hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
離散幾何における組合せ論的手法

・昨年度の研究では、閉曲面の三角形分割を調べる手法として対角変形という操作を開発し、その有効性を示したが、本年度は閉曲面の四角形分割について同様の変形操作を考え、それが染色数を調べる際に極めて強力な手段となることを示した。・離散幾何では、ユークリッド空間に置かれた有限個の幾何的対象に対し、その両側にほぼ同数が分布するような超平面(超平面でほぼ同数に分割する)の存在を問う問題が多数存在する。本年度の研究では、対象が球面である場合について、一般的な解を得た。・離散幾何の問題はグラフの因子問題に帰着することが多い。本年度の研究において、ハミルトン性を調べる手法として知られている閉包操作が、因子を調べる際にも強力な道具になり得ることを示した。本研究では、その他にも多くの知見が得られており、2年度の研究の目的は達せられたと考えられる。本研究は3年という研究期間の中で、離散幾何における組合せ論的手法を発展させ、方法論として確立させることを目的としていた。本年度はその最終年度に当たり、前年度までに離散幾何の諸問題から抽出した組合せ論的特徴を、それぞれ方法論として展開させることを目指した。以下にその研究成果の代表的なものを挙げる。1.図形の直線描画問題が平面グラフのハミルトン性の側面から捉えられることを見出し、これをハミルトンサイクルの問題として特徴づけることに成功した。特に格子グラフがハミルトンサイクルを持つために必要な対角線の数を決定した。2.離散幾何における図形の分割問題は、グラフの部分グラフへの分割問題に帰着されることが多い。本研究は完全グラフ、完全2部グラフのサイクル、bowtie、trefoilなどへの分割、及び一般のグラフのサイクル分解などの問題を解決し、それを離散幾何における方法論として応用した。3.濃淡画像を白黒2値画像として表現する問題をグラフ理論におけるネットワークフローの問題に帰着させ、従来のものとは全く異なるアルゴリズムを開発した。4.Johnsonスキームにおける与えられた直径を持つ最大集合を決定した。この議論は確率論的手法と組合せ論的手法を融合するもので、離散幾何における新たな手法となった。以上のように、本研究により離散幾何の組合せ論的側面に関する多くの重要な知見が得られ、それらを当初の目的の通り方法論として確立することに成功した。
ヒト血清型マンノース結合蛋白の機能とその病態解析への応用性について

マンノース結合蛋白(mannose-binding protein:MBP)を人血清から精製し,そのassay系を確立後,各種体液,正常人および疾患におけるMBPを測定しその病態解析への応用性を検討した。1)精製MBPは2ME下のSDS-PAGEで32kDのバンドを示し,ほぼ純粋であったが,家兎に免疫し抗MBPを作製したところα2-macroglobulinがこれにassociateしていることが分かり,MBPと何らかの関係があることが示唆された。2)3-100歳までの正常人血清1085について測定し正常値を求めた。年齢差があり,若年ほど高く年齢と共に減少した。全体の平均値は1.72μg/ml.3)MBPの生直後の変化をみると,臍帯血は約1μg/mlのMBPを含み既にかなりのMBPレベルを保っているが,生後急速に上昇し,5日目までにほぼ生涯最高値に達した。4)尿や髄液,母乳は血清の1/1000程度で,ほとんどのMBPは血清に存在した。5)慢性感染症で一般に高値をしめし,特に結核は有意に高かった。種々の免疫不全症も有意に高く,慢性の感染を反映するか,または免疫不全の感染防御因子として代替的に発現する可能性が考えられた。6)腎組織におけるMBPの局在を蛍光抗体法で検索すると,糸球体に種々の物質が沈着する疾患ではMBPは主に補体成分とassociateして沈着が見られた。MBPを介した抗体非依存性の糸球体沈着の機序の存在が推測された。本研究で日本人におけるMBPの正常値が設定された。以後各種疾患におけるMBP測定の指標になると考える。α2-macroglobulinのMBP機能発現における調節機構の存在が本研究で示唆された。腎組織における沈着物質の一つにMBPが同定された。腎疾患の発症とMBPの関与の研究の進展が望まれる。ヒト血清からマンノ-ス結合蛋白(serum mannoseーbinding protein:以下MBPと略)をプ-ル血清から分離精製し、これに対する抗体作製を本年度の目標として研究を行った。2.抗MBP抗体作製:上記精製MBPで家兎を免疫し、抗血清を得た。この抗血清は精製MBPと二本の沈降線を、ヒト血清と一本の沈降線を形成した。血清で本抗血清と反応した物質はα_2Mで、精製MBPにα_2Mが含まれることが判明した。抗MBP特異抗体は抗血清をα_2Mを結合したaffinity columnに通し得られた。3.考察:(1)得られた標品はPAGE分析で32kDのMBPを主成分としたが、その他数本のminorなバンドがみられ、その一つはMBPのdimer(65kD)と同定した。残りのバンドの一つ(約80kD)は、α_2ーmacroglobulin(α_2M)であった。(2)このα_2Mは通常のものと分子量、易動度が異なり、各精製過程で常にMBPと挙動を一にしMBPとのinteractionが推測された。(3)精製MBPにα_2Mが常に混入してくるという報告がなく、またこの分子とMBPのinteractionの可能性についての報告もない。しかし、MBP精製標品として報告されているものはほとんどが、今回我々が得たものと同様のPAGEパタ-ンを示す。このことはこれまでの報告者のMBPにα_2Mの混入があったものと考えられる。

今回の研究でこの事実が見いだされたことは、今後のMBPの構造や機能の研究に少なからず貢献すると思われる。平成3年度で確立したマンノース結合蛋白(MBP)測定法を用いて各種の体液,正常(年齢別)および疾患の血清MBPを測定し,MBPの動態について検索した。1)3歳から100歳にいたる正常ヒト血清1085例について測定し,正常値をもとめた。全体の平均値は1.72μg/mlで,10歳間隔で区切り各年令層における平均値は、若年ほど高く,年齢の上昇と共に低下し30歳以降では1.5-1.6μg/ml程度で一定化した。MPB値は年齢因子が高く,その正常値設定には年齢を十分考慮する必要があることが明かとなった。2)MBPの生直後の変化を見ると,臍帯血のMBP値は平均1.03μg/mlで、生下時すでにかなりのレベルのMBPが存在する。生後急激に上昇し,5日目までにほぼ生涯の最高値に匹敵する値に達した。以上から,MBPは生下時すでに存在し,生後1週間以内に最高値に達し,以後漸減する物質であることが分かった。3)髄液や尿,母乳では血清の1/1000程度のレベルで,腹水や胸水は血清の約1/100であった。炎症性の程度の高い胸水,腹水でMBP値が高かったこと,髄液や尿,母乳にはほとんどないことからMBPは主に血清成分として存在するものと考えられる。4)慢性感染である結核ではその平均値は有意に高く,MBPは慢性感染の指標になると考えた。一方,種々の免疫不全症では,正常にくらべその平均値は有意に高く,免疫不全による慢性感染を反映しているのか,または免疫不全の感染防御因子として代替的に発現されるものと推定される。5)腎組織におけるMBPの局在を蛍光抗体法で検討すると,ループス腎炎,膜性増殖性腎炎(type1),IgA腎症などの糸球体にMBPの沈着を示した。腎疾患の発症にMBPを介した抗体非依存性の機序の関与が推測された。
生体適合プラズマ流の機能性ラジカル選択的輸送による滅菌機構

生体適合プラズマ放電部や下流域のラジカル輸送機構およびラジカルの機能性を利用した滅菌機構の解明を行った.これらの結果をもとに,新たな医療用滅菌システムを開発し,工学的学問体系の構築と実用化への展開を図った.これらの結果は,学術論文5件,国内特許6件,国際特許1件にまとめた.得られた研究成果の概要を以下に示す.マイクロ波放電下流域に形成される低温のラジカル流動場を新たに構築した超高感度分光システムにより分析し,作動ガスの励起種やイオンが支配的な領域,作動ガスと周囲ガス混合の領域,極めて微弱な励起種存在域の3つの領域があることを明らかにした.また,ラジカルにより滅菌が可能であることを示すと共に,細胞壁の損傷が死滅因子である事を定量的に明らかにした.この結果は,Applied Physics Lettersに掲載されると共にセレクト論文集に特筆すべき論文として選出された.誘電体バリア放電による医療用カテーテルを模擬した細管内の滅菌システムを開発した.本システムを用いて,医療用滅菌インジケータとして利用されている耐紫外線・耐熱性細菌芽胞を利用して,細管内壁を管壁温度70°C以下,滅菌時間5分以内で滅菌を行えることを示し,低耐熱材質を用いた医療用カテーテル滅菌システムの実用化に目処を付けた,また,ラジカル輸送に関する数値モデルの構築と解析を行い,細管内部に形成される生体適合プラズマ流のストリーマによるラジカル生成プロセスや壁面に帯電した荷電粒子の緩和過程におけるラジカル拡散プロセスについて明らかにした.さらに,励起化学種の拡散・輸送状態の分光解析と流動場の可視化より,細管内部に誘起された流動場がラジカル輸送の要因となっていることを解明した.生体適合プラズマ放電部や下流域のラジカル輸送機構およびラジカルの機能性を利用した滅菌機構の解明を行った.これらの結果をもとに,新たな医療用滅菌システムを開発し,工学的学問体系の構築と実用化への展開を図った.これらの結果は,学術論文5件,国内特許6件,国際特許1件にまとめた.得られた研究成果の概要を以下に示す.マイクロ波放電下流域に形成される低温のラジカル流動場を新たに構築した超高感度分光システムにより分析し,作動ガスの励起種やイオンが支配的な領域,作動ガスと周囲ガス混合の領域,極めて微弱な励起種存在域の3つの領域があることを明らかにした.また,ラジカルにより滅菌が可能であることを示すと共に,細胞壁の損傷が死滅因子である事を定量的に明らかにした.この結果は,Applied Physics Lettersに掲載されると共にセレクト論文集に特筆すべき論文として選出された.誘電体バリア放電による医療用カテーテルを模擬した細管内の滅菌システムを開発した.本システムを用いて,医療用滅菌インジケータとして利用されている耐紫外線・耐熱性細菌芽胞を利用して,細管内壁を管壁温度70°C以下,滅菌時間5分以内で滅菌を行えることを示し,低耐熱材質を用いた医療用カテーテル滅菌システムの実用化に目処を付けた,また,ラジカル輸送に関する数値モデルの構築と解析を行い,細管内部に形成される生体適合プラズマ流のストリーマによるラジカル生成プロセスや壁面に帯電した荷電粒子の緩和過程におけるラジカル拡散プロセスについて明らかにした.さらに,励起化学種の拡散・輸送状態の分光解析と流動場の可視化より,細管内部に誘起された流動場がラジカル輸送の要因となっていることを解明した.本研究は,生体適合プラズマ放電部下流域に形成されるラジカル流動場の機能性を利用した滅菌機構の解明を行い,ラジカル流動場と生体との干渉に関する工学的学問体系の構築と実用化への展開を図る事を目的とする.本年度は,超微弱発光領域の超高感度分光分析および大腸菌の滅菌特性を検証した.超微弱発光領域の分光分析を行うため,放電部からの強い発光を遮断し,乱反射を低減する装置を新たに開発し,フォトンカウンティングシステムによる超微弱発光分光に成功した.また,大腸菌の滅菌特性では,照射温度,照射距離,照射時間の影響について明らかにし,大腸菌の高さや細胞質の溶出濃度を解析することで,滅菌機構の解明を目指した.得られた結果を以下に示す.(1)放電部下流の超高感度分光では,放電部の発光強度と比較して8桁程度小さい発光の計測に成功した.これにより,放電部下流の発光種は,作動ガスであるアルゴンの支配的な領域,空気とアルゴンの混合領域,アルゴン励起原子領域の3つの領域があることが明らかにされた.(2)大腸菌の滅菌特性では,大気圧マイクロ波プラズマ流を利用して,作動ガスにアルゴンのみを用いて滅菌が可能であることを明らかにした.滅菌特性は,温度一定の場合,照射時間が長いほど,また照射距離が近いほど効果が大きく,照射距離が近い場合は放電部からの紫外線効果が大きくなることが明らかにされた.プラズマ流照射により,大腸菌の高さは半分程度となり,また細胞液の溶出の増大が確認されたことより,細胞壁の損傷が死滅因子である事を示した.(3)細管内部に発生させた誘電体バリア放電を利用したプラズマ流により,医療滅菌の指標として用いられている枯草菌芽胞の滅菌が可能であることを明らかにした.印加電圧が10kV以上であれば,3分以内に細管内部の滅菌が可能であり,革新的な医療用基盤技術の基礎資料の提供ができた.
東アジア「知のプラットフォーム」の現状に関する研究

「知のプラットフォーム」は、知識人を引き寄せる磁場である。その磁場では、ある理念が磁力として働き、そこに引き寄せられ出会った知識人は、対話を通じて共に新しい知識を生み出す。本研究は、なかでも(1)国境を越え、(2)学問領域を越え、(3)研究者と実務者(実践者)の境界を越えて創造される、よりよい東アジアのための「超域知」を生み出すプラットフォームを理念型として、戦後東アジアという固有の文脈を背景とした「知のプラットフォーム」の現状を、実証的に捉えることを目的としている。H30年度(2年目)の研究実績は、主要には次の2つである。第一に、1年目の研究を通じて、研究メンバーの間で一定程度の共通理解に到達していた「知のプラットフォーム」の定義を、さらに上述のように精緻化することに成功した。その結果として、研究メンバーひとりひとりの問題意識はいっそう研ぎ澄まされ、3年目の研究計画、なかでも研究のアプローチをより具体的に構想するに至っている。第二に、中国・台湾・韓国(東アジア)出身で元留日学生である知識人(大学で教育・研究に携わる者)へのインタビューを、順調に積み重ねることができた。これらのインタビューを通じて、「知のプラットフォーム」形成の予備段階については多くの実例を収集することができた。このようにして2年目には、全ての研究メンバーが、3年目以降に本格的な研究成果としての論文を執筆するための足場を、確かに固めることができたといえる。H30年度(2年目)には、先に述べたように、東アジア出身の元留日学生たる知識人(大学での教育・研究者)に対するインタビュー調査を重ねた。1年目には台湾の知識人に対するインタビューが中心であったが、本年度は中国を中心に、また韓国の知識人に対するインタビューも行った。その結果として、インタビュー件数は、台湾8件、中国5件、韓国1件となった。なお、当初予定していたアンケート調査(定量調査)は、予算上の制約に鑑み、またインタビューという質的調査を重ねることで本研究の目的は達成できるという見通しが立ったことから、行わないこととした。インタビューとは別に、研究会もおおむね計画通りに実施した。そのうち最も重要な研究会は、2年度目末の2月に行った研究合宿であった。その研究会は、研究を実質的に進展させることを目的に、当初予定していた公開ワークショップに代えて行ったものである。合宿では、ほぼ全ての分担者が参加の上、2名の外部講師も招き、2日間にわたり「知のプラットフォーム」の定義と今後の分担研究計画をインテンシブに議論した。その他、国際文化学会での「日本への留学生と彼らのその後:中国・韓国・台湾の比較の観点から」と題した報告(報告内容は、『ワセダ・アジアレビュー』に掲載)、ならびに渥美国際財団が主催する「第4回アジア未来会議」への参加も計画通り行い、本研究の成果を発信した。また、こうした機会を通じて、より広い範囲の研究者から貴重なフィードバックを得ることもできた。先に述べたように、2年目の研究の主要な実績は、分担研究の計画をより洗練させることができた点にある。より具体的に述べると、分担者は大きく分けて次の2つのアプローチで「知のプラットフォーム」の現状に迫ることになった。第一に、中国、台湾、韓国それぞれを拠点とする国境を越える知のプラットフォームの現状を、その中心人物たる元留日学生に焦点を合わせて分析する。そして第二に、元留日学生がかかわる超域知のプラットフォームの萌芽的事例を、東アジアの知識人が共通に関心を寄せるいくつかのイシュー(歴史問題、国際教育、ポピュラー・カルチャー、移民問題)ごとに、より詳しく検討する。今後本研究は、研究成果の取りまとめ並びに発信に重点を置き、推進していくこととする。3年目の研究会は、形成の予備段階にある「知のプラットフォーム」にとどまらず、実際に形成された、あるいは形成が試みられた「知のプラットフォーム」の実例を分析した結果についての分担者の研究報告を中心とする。その一方で、「知のプラットフォーム」の現状をより的確に捉えるための別の(追加的な)アプローチがあり得るのか、という観点からも、常に研究の全体像を見直し、柔軟に修正していきたい。そうして、4年目に当初の計画通りに論文集を出版することを目指す。本研究は、東アジアの「知のプラットフォーム」の実相を、国境を越える市民の知的交流に焦点を絞り、明らかにすることを目的としている。近代において、知は国民国家を代表する「大知識人」に独占されていた。ゆえに、とりわけ東アジアにおける知的交流は、国家間交流すなわち国益を重視する外交の枠を超えられなかった。これに対して現代は「大知識人」の独占的地位が揺るがされ、すべての市民が知識人でありうる時代である。本研究は、東アジアにもあてはまるこのような現状を踏まえて、市民が産み出した知が国境を越えて共有される空間を「知のプラットフォーム」と名付け、その全貌を描き出し、分析しようとしている。本研究の方法は、(1)社会的平等;(2)環境;(3)地域社会;(4)歴史認識;(5)ポピュラー・カルチャーという5つのイシューに焦点を絞り、日本・中国・台湾・韓国において聞き取り調査とアンケート調査を行う、というものである。本年度(1年目)には、一方で聞き取り調査の枠組みを調整する目的で、台湾で活躍する元日本留学生を主な対象として、パイロット的な聞き取り調査を共同で7件行い、他方でイシュー別の聞き取り調査を、分担者が適宜個別に進めた。また、研究の枠組みの調整を目的とした共同研究会を開催し、東アジアの知的交流に関する先行研究の検討や、プラットフォーム概念の検討などを進めた。

結果として、本年度は合計で7回の共同研究会を行うことになった。3月に行った本年度最後の研究会では、研究代表者および分担者がそれぞれの研究の進捗状況と来年度の計画について報告しあった。上述のように本研究は、研究代表者と分担者が研究の方針(研究の枠組みおよび方法)について綿密に連絡・調整することで、着実に進められている。その結果として、1年目に進捗した研究に基づいて、2年目に研究代表者および分担者がそれぞれに所属する学会や研究会で本研究にかかわる報告を行うことで、より広い範囲の研究者からフィードバックを得る準備を整えることもできた。また、2年目の研究の進め方についても、1年目の最後の研究会で検討済みであり、今後も順調に研究が進捗することが見込まれる。「知のプラットフォーム」は、知識人を引き寄せる磁場である。その磁場では、ある理念が磁力として働き、そこに引き寄せられ出会った知識人は、対話を通じて共に新しい知識を生み出す。本研究は、なかでも(1)国境を越え、(2)学問領域を越え、(3)研究者と実務者(実践者)の境界を越えて創造される、よりよい東アジアのための「超域知」を生み出すプラットフォームを理念型として、戦後東アジアという固有の文脈を背景とした「知のプラットフォーム」の現状を、実証的に捉えることを目的としている。H30年度(2年目)の研究実績は、主要には次の2つである。第一に、1年目の研究を通じて、研究メンバーの間で一定程度の共通理解に到達していた「知のプラットフォーム」の定義を、さらに上述のように精緻化することに成功した。その結果として、研究メンバーひとりひとりの問題意識はいっそう研ぎ澄まされ、3年目の研究計画、なかでも研究のアプローチをより具体的に構想するに至っている。第二に、中国・台湾・韓国(東アジア)出身で元留日学生である知識人(大学で教育・研究に携わる者)へのインタビューを、順調に積み重ねることができた。これらのインタビューを通じて、「知のプラットフォーム」形成の予備段階については多くの実例を収集することができた。このようにして2年目には、全ての研究メンバーが、3年目以降に本格的な研究成果としての論文を執筆するための足場を、確かに固めることができたといえる。H30年度(2年目)には、先に述べたように、東アジア出身の元留日学生たる知識人(大学での教育・研究者)に対するインタビュー調査を重ねた。1年目には台湾の知識人に対するインタビューが中心であったが、本年度は中国を中心に、また韓国の知識人に対するインタビューも行った。その結果として、インタビュー件数は、台湾8件、中国5件、韓国1件となった。なお、当初予定していたアンケート調査(定量調査)は、予算上の制約に鑑み、またインタビューという質的調査を重ねることで本研究の目的は達成できるという見通しが立ったことから、行わないこととした。インタビューとは別に、研究会もおおむね計画通りに実施した。そのうち最も重要な研究会は、2年度目末の2月に行った研究合宿であった。その研究会は、研究を実質的に進展させることを目的に、当初予定していた公開ワークショップに代えて行ったものである。
In-cell NMRによる生細胞内蛋白質分子動態の解析

本研究は,細胞内環境が蛋白質分子の物性や動態に及ぼす影響を調べるための,in-cell NMR法を用いた新しい解析手法の開発と応用に関する研究を行うことを目的とする.細胞内は試験管内の環境とは著しく異なっているため,蛋白質のメカニズムの理解のためには,細胞内環境における立体構造や分子動態を解析する必要がある.In-cell NMRは,生細胞内の蛋白質の物性や動態を原子分解能で解析できる現在唯一の手法であるが,手法として不十分な点も多い.H22年度は,「生細胞中の蛋白質の高次構造解析法」の研究として,NMR測定法,データ処理法などの要素技術にさらなる改良を加えて,大腸菌内濃度が前例の1110程度(0.5mM)の連鎖球菌protein G B1ドメインを用いて立体構造解析を行った.その結果,最終構造の主鎖原子位置のRMSDが0.5Aと,前例よりもさらに高分解能な立体構造の決定に成功した.また,真核細胞中でのin-cell NMRを用いた蛋白質の立体構造解析を目指して,昆虫培養細胞sf9中でGB1蛋白質を発現させ,測定を行うことで非常に良好なin-cell NMRスペクトルを得ることにも成功した.さらに,「生細胞中の蛋白質のダイナミクスの解析」として,高度好熱菌TTHA1718について,大腸菌細胞内試料の^<15>N核のrelaxation dispersion実験とTROSY selected spin-echo実験によるダイナミクス解析を試みた.その結果,大腸菌細胞内のTTHA1718の回転相関時間は約20nsであるが,Rex(線幅に対する化学交換の寄与)は予想に反して非常に小さいことがわかった.本研究は,細胞内環境が蛋白質分子の物性や動態に及ぼす影響を調べるための,in-cell NMR法を用いた新しい解析手法の開発と応用に関する研究を行うことを目的とする.細胞内は試験管内の環境とは著しく異なっているため,蛋白質のメカニズムの理解のためには,細胞内環境における立体構造や分子動態を解析する必要がある.In-cell NMRは,生細胞内の蛋白質の物性や動態を原子分解能で解析できる現在唯一の手法であるが,手法として不十分な点も多い.H22年度は,「生細胞中の蛋白質の高次構造解析法」の研究として,NMR測定法,データ処理法などの要素技術にさらなる改良を加えて,大腸菌内濃度が前例の1110程度(0.5mM)の連鎖球菌protein G B1ドメインを用いて立体構造解析を行った.その結果,最終構造の主鎖原子位置のRMSDが0.5Aと,前例よりもさらに高分解能な立体構造の決定に成功した.また,真核細胞中でのin-cell NMRを用いた蛋白質の立体構造解析を目指して,昆虫培養細胞sf9中でGB1蛋白質を発現させ,測定を行うことで非常に良好なin-cell NMRスペクトルを得ることにも成功した.さらに,「生細胞中の蛋白質のダイナミクスの解析」として,高度好熱菌TTHA1718について,大腸菌細胞内試料の^<15>N核のrelaxation dispersion実験とTROSY selected spin-echo実験によるダイナミクス解析を試みた.その結果,大腸菌細胞内のTTHA1718の回転相関時間は約20nsであるが,Rex(線幅に対する化学交換の寄与)は予想に反して非常に小さいことがわかった.
衛星ネットワークにおける新しいEnd-to-End輻輳制御に関する研究

[具体的内容]End-to-End輻輳制御,特に衛星インターネットにおけるEnd-to-End輻輳制御について,前年度(平成21年度)までの研究成果にもとづいて,Syed Rahman教授(ミネソタ大学),Salahuddin Muhammad Salim Zabir博士(フランステレコム・ジャパン)らとともに著書を執筆している.著書の中で,TCP-Cherry[1]について,そのアルゴリズムの詳細や解析方法,解析結果,シミュレーション方法,シミュレーション結果を述べることで,TCP-Cherryについて周知に努めている.[意義]無線インターネット(特に、衛星インターネット)の性能を革新的に向上させるTCP-Cherryの普及に向け大きく前進したと言える。[重要性]TCP-Cherryは、2008年2月にJAXAより打ち上げられた超高速インターネット衛星「きずな(WINDS)」等の通信性能を飛躍的に向上させることができるため、その重要性は大きい。[具体的内容]提案している衛星ネットワーク向けの新しいEnd-to-End輻輳制御(TCP-Cheery[1])の実現を目的とし、Linux OS上にTCP-Cherryの前身であるEnd-to-End輻輳制御を実装し、衛星ネットワークエミュレータを用いて、衛星インターネットにおける性能の評価を行った。本研究では、Linuxカーネル上にTCP-Peach+[2]を実装した。また、衛星ネットワークエミュレータとしてLinuxのネットワークエミュレータである,NIST Net(http://snad.ncsl.nist.gov/nistnet/)を用いた。[意義]無線インターネット(特に、衛星インターネット)の性能を革新的に向上させるTCP-Cherryの実現に向け飛躍的に前進したと言える。[重要性]2008年2月にJAXAより打ち上げられた超高速インターネット衛星「きずな(WLNDS)」等の通信性能を飛躍的に向上させることができるため、その重要性は大きい。
造影剤の血管透過性を応用する新しいCT診断法の開発-拡散画像による組織特性診断

1.分子量の異なる造影剤の血管透過性の差異に関する検討分子量が異なる市販の造影剤iopamiron(分子量:777.1)とiotrolan(分子量:1626.2)を用い,我々が考案した人工透析用ダイアライザーの血管透過性ファントムにダイナミックCTを行い両造影剤の透過性の差異を検討した.その結果,ダイアライザーの出口近傍部での時間-濃度曲線を比較すると,iopamironではiotrolanに比べ,peak time及び,peak density共に数秒及び,46H. U.低値を示した.これは分子量の低いiopamironが速やかに透過した結果と考えられたが,両造影剤の分子量の差異が700程度では拡散画像をえるには少なすぎると考えられた.そこで,高分子型造影剤として,既に我々が開発したヨード化澱粉(以下IES)を用いて,iopamiron(以下IP)との透過性の差異につき同様の手法で検討した結果,最大peak densityの差異で15H. U.が得られ,以下の実験動物による拡散画像の検討を行った.2.実験動物における拡散画像の診断的意義の検討家兎VX2腫瘍を用いて,IPとIESによるダイナミックCTを行い,両造影剤による時間-濃度曲線及びIPによる曲線からIESによる曲線を差し引いた時間-拡散曲線と組織構造との詳細な対比を行った.その結果時間-拡散曲線の勾配は腫瘍部血管増生度を良く表現し,乏血管性腫瘍の検出にも拡散画像が有用であることが明らかとなった.1.分子量の異なる造影剤の血管透過性の差異に関する検討分子量が異なる市販の造影剤iopamiron(分子量:777.1)とiotrolan(分子量:1626.2)を用い,我々が考案した人工透析用ダイアライザーの血管透過性ファントムにダイナミックCTを行い両造影剤の透過性の差異を検討した.その結果,ダイアライザーの出口近傍部での時間-濃度曲線を比較すると,iopamironではiotrolanに比べ,peak time及び,peak density共に数秒及び,46H. U.低値を示した.これは分子量の低いiopamironが速やかに透過した結果と考えられたが,両造影剤の分子量の差異が700程度では拡散画像をえるには少なすぎると考えられた.そこで,高分子型造影剤として,既に我々が開発したヨード化澱粉(以下IES)を用いて,iopamiron(以下IP)との透過性の差異につき同様の手法で検討した結果,最大peak densityの差異で15H. U.が得られ,以下の実験動物による拡散画像の検討を行った.2.実験動物における拡散画像の診断的意義の検討家兎VX2腫瘍を用いて,IPとIESによるダイナミックCTを行い,両造影剤による時間-濃度曲線及びIPによる曲線からIESによる曲線を差し引いた時間-拡散曲線と組織構造との詳細な対比を行った.その結果時間-拡散曲線の勾配は腫瘍部血管増生度を良く表現し,乏血管性腫瘍の検出にも拡散画像が有用であることが明らかとなった.1.分子量の異なった造影剤の血管透過性の差異をCTにより示現する.(1)人工透析用ホロファイバー型ダイアライザー(クリアランスC^R)を応用した血管透過性ファントームを作製した.ダイアライザーの動脈側から自動注入装置を用いて造影剤を注入し,静脈側には血圧計を介在させ,循環経路内圧を生体の血圧に近似させた.このファントームを水槽内に固定し,ダイアライザー縦断面のdynamic CTを行った.使用造影剤は市販のものを用い,低分子型造影剤はlopamidol(分子量777),高分子型はlotrolan(分子量1626)である.両造影剤によるダイアライザーのdynamic CT画像上の9箇所に関心領域を設定し,時間-濃度曲線を描画させ比較した結果,分子量の低いlopamidolは,lotrolanに比べ,ホロファイバーの透過が速やかであった.このことは,従来の報告にない新しい知見である.しかし,両造影剤にの透過性の差異による造影濃度差はCT値で5H.U.程度であり,分子量の大きさの差が900程度では,subtractionによる拡散画像を得ることは困難である事が示された.(2)同じファントームを用い,更に高分子の造影剤(ヨードエチル化澱粉)とlopamidolによる実験を行った結果透過性の差異による造影濃度差は10H.U.が得られ,今後の実験計画として,この高分子型造影剤を用いて動物実験を実施することとした.1.実験動物を用いた拡散画像CTと最適な撮像方法の検討高分子型造影剤として平均分子量60,000のヨード化澱粉を用い,ファントム実験を行った結果,両造影剤間で著明な透過性の差が見られたため,これを用い動物実験を行った.実験は家兎VX2腫瘍(大腿部)を対象とし,最初に市販のiopamidol 5mlを耳静脈から5秒間で注入し.直後より5秒間隔で85秒間連続的にCTスキャンを行った.更に,この造影剤による組織濃染が消失するのを確認した後,同じ条件下でヨード化澱粉による撮像を行った.得られた両画像上のそれぞれ対応する部位に関心領域を設定し,時間-濃度曲線を求めた結果,両者間に明らかな差が見られ,それぞれの曲線のプラトーに達した時点での画像を当初の計画通りにsubtractionし拡散画像が得られた.2.時間-濃度曲線の分析方法と組織内血管床の評価方法拡散の程度を客観的に評価するため,数値に表す必要がある.

このためには時間-濃度曲線の分析が最適であると考え検討の結果,曲線下面積の算定が最も合理的な評価方法であった.即ち,iopamidolによる曲線下面積からヨード化澱粉による曲線下面積を差し引いた面積を拡散の指標と定めた.組織標本との対比方法として,100倍拡大の顕微鏡写真上で腫瘍,非腫瘍,壊死及び脈管部それぞれの面積を測定する方法を採択した.平成7年度は拡散指標と組織の詳細な対比を行い,拡散画像の診断的意義の確立を図る.1.造影剤の血管外腔拡散と組織内構造の対比VX2腫瘍を移植した家兎大腿部のダイナミックCT画像上で,腫瘍部,非腫瘍部と考えられる部位に関心領域を設定し,得られた時間-濃度曲線で,平成6年度に考案した方法により時間-拡散曲線(iopamidolによる曲線からヨード化澱粉での曲線を差し引いた曲線)を求めた.組織標本として,スキャンスライス面と同一割面上で,関心領域部に一致する部位にヘマトキシリン-エオジン染色を施した.組織学的に腫瘍部であった10部位の100倍率組織標本写真像上で脈管と腫瘍細胞それぞれの総面積比(%)を求め,これと対応する部位の時間-拡散曲線下面積を比較検討した.2.拡散画像の診断的意義に関する評価(iopamidol,ヨード化澱粉による曲線を含めて)腫瘍部と非腫瘍部(筋組織)の識別に関しては,ヨード化澱粉による曲線が最も良く表現した.また,腫瘍部壊死巣に関しても,従来の造影剤と比べヨード化澱粉がより良く表現した.一方,腫瘍部における血管増生の程度は時間-拡散曲線の上昇勾配と良く一致し,特に乏血管性腫瘍部分の診断には拡散画像は有用であった.3.まとめ高分子型造影剤と従来の低分子型造影剤を併用することにより,従来のCT診断と比べより優れた組織特性診断が可能となることが確認された.今回用いた高分子型造影剤は平均分子量60.000であったが,組織内血管床を表現するには大き過ぎることが示唆され,更に低分子の造影剤を用いた検討がより優れた組織特性診断をもたらすものと思われる.
発がん時におけるミトコンドリア遺伝子体細胞変異の蓄積によるがん増殖促進機構

大部分のがん細胞のミトコンドリアDNA(mtDNA)には、体細胞変異が蓄積している。発がん初期段階でmtDNAに変異が生じると変異mtDNAと正常mtDNAが混在した状態から、細胞内で変異mtDNAだけの状態に移行し、ついで変異mtDNAだけをもつ細胞のみの集団に移行する.本研究の目的は、(1)発がんにおける過程におけるmtDNA体細胞変異の蓄積の分子機構を明らかにする。(2)発がん時における変異mtDNAが原因のアポトーシス抑制機構を明らかにする。(3)ミトコンドリア機能が低下するにもかかわらず、細胞増殖が促進される機構を明らかにする。患者のがん組織のミトコンドリアDNAの全塩基配列を決定し、がん細胞と正常細胞のミトコンドリアDNAの配列の違いを比較し、抗癌剤耐性との相関関係を調べ、正の相関関係があることを明らかにした。また、抗癌剤耐性の細胞株のミトコンドリアDNA塩基配列を決定し、そのミトコンドリアDNAを別細胞に移植し、抗癌剤耐性が消失することから抗癌剤耐性はミトコンドリアDNAに存在することを明確にした。さらに抗癌剤耐性細胞を作り出し、その60%にはミトコンドリアDNAの変異が生じており、ミトコンドリアを移植する方法によって抗癌剤耐性が消失することから、これもミトコンドリアに抗癌剤耐性の原因があることを明確にした。抗癌剤はアポトーシスを誘導するので、ミトコンドリアDNAの変異によってアポトーシスが阻害され、がん細胞にミトコンドリアDNAの変異が蓄積することを明確にした。さらに、ミトコンドリア機能が低下することと相関していることを明らかにした。乳酸が上昇しているので、ミトコンドリア機能を代償するために解糖系が亢進していることを明らかにした。私たちは、mtDNA変異がアポトーシスを抑制し、結果的にがん増殖を促進することを示した(Cancer Res 2005 65;1655,Oncogene 2006:25;4768)。(1)前がん段階におけるmtDNAの変異前がん段階においてmtDNA変異が重要な役割をはたすことを予測して、79人の白板症(Oral leukoplakia)患者の組織のmtDNAの全塩基配列を決定した。同時にアポトーシスの頻度をTUNEL染色によって判定した。(a)no mutation、(b)non-sense mutation、(c)異種生物間で相同性が保たれていない部位の変異、(d)異種生物問で相同性が保たれている部位の変異の4つに分類した。(a)+(b)+(c)と(d)のアポトーシス頻度を比較すると(d)では有意にアポトーシス頻度が低下していた(p<0.0001)。(d)の変異はミトコンドリア機能を変化させると判断できるので、ミトコンドリア機能の変化によってアポトーシスが抑制されることが強く示唆された。(2)mtDNA変異による培養細胞のシスプラチン耐性獲得培養細胞においてmtDNA変異によってアポトーシス耐性機構を獲得できるかどうかを調べた。シスプラチン処理してシスプラチン耐性の細胞を分離し、ミトコンドリア活性が低下している20クローンのmtDNAの全塩基配列を決定した。100クローンの内、70クローンには同じD-ループの一塩基挿入が認められた。このmtDNAに変異をもつ細胞において、シスプラチン耐性を獲得したのは、mtDNA変異によるものか、核遺伝子の変異によるものか確認するために、再度シスプラチン処理以前の核と交換した。核を交換した細胞でも、再びシスプラチン耐性(アポトーシス耐性)であったので、mtDNAのD-ループの一塩基挿入によって、アポトーシス耐性を獲得したと結論した。
抗炎症性サイトカインmRNA発現細胞は歯周炎罹患局所でどのように局在しているか

先に歯周炎罹患者の歯肉溝滲出液中にインターリュウキン1(IL-1)活性が極めて高いこと、歯肉組織中にはIL-1 mRNA陽性細胞が数多く存在し、他の炎症性サイトカインのmRNA発現細胞についても報告している(The American Journal of Pathology,1991;Immunology,1992;J Periodont Res,1993)。さらに、本教室の所らはRNase Protection Assayにより、歯周炎歯肉組織中の炎症性サイトカインのmRNAの半定量的な比較を行った。平成7年度は、各種サイトカインIL-1α,IL-1β,IL-2,IL-4,IL-5,IL-6,TNFαのジゴキシゲニン標識RNAプローブを用いてin situ hybridizationを行った。炎症歯肉組織局所でのmRNA発現細胞をカウントし各種サイトカインの発現パターンについて主成分分析を行った。その結果、サイトカインの産生パターンによりTh1タイプとTh2タイプに分けられているが、歯周炎の進んだタイプではTh2タイプの産生するサイトカイン(IL-4,IL-5)の発現が比較的多く観察された。これは、先の本教室山崎らの免疫組織化学的なアプローチでの結果(Clinical and Experimental Immunology,1995)を裏付けたものとなった。歯周組織局所で何が起こっているかを考察する時、サイトカインのmRNA発現の変化を組織学的に調べることは、より発展した見解を得る一助となると考えられる。つまり、歯肉炎から歯周炎への移行や歯周組織破壊の進行度のちがいを、サイトカイン産生パターンの変化と言う見方で理解できる。歯肉の炎症組織中に浸潤しているT細胞のタイプ及びそれらが産生するサイトカインについての今後の研究に新たな示唆を与えた。
顎骨欠損における低侵襲電磁気刺激の基礎実験

口腔外科領域において,腫瘍の外科的切除や外傷などによる顎骨欠損に対して,骨移植を行う事は極めて多い.骨移植の移植材料として,自家骨,また,rhBMP-2と人工材料を組み合わせたものも見られる.人工材料であるヒドロキシアパタイトでは再生された骨は力学的に弱く,未だにこれといった移植法がない.ラットの脳虚血モデルにおいて,致死的虚血負荷を受ける前に,臨床応用可能な電磁波刺激を与える事によって虚血に対する保護作用を獲得する事が分かった.このことは,神経細胞に虚血耐性が起こり,神経再生に結び付くのではないかと考え,これらから,適切な電磁波刺激により幹細胞の分化を制御し,特定の細胞種のみに分化させ骨の再生ができるのではないかと考えた.以上,2点を踏まえ,再生をテーマに置き,骨のリモデリングに関与する骨芽細胞を用い,さまざまな電流の電磁波を作用させ比較検討した.電磁波の特性を知るためにラット副腎髄質褐色細胞腫PC12細胞を用いてパイロットスタディを行った.電磁波(Electro magnetic filed)を作用させ,細胞増殖を見たところ,曝露群と非曝露群と比較すると有意差が認められた.これをふまえ,以下の実験を行った.ラット骨芽細胞は,ラット仔(生後1日)の頭蓋骨から採取した.ラット骨芽細胞に電磁波(Electro magnetic filed)を作用させ,24時間後,48時間後,72時間後での細胞の増殖曲線をみた.コントロールと比較すると電磁波を作用させたラット骨芽細胞では,約1.2倍の細胞増殖が見られた.骨芽細胞に上記条件で電磁波を作用させて,骨芽細胞の分化に出現するアルカリフォスタファーゼ,オステオポイエチン,オステオカルシン,コラゲナーゼのタンパク発現量をウエスタンブロッティングで調べたが,明らかな有意差は認めなかった.今後,これらのタンパクの発現に有意差が出るような電磁波の条件を検索する.口腔外科領域において,腫瘍の外科的切除や外傷などによる顎骨欠損に対して,骨移植を行う事は極めて多い.骨移植の移植材料として,自家骨,また,rhBMP-2と人工材料を組み合わせたものも見られる.人工材料であるヒドロキシアパタイトでは再生された骨は力学的に弱く,未だにこれといった移植法がない.ラットの脳虚血モデルにおいて,致死的虚血負荷を受ける前に,臨床応用可能な電磁波刺激を与える事によって虚血に対する保護作用を獲得する事が分かった.このことは,神経細胞に虚血耐性が起こり,神経再生に結び付くのではないかと考え,これらから,適切な電磁波刺激により幹細胞の分化を制御し,特定の細胞種のみに分化させ骨の再生ができるのではないかと考えた.以上,2点を踏まえ,再生をテーマに置き,骨のリモデリングに関与する骨芽細胞を用い,さまざまな電流の電磁波を作用させ比較検討した.電磁波の特性を知るためにラット副腎髄質褐色細胞腫PC12細胞を用いてパイロットスタディを行った.電磁波(Electro magnetic filed)を作用させ,細胞増殖を見たところ,曝露群と非曝露群と比較すると有意差が認められた.これをふまえ,以下の実験を行った.ラット骨芽細胞は,ラット仔(生後1日)の頭蓋骨から採取した.ラット骨芽細胞に電磁波(Electro magnetic filed)を作用させ,24時間後,48時間後,72時間後での細胞の増殖曲線をみた.コントロールと比較すると電磁波を作用させたラット骨芽細胞では,約1.2倍の細胞増殖が見られた.骨芽細胞に上記条件で電磁波を作用させて,骨芽細胞の分化に出現するアルカリフォスタファーゼ,オステオポイエチン,オステオカルシン,コラゲナーゼのタンパク発現量をウエスタンブロッティングで調べたが,明らかな有意差は認めなかった.今後,これらのタンパクの発現に有意差が出るような電磁波の条件を検索する.
重度骨吸収患者へのインプラント治療のための骨増生と荷重負荷の影響の解明

ヒトのCT画像からソリッドモデルを作成し有限要素解析を行った.骨補填材のヤング率が増加すると,補填材中の応力は増大し,周辺骨の応力は減少することが明らかとなった.また,ひずみエネルギー密度の集中はインプラント周辺に存在し,ひずみエネルギー密度によるインプラント周辺での骨再生状態の予測の可能性が示唆された.また,骨補填材の存在は,インプラント周辺での骨吸収の危険性を低減し,さらにインプラント周辺で骨再生を促進する可能性が示唆された.ヒトのCT画像からソリッドモデルを作成し有限要素解析を行った.骨補填材のヤング率が増加すると,補填材中の応力は増大し,周辺骨の応力は減少することが明らかとなった.また,ひずみエネルギー密度の集中はインプラント周辺に存在し,ひずみエネルギー密度によるインプラント周辺での骨再生状態の予測の可能性が示唆された.また,骨補填材の存在は,インプラント周辺での骨吸収の危険性を低減し,さらにインプラント周辺で骨再生を促進する可能性が示唆された.【目的】本研究は歯科インプラント周囲組織の治癒を阻害せず、osseointegrationの獲得を促進させる荷重の閾値があるという仮説を立て、インプラント埋入直後の荷重負荷がインプラント周囲骨の治癒に与える影響を検討することを目的として、イヌを対象とした基礎実験を行った。【方法】18ヵ月齢、体重10kgの雌性ビーグル犬6頭の上下顎前臼歯部を抜去し、8週後に下顎左右前臼歯部にそれぞれ3本のインプラントを埋入した。荷重負荷装置を用いて、3本のうち1本を荷重なし(ON)、残りの2本に10Nまたは50Nの2種類の側方荷重負荷を1Hz 1800cycle/日で週2回,3週間行った.また,埋入時,1週後,2週後に蛍光ラベリング剤を投与した。3週目に屠殺し、インプラント周囲組織を組織学的および形態計測学的に評価した。【結果】ON群および10N群では、感染所見もなく、骨接触状態も良好で、インプラント表面に新生骨の直接接触が認められた。蛍光染色ではインプラントネック部先端に向かって広い範囲で骨形成がみられ、さらに、10N群では実験期間を通して蛍光強度がコントロールのON群よりも強かった。それに対して50N群では,ON群および10N群と比較してチタン表面への新生骨の直接接触が認められる部位は少なく、骨接触が得られなかった部位に炎症性細胞の浸潤を認めた。また、蛍光染色ではインプラントネック部での骨形成は認められず、骨形成が認められる部位でもコントロールと同程度の蛍光強度であった。骨接触率および骨密度の計測を行った結果、10N群の値は他の群と比較して有意に高く、50N群の値は有意に低かった。【結論】荷重量によってインプラント周囲骨の術後の早期治癒を促進させる可能性が示唆された。九州大学動物実験倫理委員会の承認を得た後,18ヵ月齢,体重10kgの雌性ビーグル犬6頭の上下顎前臼歯部を抜去し,8週後に下顎左右前臼歯部にそれぞれ3本のインプラントを埋入した.荷重負荷装置を用いて,3本のうち1本を荷重なし(ON),残りの2本に10Nまたは50Nの2種類の側方荷重負荷を1Hz 1800cycle/日で週2回,3週間行った.また,埋入時,1週後,2週後に蛍光ラベリング剤を投与した.3週目に屠殺し,インプラント周囲組織を組織学的および形態計測学的に評価した.また,骨ブロックのCT撮影を行い,得られたデータから,即時荷重の状況を想定して接触を考慮したFEMモデルを作成し,インプラントとの界面における骨のひずみ解析を行った.FEM解析の結果,50N群におけるひずみ量は3700μεであり,Frostの理論における骨吸収を引き起こす領域に相当する値であった.組織学的には,他の群と比較してチタン表面への新生骨の直接接触が認められる部位は少なく,ネック部では骨吸収が進み,炎症性細胞の浸潤を認めた.また,蛍光染色ではインプラントネック部での骨形成は認められず,骨形成が認められる部位でもON群と同程度の蛍光強度であったことから,in vivoでの骨吸収部位とFEM解析でのひずみの集中部位が一致することが示唆された.それに対して10N群におけるひずみ量は200μεであり,Frostの理論における骨量増加を起こす領域に相当する値よりはやや低い値であるが,組織学的には感染所見はなく,骨接触状態も良好で,チタン表面に新生骨の直接接触が認められ,蛍光染色ではインプラントネック部から先端に向かって広い範囲で骨形成がみられた.さらに,骨接触率および骨密度はON群と比較して有意に高い値となった(図1).補綴領域では基本的に力を避ける考え方が従来主であったが,適正な荷重を与えることで,osseointegrationの獲得ならびに骨質の改善に寄与することが示唆された.重度骨吸収患者へのインプラント治療のための骨増生と荷重負荷の相関を解明するために以下の動物実験および有限要素解析を行った。18ヵ月齢,体重10kgの雌性ビーグル犬

6頭の下顎左右前臼歯部にそれぞれ3本のインプラントを埋入し、荷重負荷装置を用いて,3本のうち1本を荷重なし(0N),残りの2本に10Nまたは50Nの2種類の側方荷重負荷を3週間行った.また,骨ブロックのCT撮影を行い,得られたデータから,FEMモデルを作成した.10N群におけるひずみ量は200μεであり,Frostの理論における骨量増加を起こす領域に相当する値よりはやや低い値であるが,組織学的には感染所見はなく,骨接触状態も良好で,チタン表面に新生骨の直接接触が認められ,蛍光染色ではインプラントネック部から先端に向かって広い範囲で骨形成がみられた.さらに,骨接触率および骨密度は0N群と比較して有意に高い値となった有限要素解析の条件は以下の通り。インプラント:直径4mm,長さ16mm E=108GPa n=0.28 (チタン合金)補填材:充填量-空隙部分に高さ10mm E=0.69, 1.6, 5.5, 9.5GPa n=0.4節点数11354要素数47073結果として、充填材のヤング率が増加すると,充填材中の応力は増大し,周辺骨の応力は減少すること、骨補填材のヤング率が増加すると骨周辺の応力は減少することが明らかとなった。また、ひずみエネルギー密度の集中はインプラント周辺に存在し,集中領域の形状は再生骨の形状に類似していることが明らかとなり、ひずみエネルギー密度によるインプラント周辺での骨再生状態の予測の可能性が示唆された。また、骨補填材の存在は,インプラント周辺での骨吸収の危険性を低減すし、インプラントに安定性をもたらすこと、さらにインプラント周辺で骨再生を促進する可能性が示唆された現在骨増生を行う前段階として、骨増生を行わない状態での荷重負荷と骨吸収の相関を明らかにしたところである。今後、実験的に骨欠損を作成し、骨増生を行った上で荷重負荷実験を行う予定である。24年度が最終年度であるため、記入しない。現在、骨増生を行わない状態での荷重負荷と骨吸収の相関を明らかにしており、さらに適正な荷重で骨量が増加することも明らかにしている。今後、実験的に骨欠損を作成し、骨増生を行った上で荷重負荷実験を行う予定であり、これにより、通常骨増生後に荷重を負荷しないという考えが一般的であったが、適正な荷重負荷により骨増生部位の骨の形成を促進させることができる可能性がある。
蛋白質の細胞内輸送に関与する酵母Usol遺伝子産物の解析

酵母のUsol蛋白は1790アミノ酸よりなる大分子量の親水性蛋白で、カルシウム結合配列をもちC末端側約半分でαヘリックスのcoiledcoil二量体を形成していると予想されている。温度感受性uso1変異株では制限温度で小胞体からゴルジ体への蛋白質細胞内輸送が止まり核や小胞体の構造異常化がおこることから、Usol蛋白は小胞体ーゴルジ体間の小胞輸送に関与する。Usol蛋白の機能を明らかにするため、抗Usol抗体を用いてUsol蛋白の形状と局在性について検討を行なった。大腸菌で生産して2種のUsol部分融合蛋白或いはカルシウム結合配列を含む合成ペプチドを抗原として得た3種の抗体はいずれも、酵母菌体破砕液をSDS/PAGEで分画してWestern blotすると、同じ200Kの蛋白質と反応した。200Kの蛋白はCoomassie blue染色でも検出されるので比較的多量に酵母に存在する蛋白である。いずれの抗体も酵母細胞破砕液から未変性のUsol蛋白を直接に沈降させることはできず、免疫沈降にはSDS等による変性が必要であった。約200Kの分子量の抗Usol抗体と反応する蛋白のSDS/PAGEでの挙動は、菌体破砕液の調製法によって変化し、溶菌酵素でスフェロプラスト化してから破砕した場合は1本だが、集菌した細胞を直接ガラスビ-ズで破砕したときには2本認められた。スフェロプラスト化は細胞の諸活性を低下させるので、Usol蛋白のリン酸化等による修飾の有無がバンドの数に反映されている可能性が考えられる。Usol蛋白の細胞内局在性を調べるために遠心分画すると、いずれの調製法で調製した溶菌液の場合も、10,000xg,60分の遠心では完全に上清にあり、100,000xg,60分の遠心ではおよそ半分が沈殿に、残りは上清の下の方にあった。界面活性剤によりこの分布は影響を受けないことから、沈降は膜成分との結合によるのではない。このことはUsol蛋白が細胞内でなんらかの構造体を形づくって働いていることを示唆している。
トロイライトの高圧相転移に関する研究

硫化鉄の高温高圧下の挙動を明らかにすることは、地球型惑星の内部構造を理解する上で、非常に重要であるが、これまでの研究は高温高圧下の多くの制約条件下で行われてきた実験によるため、その詳細は明らかでない。そこで、本研究では、実験計画の容易な研究室X線源と近年急速に発展した放射光X線とを用いた高温高圧実験手法を効率的に用い、硫化鉄(FeS)の相転移を中心とした高圧挙動を、結晶化学的立場から明らかにすることを目的とし以下のような結果が得られた。まず7GPa以上の高圧力下で存在する構造が未知の高圧相のX線観察をおこない、その構造がNiAs型関連構造を有する単斜晶系に属することを明らかにした。さらにその圧縮挙動および電気抵抗の圧力依存性から、この高圧相中の鉄イオンがロースピン状態にある可能性を示した。また16GPa, 800°Cの温度圧力条件下での相平衡関係を調べ、4種類の相を確認し、それぞれの層の安定域を確定した。今回得られた温度圧力相図は、従来報告されている物と以下の2点で大きく異なっている。まず従来この温度圧力領域では5種類の相が存在しているとされていたが、この内のMnP型相は今回の研究では見出されなかった。また不自然な相境界が提唱されていたこれまでの相図とはことなり、今回は矛盾のない相図が得られた。今回の研究で得られたFeSの基本的な高圧下のデータは、地球型惑星の内部構造を理解するための重要な位置を占めると考えられる。
手書き文字オンライン入力機能をもつ書写CAIシステムの研究

報告者等は、以前からオンライン文字認識手法を利用する、新しいタイプの書写(書き方)CAIシステムを開発し、その実用的な利用法を提案してきた。今回の研究課題では、より実用性の高い書写CAIへの発展を目的とし、以下に述べる成果が得られた。1.手書き文字表示法の改善、開発これまでは、一文字データの座標点列をそのまま線画で表示しており、文字を拡大表示したときなどには、量子化による点、画の粗さが不自然であった。今回、スプライン近似関数、フーリエ記述子法によるストロークの平滑化、点画を太めて表示する手法を開発し、自然な書き味のする文字表示を可能にし、ヒューマン・インターフェイスの改善を図った。2.標準字体漢字データベースの拡張・整備これまでのシステムで取り扱える字種は、教育漢字996字、ひらかな、かたかなを含めて約1000字の手本文字であった。今回、常用漢字までに拡張、約2000字の手本文字データベースの充実を図った。3.手書き文字風ワープロの試作ワープロの普及により、小、中学校でも児童への伝達通知文書にも活字体文字が多くなってきた。字の書き方、整った字を書く練習を最も必要とする時期の児童にとっては、この状況は好ましい風潮とはいえない。本システムの手本手書き文字データベースを利用し、手書き風ワープロ文書の作成を可能にした。筆記速度、筆圧など、文字の動的特徴を評価できる書写CAIへの発展、入出力インターフェースの改善など残された課題である。本システムは、国際化を迎えた現在、外国人のための日本語学習用CAIとして有望である。