hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
諫早湾における海水流動の変化が有明海奥部海域の環境と生態系に及ぼす影響の評価

2015年度には、有明海西部の内湾である諫早湾の9調査定点で、4月、8月、11月に底生生物の定量調査を実施した。上述のような夏季の海洋条件により、8月でも全調査地点で密度が2509,950個体/m2に及ぶ底生生物が生息していた。ただし、優占種は海底環境が不安定化した泥底に卓越することの多いシズクガイおよび数種の小型甲殻類(端脚目)に限定され、群集の種多様性は乏しかった。安定した環境に生息する多年生の長寿命・大型の底生生物はほとんど採集されなかった。これらの結果は、今年は夏季の貧酸素水発生が天候条件によって一時的に抑制され、一見底生生物群集が回復したかのような状況が見られたが、有明海奥部海域にて夏季に貧酸素水が発生するようになった2000年代以前のような種多様性の高い、大型生物が優占するような状況は発生していなかった。このような状態に回復するためには、少なくとも数年以上にわたる安定した海底環境の形成が必要であることがわかる。有明海奥部海域の海底の環境および生態系の調査を実施し、東側海域の泥底で泥分が減少し、西側海域の砂底で泥分が減少していることが判明した。このことは、有明海に1990年代まで存在していた東西方向の潮流の非対称性が崩れ、奥部海域の潮流速が均一化していることを示し、有明海に元来存在する赤潮の発生を抑制する潮流のメカニズムが衰退していることを示している。また、この現象には、諫早湾干拓地における潮受け堤防締め切りによって、上げ潮の諫早湾への侵入が抑制されたことが一因となっていることが演繹される。研究テーマとしては、諫早湾干拓地の潮受け堤防の水門が研究期間中に開門され、締め切り以前の諫早湾における海水流動がある程度回復する状態を想定して、研究計画を立案していた。しかしながら、水門は締め切られたままの状態が続いており、その開門が諫早湾および有明海奥部海域における海水構造や海底環境、海底生態系にどのような変化をもたらすかについては、調査によって結果を得ることができない状態が続いている。しかしながら、諫早湾および有明海奥部海域における現状の海水構造、海底環境、ならびに海底生態系に関する調査を精密に行う一方で、過去の文献に記載された海底環境に関する調査結果と比較することにより、1980年代末から現在における海底環境の変遷が明確となり、そのことから想定される海水構造の変化や底生生態系の変化を推定することが可能となった。また、1990年代後半2000年代にかけて、このようなレジームシフトとも言える大きな変化が発生していることが明らかとなり、諫早湾潮受け堤防が締め切られた1997年と時期的に符合することが多く、両者の因果関係が強く示唆されることが判明した。27年度が最終年度であるため、記入しない。海洋生態学諫早湾干拓地の潮受け堤防の水門は2015年度中に開門される見通しはまったく立っていない。しかしながら、その締め切った状態が続いていることによって進行していると想定される諫早湾および有明海奥部海域の海底、海水構造、ならびに海底生態系の変化は存在する。この変化がさらに顕著に捉えられる可能性は高く、特に、夏季の貧酸素水発生時には、海水構造、海底環境、海底生態系の違いがもっとも顕著になることが予想される。そこで、夏季に諫早湾および有明海奥部海域において詳細な調査を継続することを計画している。本研究は、以下の3つの具体的な課題についての調査、研究を進めることを計画していた。1.諫早湾における海水流動の回復が有明海奥部海域における塩分成層の発達に及ぼす影響2.諫早湾における海水流動の回復と有明海奥部海域における梅雨期後の成層継続期間の関係
遺伝子高次構造を標的とした複合化機能性中分子の創製

近年、核酸は配列情報のみならず、形成される高次構造が遺伝子発現において重要な機能を持つことが明らかとなってきている。特に種々の機能性RNAではその機能を担うモチーフとして、様々なRNAの高次構造が重要であることがわかってきている。しかし現在これらの構造に結合するプローブはほとんど報告されておらず、その機能解明が進んでいない。これらの高次構造に結合しアルキル化反応を誘起するプローブはこれらの構造の役割を明らかにするのみならず、共有結合による強固な結合により高次構造を認識する蛋白質の結合を効率的に阻害できると期待される。本申請研究では核酸高次構造を選択的にアルキル化する中分子として標的核酸に近接し反応を誘起する部位及び標的核酸構造を認識する部位という2つの異なる機能を合わせ持つハイブリッド型核酸標的プローブの開発を目指している。細胞内で標的高次構造を効率的にアルキル化するには、標的近傍でのみ反応性の高い活性種が発生することが必要とされる。H30年度は、種々のビニルキナゾリン安定前駆体を用い、高次構造に対して結合し活性化される構造について検索を行った。高次構造に結合する部位として、複数の高次構造に結合する分子としてアクリジンを用いた。ビニル基をメチルスルフィド基(SMe)、その酸化体(SOMe)、及びフェニルスルフィド基(SPh)を導入したアクリジン結合型ビニルキナゾリン安定前駆体を合成し、グアニン4重鎖DNA(G4DNA)に対するアルキル化について検討した。その結果、その反応性はSOMe>SPh>SMeであることがわかった。非常に興味深いことに、SPh体は水中で非常に安定であるにもかかわらず、G4DNAに対して高い反応性を示すことがわかった。さらにSPh体は他の高次構造であるT-Tミスマッチ、さらには塩基欠損部位を持つ2本鎖DNA内のチミンに対しても反応することがわかった。本研究では核酸高次構造をアルキル化する中分子プローブ開発を目指している。現在までに核酸の高次構造として、塩基欠損部位を持つ2本鎖DNA、T-Tミスマッチ構造を持つ2本鎖DNAさらには4本鎖DNAを標的とする効率的なアルキル化プローブの開発に成功した。さらに今年度は標的近傍でのみ反応性の高い活性種が発生する分子構造の構築に成功した。細胞内には様々な反応活性種が存在することから、今回得られた結果は、細胞内で機能するアルキル化プローブの開発を可能にするものであると考えている。さらに、標的化が難しい、RNAの高次構造に対して結合する分子を探索する方法論についても検討した。RNAの高次構造は非常に多様であることから、それぞれの高次構造に対して結合する分子を設計するのは非常に困難である。そこで今回、プローブが結合できるRNAの高次構造を検索する方法論についても検討した。多種類の高次構造を持つRNAライブラリーを用いて、既知のアクリジン誘導体を用いて検索したところ、非常に興味深いことに4本鎖RNAを取りうる配列が多く観測されることがわかった。この結果からこの方法論はプローブが結合する新たな結合RNA配列大規模解析技術構築に繋がると考えている。さらにこの方法論は従来の方法と異なり、PCRを必要としないため、アルキル化プローブが結合するRNAの高次構造を検索することも可能である。その予備的検討として、前述したアクリジンを持つアルキル化プローブを用いて4本鎖RNAに対するアルキル化について検討した。その結果、アルキル化ではなく、RNAが切断されたバンドが観測された。本プローブは別のRNA高次構造に対してはアルキル化が進行することが確認されている。これらの結果から、このプローブは4本鎖RNAをアルキル化することで、アクリジン誘導体が近接する部分のリン酸基を切断したものと考えている。今後は下記について検討する。1)G-4本鎖構造をアルキル化する中分子プローブの開発:昨年度までにG-カルテット構造内で効率的に活性化されるアルキル化中分子プローブを開発した。さらに4本鎖DNAに選択的に結合する結合分子であるテロメスタチン誘導体(共同研究者である長澤和夫博士にご提供頂いた。)をアルキル化部位に結合させたプローブが、4本鎖DNAを選択的にアルキル化することも見出した。今年度は、種々のテロメスタチン誘導体と反応部位を結合させたプローブを合成し、その反応性について検討する。特に4本差DNAのみではなく、4本鎖RNAに対する反応性についても検討する。2)G-4本鎖RNAを切断するプローブの開発:昨年度、アクリジン誘導体を持つアルキル化プローブがG-4本鎖RNAを選択的に切断することを見出した。本年度はさらにこの詳細な切断機構を検討し、新たなG-4本鎖RNA切断分子の創製について検討する。現在までにG-4本鎖RNAを選択的に切断する分子は知られておらず、非常に興味深いと考えられる。3)RNA高次構造結合分子の検索:昨年度開発したプローブが結合できるRNAの高次構造を検索する方法論を用いて、新規プローブが結合するRNAの高次構造を検索する。さらにアルキル化プローブが結合するRNAの高次構造について検索する方法論を確立し、効率的に、RNAの高次構造をアルキル化する新規プローブの開発を目指す近年、核酸は配列情報のみならず、形成される高次構造が遺伝子発現において重要な機能を持つことが明らかとなってきている。

特に種々の機能性RNAではその機能を担うモチーフとして、様々なRNAの高次構造が重要であることがわかってきている。しかし現在これらの構造に結合するプローブはほとんど報告されておらず、その機能解明が進んでいない。これらの高次構造に結合しアルキル化反応を誘起するプローブは共有結合による強固な結合により、これらの高次構造を認識する蛋白質の結合を効率的に阻害できるものと期待される。本申請研究ではこれらの核酸高次構造を選択的にアルキル化する中分子として標的核酸に近接することで反応を誘起する部位及び標的核酸構造を認識する部位という2つの異なる機能を合わせ持つハイブリッド型核酸標的プローブの開発を目指している。本年度はまず、高次構造のモデルとして脱塩基部位を持つ2本鎖DNAを用いて、反応を誘起する部位について検討を行った。従来用いていた反応性塩基である2-amino-6-vinylpurineの7位を炭素に置換したデアザ体及び7位にアルキンを導入した反応性塩基とヘキストを複合化したプローブを合成しその反応性を評価した。その結果、7位にアルキンを導入したデアザ体が高い反応性及び選択性を示すことを明らかにした。さらに標的にアルキル化した後、7位にクリック反応により蛍光基を導入することにも成功した。また、RNAのバルジ構造を標的としたプローブとして、反応性塩基としてビニルトリアジン誘導体、RNAに対して親和性を持つアクリジン誘導体を導入したプローブの合成にも成功した。これらのプローブは2本鎖RNA中のU-Uミスマッチには反応しなかったものの、2本鎖DNA中のT-Tミスマッチには反応することがわかった。今後さらに、2本鎖RNA中のU-Uミスマッチに反応するプローブの開発を目指す。本研究を進めている際、高次構造のモデルとして脱塩基部位を持つ2本鎖DNAに結合するプローブとして、アクリジンと2-amino-6-vinylpurineを複合化した誘導体を合成した。アクリジンはインターカレーターとして機能する分子であるため、別の核酸高次構造として非常に注目されているG-カルテット構造に結合する可能性を考え、この構造に対するアルキル化能を評価した。その結果、非常に興味深いことにこのプローブがG-カルテット構造に対してもアルキル化反応を誘起することを明らかにした。今後、さらにこの結果に基づき新たな核酸高次構造の標的として、G-カルテット構造をアルキル化するプローブについても検討する予定である。G-カルテット構造は染色体末端に見られる1本鎖テロメア領域で形成されることが明らかとなっている。このG-カルテット構造を安定化する分子は癌細胞で活性化しているテロメラーゼによるテロメア伸長を阻害することから抗がん剤としての可能性を持つと考えられており、非常に意義がある。近年、核酸は配列情報のみならず、形成される高次構造が遺伝子発現において重要な機能を持つことが明らかとなってきている。
細胞の増殖・分化を共役するRB癌制遺伝子ファミリーの二元的役割

骨髄系前駆細胞株32Dは、顆粒球コロニー刺激因子(G-CSF)添加により細胞周期停止ならびにそれに引き続く成熟顆粒球への分化が誘導される。このG-CSF依存的な顆粒球分化は、pRBファミリー(pRB,p107,p130)の機能を不活化するアデノウイルスE1A癌タンパクを発現することにより完全に阻止され、骨髄系細胞分化におけるpRBファミリーの機能的重要性が示唆された。そこで、テトラサイクリンならびにIPTGの二重制御を受ける発現プロモーター用い、32D細胞にpRBファミリー分子を誘導発現する系を樹立した。この系を用いpRBファミリーの一つp130を異所性発現させたところ、細胞増殖が抑制されるとともに核の分葉化で特徴付けられる成熟顆粒球への分化が誘導された。一方、異所性のpRB発現では分化誘導は認められない。次に人工改変分子を用い分化にかかわるp130責任領域を検討した結果、サイクリンーCDK結合領域として知られるスペーサー領域ならびにE2F結合に関与するポケット領域が分化誘導活性に必要不可欠であることが明らかとなった。さらに、細胞分化におけるE2Fの関与を明らかにするため、優性陰性型DP-1を32D細胞内に異所性発現させたところ、細胞増殖は強く抑制される一方、形態学的な細胞分化は誘導されなかった。以上の結果から、細胞分化プログラムの起動にはE2F活性抑制による細胞増殖停止に加え、p130により機能抑制される骨髄系細胞分化制御因子の関与が示唆された。本研究を通して、pRBファミリー癌抑制蛋白が細胞の増殖と分化を協調的に制御するコーディネーターとして機能することが示された。pRBファミリー分子が細胞周期進行の抑制ならびに分化プログラムの促進という二面的機能を担うことにより、増殖と分化の二律排他性が保証されるものと推察される。
構造不変の定理に基づく音声アフォーダンスの提案とそれに立脚した音声認識系の構築

音声から言語情報・パラ言語情報を抽出する場合,年齢/性別/収録聞きの違いによって付与される音響歪みは純粋なノイズとなる。従来これらのノイズに対処するために,多量の音声でイータを収集し,それらから統計的な音響モデルを構築していた。本研究では,集めることで解決を図るのではなく,これらのノイズを表現する次元を消失した音声モデリング(音声アフォーダンスを数学的に定式化することで解決を図った。音声ストリームを分布系列に変換し,時間的に離れた分布対を含め、全ての二分布距離をバタチャリヤ距離と呼ばれる距離尺度を用いて計算する。全ての2事象間距離を求める(即ち距離行列を算出する)ことは,幾何学的な構造を規定することに等しいが,距離尺度としてバタチャリヤ距離を用いることで,空間を歪ませて構造不変性を保証している。先行研究では,孤立母音の系列を対象として上記音声表象の妥当性を検討したが,本年度はこれを連続音声へと拡張して検討を行なった。この場合,状態数の増加に伴う問題が発生するが,構造不変性を部分空間においても仮定することで認識率の大幅な向上を実現した。具体的には,日本語5母音を並び替えて構成される120単語認識をタスクとして実験を行ったところ,単語単位では93%,母音単位では97%という率が得られた。これは,音声の絶対的な物理量を一切用いずに,単語が認識でき,かつ,母音を同定することが可能であることを示す。従来,音の同定には音の絶対的な特徴量を用いて来たが(故に,音響歪みが混入する),これとは全く異なる枠組みにおいて,音声の認識が可能であることを示している。この場合,モデル学習に必要な話者数は極めて少数でよい。なお,本手法は孤立音の同定は原理上できなくなる。つまり,音の同定を行なうことなく,単語の同定を行なうアルゴリズムとなる訳だが,似た症状を呈する障害として発達性dyslexiaがある文字の読み書きにのみ困難を示す症状である。本研究は,この症状を物理的に説明するモデルを提供する可能性があり,言語障害関係の学会において様々な議論を重ねることができた。
多重極限化におけるCuT_2X_2の金属・絶縁体転移と超伝導特性の研究

スピネル型結晶構造をもつCuT_2X_4化合物(T=遷移金属、X=カルコゲン)は、T、Xを変化させることにより、金属、絶縁体、また、超伝導体になるなど、多彩なふるまいをすることが最近発見された。本研究では、CuT_2X_4の電気抵抗や、熱膨張を多重極限(低温・高圧・強磁場)下で測定し、金属・絶縁体転移や超伝導特性の圧力依存を明らかにすることを目的とした。まず、構造相転移をともなう金属・絶縁体転移を示すCuIr_2S_4を取り上げ、2GPaまでの高圧(静水圧)下において電気抵抗と熱膨張を測定した。電気抵抗は、室温付近(スピネル型立方晶)では金属的、220K(=T_<M-I>)での不連続な(約3桁)とびを経て低温(正方晶)では半導体的ふるまいをする。T_<M-I>は圧力とともに約30K/GPaの割合で上昇し、転移点における電気抵抗のとびは次第に小さくなる傾向を示した。熱膨張の測定からは、この転移が体積の不連続な変化として検出され、T_<M-I>の圧力による上昇は電気抵抗の測定結果とよく一致した。2GPaまでのこれらの結果から室温では3GPa程度の圧力によって低温相(正方晶、絶縁体相)が誘起されると予想される。室温において高圧下のX線回折実験をおこなったところ、低圧で安定であったスピネル型立方晶構造が3GPa付近で混晶相を経て正方晶に移り変わる様子が観測された。また、この物質は合成が難しく、現段階で得られている試料は密度の低い焼結体である。そこで、より詳細な物性測定をおこなうために現在衝撃圧縮法を用いた合成実験が進行中である。
高・中エントロピー合金の系統的比較による高濃度固溶体合金の本質的特徴の解明

本年度研究員は,主に高・中エントロピー合金の強化機構に関する研究を行った.高エントロピー合金(HEA)と中エントロピー合金(MEA)は,それぞれ5種類以上,4種類以下の合金元素を等モル分率で含有する高濃度合金である.特に単相固溶体HEAは従来の希薄合金と比較して高い強度を示すことが知られており、近年注目を集めている.しかし,HEA,MEAの強度に関しては、希薄系の固溶強化理論などでは十分に説明がつかず、HEA,MEAを含む高濃度系の強化機構は未だ明らかになっていない.本研究では,CoCrFeMnNi HEAとそのSubsystemのFCC単相MEA (CoCrFeNi, CoCrNiなど)の格子摩擦応力(転位の移動に対する基礎抵抗)を比較することで,各合金の強度に与える合金元素の効果を明らかにし,高濃度合金における強化機構について考察を行った.アーク溶解により作製した様々なMEAに対して巨大ひずみ加工を施し,焼鈍を行うことで,様々な平均粒径の完全再結晶組織を有する試料を作製した.微小引張試験片を用いて,室温で引張試験を行い力学特性を評価した.得られた降伏強度のHall-Petch関係の切片より,合金の格子摩擦応力を決定した.合金の平均原子サイズミスフィットはToda-Caraballoモデルを用いて評価した.平均原子サイズミスフィットが増加するに従い,合金の格子摩擦応力も増加することが分かった.本研究で求めた合金の強度の実験値は,平均場Labuschモデルとよく一致していた.また,HEA,MEAの平均原子サイズミスフィットは希薄合金と同等なのに対し,HEA,MEAの方が希薄合金よりも格子摩擦応力が高いことが分かった.本研究では,転位が移動する際のPeierlsポテンシャルの変化から,高濃度合金ではたらく特異な強化機構として元素間相互作用による強化機構を提唱した.平成30年度は当初の計画に沿って研究を遂行し,特に、HEA、MEAの基本的強度とも言える格子摩擦応力が従来の合金に比べて大変高く、それがHEA、MEAの高強度に寄与していることを精緻な実験により示した.またその理由の一つとして、転位のすべり運動に伴い生じる元素の配置換え、すなわち元素間の相互作用による強化メカニズムを提唱した.研究代表者を筆頭著者として,これらの内容を詳しく示した論文を国際学術誌Acta Materialia誌に投稿し、同論文が平成31年4月に掲載された.これらに加えて,本研究課題に関連した共同研究を嶺南大学(韓国),インド工科大学ハイデラバード校(インド)の研究グループと行い,平成30年度中に、研究代表者を著者とする国際学術雑誌論文3編が出版された.また,研究代表者は平成30年11月から平成31年3月までの約3.5ヶ月間、デンマーク工科大学,スイス連邦工科大学ローザンヌ校における研究留学を行ない,本研究課題に関連した複数の共同研究を開始している.以上から,本研究課題では,積極的に国際共同研究を行うことにより,当初の研究計画以上の大きな進展を見せている.本研究課題では1年目に高・中エントロピー合金(HEA, MEA)中の格子摩擦応力が従来の希薄合金に比べて非常に大きいことを実験的に明らかにした.そのような転位の大きな移動抵抗が存在する場合,HEA,MEAの結晶格子中の格子欠陥は,純金属とは異なる挙動を示す可能性がある.その場合,HEA,MEAの変形挙動および変形組織に何らかの特徴が現れる可能性がある.そこで2年目は主にHEA,MEAの変形メカニズムの解明に取り組む.また,研究を行うために必要な合金試料を素材メーカーより購入するほか,必要に応じて真空アーク溶解により合金試料を作製する.その後,1年目と同様に加工熱処理により完全再結晶組織を有するHEA,MEA試料を作成し,種々のひずみ量まで試料を変形させる.変形した試料について,所属機関保有の高分解能電子顕微鏡を用いて変形組織の観察を行う.同時に,大型放射光施設にて,変形中のその場回折実験を行うことで,HEA,MEA試料の変形に伴う内部の変形組織発達を定量的に評価する.なお,これらの研究はデンマーク工科大学の研究グループとの共同研究として行うものであり,今年度は議論のために彼らのもとを訪れる予定である.そのための出張費を研究経費に計上した.さらに,実験結果からHEA,MEAの変形メカニズムおよび,大きな移動抵抗が存在する環境下での格子欠陥の振る舞い方について考察する.また,得られた成果を世界に発信し,他の研究者と多くの議論を行うために国内外の複数の会議で発表するほか,最後に成果をまとめ,国際論文誌に発表するための費用を研究経費に計上した.本年度研究員は,主に高・中エントロピー合金の強化機構に関する研究を行った.高エントロピー合金(HEA)と中エントロピー合金(MEA)は,それぞれ5種類以上,4種類以下の合金元素を等モル分率で含有する高濃度合金である.特に単相固溶体HEAは従来の希薄合金と比較して高い強度を示すことが知られており、近年注目を集めている.しかし,HEA,MEAの強度に関しては、希薄系の固溶強化理論などでは十分に説明がつかず、HEA,MEAを含む高濃度系の強化機構は未だ明らかになっていない.本研究では,CoCrFeMnNi HEAとそのSubsystemのFCC単相MEA (CoCrFeNi, CoCrNiなど)の格子摩擦応力(転位の移動に対する基礎抵抗)を比較することで,各合金の強度に与える合金元素の効果を明らかにし,高濃度合金における強化機構について考察を行った.

アーク溶解により作製した様々なMEAに対して巨大ひずみ加工を施し,焼鈍を行うことで,様々な平均粒径の完全再結晶組織を有する試料を作製した.微小引張試験片を用いて,室温で引張試験を行い力学特性を評価した.得られた降伏強度のHall-Petch関係の切片より,合金の格子摩擦応力を決定した.合金の平均原子サイズミスフィットはToda-Caraballoモデルを用いて評価した.平均原子サイズミスフィットが増加するに従い,合金の格子摩擦応力も増加することが分かった.本研究で求めた合金の強度の実験値は,平均場Labuschモデルとよく一致していた.また,HEA,MEAの平均原子サイズミスフィットは希薄合金と同等なのに対し,HEA,MEAの方が希薄合金よりも格子摩擦応力が高いことが分かった.本研究では,転位が移動する際のPeierlsポテンシャルの変化から,高濃度合金ではたらく特異な強化機構として元素間相互作用による強化機構を提唱した.平成30年度は当初の計画に沿って研究を遂行し,特に、HEA、MEAの基本的強度とも言える格子摩擦応力が従来の合金に比べて大変高く、それがHEA、MEAの高強度に寄与していることを精緻な実験により示した.またその理由の一つとして、転位のすべり運動に伴い生じる元素の配置換え、すなわち元素間の相互作用による強化メカニズムを提唱した.研究代表者を筆頭著者として,これらの内容を詳しく示した論文を国際学術誌Acta Materialia誌に投稿し、同論文が平成31年4月に掲載された.これらに加えて,本研究課題に関連した共同研究を嶺南大学(韓国),インド工科大学ハイデラバード校(インド)の研究グループと行い,平成30年度中に、研究代表者を著者とする国際学術雑誌論文3編が出版された.また,研究代表者は平成30年11月から平成31年3月までの約3.5ヶ月間、デンマーク工科大学,スイス連邦工科大学ローザンヌ校における研究留学を行ない,本研究課題に関連した複数の共同研究を開始している.以上から,本研究課題では,積極的に国際共同研究を行うことにより,当初の研究計画以上の大きな進展を見せている.本研究課題では1年目に高・中エントロピー合金(HEA, MEA)中の格子摩擦応力が従来の希薄合金に比べて非常に大きいことを実験的に明らかにした.そのような転位の大きな移動抵抗が存在する場合,HEA,MEAの結晶格子中の格子欠陥は,純金属とは異なる挙動を示す可能性がある.その場合,HEA,MEAの変形挙動および変形組織に何らかの特徴が現れる可能性がある.そこで2年目は主にHEA,MEAの変形メカニズムの解明に取り組む.また,研究を行うために必要な合金試料を素材メーカーより購入するほか,必要に応じて真空アーク溶解により合金試料を作製する.その後,1年目と同様に加工熱処理により完全再結晶組織を有するHEA,MEA試料を作成し,種々のひずみ量まで試料を変形させる.変形した試料について,所属機関保有の高分解能電子顕微鏡を用いて変形組織の観察を行う.同時に,大型放射光施設にて,変形中のその場回折実験を行うことで,HEA,MEA試料の変形に伴う内部の変形組織発達を定量的に評価する.なお,これらの研究はデンマーク工科大学の研究グループとの共同研究として行うものであり,今年度は議論のために彼らのもとを訪れる予定である.そのための出張費を研究経費に計上した.
高いスピン多重度の励起状態を前駆体とする反応中間体のスピンダイナミクスの研究

1.分子内光電子移動反応により生成する電荷分離状態の減衰挙動に対するスピン多重度の効果を検討するために、電子供与体-架橋-受容体(D-B-A)および受容体にTEMPOラジカルを結合したD-B-A-Rを合成し、種々の溶媒中で光反応挙動を比較検討した。いずれの場合も蛍光消光、過渡吸収スペクトルの測定によりDとして用いた亜鉛ポルフィリンの励起1重項状態からAとして用いたナフタレンジイミドへ電子移動が0.7-0.9の量子収率で起こり、Rは光電子移動過程にはほとんど影響しないことが確認された。2.生成した電荷分離状態の減衰速度は磁場効果を示し、架橋部分が短いD^+-Bs-A^-ではD^+とA^-の間の交換相互作用が大きい(|2J|=0.9T)ことがわかった。D^+-Bs-A^--Rではスピン状態間のエネルギー分裂が、D^+-Bs-A^-の場合とは異なり項間交差が効率よく起こるため、減衰速度及び磁場依存性に差が見られた。また、低極性溶媒ほど逆電子移動速度は小さく、Marcus理論の逆転領域に位置することが明かになった。3.交換相互作用および電子移動反応速度に及ぼす反応中心間の距離の効果を調べるため、長い架橋を持つD-B_L-A, D-B_L-A-Rについても光電子移動反応を行った。ab initio(HF/3-21Gレベル)計算によりD^+とA^-の距離はD^+-B_L-A^-では18A、D^+-Bs-A^-では14Aと見積もられた。D-B_L-Aでは光電子移動速度はD-Bs-Aとほぼ同じであったが、過渡吸収の減衰や磁場効果を比較すると逆電子移動速度およびD^+-A^-交換相互作用の大きさはD^+-Bs-A^-(-R)よりずっと小さいという結果が得られ、これは主としてD^+-A^-距離の増加による電子的相互作用の減少によるものと考えられる。光誘起電子移動反応により生成する3つの不対電子を有する中間体のスピンダイナミクスを検討するために、電子供与体として亜鉛ポルフィリン(ZnP),受容体としてナフタレンイミド(NIm),安定ラジカルとしてTEMPO(R・)を連結した1R・,2R・と対照化合物1,2を合成した。これらの化合物のZnPをC_6H_6,dioxane,THF等の溶媒中で光励起すると蛍光の分子内消光が起こり、ZnP^<・+>とNIm^<・->に帰属される過渡吸収スペクトルが観測されたことから、^1ZnP^*からNImへの電子移動により電荷分離状態(CS)が生成していることが示された。1由来のCSについては減衰速度の磁場依存性からznP^<・+>とNIm^<・->の間の交換相互作用が大きく(|2J|/gβ=0.9T)、ゼロ磁場で1重項-3重項変換が抑制されていることがわかった。一方、1R・由来のCSではゼロ磁場で2重項-4重項変換が効率よく起こっており、磁場強度を0Tから1.7Tまで増加するに連れてスピン緩和速度が減少した。2由来のCSでは|2J|が小さくその減衰挙動は1重項と3重項が縮重したビラジカルに特有の磁場効果を示し、2R・由来のCSの減衰は2由来のものより速く、スピン変換がより速いことが示された。以上より3スピン系は2スピン系と比較して(i)ゼロ磁場でのエネルギー準位が異なる、(ii)スピン変換がより速いことが明らかになった。

D-B_L-Aでは光電子移動速度はD-Bs-Aとほぼ同じであったが、過渡吸収の減衰や磁場効果を比較すると逆電子移動速度およびD^+-A^-交換相互作用の大きさはD^+-Bs-A^-(-R)よりずっと小さいという結果が得られ、これは主としてD^+-A^-距離の増加による電子的相互作用の減少によるものと考えられる。
マイクロ流体デバイスのための機能性表面の最適設計

近年,マイクロ流体デバイスにおいて電気的制御による液滴操作技術に対する関心が高まっている.本研究では, MEMSピラー構造を用いた超撥液表面での濡れ性・電気的安定性の現象解明とその最適設計に基づいた液滴デバイスの開発に取り組んでいる.現在までに, MEMS技術を用いて製作される周期的ナノピラー構造を用いた超撥液性表面を用いた液滴輸送において,液滴とピラー表面間に空気層を形成するCassie-Baxter状態を保持する観点から,液滴の静的・動的接触角ヒステリシス特性および電圧印可に対する液滴速度をモデル予測し,抵抗力の評価を行った.特に,固体面積割合を一定とした周期的ナノピラー構造を形成し,静的・動的接触角特性に及ぼすピッチの影響を実験的に調査した.平成25年度には, MEMSピラー構造の静的/動的接触角特性を種々の液体に対して系統的に評価するとともに,従来知見の極めて少ない電場の重畳する場におけるCassie-Baxter状態の静電気的安定特性に対する実用モデルを開発し,電気的制御による高速液滴輸送を実現するための検討を実験および理論解析の両面から推進した.今後,現在までに開発したMEMSピラー構造を超撥水/超撥液性表面に応用し,電気的制御による高速液滴操作技術の開発に取り組むことを予定している. MEMSピラー構造の超撥液特性に対する系統的評価を継続し,デバイス応用への基礎データを整備するとともに機能性表面を実現するためのMEMSプロセスに対する検討を進め,低電圧での高速液滴操作が可能なマイクロ流体デバイス応用に向けた最適設計指針を獲得することを目指す.平成25年度にはMEMSピラー面における濡れ性・電気的安定性を系統的に評価し,電気的安定性に対する理論モデルを開発している.研究目的の達成に向け,おおむね順調に研究が進展していると考えられる.今後, MEMS技術により製作された実デバイスを用いた評価実験,および理論的・解析的なアプローチによる検討を進めることで,本研究課題をさらに推進する.近年,マイクロ流体デバイスにおいて電気的制御による液滴操作技術に対する関心が高まっている.本研究では,MEMSピラー構造を用いた超撥液表面での濡れ性・電気的安定性の現象解明とその最適設計に基づいた液滴デバイスの開発に取り組んでいる.平成24年度には,MEMS技術を用いて製作される周期的ナノピラー構造を用いた超撥水性表面を用いた液滴輸送において,液滴とピラー表面間に空気層を形成するCassie-Baxter状態を保持する観点から,液滴の静的・動的接触角ヒステリシス特性および電圧印可に対する液滴速度をモデル予測し,抵抗力の評価を行った.特に,固体面積割合を一定とした周期的ナノピラー構造を形成し,静的・動的接触角特性に及ぼすピッチの影響を実験的に調査した.本研究では,電子線描画を用いてデバイスを試作し,その加工精度を向上する観点からプロセス条件の最適化を行った.また,電気的制御による液滴輸送デバイスにおける液滴速度と抵抗力成分の関係を解析モデルにより明らかにした.本実験およびモデル評価を通じて,動的接触角ヒステリシスがピッチの減少とともに低下すること,および液滴の高速移動時には接触線抵抗が支配的となることが示唆された.今後,現在までに開発した周期的ピラー構造を用いた超撥水/超撥液性表面に応用し,電気的制御による濡れ性の可逆的変化(可逆的スイッチング機構)を用いた高速液滴輸送を実現するための理論的検討を進めるとともに,濡れ性の可逆的変化機構を付加したMEMSデバイスの製作に取り組むことを予定している.近年,マイクロ流体デバイスにおいて電気的制御による液滴操作技術に対する関心が高まっている.本研究では, MEMSピラー構造を用いた超撥液表面での濡れ性・電気的安定性の現象解明とその最適設計に基づいた液滴デバイスの開発に取り組んでいる.現在までに, MEMS技術を用いて製作される周期的ナノピラー構造を用いた超撥液性表面を用いた液滴輸送において,液滴とピラー表面間に空気層を形成するCassie-Baxter状態を保持する観点から,液滴の静的・動的接触角ヒステリシス特性および電圧印可に対する液滴速度をモデル予測し,抵抗力の評価を行った.特に,固体面積割合を一定とした周期的ナノピラー構造を形成し,静的・動的接触角特性に及ぼすピッチの影響を実験的に調査した.平成25年度には, MEMSピラー構造の静的/動的接触角特性を種々の液体に対して系統的に評価するとともに,従来知見の極めて少ない電場の重畳する場におけるCassie-Baxter状態の静電気的安定特性に対する実用モデルを開発し,電気的制御による高速液滴輸送を実現するための検討を実験および理論解析の両面から推進した.今後,現在までに開発したMEMSピラー構造を超撥水/超撥液性表面に応用し,電気的制御による高速液滴操作技術の開発に取り組むことを予定している. MEMSピラー構造の超撥液特性に対する系統的評価を継続し,デバイス応用への基礎データを整備するとともに機能性表面を実現するためのMEMSプロセスに対する検討を進め,低電圧での高速液滴操作が可能なマイクロ流体デバイス応用に向けた最適設計指針を獲得することを目指す.平成24年度にMEMSピラー構造を用いた超撥水表面での濡れ性・電気的安定性を系統的に評価し,研究目的を達成するための基礎的知見が蓄積されており,おおむね順調に研究が進展していると考えられる.

平成25年度にはMEMSピラー面における濡れ性・電気的安定性を系統的に評価し,電気的安定性に対する理論モデルを開発している.研究目的の達成に向け,おおむね順調に研究が進展していると考えられる.今後,MEMS技術により製作された実デバイスを用いた評価実験,および理論的・解析的なアプローチによる検討を進めることで,本研究課題をさらに推進する.今後, MEMS技術により製作された実デバイスを用いた評価実験,および理論的・解析的なアプローチによる検討を進めることで,本研究課題をさらに推進する.
タンパク質モーターの分子エナジェティックス

研究代表者は,ミオシンのモータードメインS1によるATP分解反応を誘電分散測定法によって解析した.その結果,S1に拘束されている約2,100個の水分子のうち6%にあたる約120分子がATP加水分解にともなって遊離され,Pi遊離とともに再び拘束されることが明らかになった.すなわち,S1-ATP分解サイクルは分子表面に存在する疎水性残基の溶媒露出度の変化と共役していることが明らかになった.若林(健)は冷電界放出型電子銃を備えた電子顕微鏡を用いたホログラフィック像再構成法を開発し,生きたミオシン単一分子について,ヌクレオチドを結合していないミオシン頭部及びADPやADP・Piを結合した頭部をそれぞれ可視化するに成功した.須藤は,細胞性粘菌Dictyostelium discoideumのミオシンIIの遺伝子操作によりモーター活性を保持している最小ドメインを作成し,X線結晶解析を行い,結合しているヌクレオチドによる構造の相違点を3Dレベルで明らかにした.安藤はHMMのS2部先端にビオチンを導入し,ウルトラアビジンをコートした蛍光性アクリルアミドビーズに結合させて1分子を可視化した.また,原子間力顕微鏡をもちいてHMMとアクチンとの間に働く力を計測することに成功した.片山は高い空間および時間分解能を有するマイカ細片/急速凍結フリーズレプリカ電子顕微鏡法によって滑り運動しているミオシン頭部の構造がアクチン,ATPとの結合によって微妙に変化していることを明らかにした.柳田は,各種モーター一分子系の張力,変位ゆらぎの解析,一分子ATP分解反応の解析,一分子内エネルギー転移反応の解析を行い,タンパク質モーターによる化学-力学エネルギー変換に関する新しい考えを提唱した.研究代表者は,ミオシンのモータードメインS1によるATP分解反応を誘電分散測定法によって解析した.その結果,S1に拘束されている約2,100個の水分子のうち6%にあたる約120分子がATP加水分解にともなって遊離され,Pi遊離とともに再び拘束されることが明らかになった.すなわち,S1-ATP分解サイクルは分子表面に存在する疎水性残基の溶媒露出度の変化と共役していることが明らかになった.若林(健)は冷電界放出型電子銃を備えた電子顕微鏡を用いたホログラフィック像再構成法を開発し,生きたミオシン単一分子について,ヌクレオチドを結合していないミオシン頭部及びADPやADP・Piを結合した頭部をそれぞれ可視化するに成功した.須藤は,細胞性粘菌Dictyostelium discoideumのミオシンIIの遺伝子操作によりモーター活性を保持している最小ドメインを作成し,X線結晶解析を行い,結合しているヌクレオチドによる構造の相違点を3Dレベルで明らかにした.安藤はHMMのS2部先端にビオチンを導入し,ウルトラアビジンをコートした蛍光性アクリルアミドビーズに結合させて1分子を可視化した.また,原子間力顕微鏡をもちいてHMMとアクチンとの間に働く力を計測することに成功した.片山は高い空間および時間分解能を有するマイカ細片/急速凍結フリーズレプリカ電子顕微鏡法によって滑り運動しているミオシン頭部の構造がアクチン,ATPとの結合によって微妙に変化していることを明らかにした.柳田は,各種モーター一分子系の張力,変位ゆらぎの解析,一分子ATP分解反応の解析,一分子内エネルギー転移反応の解析を行い,タンパク質モーターによる化学-力学エネルギー変換に関する新しい考えを提唱した.研究代表者ならびに分担者による主な成果について述べる.研究代表者は,筋収縮の可逆的阻害剤である2,3-butanedione monoximeがATPとミオシンモーターの相互作用のキネティックスには質的な変化は与えないが,アクチンとの相互作用を弱めるとともにエネルギー論的な特徴を大幅に変調することを見いだした.また,誘電分散測定によって,ATP結合,加水分解にともなう水分子の解離結合があることを明確に示した.若林克三は,ミオシンモーターとATPの相互作用にともなう分子構造変化をX線小角散乱法で解析し,ADPと無機りん酸複合体での分子ベンディングが最も大きくなることを示した.柳田はミオシン/アクチンフィラメントのin vitro運動系の張力ゆらぎの解析から1分子ミオシンの発生する変位と張力を測定し,負荷の減少とともにスパイク張力が減少する一方,変位が大きくなることを示した.片山は,マイカフレークを用いた急速凍結法を改良して,滑り運動を行っているミオシン分子の形状を観察し,結合しているヌクレオチドの種類によってミオシンモーターの構造が変化することを見いだした.安藤は,タンパク質分子と化学架橋が可能なポリアクリルアミド超微粒子を調製し,モータータンパク質1分子の可視化を試みた.須藤は,ミオシンモーターの遺伝子工学的改変を行い,化学一力学共役に必須な最小限の分子構造を推定に成功した.佐野は,カルジュリン(CD)/メリチン(M)の相互作用に対するCaイオンの効果を迅速反応法で解析し,CDとCaの結合解離とCDとMの結合解離のキネティックスとが一致しないことを示した.他の分担者も各自の研究テーマを発展させ,学会発表,論文投稿によって成果を発表している.研究代表者ならびに分担者による主な成果について述べる.研究代表者は,アルキル鎖長がC4以上のアルコールがミオシンモータードメイン(S1)の50Kドメインに特異的かつ可逆的に作用して,1)分子表面の疎水性を微小ではあるが増大させる;2)しかし,トリプシン消化に対する感受性は変化しない程度の構造変化を引き起こし,3)Mg-ATPaseを活性化する;4)アクトS1ATPase活性化におけるアクチンに対するKmを減少させることを見い出した.

また,誘電分散測定によって,ATP結合,加水分解にともないS1分子表面の疎水性水和が約10%変化することを見い出し,ATPaseサイクルとS1表面の局所的な疎水・親水転移サイクルが共役していることを明らかにした.これらの結果と,従前から知られているミオシン中間体のエネルギー論/速度論的特性をあわせて,タンパク質モーターによる化学-力学エネルギー変換における方向性の出現に関する仮説を形成した.柳田は,キネシンモーター一分子系の張力,変位ゆらぎの解析からモーターのステップサイズは8nmの倍数になっていることを明らかにした.すなわち,1ATPサイクルの間にモーター分子は負荷に応じて,8xn nmの滑りを行うことが示された.また,ミオシンモーターについてエバネッセント光を用いた分子動態観測によって,ミオシン1分子が1分子の蛍光性ATPを結合し,分解し,生成物を解離する様子を明らかにすることにも成功した.須藤は,遺伝子工学的手法により構築した,粘菌ミオシン頭部の結晶解析を,アメリカのRaymentらと協力して行い,結合しているヌクレオチドの違いによって,S1の大きな構造変化はないが,内部の水素結合の数に変化のあることを明らかにした.他の分担者も各自の研究テーマを発展させ,学会講演,論文投稿によって成果を公表している.研究代表者は,ミオシンのモータードメインS1によるATP分解反応を誘電分散測定法によって解析した.その結果,S1に拘束されている約2,100個の水分子のうち6%にあたる約120分子がATP加水分解にともなって遊離され、Pi遊離とともに再び拘束されることが明らかになった.すなわち,S1-ATP分解サイクルは分子表面に存在する疎水性残基の溶媒露出度の変化と共役していることが明らかになった.若林(健)は冷電界放出型電子銃を備えた電子顕微鏡を用いたホログラフィック像再構成法を開発し,生きたミオシン単一分子について,ヌクレオチドを結合していないミオシン頭部及びADPやADP・Piを結合した頭部をそれぞれ可視化するに成功した.須藤は,細胞性粘菌Dictyostlium discoideumのミオシンIIの遺伝子操作によりモーター活性を保持している最小ドメインを作成し,X線結晶解析を行い,結合しているヌクレオチドによる構造の相違点を3Dレベルで明らかにした.安藤はHMMのS2部先端にビオチンを導入し,ウルトラアビジンをコートした蛍光性アクリルアミドビーズに結合させて1分子を可視化した.また,原子間力顕微鏡をもちいてHMMとアクチンとの間に働く力を計測することに成功した.片山は高い空間および時間分解能を有するマイカ細片/急速凍結フリーズレプリカ電子顕微鏡法によって滑り運動しているミオシン頭部の構造がアクチン,ATPとの結合によって微妙に変化していることを明らかにした.柳田は,各種モーター一分子系の張力,変位ゆらぎの解析,一分子ATP分解反応の解析,一分子内エネルギー転移反応の解析を行い,タンパク質モーターによる化学-力学エネルギー変換に関する新しい考えを提唱した.
Ｂ群レンサ球菌による周産期感染症発症予防法確立に向けての試み

日本人女性の腟分泌物から分離されるB群溶血性レンサ球菌(GBS)は、妊婦49例では分離頻度の高い順に、III型12株(24.5%)、V型7株(24.3%)、Ia型6株(12.2%)、VI型5株(10.2%)など、非妊婦49例ではIa型8株(16.3%)、Ib型7株(14.3%)、III型6株(12.2%)、V型6株(12.2%)などと血清型V型が増加していた。また、日本人女性でも腟内から初めてペニシリンG低感受性のGBSが検出された。さらに、日本人で分離頻度が高いGBS血清型VI型の細胞付着性および細胞侵入性は高く、GBS血清型III型とは異なる免疫応答が存在することが明らかになった。平成23年度から平成24年度にかけて実施してきた疫学的研究により、周産期領域では、B群溶血性連鎖球菌(GBS)の血清型Ia, Ib, III、V型が侵襲性感染症を引き起こす可能性が高いこと、周産期GBS感染症発症予防のガイドラインにゴールドスタンダード薬として記載されているペニシリン系抗菌薬に低感受性を示す株も存在することなどが明らかになってきた。疫学研究データによると日本人女性腟内には、GBS血清型VI型、VIII型の常在頻度が高いにもかかわらず、これらの血清型が侵襲性感染症を引き起こす頻度が低い原因を検討することは、将来のGBSワクチン開発にも有用と判断されることから、培養細胞A549を用いてGBSの細胞付着性および侵入性に関して基礎的検討を実施した。実験方法としては羊膜細胞を用いる予定であったが、予備実験において羊膜細胞を用いてGBSの付着試験を行うと羊膜細胞が死滅し、ダメージが大きいため使用する細胞を羊膜細胞からA549に変更して検討した。その結果、GBS血清型VI型やVIII型は、GBS血清型III型と比較して、細胞付着性は有意に高いものの、細胞侵入性は有意に低いことが明らかになった。この事実は、GBS血清型VI型やVIII型は、標的細胞に容易に付着して抗体産生を促す能力が高いが、病原性は低い可能性を示している。ペニシリン低感受性GBSは、日本では女性性器感染症からは分離されていなかったが、我々の検討により日本でもはじめてペニシリン低感受性GBSが分離されたことは特筆すべきことであり今後の経過を観察する必要があると同時に、ペニシリン低感受性GBSの早期検出法を開発する必要性が示唆され、今年度の重要な研究課題の一つとして進める予定である。日本人女性の腟分泌物から分離されるB群溶血性連鎖球菌group B Streptococcus:GBSは、妊婦では、分離頻度の高い順に、III型12株(24.5%)、V型7株(24.3%)、Ia型6株(12.2%)、VI型5株(10.2%)など、非妊婦では、Ia型8株(16.3%)、Ib型7株(14.3%)、III型6株(12.2%)、V型6株(12.2%)などとこれまでの疫学とは大きく変化している。日本人女性から分離されるGBSの血清型は、従来よりVI型、VIII型が中心であったが、今回の研究結果から、近年は欧米と同様にIII型、Ia型、Ib型、V型が急増していることが明らかになり、今後の継続的な監視が必要である。GBSの血清型Ia, Ib, III型は侵襲型であるとされているが、V型も侵襲性感染症を引き起こすことが明らかにされており、その意味でも継続的な疫学研究が望まれる。また、周産期GBS感染症発症予防のガイドラインではゴールドスタンダード薬としてペニシリン系抗菌薬が記載されているが、今回の我々の研究から日本人女性でも初めて腟内からペニシリン低感受性のGBSが検出されたことは特筆すべき事実である。ペニシリン低感受性GBSが増加すれば、周産期GBS感染症発症予防のガイドラインを改訂する必要性も出てくると考えられるため、GBSの薬剤耐性に関するサーベイランスも必須であることが明らかになった。なお、今回検出されたペニシリン耐性GBSの耐性機構は点変異であることが明らかになったことから、臨床現場では抗菌薬の適正使用の啓発がきわめて重要であることも示唆された。B群溶血性連鎖球菌(GBS)は、絨毛膜羊膜炎、早産、産褥子宮内膜炎・筋層炎、新生児肺炎・髄膜炎などの原因となる。

2009年8月から2010年12月に愛知医科大学病院でGBSと同定された臨床分離株173株を対象として血清型および薬剤感受性について検討した。GBSの血清型はB群溶血連鎖球菌型別用免疫血清「生検」(デンカ生検)を用いて分類した。また、薬剤感受性試験はCLSI法に従った微量液体希釈法により測定した。GBSの血清型はIa型18株(10.4%),Ib型47株(27.2%),II型7株(4.0%),III型18株(10.4%),IV型5株(2.9%),V型26株(15.0%),VI型19株(11.0%),VII型1株(0.6%),VIII型3株(1.7%),型別不能29株(16.8%)であった。従来日本で主要な血清型であるとされてきたVI型、VIII型の比率が減少傾向にある一方で、V型が増加傾向になり、V型GBSが日本ではemergent pathogenである可能性が示唆された。薬剤感受性試験ではABPC、IPM、CTRX、CTX、CFPM、CVA/AMPC、STではすべての株が感性と判定された。EMは、感性86.7%、MINOは感性67.6%であった。LVFXは、耐性率39.9%と耐性化傾向が認められた。LVFX耐性GBS血清型は、Ib42株(61.0%)、型別不能14株(20.3%)、Ia7株(10.1%)などであった。GBS感染症の周産期予防に使用されている抗菌薬であるペニシリン系薬の耐性は認めなかったが、キノロン薬耐性化傾向を認め、今後の動向に注意を払う必要があると考えられた。また、LVFX耐性株では血清型Ib型が6割を占めており、薬剤耐性と血清型の関連性について今後も検討する必要があると考えられた。GBSの細胞接着性および細胞侵入性が、血清型により異なることが明らかになり、そのメカニズムについて解明が進んでいる。ペニシリン低感受性GBSに関して、分子生物学的解析も順調に進んでいる。GBSの疫学解析が順調に進展しており、全妊婦のGBS保菌検査の必要性、保菌検査の至適時期・採取部位・培養手技、血清型別抗体価スクリーニングの有用性、GBS保菌妊婦に対する抗菌薬投与の必要性について明らかになりつつある。GBSの細胞接着性および侵入性のメカニズムの解明は、GBSワクチンの開発に繋がる可能性が高いため、各血清型によるサイトカイン産生能の違いについて検討を進めていく予定である。ペニシリン低感受性GBSの迅速診断方法について、質量分析法による解析の可能性を検討する予定である。これまでのGBSに関する疫学解析により、日本において血清型V型がemerging pathogenであることが明らかにされつつあり、今後血清型V型に関する研究を進める必要性が出てきている。また、これまでに検討対象としたGBS173株以外の臨床分離GBSの中に、一次判定でペニシリン低感受性株と判定される株があり、これらの株について、慎重に検討していく必要性がある。各血清型によるサイトカイン産生能の違いについて検討を進める。ペニシリン低感受性GBSの迅速診断方法について、質量分析法による解析の可能性を検討する。血清型V型と判定された株について詳細な検討を実施するとともに、検討するGBSの菌株数を増加させて、本当に血清型V型がemerging pathogenにあたるのかどうかの検討を進める予定である。さらに、追加検討対象とする予定のGBSに関して、一次判定でペニシリン低感受性と判定された株については、分子疫学的な解析も進める予定である。
新しい作用機序をもつ天然由来の免疫抑制物質の探索

現在開発・上市されている免疫抑制剤は、作用点の類似性、副作用などの問題を抱えており、より安全性が高く作用点の異なる新規物質の開発が強く望まれている。そこで本研究では、新しい作用機序に基づく免疫抑制活性をもつ新規物質を天然物から探索することを目的とする。天然物の探索素材としては、植物のみならず、海洋生物(海綿、ホヤ等の無脊椎動物)、および細菌・真菌類などの陸棲および海洋性微生物をとりあげ、マウスリンパ球混合培養反応(MLR)を指標として、活性物質の探索を行った。以下に本年度の研究成果の概要を報告する。沖縄等において採取した海綿動物、ホヤ類などの種々の海洋無脊椎動物、微細藻類、細菌、真菌等の海洋微生物、陸棲の微生物、およびブラジル産薬用植物を材料として、これらの抽出物について、マウスリンパ球混合培養反応を指標としてスクリーニングを行った結果、いくつかの抽出物に活性が認められた。これらの抽出物について各種クロマトグラフィーを用いて分離、精製することにより新規化合物を単離した。分離した新規化合物に対して、各種NMRおよびMSスペクトルならびに誘導反応等を用いて化学構造を明らかにした。ブラジル産薬用植物からは新規ラブダン型ジテルペンおよび新規含窒素クレロダン型ジテルペンを、海洋性真菌からは新規1,3-ジオキソラン化合物を見い出した。マウスリンパ球混合培養反応を指標としてスクリーニングを行った結果、病原性の放線菌Nocardiabrasiliensisより、新規テルペノイド化合物ブラシリカルジンAを単離し、二次元NMRデータ、分解反応、改良Mosher法ならびにp-ブロモベンゾイル体のX-線結晶解析により、絶対立体配置を含めてブラシリカルジンAの構造を決定した。ブラシリカルジンAにはマウスリンパ球混合培養反応において強い阻害活性(IC_<50>,0.11μg/mL)が認められた。ブラシリカルジンAは天然には稀な3環性ジテルペンであるイソコパラン骨格に二糖とアミノ酸が結合したユニークな化合物である。一方、D-[1-^<13>C]グルコースを添加して培養を行い、得られたブラシリカルジンAの^<13>C NMRデータより、イソコパラン骨格のC-2,C-6,C-11,C-15,C-19,C-21,C-22およびC-23が選択的に^<13>C標識されていることがわかった。このことからブラシリカルジンAのイソコパラン骨格部分は非メバロン酸経路で生合成されていることが示された。