必須とされる分子Reelinの分解経路についても解析し、三カ所の特異的分解部位が存在すること、分解産物のうちいくつかは、分解後も複合体を形成していること、この分解は血清中の何らかの分子によって阻害されることを見いだした。以上のことから、神経発生において、膜蛋白質及び細胞外蛋白質の分解が高度に制御されており、これを解析することで、蛋白質分解が関与されるとされる神径系の病態(アミロイド前駆蛋白質のプロセシングなど)や高次機能調節(接着分子を介した形態変化など)の理解にも重要な貢献をできると考えられる。
新規肝栄養センサー分子による熱産生制御ネットワークの検討

我々は、ナルディライジン(NRDC)というメタロプロテアーゼの全身欠損マウスが常温で野生型マウスより1.5°C体温が低く寒冷不耐性を呈すること、NRDCが1.体温セットポイント設定、2.熱放散、3.適応熱産生の制御を介して体温恒常性を維持していることを明らかにした(Nat Commun 2014)。その後、より詳細な分子機構を解明するために様々な臓器特異的NRDC欠損マウスを解析し、肝細胞特異的NRDC欠損(LKO)マウスが、代謝調節における臓器間ネットワークを考える上で重要な表現型(BAT熱産生の亢進など)を呈することを明らかにした。本研究では、「肝細胞のNRDCがいかなる遠隔操作システムを用いてBAT熱産生を制御しているのかを明らかにすること」を第一目的とし、さらに「体温セットポイント設定の分子機構の解明」を第二目的として進めていく。2018年度には、外気温を変えてLKOマウスの熱代謝を検討することで、熱放散の影響を検討した。さらに迷走神経肝臓枝を切断することで、神経伝達の役割を検討し、興味深い結果を得た。本研究の第一目的は、「肝細胞のNRDCがいかなる遠隔操作システムを用いてBAT熱産生を制御しているのかを明らかにすること」であり、当該年度においては、肝細胞特異的NRDC欠損マウスの解析にて、熱放散の影響、迷走神経肝臓枝の働きなどについて多くのデータが得られている。したがって、本研究は順調に進展していると考えられる。肝細胞NRDCによるBAT熱産生制御メカニズムの解明:肝臓NRDCの欠損が熱放散を制御する可能性が示唆されたため、レーザードップラー装置を用いて尾動脈あるいは足底血流量を測定し、LKOマウスにおいて皮膚血流量と表面温度が変化しているかどうか確認する。さらに迷走神経肝臓枝離断術後に外気温を変化させて16, 23, 30°Cで飼育し、BAT熱産生(酸素消費量、BAT熱産生遺伝子レベル、BAT組織像)を評価する。サクリファイス時に血清を採取し、カテコラミンなどの液性因子も測定する。より特異的に迷走神経求心路を遮断するため、局所的カプサイシン塗布の効果も検討する。
人工酵素としての光学活性アンモニウムヒドロキシドの創製

炭素-炭素結合形成反応は化合物の骨格を形成する最も重要な反応の一つであるが、その中でも不斉四置換炭素の構築は未だ困難な課題である。特に、二つの異なるアルキル側鎖をもつα-二置換型アミノ酸は、α位が高度に置換されているために通常のα-アミノ酸とは異なる特徴を有し、新たなキラル素子としても興味深いことから、これらを光学的に純粋に得るための効率的合成法の開発が強く望まれていた。これまでに私は、C_2-対称軸を有するN-スピロ型光学活性四級アンモニウム塩を触媒とした相間移動反応により、様々なα-アミノ酸誘導体の不斉アルキル化反応の実現に成功している。これを踏まえ、今年度は主に次の二つの研究課題に従事した。1)すでに本触媒反応がα-アミノ酸アミド誘導体の不斉アルキル化反応に適用可能であることを報告しているが、より幅広い官能基変換を実現するためにこれをWeinrebアミド誘導体へと拡張し、α位の不斉アルキル化反応とそれに続くアミノケトン、アミノアルコールへの変換反応が効率よく行えることを見出した。2)これまで基質として用いてきたα-アミノ酸誘導体は、N末端がシッフ塩基により保護されたものが一般的であったが、より実用的な触媒的不斉合成法の開発を目指し、天然物の部分骨格の直接的な不斉アルキル化反応を試みることにした。チアゾール等の複素芳香環とチアゾリンが連結した化合物は天然物中に多く見られるが、不斉四置換炭素を有するチアゾリン部位の合成はこれまで光学分割によってのみ行われてきた。そこで、これら複素環化合物の不斉アルキル化反応を検討した結果、高い収率と選択性で生成物が得られることを見出した。我々がこれまでに開発した光学活性四級アンモニウム塩を相間移動触媒とした不斉アルキル化反応は、様々な置換様式の光学活性四級アミノ酸を合成できる強力な手段である。本法は有機触媒反応であるため高価で毒性の高い遷移金属を用いる必要がなく、得られた生成物に痕跡量の金属種が混入する可能性もないので、合成化学的な価値は非常に高い。また、同様の有機触媒反応と比較しても本触媒は例を見ないほど高活性であり、現在のところ光学活性四級アミノ酸を有機触媒的に合成できる唯一の手段である。今年度は本触媒反応系の適用範囲のさらなる可能性を見出し、合成化学的な価値を揺るぎないものにするために、他の基質、特に1,3-ジカルボニル化合物類の不斉四級化反応の検討を中心に研究を行った。β-ケトエステル類はケトンとエステルの二つの官能基をもち、選択的な官能基変換により様々な化合物へと誘導できる。たとえばケト基を還元するとβ-ヒドロキシエステル類が、また還元的アミノ化反応からはβ-アミノエステル類が得られ、様々な化合物の骨格を構築するための重要な鍵化合物となる。しかしこれらβ-ケトエステル類の不斉四級化反応の実用的な例は少なく、唯一パラジウムによる不斉アリル化反応が高エナンチオ選択的に進行することが報告されているものの、有機触媒を用いた反応は未だ実用性に欠ける。そこで前述の光学活性四級アンモニウム塩を用いた不斉四級化反応をこれらβ-ケトエステル類に適用し、様々な反応条件の検討の末、非常に高いエナンチオ選択性で生成物が得られることを見出した。我々がこれまでに開発した光学活性四級アンモニウム塩を相間移動触媒とした不斉アルキル化反応は、様々な置換様式の光学活性四級アミノ酸を合成できる強力な手法である。今年度も本触媒反応系の適用範囲のさらなる可能性を見出し、合成化学的な価値を揺るぎないものにするために、α-アミノ酸アミド誘導体を基質とした不斉アルキル化反応の検討を中心に研究を行った。相間移動条件下におけるα-アミノ酸エステル類の不斉アルキル化反応に関してはこれまでに数多くの報告がなされているが、その一方でα-アミノ酸アミドに関する知見はほとんど得られていないのが実情である。α-アミノ酸アミドはヒドリド還元により容易にビシナルジアミンへと変換可能であるが、これらビシナルジアミンの光学活性配位子としての、あるいは天然物の部分骨格としての価値を考慮すると、光学活性α-アミノ酸アミドの触媒的合成法の開発は非常に重要な課題であると言える。そこで、前述の光学活性四級アンモニウム塩を用いてアルキル化反応を行ったところ、通常不活性とされる二級のアルキルハライドを用いた場合にも非常に高いエナンチオ選択性で反応が進行することを見出した。

これまでに私は、C_2-対称軸を有するN-スピロ型光学活性四級アンモニウム塩を触媒とした相間移動反応により、様々なα-アミノ酸誘導体の不斉アルキル化反応の実現に成功している。これを踏まえ、今年度は主に次の二つの研究課題に従事した。1)すでに本触媒反応がα-アミノ酸アミド誘導体の不斉アルキル化反応に適用可能であることを報告しているが、より幅広い官能基変換を実現するためにこれをWeinrebアミド誘導体へと拡張し、α位の不斉アルキル化反応とそれに続くアミノケトン、アミノアルコールへの変換反応が効率よく行えることを見出した。2)これまで基質として用いてきたα-アミノ酸誘導体は、N末端がシッフ塩基により保護されたものが一般的であったが、より実用的な触媒的不斉合成法の開発を目指し、天然物の部分骨格の直接的な不斉アルキル化反応を試みることにした。チアゾール等の複素芳香環とチアゾリンが連結した化合物は天然物中に多く見られるが、不斉四置換炭素を有するチアゾリン部位の合成はこれまで光学分割によってのみ行われてきた。そこで、これら複素環化合物の不斉アルキル化反応を検討した結果、高い収率と選択性で生成物が得られることを見出した。
犬組み換え線維芽細胞増殖因子を用いた幹細胞を利用しない脊髄再生医療の確立

塩基性線維芽細胞増殖因子(bFGF)含有の神経分化誘導培地で犬の骨髄間質細胞(BMSCs)を培養したところ、生理学的な機能を有するニューロンへと分化させることができ、そのメカニズムの一部も解明した。次いで、脊髄損傷の犬への臨床応用を目指し、犬遺伝子組換えbFGF(rc-bFGF)を精製した。犬のBMSCsをrc-bFGFで刺激したところ、神経活動のあるニューロンへと分化させることに成功した。これらの結果から、rc-bFGFは犬の神経再生医療に貢献できる可能性が示された。本年度は、最初に犬骨髄間質細胞における塩基性線維芽細胞増殖因子(bFGF)を介したニューロン分化機構の解明を行った。犬骨髄間質細胞をbFGF含有ニューロン分化培地で培養後に、ニューロン、神経幹細胞、グリアに関するmRNA発現を解析した。さらに、ニューロンに関するタンパク質の発現をWestern blotting法と免疫染色で確認し、Ca2+イメージングにて細胞機能の検討を行った。犬骨髄間質細胞をbFGFで処理したところ、ニューロン様の形態へと変化し、ニューロンに関するmRNAとタンパク質の発現が増加していた。さらに、ニューロン様の細胞は、脱分極およびL-glutamate刺激に反応する機能を有することが明らかになった。次いで、bFGFによるニューロン分化機構について検討したところ、犬の骨髄間質細胞にはFGFR1とFGFR2が発現しており、bFGFはFGFR-2と強く結合することが示された。FGFR、PI3K、Akt、MEK、PLCの各阻害剤を用いて、ニューロン分化における細胞内シグナリングを検討したところ、FGFR-2/PI3K/Akt/GSK-3β経路が関与することが明らかとなった。本年度は、犬でのbFGF療法の確立を目指し犬組み換え塩基性線維芽細胞増殖因子(rc-bFGF)の精製も試みた。本検討では、無細胞蛋白発現系タンパク質合成キットを用いてrc-bFGFを精製した。目的遺伝子がベクターに挿入されていることをシークエンス解析により確認したところ、目的の位置に犬bFGFの遺伝子が挿入されていることが確認できた。精製過程のmRNAを用いてRT-PCRを行ったところ、目的の位置に犬bFGFのmRNAの発現が認められた。HEK293細胞とpErkを用いた機能解析を行ったところ、今回精製したrcbFGFは機能を有していることが確認できた。このように、本検討では機能を有する高純度のrc-bFGFの精製に成功した。現在は、次年度以降に予定していた脊髄トラクトグラフィーを用いた再生脊髄評価法の確立を目指した基礎検討も既に開始している。犬骨髄間質細胞における塩基性線維芽細胞増殖因子(bFGF)を介したニューロン分化機構の解明は、一部進行していた状況であったため、円滑に研究成果を出すことができた。さらに、無細胞蛋白発現系のタンパク質合成キットを用いた犬組み換え塩基性線維芽細胞増殖因子(rc-bFGF)の精製もスムーズに進行したため、次年度以降に予定していた研究の一部を前倒しで行うことができた。本年度は、昨年度に当研究事業で精製に成功した犬由来遺伝子組換えbFGF(rc-bFGF)を用い、犬の骨髄間質細胞(BMSCs)のニューロン分化へ与える影響について検討した。本検討では、未分化群、rh-bFGF群、rc-bFGF群、対照群の4群に分け、ニューロン様形態へと変化した細胞の割合を算出した。次いで、ニューロン分化誘導後のMAP2、NEFH、ENO2、TUBB3、NESの発現量を定量的に評価した。さらに、ニューロン分化誘導後の細胞を用いてNeurofilament-Lに対する蛍光免疫染色を行った。犬BMSCsはbFGFの刺激によりニューロン様の形態へと変化した。ニューロン様細胞は、rc-bFGF群において最も早く出現し、形態変化率も最も高かった。ニューロン分化誘導前後におけるmRNAの発現を比較したところ、rc-bFGF群とrh-bFGF群においてNEFHを中心にニューロンマーカーの発現が増加していた。これらの発現に、rc-bFGF群とrh-bFGF群との間に差は認められなかった。蛍光免疫染色を行ったところ、bFGFで刺激をした細胞の一部においてNeurofilament-L陽性細胞が認められた。本検討では、精製したrc-bFGFを用いて犬BMSCsを刺激したところ、ニューロン様の形態へと変化し、ニューロンマーカーであるmRNAおよび蛋白の発現が認められた。また、従来からニューロン分化の検討に用いられてきたrh-bFGFと結果にほとんど差が認められなかった。これらの結果から、今回精製したrc-bFGFは犬の神経再生医療へ応用できる可能性が示唆された。本年度は、さらにMRIを用いた脊髄トラフトグラフィーに関する検討も行った。しかし、本学保有の機器の限界もあり理想的な画像を得ることはできなかった。こちらに関しても、継続的に検討を続けていく予定である。本年度の実験では、rc-bFGFを用いて犬BMSCsをニューロンへと分化させて様々な解析を行った。今回の検討で、RT-PCRを用いてニューロンへ分化させた後のmRNAの発現を確認したところ、一部のマーカーで再現性の乏しい結果が出たため追随試験をなっている。さらに、その後に行う予定であったCaイメージングを用いた電気生理学的な検討に至ることができなかった。

このように、一部の検討で進行がやや遅れているが、既に本検討を継続的に行っており、前向きな結果が出始めている。一方として、新たなサイトカインの創生も開始しており、従来の予想以上の成果も得られつつある。本年度は、前年度に成功したコムギ胚芽無細胞蛋白質合成技術を利用して、遺伝子組換え生物を用いずに遺伝子組換えイヌ線維芽細胞増殖因子(rc-bFGF)の合成および精製を行った。次いで、未分化群、遺伝子組換えヒトbFGF(rh-bFGF)群、rc-bFGF群、対照群の4群に分けて、犬の骨髄間質細胞を10日間培養した。培養10日目に50mM KClまたは100μM L-glutamateで刺激し、Fluo3-AMを用いたCa2+イメージング法にて電気生理学的機能を評価した。犬の骨髄間質細胞は、rh-bFGFまたはrc-bFGFで刺激した場合において、ニューロン様の形態へと変化した。各群における培養10日目の細胞を50mM KClにて脱分極刺激したところ、rc-bFGF群とrh-bFGF群において他群に比べて有意な細胞内Ca2+濃度の上昇が認められた。さらに、神経伝達物質であるL-glutamateにて同様に刺激したところ、rc-bFGF群とrh-bFGF群において他群に比べて有意な細胞内Ca2+濃度の上昇が認められた。その際の細胞内Ca2+濃度の上昇は、rh-bFGF群よりもrc-bFGF群の方が有意に高かった。本研究では、無細胞蛋白質合成技術を利用して合成および精製したrc-bFGFを用いて犬の骨髄間質細胞を刺激したところ、過去に検討を行ったrh-bFGFで刺激した時と同様に、ニューロン様の形態へと変化し、ニューロンに関するmRNAの発現が認められた。さらに、本研究で使用したrc-bFGFは、犬の骨髄間質細胞を脱分極刺激およびL-glutamate刺激に反応するニューロン様細胞へと分化させる作用を有していることが明らかになった。これらの結果から、本研究で合成および精製したrc-bFGFは犬の神経再生医療へ応用できる可能性が示唆された。塩基性線維芽細胞増殖因子(bFGF)含有の神経分化誘導培地で犬の骨髄間質細胞(BMSCs)を培養したところ、生理学的な機能を有するニューロンへと分化させることができ、そのメカニズムの一部も解明した。次いで、脊髄損傷の犬への臨床応用を目指し、犬遺伝子組換えbFGF(rc-bFGF)を精製した。犬のBMSCsをrc-bFGFで刺激したところ、神経活動のあるニューロンへと分化させることに成功した。これらの結果から、rc-bFGFは犬の神経再生医療に貢献できる可能性が示された。1)犬組み換えbFGFによる犬骨髄間質細胞のニューロン分化への影響2)損傷脊髄の組織培養モデルを用いたbFGFの脊髄再生効果の検証正常犬の脊髄に圧挫を加えてから摘出し、それらの脊髄を300500μmに薄切する。次いで、薄切した脊髄をコラーゲンシート培養皿に静置し組織培養する。この時に、従来の培養液へrcbFGFのみを添加し培養する群(bFGF群)とGFPでマーキングした犬骨髄間質細胞を共培養する群(BMSC群)の2群を設定し、損傷脊髄における再生能を検討する。経時的に倒立顕微鏡にて形態の変化を観察する。
磁性体の第一原理的分子動力学法の研究

本研究の主な目的は、第一原理計算手法をもちいて、ノンコリニアー磁気構造における分子動力学を行うことと磁気励起に関する第一原理的研究を行うことであった。鉄液体や鉄アモルファスなどの構造不規則系の磁気構造の研究は、計算コードの並列化を行った後でも計算資源の不足(計算機の性能不足)から、計算が行われていないが、磁性分子から構成されている磁気流動相である液体酸素(単位胞中に32分子)に関する分子動力学計算を行い、磁気流動相にたいして世界で初めて磁気相関関数を(第一原理的に)計算した。このノンコリニアー磁気構造を表現できる計算方法は、分子の磁気モーメントの方向が異なっている分子間の相互作用においても現実的に表現することが可能である。計算結果と中性子回折実験から得らている磁気構造に関する結果は、定性的に一致しており、今後、液体酸素の分子動力学の解析をさらに進め、液体酸素の構造ならびに動的性質の詳細を明らかにする必要がある。第一原理的に磁気励起の計算(マグノンの振動数などの計算)を行うために、原子磁気モーメトを固定する計算アルゴリズムを開発した。開発した計算コードを強磁性bcc鉄のマグノンの振動数の計算と強磁性2原子分子の磁気励起エネルギーの計算に適用した。前者は、実験結果や計算方法の異なる他の計算結果と50%程度異なっており計算方法などの再検討が必要となっている。後者のような、遷移金属分子磁性の励起エネルギーを第一原理的手法に基づいて議論した研究は少なく、鉄系の計算結果は、計算手法の解説とともに論文にまとめられた。第一原理的に磁気励起の計算(マグノンの振動数などの計算)を行うためにスピンスパイラルのスピン構造に適用することができるアルゴリズムを、第一原理分子動力学コードに設備した。擬ポテンシャルおよび平面波基底を用いているため計算コードは単純で単位胞に比較的多数の原子が存在する場合にも拡張が容易であると考えられる。開発された計算コードを強磁性bcc鉄に適用してマグノンの振動数の計算を行った。しかしながら結果は、現在のところ実験結果や計算方法の異なる他の計算結果と50%程度異なっており計算方法などの再検討が必要となった。この不一致の原因は、現在調査中であり次年度での課題である。研究目的の一つである鉄アモルファスなどの構造不規則系の磁気構造の研究は、計算コードの並列化などの計算コードの整備が必要であったため、計算が遅れているが、次年度には計算結果が期待できる。原子のスピンについての自由度を分子動力学に取り込む試みは、平面波基底と原子を中心とする局所的な座標系の相性がわるく難航しているが、次年度もこの研究項目を研究する計画である。本研究の主な目的は、第一原理計算手法をもちいて、磁気励起に関する研究とノンコリニアー磁気構造における分子動力学を行うことであった。昨年度までに開発を行ってきた原子磁気モーメトを固定する計算アルゴリズムを用いて、強磁性2原子分子の磁気励起エネルギーを第一原理的に計算した。遷移金属分子磁性の励起エネルギーを第一原理的手法に基づいて議論した研究は少なく、鉄系の計算結果は、計算手法の解説とともに論文にまとめられた。当初の予定では行われるはずであった鉄液体や鉄アモルファスなどの構造不規則系の磁気構造の研究は、計算コードの並列化を行った後でも計算資源の不足(計算機の性能不足)から、計算が行われていないが、磁性分子から構成されている磁性流動相である液体酸素(単位胞中に32分子)に関する分子動力学計算を行い、磁気流動相にたいして世界で初めて磁気相関関数を(第一原理的に)計算した。計算結果と中性子回折実験から得らている磁気構造に関する結果は、定性的に一致しており今後、計算と実験の両面からの解析が促されると考えられる。
感染症予防のための新規糖-ペプチドハイブリッド

重篤な症状を引き起こす腸管感染症は社会的に大きな問題となってきており、対応が急務となっている。最近の研究の進歩により、細菌と宿主細胞の認識において宿主細胞表面の糖鎖が認識分子となっていることが明らかとなってきた。この認識機構を応用し、腸管上皮細胞上に発現している糖鎖と拮抗的に作用する食品成分を腸管内に常在させることで、腸管感染症の予防が可能であると考えた。そこで本研究では、病原微生物が認識する糖鎖を食品を起源として探索し、さらにそれらより糖ペプチドを得、微生物結合能を有する部分を明らかにすること、さらに得られた糖ペプチドに難消化性の糖質を結合したハイブリッド分子とすることにより、これらの生体内における安定性を増強し、実用上有用な分子を創製することを目的とした。牛乳グリコマクロペプチド(GMP)、オボムチンを出発物質として用いた。オボムチンについてはプロテアーゼ処理によりオボムチン由来糖ペプチド(OGP)を得た。これらを用い、ビオチン化菌体を用いた結合アッセイにより、種々の感染性細菌に対する結合能を調べた。その結果、GMPのSalmonella enteritidis (SE)、腸管出血性大腸菌(O157)に対する結合性、OGPのO157に対する結合性を見出した。これらの結合性に関してはシアル酸の関与が明らかとなった。さらに、Caco-2細胞を用いたin vitro実験系により、結合性が確認された細菌に対するGMPの感染症予防効果を検討した。その結果、GMP及びメイラード反応により調製したGMP-キシロオリゴ糖(XOS)ハイブリッド、GMP-カルボキシメチルデキストラン(CMD)ハイブリッドはSEの細胞への接着・侵入を有意に低下させなかったが、GMP-XOSハイブリッド、GMP-CMDハイブリッドが細菌感染の指標となる細胞におけるIL-8産生を有意に抑制することを見出した。腸管出血性大腸菌、サルモネラ菌、コレラ菌、ロタウイルス等、腸管を経由し重篤な症状を引き起こす腸管感染症が近年増加しており、社会的に大きな問題となってきており、これらへの対応が急務となっている。最近の研究の進歩により、細菌と宿主細胞の認識において宿主細胞表面の糖鎖(シアル酸、マンノースなど)が認識分子となっていることが明らかとなってきた。この認識メカニズムを応用して、腸管上皮細胞上に発現している糖鎖と拮抗的に作用する食品成分を腸管内に常在させることで、腸管感染症の予防が可能であると考えた。そこで、本研究においては、病原微生物が認識する糖鎖を、食品を起源として探索し、さらにそれらより糖ペプチドを得、微生物結合能を有する部分を明らかにすること、さらに得られた糖ペプチドに難消化性の糖質を結合したハイブリッド分子とすることにより、これらの生体内における安定性を増強し、実用上有用な分子を創製することを目的としている。本年度は、牛乳グリコマクロペプチド(GMP)、オボムチンを、牛乳ならびに卵白より単離し、これらを出発物質として用いた。オボムチンについてはプロテアーゼ処理により糖ペプチド(オボムチン由来糖ペプチド(OGP))を得た。精製は、逆相クロマトグラフィーにより行った。これらを用い、酵素免疫測定法(ELISA)により、種々の感染性細菌に対する結合能を調べた。その結果、GMPのSalmonella enteritidis(SE)、腸管出血性大腸菌(O157)に対する結合性、OGPのO157に対する結合性を見出した。腸管出血性大腸菌、サルモネラ菌、コレラ菌、ロタウイルス等、重篤な症状を引き起こす腸管感染症が近年増加しており、社会的に大きな問題となってきており、これらへの対応が急務となっている。

最近の研究の進歩により、細菌と宿主細胞の認識において宿主細胞表面の糖鎖が認識分子となっていることが明らかとなってきた。この認識メカニズムを応用し、腸管上皮細胞上に発現している糖鎖と拮抗的に作用する食品成分を腸管内に常在させることで、腸管感染症の予防が可能であると考えた。そこで、本研究においては、病原微生物が認識する糖鎖を、食品を起源として探索し、さらにそれらより糖ペプチドを得、微生物結合能を有する部分を明らかにすること、さらに得られた糖ペプチドに難消化性の糖質を結合したハイブリッド分子とすることにより、これらの生体内における安定性を増強し、実用上有用な分子を創製することを目的としている。昨年度は、牛乳グリコマクロペプチド(GMP)のSalmonella enteritidis (SE)、腸管出血性大腸菌(O157)に対する結合性、オボムチン由来糖ペプチド(OGP)のO157に対する結合性を見出した。本年度は、GMPの食中毒起因菌との結合性、感染症予防効果についての検討をさらに進めた。ビオチン化菌体を用いた結合アッセイ、ウエスタンブロッティングの結果、GMPのSE、O157に対する結合性にはシアル酸が関与していることを見出した。さらに、Caco-2細胞を用いたin vitro実験系により、結合性が確認された細菌に対するGMPの感染症予防効果を検討した。その結果、GMPおよびメイラード反応により調製したGMP-キシロオリゴ糖(XOS)ハイブリッドはSEの細胞への接着・侵入を有意に低下させなかったが、GMP-XOSハイブリッドが細菌感染の指標となる細胞におけるIL-8産生を有意に抑制することを見出した。
心筋細胞内カルモジュリン制御による心肥大退縮の試み

我々はRyR2に対するCaMの結合を強める変異を見いだし、その変異RyR2を組み込んだノックイン(KI)マウス(CaM HAマウス)を作成した。ダントロレン投与WTマウス、およびCaMHAマウスにおいては、RyR2からのCaMの解離が抑制された結果、RyR2からのCa leakが押さえられるばかりでなく、TAC後の心筋細胞の肥大が有意に抑制されることがわかった。TACマウスのCaM, HDAC,肥大遺伝子の解析:TAC手術後経時的に心筋細胞を単離培養しCaM, HDAC, GRK5が核、細胞質の分布の解析、リン酸化HDACの割合の解析、肥大遺伝子の発現の解析を行った。ACモデルでCaMの核へのtranslocationを認めた。CaM HAマウスでは、DPc10(CPVTにおけるRyR2内の変異部位:R2474Sを含んだペプチドで、native domainと分子間競合してドメインunzipを引き起こす)によりCaMが解離しない、すなわちドメイン連関障害→CaM解離が起きないことを確認している。このCaM HAマウスに対してTACを行い8週間後に心筋細胞を単離し、形態、予後、肥大遺伝子の発現を解析し、蛍光ラベルしたrecombinant CaM(F-CaM)を導入し、RyR2に対するCaMの親和性を計測する。これらの解析によりドメイン連関障害→CaM解離を抑制するという介入が心肥大を抑止することができるかを検討した。マウスの作成と実験がほぼ予定通りに進んでいる。H28年度から継続してCaM, HDAC,肥大遺伝子、形態、予後の解析を続ける。循環器内科学
二成分燃料ー酸素混合気のデトネ-ション波発生と計測に関する研究

本研究においては、これまで報告された例のない二成分混合燃料系におけるデトネ-ション波発生に関する実験を行い、混合割合によるデトネ-ション速度やデトネ-ション誘導距離の変化を測定することを目的とし、高応答性の半導体技術を利用して、反応帯の発光をフォトダイオ-ドで検知することにより伝播速度を求めることを試みた。(1)今日まで、フォトダイオ-ドによる伝播計測は因難であったが、真ちゅう製伝播管に直径1mmの穴をあけ、透明ビニル管で真ちゅう管を同心状に外側から覆ってこの小孔をふさぐという簡便な方法をとった。ビニル管外側にフォトダイオ-ドをセットすることによる反応帯の発光の検出は、デトネ-ション波伝播速度の測定に対して十分に有力な方法である。(2)空気を酸化剤とするとき、デトネ-ションに遷移しにくいメタン、プロパンなどに水素を混合させることによって遷移を起こしやすくすることができる。本実験においては、空気を酸化剤として、水素ーメタン混合燃料で水素45%以上、水素ープロパン混合燃料で水素35%以上の混合割合であればデトネ-ションに遷移する。(3)水素ーメタン、水素ープロパンの2成分混合燃料のデトネ-ション速度は、水素割合の大きい範囲においては水素の混合割合の減少と共にほぼ直線的に減少する。(4)上記混合燃料の当量比によるデトネ-ション伝播速度の変化は、概ね純粋な水素の変化に類似しており、大部分の反応速度が水素によって支配されていることがうかがえる。