hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
Rett症候群における自閉性障害の本態解明とその教育効果に関する研究

本年度は、Rett症候群と自閉症の自閉性について、対人関係、コミュニケーション手段、対物関係を中心に検討を行った。結果として対人関係については、Rett症候群は、欲求に対する意志表現能力が低く、瞬発性および持続性において自閉性のそれに劣るが、欲求対象が明らかに人である。これに対して、自閉症は特定の物や事への瞬発性、持続性は強いが、人への欲求は少なく、ある程度の発達段階(恐らく23才以上:今後明らかにする必要はあるが)を越えなければ人への関心はみられない。コミュニケーション手段としての提示行為は、Rett症候群においては牽引行為の初期段階のものが、自閉症においては牽引行為や提示行動が多くみられた。また言語については、Rett症候群も自閉症も表出言語を持たないものが多いが、それぞれを較べてみると以下のようなことがわかった。Rett症候群は、言語の数は少ないが、名詞とともに動詞も多くみられるが、自閉症においては名詞の数が動詞に較べ多く、特に非クニック型ではこの傾向が顕著である。対物関係については、Rett症候群は特定の物への関心が強いものもみられるが、多くは、人への関心の強さと物への関心の強さに正の相関がみられ、これに対して自閉症においては、人と物への関心の強さは、負の相関がみられる傾向がある。これらを、身体的な問題とともに総合的に考え合わせると、Rett症候群の自閉性は発達の退行現象としての精神活動であり、自閉症の自閉性は、退行現象ではなく彼らの精神活動の特異性と推測できる。以上のことから、それぞれの教育的アプローチは、別の観点からなされるべきことが示唆され、現在、具体的なアプローチを試行中である。本年度は、Rett症候群の疫学的調査のために、アンケ-ト用紙の作製発送及びその回収を行い、以下の結果と問題点が明らかになった。まず、現在のところ回収率が低いので結論はでていないが、内外の文献にくらべ発病率が低いように思われる。この結果は、調査項目に含まれる診断基準及び調査対象(主に精神薄弱及び肢体不自由児の養護学校・障害児学級)が適正であったかどうかについての検討が必要であることを示している。特に診断基準においては、生育歴及び既往歴に対する未回答が多いため、出生前および周産期が正常であったという確認が得られていない(これは、今後親との面接調査で明らかにする)。また、自閉症の折れ線型との鑑別についても、運動機能の退行の有無により判断できると考えていたが、アンケ-ト用紙でみる限りでは、その判定が困難な場合がある。また、単に診断基準を一元的に採用するのではなく米国のワ-キング・グル-プの提唱するように、発症後の年令による経過(各stage)別診断が必要であることがわかった。というのは、このことは単にRett症候群であるかどうかの診断的意義だけでなく、その後の対象児への療育および教育的アプロ-チの方法を考える際にも重要なファクタ-となるからである。また、現在の診断基準では、対象児は女児のみということになっているが、症状でみる限り男児にも似たような経過をとる者があることがわかった。今後、これらの者に対する他の疾患との鑑別診断が必要である。次年度以後は、これらの対象児に対して、訪問調査と医学的諸検査による確定診断を行い、診断が確定された者に対して、本研究費において改良されたV.T.R.記録解析装置による行動分析を行い、Rett症候群における自閉性障害の本態解明と教育的アプロ-チのあり方についての研究を続ける。前年度の疫学的調査により得られた結果よりRett症候群と診断された者に対して以下のような観点から分析を行なった。Rett症候群における自閉性障害と自閉症にみられる自閉性障害の行動分析から、両者の本質的な差異を明らかにし、あわせて教育的アプローチのあり方を検討する。結果として、Rett症候群にみられる自閉性障害は、対象児の発達段階における変化が著しく、B.Hagbergらのいうstage23においてその重篤度が強い(多くの者はstage2において最も重篤であった)。またこの時期は、彼らの運動機能においても以前獲得していたskillが失われるなど退行現象が著しい。この時期は同時に、視覚・聴覚などの遠受容器能力の退行も推察される。そして、この時期が過ぎると、Rett症候群における自閉性障害は軽減される傾向にある。これに対して、自閉症児にみられる自閉性障害は、彼らの発達階段における変化は乏しく加齢とともに極めて徐々にではあるが改善される。また、運動機能や視覚・聴覚などの遠受容器能力も退行現象もほとんどみられず、むしろ運動機能の発達は、彼らの獲得する能力のうちで最も優れている場合が多い。これらのことを比較検討すると、Rett症候群における自閉性障害は運動能力などの身体機能の退行期にみられる一時的な精神活動の自閉化傾向と考えられる。これに対して自閉症における自閉性障害は、彼らの精神活動にのみ見られる固有の特徴である。以上のことから、Rett症候群に対してその自閉性障害を改善させるためには、身体機能の改善を含めた教育的アプローチが必要であり、次年度はこれらの課題に取り組んでいきたい。

これに対して、自閉症は特定の物や事への瞬発性、持続性は強いが、人への欲求は少なく、ある程度の発達段階(恐らく23才以上:今後明らかにする必要はあるが)を越えなければ人への関心はみられない。コミュニケーション手段としての提示行為は、Rett症候群においては牽引行為の初期段階のものが、自閉症においては牽引行為や提示行動が多くみられた。また言語については、Rett症候群も自閉症も表出言語を持たないものが多いが、それぞれを較べてみると以下のようなことがわかった。Rett症候群は、言語の数は少ないが、名詞とともに動詞も多くみられるが、自閉症においては名詞の数が動詞に較べ多く、特に非クニック型ではこの傾向が顕著である。対物関係については、Rett症候群は特定の物への関心が強いものもみられるが、多くは、人への関心の強さと物への関心の強さに正の相関がみられ、これに対して自閉症においては、人と物への関心の強さは、負の相関がみられる傾向がある。これらを、身体的な問題とともに総合的に考え合わせると、Rett症候群の自閉性は発達の退行現象としての精神活動であり、自閉症の自閉性は、退行現象ではなく彼らの精神活動の特異性と推測できる。以上のことから、それぞれの教育的アプローチは、別の観点からなされるべきことが示唆され、現在、具体的なアプローチを試行中である。
学習の定着を支える神経メカニズムの解明

本研究では、訓練によって学習された内容を定着させるための神経メカニズムについて検討を行った。特に、視覚における見分けの学習(知覚学習)を題材とし、「脳視覚野における興奮性・抑制性神経修飾物質のバランスが知覚学習の定着を決める」という仮説の実験的検証を目的にした。この目的のために、第一に、知覚学習の定着を促進するための課題訓練法(オーバーラーニング)を確立し、さまざまな交絡要因の棄却するための統制実験と合わせ、知覚学習の定着を検討するための心理実験系を確立した。第二に、この課題訓練法と神経修飾物質をヒトの脳から非侵襲的に測定する唯一の計測技術(磁気共鳴分光法)を組み合わせ、視覚野における興奮・抑制バランスと視覚学習の定着の関係を検討した。その結果、学習内容が不安定でうまく定着しない場合、視覚野における興奮・抑制バランスが興奮側に偏ることがわかった。一方、学習内容がうまく定着する場合、すなわちオーバーラーニングのあとは、このバランスが抑制側に偏ることが明らかになった。以上のことから、脳は学習内容をうまく定着させるために特定領域における神経修飾物質のバランスを巧みに調整するというメカニズムの存在が示唆された。本研究によって得られた成果は、学習に関わる脳機能、すなわち脳の可塑性メカニズムの解明に大きく寄与するとともに、今後より効率的な学習・訓練方法の開発に応用可能であると考えられる。翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
レーザドップラ振動計と顕微鏡の組み合わせによる基底板振動様式測定システムの開発

会話領域では、鼓膜の振幅は、数ナノメータにすぎない。それにもかかわらず、ヒトの聴覚は、鋭敏な判別機能を示している。これは、内耳蝸牛において、何らかの増幅機構の存在しているためではないかと推察されているが、そのメカニズムはまだ、明らかにされていない。また、耳から音が出てくるという現象、耳音響放射(Otoacoustic Emissions:OAEs)は、この増幅機構の副産物であると考えられている。本研究では、レーザドップラ振動計と複合顕微鏡を組み合わせた計測システムを構築し、モルモットの内耳蝸牛内基底板の振動を直接計測した。また、OAEsの中でも、動物でよく検出されるDistortion-products otoacoustic emissions(DPOAE)と呼ばれるOAEがあり、これは、非線形に起因すると言われている。そこで、DPOAEと基底板振動を同時に計測し、DPOAE発生時の基底板振動について検討した。その結果以下のことが明らかとなった。1.基底板振動はモルモットの生きている状態と、死後で振幅が大きく異なる。これより、生きているときには、蝸牛内に増幅機構が存在するといえる。2.基底板振動は、刺激入力音圧が小さいときほど、感度がよい。これより、蝸牛内増幅機構は、刺激音圧が小さいほど、強く働くと考える。3.DPOAEと基底板振動を同時計測した結果、DPOAE発生時、基底板もその非線形成分の周波数で、振動することが、認められた。また、DPOAEが、もっとも大きく検出される入力音周波数比のとき、基底板振動の非線形成分も大きく検出された。これより、基底板振動の非線形成分は、DPOAEと同じ、発生機序によって生じていると考えられ、基底板の非線形的な増幅機構が、DPOAE発生に寄与していると示唆される。“耳から音が出てくる"という興味ある現象、すなわち耳音響放射(OAE)は、蝸牛内外有毛細胞のアクティブな機械微小振動の外耳道への放射とする説が最も有力であるが、OAEについては不明な点が多い。その最大の原因は、外耳道に挿入されたプローブでOAEが検出され、OAE測定手法では蝸牛内を直視できないからである。そこで本研究では、数ナノメータ(10^<-9>m)の変位まで測定できる最新の世界最小レーザドップラ振動計と顕微鏡を組み合わせ、蝸牛内基底板の振動を直接測定するシステムを構築する。そして、研究室に現有するOAE測定システムと上述のシステムを用い、モルモットのOAEと基底板の振動様式の同時測定を行い、OAE発生時の基底板の振動挙動を明らかにすることを試みる。これまでに1.レーザドップラ振動計と顕微鏡の組み合わせからなる、基底板振動様式測定システムを製作し、微小振動体の計測を行いながら、測定システムの調整を行ってきた。2.蝸牛内外有毛細胞でのアクティブな働きを組み込んだ基底板の運動方程式を導出し、耳音響放射発生時の基底板の動きについて数値計算を行ってきた。"耳から音がでてくる"という興味ある現象、耳音響放射(otoacoustic emissions:OAE)は、蝸牛内外有毛細胞のアクティブな機械微小振動の、外耳道への放射とする説が最も有力であるが、OAEに付いては不明な点が多い。その最大の原因は、外耳道に挿入されたプローブでOAEが検出され、OAE計測手法では蝸牛内を直視できないからである。

そこで本研究では、数ナノメータ(10^<-9>m)の変位まで計測できる最新のレーザドップラ振動計と複合顕微鏡を組み合わせ、蝸牛内基底板の振動を直接計測するシステムを構築し、モルモットの基底板の振動を直接計測した。その結果、以下のことが明らかとなった。2.基底板の振動は、刺激音の入力音圧の増加に対し圧縮的な非線形性を有し、上述1.の性質は入力音圧が小さいほど鋭くなる。3.モルモットの死後、基底板の振動は小さくなる。またそれは、CFの周波数の刺激音に対して顕著に見られ、CFも低くなる。今後の計画として、研究室に現有するOAE計測システムと上述のシステムを用い、OAEと基底板の振動の同時計測を行い、OAE発生時の基底板の振動挙動を明らかにすることを試みる予定を立てている。
液晶反応場による特異的反応制御:新規方法論創出への展開

反応分子との構造類似性に主眼を置き設計合成した液晶を反応場として用い、その液晶構造の特異性により二分子熱化学反応を立体化学的に高度に制御するという、新しいコンセプトに基づく高選択的反応系の確立を目的とした。モデル反応系として、(1)150°C前後で惹起されるフマル酸エステルと2,6-ジアルコキシアントラセンとの[4+2]環化付加反応と(2)100°C前後で信仰するニトロンと桂皮酸エステルとの[3+2]環化反応を取り上げ、液晶相下と等方性相下における立体選択性を比較検討した。以下に示すように、効率よい液晶制御系の構築に成功し、今後の進展に明るい展望が得られた。(1)液晶中でも結晶相に近く規則性の最も高いスメクチック液晶媒体下の反応において、反応温度140°Cの高温下でも異性体比24:1という驚異的な高い位置選択性を達成した。一方、コレステリック液晶媒体の不斉環境を利用した不斉制御については、極めて低い光学収率(2%ee.)しか得られず、再検討が必要となった。(2)1,3-双極子[3+2]環化付加反応についてもスメクチック液晶媒体による高度制御が可能であることを明らかにした。遅々として進展が見られなかった本分野も本研究により得られた萌芽的成果により、急速な進展が期待できる段階に達した。
NBTIの解明のため超薄膜金属を用いたMOS構造内の元素拡散のその場観察

スパッタおよび50eVイオン照射を用い、厚さ3nmの均一金属膜を作製した。その後、ERDAの手法を用いCMOS用の汎用Si基板にHが含まれることを見いだし、従来のNBTI理論に関する1つの仮説を実験証明ができた。また、260°C以上の設定温度で、HがSi基板外に拡散することを観測し、拡散律速論と呼ばれるモデルがNBTIに適用できることを証明した。この結果を受け、CMOSの製造パラメータを最適化するモデルの構築が可能になると考えられる。H22年度に電子ビーム蒸着法及び低エネルギー(500eV)イオンビームエッチングを用い金属薄膜の作製を行った。しかし、高精度のRBS実験結果によると、膜厚均一性が不十分であり、ERDAで測定したH分布の均一性も十分でないことが分かった。不均一性の原因として、ビームのエネルギーがこの試験に高すぎることを解明した。実験結果を解析し、様々なビームのエネルギーを試した結果、50eVおよびそれ以下のエネルギーでは膜の均一性が保証されることが分かった。その結果に基づき、スパッタおよび50eVイオン照射を用い、厚さ3nmの均一金属膜を作製した。また、スパッタ蒸着法により適切な化学量論組成をもつ3nm厚さのHfO_2ゲート膜の作製を行った。H22年度に以下のような成果が得られた。1.超薄型連続金属膜の作製NBTI解明のため、電子デバイスの構造の一部である絶縁層の上に均一な電位を提供する金属薄膜の作製を完了した。特に、スパッタ蒸着法を用い厚さ3nmの金属膜を基均一に蒸着するため、60°の入射角度の50eVのAr+イオン照射が行えるよう装置を改造し、薄膜の均一性の向上を達成することができた。また、この間に、電界放射走査電子顕微鏡(FE-SEM)による観察および電気抵抗測定により、イオン照射のパラメータの最適化を行った。現在、市販の電子デバイスでは高誘電率層high-kを主に使用している。高温耐性を向上するため、SiO2ゲート絶縁膜の代替品としてHfO_2が主に考えられている。本研究では、スパッタ蒸着法を用いて作製したHfO_2ゲート絶縁膜層に対し、High-k材料とSiの界面のストレスの影響に関して測定実験を行った。RBS実験結果から、スパッタ蒸着法を用いて均一な3mm厚のHfO2ゲート膜を調製することが出来ることを示した。H23年度にERDAの手法を用いCMOS用の汎用Si基板にH含まれることを見いだし、従来のNBTI理論に関するの1つ未実証の仮説の実験証明ができた。この結果を受け、CMOSの製造パラメータを最適化するモデルの構築が可能となると考えられる。H23年度における3つ計画に関して、以下のような成果が得られた。1.超薄型連続金属膜の作製NBTI解明のため、電子デバイスの構造の一部である絶縁層の上に均一な電位を提供する金属薄膜の作製を完成した。昨年度に引き続き、薄膜の均一性の向上を達成できた。また、金属膜の蒸着により、Si基板中のH濃度が増加することを観測した。昨年度に引き続きHfO2膜の均一性の向上を行った。3.NBTIストレス・テストでhigh-k CMOSの要素の拡散を解明NBTIがCMOSの主な劣化原因であると考え、その解明のため、前述した1と2の薄膜を用いてCMOSの構造と同じhigh-kスタックを試作した。ERDAで、複数の薄膜に対し、スタック中のHの分布を検討した。PdとAuの2種類の膜において、Si基板にHが導入されることが分かった。CMOSの特性に影響を及ぼす要因としてHの拡散があるが、それが制御できることを示した。3.2 RBSとERDAによるHの拡散性を探索。3. 1のhigh-k薄膜をに、Hを導入したCMOSと同じ構造のhigh-kスタックの高温ストレス・テストを行った。260°C以上の設定温度で、Si基板のHの濃度が減少することを観測した。この結果から、拡散律速論と呼ばれる仮説がNBTI発生原因に適用できることを証明した。
出芽酵母による無機水銀の還元機構の解明

水銀(Hg)は有毒な元素であり、様々な化学形態をとる。水銀の化学形態変化を理解することは、地球における水銀循環の理解をする上で重要となる。本研究で着目したのは、溶液中のHg(II)がHg(0)へ還元され、生じたHg(0)が空気中へ放出される現象である。夾雑物を極限まで減らしたHg(II)溶液中でもこの反応が起こる事を見出し、その際に副産物として過酸化水素が生じている事が明らかになった。この発見より、水分子が還元剤としてはたらき、Hg(II)と反応している可能性が示唆された。また、出芽酵母の鉄還元酵素Fre1とFre2が水銀の還元を行っていることを見出した。本研究は出芽酵母Saccharomyces cerevisiaeによるHg(II)の還元機構を解明することを目指したものである。出芽酵母培養時にHg(II)の還元が観察されたが、酵母を含まない条件においても、わずかなHg(II)の還元が観察された。微量分析においてベースラインの変化は大きな影響を与えるため、この現象の解明を行った。酸化水銀(II)を過塩素酸に溶解したHg(II)溶液(2, 10, 100, 400 ppb)において、Hg(II)が経時的にHg(0)へ還元され、生じたHg(0)が空気中へ蒸発することが観察された。この還元はシステインを溶液に添加することにより完全に阻害され、塩化ナトリウムを溶液に添加することで部分的に阻害された。これらはHg(II)を安定化させる物質であり、従って溶液中の還元剤がHg(II)を還元していると考えられた。しかしこの実験においては還元剤として機能しうる物質は含まれておらず、Hg(II)へ電子を与えうるのは水分子しか考えられない。水分子が還元剤として機能するならば、過酸化水素が発生すると考えられる。そこで溶液中の過酸化水素を測定した。その結果、Hg(II)の減少に伴って過酸化水素が経時的に生じていることが明らかになった。すなわち、微量なHg(II)水溶液においては、水が還元剤として機能してHg(0)を生じ、自身は酸化されて過酸化水素を生じるという還元機構が示唆された。検出された生成過酸化水素の物質量は減少したHg(II)の5割程度であったが、これは過酸化水素の自己酸化還元反応が生じている、もしくは容器壁面にHg(II)が吸着したため見かけの還元量が高く見積もられたなどの理由が考えられる。実験を行うにあたり、ネガティブコントロールとして酵母を含まない条件においても、Hg(II)の挙動を観察したが、この実験においてもわずかなHg(II)の還元が観察された。本研究は微量な水銀を分析する必要があるため、ベースラインの変化は大きな影響を与える。そのためこの現象の解明を先に行った。その結果、上記のように新規水銀還元機構を解明することができた。この成果は環境水銀循環を考える上で重要な知見となるので、意義深いものと考えられる。しかし、当初予定していた酵母を用いた実験は十分に行う事ができなかった。これらは生物を介したプロセス、あるいは生物を介さない化学反応により、環境中で相互に変換されている。本研究では、酵母を用いてこの変化の機構を明らかにしようと試みたが、その中でベースラインが変化していること、すなわち生物に非依存的に水銀の形態変化が起こっていることを発見した。着目したのは、溶液中のHg(II)がHg(0)へ還元され、生じたHg(0)が空気中へ放出される現象である。本研究ではHg(II)と過塩素酸のみを用いた実験系にて、この反応を理解しようと試みた。水銀の測定は冷蒸気原子吸光法で行った。バブリングすることで生成したHg(0)を溶液から気化させ、原子吸光法により水銀濃度の測定を行った。続いて溶液に還元剤を加えることで、残存しているHg(II)をHg(0)へ還元し、同様に濃度測定を行った。過酸化水素の測定はp-ヒドロキシフェニル酢酸の二量体化により行った。3日のインキュベートで残存Hg(II)が消失し、溶液中のHg(0)はインキュベートにより初期値よりも増加した。減少したHg(II)と生成したHg(0)の量は一致しなかったが、これは生成したHg(0)の一部が気化して空気中へ放出されたことが原因だと考えられる。また、500 nMの水銀溶液において、3日のインキュベートで17 nMの過酸化水素が発生した。これは低濃度の水銀溶液での過酸化水素発生量と比較して有意に高かった。本実験系は水とHg(II)および反応性の低い過塩素酸だけからなる。本研究の結果から、水がHg(II)をHg(0)へ還元し、水は酸化されて過酸化水素が発生することが示唆された。

本研究で着目したのは、溶液中のHg(II)がHg(0)へ還元され、生じたHg(0)が空気中へ放出される現象である。夾雑物を極限まで減らしたHg(II)溶液中でもこの反応が起こる事を見出し、その際に副産物として過酸化水素が生じている事が明らかになった。この発見より、水分子が還元剤としてはたらき、Hg(II)と反応している可能性が示唆された。また、出芽酵母の鉄還元酵素Fre1とFre2が水銀の還元を行っていることを見出した。ベースライン問題が解決したため、本年度は計画通り酵母の還元機構の解明を行う予定である。分析化学生物を使用した実験の遂行が遅れたため、使用物品が比較的安価な化学薬品に限られた。生物を使用した実験を遂行するため、当初計画していた初年度と同等の金額を使用する。
各種バイオマスから高分子タンニンの架橋反応を利用したエコ茶碗の製造技術の開発

木粉や竹粉に柿の渋み成分(カキタンニン)とタンパク質(ミルクカゼイン)を加えて、酵素類似触媒を利用して新規素材を作成して、それらを加熱、圧縮することによって、エコ茶碗等の成型品を作成することに成功した。更に、それら以外に現在の食品や飲料産業から産業廃棄物として排出されていた多量のバイオマスの利用を検討した。それらは各種の特性から4種類に分類することができ、相互にブレンドすることによって、タンパク質や酵素類似触媒を添加することなく、従来品に近い、天然物100%の成型品ができることを実証した。現在、鹿児島県の民間企業に試作委託をした半自動の成型装置を用いて、量産化の問題点を洗い出している。本新規素材は、木粉や竹粉に加えて柿の渋み成分(カキタンニン)とタンパク質(ミルクカゼイン)および酵素類似触媒を利用して、作成し、それを加熱、圧縮することによって、エコ茶碗等の成型品を作成していた。予備実験では、それら以外に緑茶がら、ウーロン茶がら、コーヒーがら、豆乳残さ、柑橘ジュース残さ、サツマイモのデンプン滓、焼酎滓などが利用できることが示された。平成21年度の研究では、それらの残さを大雑把に分析すると、(1)セルロースなどの多糖類が主成分のもの(木粉、竹粉など)、(2)それに加えて、タンパク質を多く含むもの(緑茶がら、豆乳かすなど)、(3)それに加えて、クチクラや油脂を多く含むもの(コーヒー滓や豆乳かすなど)、(4)酸化酵素の活性が強く残っているもの(ウーロン茶がら、緑茶がらなど)に分類することができた。このことは、食品や飲料産業から排出される各種の植物残さを相互にブレンドすることによって、従来のように新ためて、タンパク質や酵素類似触媒を添加することなく、従来品に近い、天然物100%の成型品を作る可能性が見いだせた。このことは、廃棄された多様な植物残さを有効利用できることに加えて、この成型品のコストを大幅に下げることが可能となった。そして、それぞれのブレンド割合を検討し、新素材を有効的に作製するとともに、新しいミニプラントタイプの加熱圧縮成型試験機でエコ茶碗をより効率よく作製する条件を検討した。その結果、従来は凍結乾燥粉末を用いると、180°Cで80MPa20分間という高温熱圧縮で処理をしないと、望ましい成型品はできなかったが、本実験で、乾燥粉末に乾燥重当たり30%の水を加えることによって、95°Cで12MPa10分間という温和な条件で成型品ができることを新たに見いだした。これは製造コストと時間を大幅に削減できることにつながる。現在、両者の条件で作製したものの特性試験を行っている。それ以外に、市販の酸化酵素によるカキタンニンのゲル化モデル実験を行い、各種の最適な反応条件を明らかにした。本年度は特許出願を見越して、学会発表および論文等の公表はひかえている。本研究における初年度では新規素材は、木粉や竹粉に加えて柿の渋み成分(カキタンニン)とタンパク質(ミルクカゼイン)および酵素類似触媒を利用して作成し、それらを加熱、圧縮することによって、エコ茶碗等の成型品を作成していた。史に、それら以外に緑茶がら、ウーロン茶がら、コーヒーがら、豆乳残さ、柑橘ジュース残さ、サツマイモのデンフン滓、焼酎滓などが利用できることを実証した。平成22年度の研究では、それらの残さを大雑把に分析すると、(1)セルロースなどの多糖類が主成分のもの(木粉、竹粉など)、(2)それに加えて、タンパク質を多く含むもの(緑茶がら、豆乳かすなど)、(3)それに加えて、クチクラや油脂を多く含むもの(コーヒー滓や豆乳かすなど)、(4)酸化酵素の活性が強く残っているもの(ウーロン茶がら、緑茶がらなど)に分類することができ、現在の食品や飲料産業から排出される各種の植物残さを相互にブレンドすることによって、従来のように新ためて、タンパク質や酵素類似触媒を添加することなく、従来品に近い、天然物100%の成型品を作る可能性を実証した。特に、タンパク質の多い茶がらベースの成形品は、光沢、肌触り、強度とも優れたものを作ることに成功した。そして、乾燥粉末に乾燥重当たり30%の水を加えることによって、95°Cで12MPa10分間という温和な条件で成型品ができることを新たに見いだし、製造コストと時間を大幅に削減できることにつながった。現在、鹿児島県の加治木産業に試作委託をした半自動の成型装置を用いて、量産化の問題点を洗い出している。成型時間が3分の1から4分の1に短縮している。別途、カキタンニンの増粘性やゲル化の基礎実験も平行して行い、更なる技術革新を目指している。

本年度は特許出願を見越して、学会発表および論文等の公表はひかえている。初年度と2年度に得られた研究成果に基づいて、本年度では、鹿児島県の加治木産業で試作していただいた、半自動の連続成型装置を用いて、主に緑茶の茶がらをベースにしたエコ茶碗を製造して、その特性を検討した。2年度の研究成果から、緑茶の茶がらのような貯蔵もしくは構造タンパク質の含量の高い、バイオマスを原料として用いたときには粉末に粘りがでて、新たにタンパク質を添加せずとも成形品を作製することができた。特に、手動の熱圧縮装置による単体成型法では緑茶茶がらベースの成形品は、光沢、肌触り、強度とも優れたエコ茶碗を作製する事に成功したが、半自動の連続成型装置で同等の成形品が作れるかどうかは不明だった。結果として、前年度に見いだした条件(95°C、12MPa、10分間)で茶がら粉末に、カキタンニン30%と水を30%添加した原料を成型することによってエコ茶碗を作製することに成功した。この加治木産業の装置を使うことによって、労力と時間を三分の一に軽減できることが解った。しかし、30%の水の添加は原料に湿り気を与えて、ステンレス鋳型に粉末を供給するパイプ部分でしばしば固まりができてストップしてしまった。同様に、ステンレスの鋳型にこびりついた粉末の滓を4回に一度ぐらいの頻度で手動で除かないと、装置が動かなくなった。また、最大の問題は、装置のコンプレッサー部分の材料強度の関係で予想以上に熱圧縮時に圧力がかけられずに、成型品、エコ茶碗の強度に大きく影響した。
能の比較文学的研究-イェイツとパウンドの能受容を中心に-

本研究は、日本の古典演劇である能が、今世紀のはじめ、西洋でどのように紹介され、さらには、E・パウンドやW.B.イェイツといった現代の作家たちにどのような影響を与えたかを探ろうとしたものである。私は、能の比較文学的研究をこの数年間続けてきたが、それをまとめたのが、博士学位論文「能と欧米文学--イェイツとパウンドの能受容を中心に」(平成4年、東京大学)である。この論文を河出書房新社から単行本として出版することになり、現在その書き直しの作業を進めている。論文は全二部構成で、第一部では、主として「パウンドと能」を、そして第二部では「イェイツと能」を扱っているが、この一年間の研究実績としては、第一部の「パウンドと能」の書き直しの作業がほぼ完成したことを挙げることができる。特に、博士論文では十分取り上げることのできなかった、パウンドの能受容と日本の俳句及びイマジズム運動との関連について補うことができたことが大きな収穫であった。この論文のもう一つの重要な課題である能と現代演劇に関しては、実際劇場にしばしば足を運び、観劇体験を通して、能の様式及び主題が現代演劇に大きな影響を及ぼしていることを確認することができた。能の比較文学的研究を進めていく上で欠かすことができないのは、元来舞台芸術である能を広く見ることである。しかも能だけでなく、能を踏まえた実験劇をも広く視野に入れることによって、現代演劇と能との接点を探り、それを研究に生かしていくことであるが、この一年間、能のみならず、広く日本の演劇に触れることができたことも重要な研究成果の一つといえよう。
電子サイクロトロン第2高調波に対する加熱応答関数の構築と実験への適用

電子サイクロトロン第2高調波加熱は、ガンマ10において、サーマルバリア形成、アンカー部高ベータ加に用いられ、最近になってセントラル部電子加熱に利用されている。このため、第2高調波加熱の解析を容易に行える手段として、高調波に対する加熱応答関数を構築した。応答関数構築の第1段階として、不均一磁場における、右まわり円偏波に共鳴する電子の軌道・速度を解析的にもとめ、加熱によるエネルギー増分を計算した。多くの研究においては、エネルギー増分の見積りは、波による軌道のずれを考慮せず行っているが、これを考慮しないと、正しいエネルギー増加は得られない。結果は、n次高調波による1回の共鳴点通過でおきる電子の位相平均エネルギー増分は、軌道のずれを考慮しないで計算したときのn倍になる。波の振幅・振動数・波数、加熱共鳴点での粒子のエネルギー、磁場の特性長などの物理量に対するエネルギー増分の関数形を導出した。次にテスト粒子の軌道数値計算を行い、共鳴加熱によるエネルギー増加を計算し、解析的に得られた結果との比較を行った。波の振幅・波数、初期粒子エネルギーのいろいろな値に対して、共鳴点通過前後のエネルギー増分を計算した。数値計算によるエネルギーの物理量依存は、解析計算結果と非常によく一致した。従来までのエネルギー増分の表式は、磁場に垂直な波数とジャイロ半径の積(k⊥ρ)が小さい時にのみ、成り立つものであったが、今回解析的に得た表式は、k⊥ρが大きなときにも、正確に成り立つ。上で得たエネルギー増分と加熱の特性曲線とを組み合わせることで、加熱応答関数を導いた。この応答関数をガンマ10におけるセントラル部における電子加熱実験に適用した。1回の加熱で1個の電子は平均約10eVのエネルギーを得る。ガンマ10の加熱時間では、数十keVまで加速でき、実際に観測されている高エネルギー電子の生成を第2高調波加熱で説明できる。
乳がんの免疫チェックポイント活性化に関わる脂肪酸の同定とその分子機構の解明

本年度は、まず、乳がん細胞株を用いて、脂肪酸及び関連脂質をGC-MS, LC-MSによって分析する実験系の確立から開始した。特に脂肪酸に関しては、培養容器や環境中からのコンタミネーションが無視できない量で生じること、実験間での測定にかなりばらつきが生じる事などが判明し、その安定化と改善に時間を要した。その後、脂肪酸取り込みに関与する候補遺伝子Bに操作を加えた乳がん細胞株を用いて、脂肪酸解析を行った。結果、遺伝子Bにより選択的に取り込まれうる脂肪酸の構造を、概ね確認することができただけでなく、環境ストレス応答性の脂肪酸を同定することに成功した。また、脂肪酸の取り込みに関与する遺伝子の候補は当初Bの1種類であったが、さらに分析を重ねたところ、もう一種類の有力な候補遺伝子が同定された。このため、その遺伝子を標的にして、同様の実験を開始している。これらの実験は、これまでの所、順調に進行している。また、遺伝子Bをノックダウンした細胞株を用いてRNA-seqによる遺伝子発現解析を行った。現在、取得したデータを解析中であるが、ここでは当初の予想通り、遺伝子操作の前後で免疫チェックポイント経路の活性の変化が確認された。現在、複数の乳がん細胞株を用いて同様の実験を行い、細胞種を問わず、同様の現象か確認されるかを検証中である。これと並行して、RNAiの安定発現系の細胞株の準備に取り掛かった。これを用いて次年度以降予定している、マウスXenograftの実験を行う予定にしている。研究成果はCell Symposiaにて一部公表した。実験装置の調整や、脂肪酸測定・解析の実験系の安定化に予定より若干時間を要したため。時間を要する工程などは可能な限り外部委託し、実験の効率化を図る。また、共同研究のネットワークを活用し、実験系の組み立て・ダウンストリームの解析のスピードアップを図る予定にしている。動物実験に関しても、経験豊富な研究員に協力を要請する予定にしている。今年度予定分の組換えDNA実験の一部が遅延したため次年度に繰り越しとなった。
イギリスにおける資格制度改革と16-19歳層の教育・訓練の再編

本研究は、1980年代以降のイギリスにおける教育訓練資格制度改革の動向に注目し、1)教育政策的側面、2)制度的側面、3)教育内容的側面についての情報収集と分析を通じて、イギリスの教育・訓練と社会構造が資格制度を介して結合する様態のイギリス的特質とともに、日本の教育改革との比較を目的とし、そのための基礎作業として当該領域の文献・資料を収集し、分析作業をおこなった。現時点での成果の概要は以下のとおり。1)80年代以降、教育政策と雇用・訓練政策がさまざまな矛盾・屈折を内包しながらも、いわば国策的に連動の度合いを増しつつあり、国民全体の資格取得と労働力の底上げをめざす本格的な「資格社会」への転換がはかられている。この面で、これまでのイギリス理解にも一定の修正をせまるものである。また、そこにおいて特に産業界の要請する職業能力開発戦略が基本的イニシアティヴとなっていること、そうした国家基準化・規格化と並行していわゆる「自由化」ないし「民営化」が展開しつつあり、従来のイギリス的政策形成の特質とされた「パートナーシップ」が、この面でも変質したことも明らかになった。2)これまで、民間のさまざまな機関によって認定されていた各種の職業資格を整序し、一定の国家基準のもとに一元化することとあわせて、「1988年教育改革法」及び「1992年高等及び継続教育法」等の立法を含む一連の教育制度改革において、継続教育機関も特に16-19歳層に関して大きく様変わりしつつある。3)上記と関連して、中等教育及び継続教育のコースやカリキュラムに職業資格があらためて位置づけられた。なお、シックスス・フォーム、継続教育カレッジ、タ-シャリー・カレッジのカリキュラムなど具体的な教育内容についての一次資料を収集したが、その詳細な分析は当面の課題である。
災禍の儀礼の比較社会学：インドネシアと日本における津波災害を事例として

昨年度までに実施した海外調査にもとづき、インドネシア・アチェの記念行事を事例とした研究報告を国内外で行なった。このうち、スイス・ローザンヌ大学で開かれた国際宗教社会学会での発表の際に、イスラームを専門とする社会学者から貴重なコメントをいただいた。さらにこの報告を聞いたほかの研究者から、平成30年6月に台湾で開催される東南アジアの宗教にかんする国際会議に招待されることとなった。これらの報告に対するコメントをふまえたうえで2本の論文を執筆した。このうち、苦難の神義論という社会学的観点からインドネシア・アチェの記念行事を分析した論文は、査読を経て、平成30年6月に学術雑誌に掲載されることとなった。東日本大震災とスマトラ島沖地震の記念行事を比較したもう一方の論文は、平成30年1月に刊行された論文集のなかの1章として収録された。これら研究成果の発表と並行して、平成29年度は6月と12月にインドネシア・アチェにて海外調査を実施した。6月の調査では、これまで調査に協力してくれたインタビュイーに、調査をもとに執筆し英語に翻訳した論文を確認してもらい、内容についてのコメントをいただいた。また12月の調査では、4年連続となるスマトラ島沖地震記念行事の参与観察調査を実施し、13年後の社会がいかに津波を記念しているのかを記録した。さらに現地のシアクアラ大学での講演会に招待され、これまでの研究成果を報告するとともに、現地の研究者や学生からコメントを受けた。29年度が最終年度であるため、記入しない。本年度は、(1)インドネシアと日本の津波災害をめぐる儀礼を比較分析するための枠組みを精緻化する作業を行い、そのうえで(2)これまで行ってきた東北地方沿岸部の慰霊・追悼をめぐる調査を継続しつつ、インドネシア・アチェの津波をめぐる記念式典の調査を遂行した。(1)については、複数の研究会において本研究計画にかんする報告を行い、その議論を踏まえたうえで、災禍のあとに行われる現代的な諸儀礼(「災禍の儀礼」)を考察対象とした先駆的研究(Post et al., 2003)の理論的可能性と限界を考察した。その結果、津波災害をめぐる儀礼行為や語りの一つ一つを詳細に記述し、比較・分析するという本研究計画の調査指針を改めて再定位するにいたった。(2)にかんしてはまず東日本大震災の被災地である宮城県南三陸町を中心とした震災五年目における被災地域のフィールドワークを実施し、震災以前にさかのぼる民俗的諸実践との関連のなかで、東日本大震災の慰霊・追悼を理解することを試みた。またスマトラ島沖地震をめぐるインドネシア・アチェの調査にかんしては、11周年の記念式典の参与観察、および主催者や参加者への聞き取り調査を行った。その結果、研究計画前年(平成26年12月)に行った10周年記念式典の予備調査では見えてこなかった、津波の想起にかかわる日常的な方法や語りのパターンが見出された。以上を踏まえ、これらの調査研究によって得られたデータを整理し、比較分析する作業に着手した。当初の研究計画に沿った調査を行い、必要な資料やデータを得ることができた。これら収集されたデータの分析(すでに平成27年度末より着手している)を進める目処がたったという点で、3年計画の初年度時点における順調な進展であると思われる。平成27年度に実施した海外調査にもとづき、インドネシア・アチェの記念行事を事例とした研究報告を5月と7月に行った。これらの報告に対するコメントを踏まえたうえで、2本の論文を執筆した。このうちインドネシア・アチェの記念行事を苦難の神義論という観点から分析した論文は、査読付き学術論文として学術雑誌に投稿した。もう一本の論文は、インドネシア・アチェと宮城県石巻市の津波記念行事を比較した論文となっており、東北大学東北アジア研究センタープロジェクト研究「災害と地域文化遺産に関わる応用人文学研究ユニット」が編集する論集へ寄稿した。この論集は平成29年度に出版予定となっている。これらの研究発表と並行して、平成28年度は7月、9月、12月と3回のインドネシア・アチェ調査を行った。7月と9月はイスラム暦における重要な年中行事に参加しつつ、インタビューを行いアチェの文化や日常的な文脈について学んだ。また12月の調査ではスマトラ島沖地震の12周年記念行事の参与観察調査を実施した。またこれまでの調査で得られたデータについて、調査協力者とその内容の確認を行うとともに、データ使用にかんする許可を得た。また現地の研究機関から、国連制定の「世界津波の日」に合わせて発行するニュースレターへの寄稿依頼を受け、コラムを執筆した。インドネシア語に翻訳されたこのコラムは、地元新聞Serambiに同封され、多くのバンダ・アチェ市民に読まれている。平成27年度(研究計画1年目)に得られたデータを分析し、学術論文を2報執筆した。

このうち、苦難の神義論という社会学的観点からインドネシア・アチェの記念行事を分析した論文は、査読を経て、平成30年6月に学術雑誌に掲載されることとなった。東日本大震災とスマトラ島沖地震の記念行事を比較したもう一方の論文は、平成30年1月に刊行された論文集のなかの1章として収録された。これら研究成果の発表と並行して、平成29年度は6月と12月にインドネシア・アチェにて海外調査を実施した。6月の調査では、これまで調査に協力してくれたインタビュイーに、調査をもとに執筆し英語に翻訳した論文を確認してもらい、内容についてのコメントをいただいた。また12月の調査では、4年連続となるスマトラ島沖地震記念行事の参与観察調査を実施し、13年後の社会がいかに津波を記念しているのかを記録した。さらに現地のシアクアラ大学での講演会に招待され、これまでの研究成果を報告するとともに、現地の研究者や学生からコメントを受けた。収集した資料やデータの読解・分析作業を行いつつ、成果を発表していく。また必要に応じて適宜追加調査を行う。平成29年度(研究計画3年目)においては、平成28年度の研究成果をもとに研究報告を行っていく。先立っては平成29年3月に南オーストラリア大学における国際会議で研究報告を行っている。また平成29年7月にスイス・ローザンヌ大学で開かれる国際宗教社会学会の研究報告の申し込みがアクセプトされている。現在執筆中の英語論文は、この報告後、国際宗教社会学会が発行する学術誌Social Compassへ投稿する予定である。またこのほかにも国内学会での発表を6月に予定している。29年度が最終年度であるため、記入しない。発生から21年を迎え中止が相次ぐ阪神淡路大震災の慰霊祭について、それらを持続させるための課題と展望についてコメントした。「関東大震災90年、原爆投下70年慰霊式典地域に根付く」『神戸新聞』2016年1月8日朝刊27面29年度が最終年度であるため、記入しない。
有機超伝導体の電子状態と超伝導機構の研究

κ型BEDT-TTF系の1量体、2量体、4量体の電子状態を非経験的分子軌道法に基づき計算し、その有効ハミルトニアンを求めた。まず、1量体については、制限付きハートリー・フォック法を用い、1量体イオン(電子を半分抜いた)については、制限付き開殻ハートリー・フォック法を用いて、構造最適化まで行い計算した。得られた構造は、κ-ET2Cu(NCS)2や、κ-ET2Cu[N(CN)2]Br、β-ET213等のX線の実験データと比較してよい一致を見た。次に-電子を抜いた最近接の二量体分子の電子状態を、制限付きハートリー・フォック法を用いて計算した。この計算結果から求められたトランスファー積分は、ヒュッケル法で求められた結果とよい一致を見た。ダイマー間のトランスファー積分を計算するため、さらに最近接、第二、第三近接の4量体の電子状態を、制限付きハートリー・フォック法で計算した。全軌道の軌道最適化を行い、そのうちHOMO1からHOMO4の軌道を用いて局在分子軌道を構成し、1電子、2電子積分を計算し、κ型BEDT-TTF系の有効ハミルトニアンの構築を行った。構成されたハミルトニアンのCI計算を行いて固有状態、固有値を求め、その基底状態、第一励起状態について調べた結果、ホールの励起状態が非常に相関が強い系である事が調べられた。
自在に設計可能な分子ノギスによるグラフェンの層数に基づく分離

平成27年度は、グラフェンや六方晶窒化ホウ素、二硫化モリブデンなどをヘキサヒドロキシトリフェニレンという平面状の分子をはく離剤として用いることによる2次元ナノシートの合成を行った。さらに、グラファイトをクロリンe6という平面性の光増感剤ではく離して、グラフェン上に担持し、これを細胞に混ぜ、光照射を行ったところ、ごく少量で強い抗がん作用がみられた。以上、平成27年度は、グラフェンのはく離とはく離されたグラフェンの分析に重きを置いて研究を行った。27年度が最終年度であるため、記入しない。ホストーゲスト化学に立脚したグラフェンの層数に基づく分離が本研究の主題であり、その中心的役割を担うのは、我々が分子ノギスと呼ぶ、コア、コーナー、レセプターの3つの部分からなるホスト分子である。既に我々のグループでは、コアにアントラセン、コーナーにカルバゾール、レセプターにポルフィリンを配した分子ノギスを鈴木カップリング反応により合成しており(G. Liu, N. Komatsu, et. al., J. Am. Chem. Soc., 135, 4805, 2013)、それを用いた単層カーボンナノチューブ(SWNT)の選別を行った。その結果、これまでに行ってきた分子ピンセットを用いた分離から予想されるとおり、右巻き、左巻きと直径の選別がなされ、さらに、比較的大きな直径(1.0rm以上)を有する光学活性SWNTが得られた。一方、こ.れまでの結果からは予想できなかった金属的なSWNTが半導体的なものに比べ、優先的に得られた。以上のことから、この分子ノギスは、SWNTの巻き方、直径とともに金属的性質をも識別することが明らかとなった。この分子ノギスのレセプターのポルフィリンを市販のピレンに代えることで、分子ノギスをより高収率、簡便に合成できると考えられる。そして、平成25年度、予定通りにその合成を完了した。さらに、これを用いて、まず、単層カーボンナノチューブの分離を試みたところ、ピレンのパラ位にt-butyl基を導入することにより、直径0.90-0.99nmの金属型SWNTが選択的に抽出されることが明らかとなった。この成果は、Chem. Eur. J.に掲載されるとともに、そのイメージが表紙に取り上げられた。26年度には、大きな空孔を持つキラルな分子ノギスを用いた2層カーボンナノチューブ分離を行い、光学活性体を得るとともに、その外径を、1.5 nmに制御することに成功した。27年度の繰越分として、、二硫化モリブデンと二硫化タングステンのコール酸ナトリウム存在下でのボールミルによる剥離について検討を行った。得られた各ナノシートは、固体状態で凝集することなく、水を加え、手で振るだけで、容易に水に分散し、最低数ヶ月は保存でき、同一の品質の分散液が得られることが明らかとなった。この成果は、ごく最近、ChemNanoMatに受理された。2層カーボンナノチューブを包摂する大きな空孔を持つ分子ノギスの合成を含め、2次元ナノシートの厚みに対応する様々な空孔を持つホスト分子の合成が可能となった。一方、各種2次元化合物の剥離に関して検討を行い、それらの分析や扱いについてかなりのノウハウが蓄積されてきた。ホスト分子の合成とそれによる抽出、抽出された2次元化合物の評価について検討を行う。2枚のピレンを有する分子ノギスの合成を完了し、それを用いた単層カーボンナノチューブの分離を試みたところ、ピレンのパラ位にt-butyl基を導入することにより、直径0.90-0.99nmの金属型SWNTが選択的に抽出されることが明らかとなった。この成果は、すでに論文発表を終えた。申請書にある計画通り、今年度は、これまでに合成してきたポルフィリン、もしくはピレンを有する分子ノギスを用いたグラフェンの層数による分離を試みる。
HTLV-I重感染のC型原発性肝癌発症における役割

我々は、HTLV-I endemic areaにおけるC型慢性肝障害からの原発性肝癌の発症に、HTLV-Iの重感染が促進的な因子として働く可能性を考え、HCV陽性の慢性肝炎とHCC患者の末梢血液単核球における増殖型(マイナス鎖)HCV-RNAを測定し、その検出率とHTLV-I感染の有無との関係を検討した。C型慢性肝炎患者(HTLV-I陽性5例をふくむ)17名およびHCV陽性原発性肝癌患者(HTLV-I陽性10例をふくむ)20名の末梢血液より単核細胞を分離後、total RNAを抽出しRT-PCR法を用いてHCV RNAの検出を行った。慢性肝炎患者のHTLV-I抗体陽性者では、プラス鎖HCV RNA陽性率5/5(100%)、マイナス鎖HCV RNA陽性率4/5(80%)でHTLV-I抗体陰性患者の9/12(75%)、3/12(25%)に対して高頻度であり、特にマイナス鎖HCV RNA陽性率については有意差を認めた(p=0.036、カイ2乗検定)。原発性肝癌患者のHTLV-I抗体陽性者では、プラス鎖HCV RNA陽性率9/10(90%)、マイナス鎖HCV RNA陽性率4/10(40%)でHTLV-I抗体陰性患者の6/10(60%)、2/10(20%)に対してやはり高頻度であり、慢性肝炎と同様の傾向を示した。この結果より、HTLV-Iが重複感染しているC型肝炎、肝癌患者においては末梢血液単核細胞においてHCVの増殖が亢進していることが示された。また単核細胞を免疫学的方法により分画し、同様にRT-PCRを行なってどの分画にマイナス鎖HCVが検出されるか検討した結果、主にT-cell、B-cellに検出された。平成8年度の研究では、HCV陽性慢性肝疾患患者におけるHCVに対する抗原特異的キラーT細胞活性の測定に至らなかった。
RNA合成も可能なDNAポリメラーゼ変異体の分離とその生化学的解析

DNAポリメラーゼはデオキシリボヌクレオチドを基質としてDNAを合成し、世代を超えた遺伝情報の伝搬に機能している。(DNA複製・修復)。一方RNAポリメラーゼはリボヌクレオチドを基質としてRNAを合成し、細胞内での遺伝子発現の手段となる(転写)。この二つの現象はセントラルドグマ上独立しているが、役者である両基質と両ポリメラーゼは酷似している。細胞がこの化学的に似通った、しかし生物学的に厳然と区別された作業を執行するためには、確実且つ効率的な両機構の識別機能の保証が前提となる。本研究ではDNAポリメラーゼを用いてこの識別機構を明らかにするため、Taqポリメラーゼ遺伝子を用いてリボヌクレオチドをデオキシリボヌクレオチドと同様に取り組む新規の変異体を同定、解析した。このうち一つ(A661E)は正しい塩基を野生型と全く同じ効率で取り込むにも関わらず、リボヌクレオチドを野生型の15倍の効率で取り組むことができた。さらに、この変異体は誤ったデオキシリボヌクレオチドについても全て10倍程度野生型より効率よく取り込み、フレームシフト型の複製エラー発生頻度も10倍程度高かった。A661E変異体を3次元立体モデルで解析してみると、置換したグルタミン酸が間接的にプライマーDNA3末端と相互作用していると推測された。この状態はDNAポリメラーゼがヌクレオチドを取り込む瞬間に野生型より安定な酵素・基質・DNA複合体を作るのに寄付すると考えられ、その結果リボヌクレオチドの取り込み向上をはじめとする誤ったDNA合成をひきおこすと結論した。今回の実験系によってDNA複製の効率と複製忠実度を分離することが可能になった。DNAポリメラーゼはデオキシリボヌクレオチドを基質としてDNAを合成する。この過程は生物学的には世代を越えた遺伝情報の伝搬に機能している(DNA複製・修復)。一方RNAポリメラーゼはリボヌクレオチドを基質としてRNAを合成する。この過程は転写、もしくは転写に必要な核酸を合成するものであり、細胞内での遺伝子発現の手段である。この二つの現象はセントラルドグマ上独立した作業であるが、その役者である両基質と両ポリメラーゼは驚くほど似ている。すなわち、糖部の3'位の水酸基の有無以外は基本的に同じ基質ヌクレオチドが、1次構造から3次構造まで非常に類似性が高いポリメラーゼが誤りなく相互識別されている。細胞はどのような機構でこの化学的に似通った、しかし生物学的に厳然と区別された作業をとりおこなうことができるのであろうか?RNAウイルスの存在を考慮したとき、複製と転写は共通の機構から分化したことは明らかである。独立した機構が同時に核内で機能するためには、確実且つ効率的な両機構の識別機能の保証が前提となる。本研究ではDNAポリメラーゼを用いてこの基質分子選択機構を明らかにしていくことをゴールとしている。モデルとなるDNAポリメラーゼとしてTaqポリメラーゼを用い、遺伝子にランダムな変異をカセットミュータジェネシス法により導入した。遺伝的相補性を利用して、変異体ライブラリーの中から活性のあるポリメラーゼ変異体のみを得た。この2次ライブラリーの中からリボヌクレオチドをデオキシヌクレオチドと同様に取り込む新規の変異体を一つ同定して現在詳細な生化学的解析を行っている。DNAポリメラーゼはデオキシリボヌクレオチドを基質としてDNAを合成し、世代を越えた遺伝情報の伝搬に機能している(DNA複製・修復)。

本研究ではDNAポリメラーゼを用いてこの識別機構を明らかにするため、Taqポリメラーゼ遺伝子を用いてリボヌクレオチドをデオキシリボヌクレオチドと同様に取り込む新規の変異体を同定、解析した。このうち一つ(A661E)は正しい塩基を野生型と全く同じ効率で取り込むにも関わらず、リボヌクレオチドを野生型の15倍の効率で取り込むことができた。さらに、この変異体は誤ったデオキシリボヌクレオチドについても全て10倍程度野生型より効率よく取り込み、フレームシフト型の複製エラー発生頻度も10倍程度高かった。A661E変異体を3次元立体モデルで解析してみると、置換したグルタミン酸が間接的にプライマーDNA3'末端と相互作用していると推測された。この状態はDNAポリメラーゼがヌクレオチドを取り込む瞬間に野生型より安定な酵素・基質・DNA複合体を作るのに寄与すると考えられ、その結果リボヌクレオチドの取り込み向上をはじめとする誤ったDNA合成をひきおこすと結論した。今回の実験系によってDNA複製の効率と複製忠実度を分離することが可能になった。