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代数的符号理論の研究とそのモジュラ形式の理論への応用

私は符号の重み多項式とモジュラ形式の相互間の応用を行っている。平成16年度に得られた結果として次の二つを述べたい。一つ目の結果はY.Choie(ポハン工科大学)との共同研究から得られたものである。種数1の場合について少々詳しく述べ、種数2の場合は対応する結果のみ述べることにする。二元体上の任意の自己双対重偶符号の重み多項式は二つの符号、ハミング符号とゴーレイ符号の重み多項式の同重多項式として表すことができる。ハミング符号とゴーレイ符号のそれぞれの重み多項式を一つの代数的独立な変数とみて、先に述べた同重多項式に現れる係数をみると、分母に素因子として2、3、7を持つ有理数が表れることがあり、それら以外の素数は表れない。種数2の場合は、2、3、5,7,11,41である。次にC.Poor(Fordham大学)、D.Yuen(Lake Forest大学)との共同研究から得られた結果を述べる。Broue-Enguehard写像とは任意の種数に対して定義される、重み多項式環からモジュラ形式環への準同型写像である。以前、種数4、重み多項式の次数が24の場合にこの写像の核を与えた(Freitag-Oura)。これは多項式としてはゼロではないが、2次のテータ定数を代入するとモジュラ形式としてゼロになるというものである。我々は類似の結果を種数4、重み多項式の次数が32の場合に与えた。これは5個の関係式からなるものである。Broue-Enguehard写像の核ではないが、種数6、重さ12の尖点形式も具体的に与えることができた。さらに、長さ24の自己双対重偶符号は9個あるが、それらの重み多項式が線型独立であるための必要十分条件は種数が6以上であることもわかった。同値な符号の重み多項式は一致することが知られている。しかしながら非同値な符号でも同じ重み多項式をもつことがある。そこで一種類の重み多項式をとった場合、どの程度符号の同値性を判定できるかが問題になる。私はI.Duursma氏とこの問題に対して取り組んだ。現在も進行中であるが、我々が取り上げた種類の重み多項式が生成する次数付き環の構造を決定することができた。それは種数2の完全重み多項式の変数を特殊化して得られる重み多項式である。これはG.Nebe氏の指摘通り有限群の不変式環と捉えることもできる。3つの代数的独立な元があって、それらのなす重み付き多項式環上自由な加群である。これは有限群の不変式環であるという事実から得られる一般的事実である。様々な種類の重み多項式があり、それらの生成する次数付き環の構造が決定されいる。それらは有限群の不変式環と一致する場合が多い。更に有限群の不変式環は有限生成であることが知られている。私はhigher weightenumerator達の生成する環を考え、適当に生成元達を操作することにより無限生成環が得られることを証明した。証明方法はhigher weightenumeratorが持つ恒等式を利用するものである。1.符号の重み多項式からジーゲルモジュラ形式への写像(Broue-Enguehard写像)と、ジーゲルモジュラ形式から古典的不変式環への写像(井草の準同型写像)を合成することにより、有限群の不変式環から(無限群である)2次特殊線型群の不変式環(古典的不変式環)への写像が得られる。種数が1と2の場合にこの写像を具体的に書き下した。種数1の場合は、2変数多項式環から3変数多項式環への写像、種数2の場合は4変数多項式環から5変数多項式環への写像となる。この写像は変数が増えるかわりに多項式としての次数が減る。2.符号の重み多項式は有限群の不変式と密接な関係がある。重み多項式を個々に考えるのではなく、それらが生成する環(重み多項式環)を考えると有限群の不変式環と一致する場合が知られている。ところで、一般に有限群の不変式環は有限生成な環であり、またコーエン-マコーレーという性質をもつ。私は以前、ある種の重み多項式の生成する環を考え、コーエン-マコーレーではない次数付き環を与えたが、符号から得られる環で有限生成ではないものを与えた。3.特に符号理論やモジュラ形式の理論にこだわらずに、不変式環に対する研究も行ってきた。最近、興味をもって取り組んでいるのは、様々な有限群に対して、その不変式体を具体的に決定することである。特にその体が有理函数体となるか否か(有理性の問題)、に興味がある。ここでは基礎体を有理数体や代数体として考える。陸名雄一氏(東京都立大)との共同研究。

ハミング符号とゴーレイ符号のそれぞれの重み多項式を一つの代数的独立な変数とみて、先に述べた同重多項式に現れる係数をみると、分母に素因子として2、3、7を持つ有理数が表れることがあり、それら以外の素数は表れない。種数2の場合は、2、3、5,7,11,41である。次にC.Poor(Fordham大学)、D.Yuen(Lake Forest大学)との共同研究から得られた結果を述べる。Broue-Enguehard写像とは任意の種数に対して定義される、重み多項式環からモジュラ形式環への準同型写像である。以前、種数4、重み多項式の次数が24の場合にこの写像の核を与えた(Freitag-Oura)。これは多項式としてはゼロではないが、2次のテータ定数を代入するとモジュラ形式としてゼロになるというものである。我々は類似の結果を種数4、重み多項式の次数が32の場合に与えた。これは5個の関係式からなるものである。Broue-Enguehard写像の核ではないが、種数6、重さ12の尖点形式も具体的に与えることができた。さらに、長さ24の自己双対重偶符号は9個あるが、それらの重み多項式が線型独立であるための必要十分条件は種数が6以上であることもわかった。
オンライン学習コミュニティログからのソーシャル・アティテュードの抽出と分析

現在、Webの発達により、大量かつ多種の情報資源が蓄積されている。テキストデータは、そのような情報資源の中でも、重要な位置を占め、これを新たな応用へと役立てることが、学術的、社会的に急務の課題となっている。本研究では、とりわけ、学習、知識交換コミュニティに焦点をあて、テキストから人々のコミュニケーションの特徴を明らかにするとともに、有効な分析手法の検討を行った。本年度は、オンライン学習コミュニティログデータならびにYahoo!知恵袋データを利用し、1.基礎データの整備ならびに特徴量の計量、2.多変量解析ならびにネットワーク分析を利用したコミュニティの特徴分析、以上を行った。整備されたデータセットが提供されているYahoo!知恵袋データについて、先行して分析を行うこととし、カテゴリーごとに質問者-回答者グラフを作成、集中度指標を計算したところ、コミュニケーションタイプ(知識交換、相談、議論)別に、コミュニティの質問者・回答者の分布構造が異なるという知見を得た。これは、AdamicらがYahoo! Answersについて、異なる指標を用いて示した知見と整合的なものであり、コミュニケーションタイプ別のコミュニティ構造の差異を明らかにするものである。以上は、オンライン・コミュニケーションの様態を明らかにし、ソーシャル・アティテユードを指標化するための基礎的な知見にあたる。次年度以降、本年度の成果をもとに、プログやTwitter等、多種CGMデータとの比較も取り入れることで、オンライン・コミュニケーションの様態をより包括的に明らかにし、また、ソーシャル・アティテュードの指標化を行うこととする。これによって、円滑なオンライン・コミュニケーションの促進に資することを目指す。本年度は、昨年度に引き続き、オンライン学習コミュニティログデータならびYahoo!知恵袋データの整備、分析を行うとともに、これらの分析に有効な分析手法の検討を広く他のデータセットをも利用して行った。Yahoo!知恵袋データについては、PCや恋愛相談等、質問のカテゴリー、あるいは、優れた回答(Best answers)と通常の回答(Normal answers)、これらの文体的特徴量の差異を検討し、それぞれの特徴を明らかにした。また、分析手法の検討に関しては、広く多種のテキストを対象とし、特定の品詞の分布特徴量、共起にもとづく諸指標、質的なカテゴリー作成にもとづく諸指標等の、テキスト解釈への有効性を検討した。同時に、この主のタスクへのランダムフォレスト機械学習法の有効性を確認した。本研究全体を通じて、ソーシャル・アティテュード抽出、分析という当初の研究目的のうち、基礎的な特徴量の計量や諸指標の有効性の検討、これらの部分については、有力な成果を得た。今後さらに、一部のデータについては、整備、分析の結果を発表する予定である。さらに、本研究で得られた成果をもとに、ソーシャル・アティテュードを任意のテキストから自動的に抽出、分析するシステムの構築を目指したい。
イネ花粉形成・成熟と冷温障害に関する細胞組織学的研究

1.本研究課題はこれまでの諸研究を踏まえながら、比較的新しく確立された光学顕微鏡、蛍光顕微鏡およびクライオ走査電子顕微鏡の方法を用いてイネの葯と花粉の発達の様相を探る一方、冷温による障害的な影響について解析しようとしたものである。2.バルクの材料の蛍光顕微鏡観察により、葯における葉緑体の赤色の自家蛍光およびフルオステイン染色による葯壁の青色の蛍光、花粉外殻の黄色の自家蛍光、FDA染色による花粉のエステラーゼ活性の蛍光発色の観察を、それぞれおこなった。花粉の充実度をヨードヨードカリ法による光学顕微鏡観察法で確かめた。葯の裂開の様子も観察した。3.柱頭上での花粉の受粉から発芽にいたる過程の変化を、実体顕微鏡、蛍光顕微鏡およびクライオ走査顕微鏡で、それぞれ明確にした。4.花粉の発達および充実する過程を、準超薄切片法による光学顕微鏡、蛍光顕微鏡観察ならびに凍結割断法によるクライオ走査電子顕微鏡観察により把握した。5.穂ばらみ期後の冷温処理の影響として、葯の列開不良、花粉の未発達と成熟異常、柱頭への付着と花粉発芽数の減少傾向および種実発達初期における雌ずい内での幼胚の異常などを認めた。6.これまでの光学顕微鏡や実体顕微鏡による観察に蛍光顕微鏡やクライオ走査電子顕微鏡による観察を併用することにより、葯や花粉の生育や退化の様子、ならびにこれらの変化して行く過程をより的確に捉えることができると判断されたので、今後イネ作物体への冷温処理の期間、時期および処理条件などを変えてさらに検討することを課題として提起した。イネ品種金南風、農林20号、染分けおよびハヤユキを用いて、作期を早中晩の3期に分けてポット栽培し、その生育経過を調査し、出穂期よりファイトトロン内で冷温処理(日中20°C、夜間15°C)した。開花期にこれらの植物体の小穂を強勢花と弱勢花の穂上位置を区別しながら採取し、実体顕微鏡下で解剖し、染色処理した後、葯や花粉の形態を観察し、花粉の活性(FDA反応)および生存率などを調査した。耐冷性の比較的弱い品種金南風や農林20号では早期栽培の対照区においても花粉の退化や形態的な異常が観察された。冷温処理により澱粉型花粉の糖型花粉への変化の遅延や異常などが観察された。対照区の材料を用いて花粉発達過程を経日的に観察したところ、花粉成熟の経過に関する従来の認識や誤りや情報の不足に気付いた。そこで対照区および冷温処理区の採取した材料から高解像度光学顕微鏡観察のために準超薄切片法による試料調製を行った。試料より厚さ0.5μm以下の切片を作製し、スライドグラス上に載物し展着後、脱樹脂処理を施し塩基性フクシンやチオニンなどで染色し、オイキットで封入し、組織標本とした。この試料調整法により花粉の成熟過程の詳細な光学顕微鏡観察ができることが明らかとなった。引き続いてこの調整法による切片の蛍光顕微鏡観察のための染色法を検討した。しかし蛍光顕微鏡観察にはむしろ従来著者らが用いている水溶性メタアクリル樹脂(GMA)による包埋法のほうがむしろ良い結果が得られた。これは後者のほうが切片が厚く(1-2μm)、このために材料がより多く存在しているためと考えられた。走査電子顕微鏡観察には凍結活断法をこころみ、これが成熟期の花粉断面を生に近い状態で観察するために有効であることを見出した。イネの花粉観察のための従来の試料調製法には問題点のあるのことが指摘されており、著者もこれを完全に克服できる状態には至っていないが、上記のような諸方法を組み合わせて用いることにより、ア-テイファクトを除きながら成熟期の花粉観察を行うことができる目途をつけた。そして目下、花粉成熟過程の詳細な観察を行いつつある。

本研究の目的は、受精能力をもつ正常な花粉および冷温などにより障害を受けて受精能力を失なってしまう花粉の生成機構について、新しい光学顕微鏡および電子顕微鏡の手法を用いて解析し、花粉の受精能力保持に関する基礎的な知見を得ようとするものである。このためイネ花粉の発達過程についてこれまでの研究を踏まえながら、高解像光学顕微鏡およびクライオ走査電子顕微鏡による観察を深め、特に情報の少ない開花期の花粉における知見を集積する。一方穎花の冷温およびジベレリン処理里等による花粉の異常について詳細な観察を行い、これら性状および異常な花粉の生成過程を比較し検討しようとするものである。本年度には、前年度の進展状況を踏まえて、イネ花粉の発達および成熟の過程をエポキシ系およびアクリル系の樹脂による準超薄切片法で試料調製して光学顕微鏡観察するとともに、クライオ走査電子顕微鏡を用いた観察を行った。また冷温処理およびジベレリン処理した植物体の花粉や穎花の形態的様相を解剖学的な手法により解析した。これらの観察の結果から、澱粉花粉から糖型花粉への変化について従来の認識に誤りがあることが明らかとなった。この点をさらに多角的に検討する必要が出てきた。また今後、成熟花粉と異常花粉の差異を再評価することが必要となってきた。そこで花粉稔性の評価に加え、生きた状態の花粉のバイアビリテイなどの把握、さらにこれらの花粉に対する透過電子顕微鏡法や免疫組織化学法による詳細な検討を引き続き行っている。1.本年度にはこれまでの試験結果を踏まえながら、比較的新しく確立された光学顕微鏡、蛍光顕微鏡およびクライオ走査電子顕微鏡の方法を用いてイネの豹と花粉の発達の様相を探る一方、冷温による障害的な影響について解析しようとした。2.パルクの材料の蛍光顕微鏡観察により、葯における葉緑体の赤色の自家蛍光およびフルオステイン染色による葯壁の青色の蛍光、花粉外殻の黄色の自家蛍光、FDA染色による花粉のエステラーゼ活性の蛍光発色の観察を、それぞれおこなった。3.柱頭上での花粉の受粉から発芽にいたる過程の変化を、実体顕微鏡、蛍光顕微鏡およびクライオ走査顕微鏡で、それぞれ明確にした。4.花粉の発達および充実する過程を、準超薄切片法による光学顕微鏡、蛍光顕微鏡観察ならびに凍結割断法によるクライオ走査電子顕微鏡観察により把握した。5.穂ばらみ期後の冷温処理の影響として、葯の列開不良、花粉の未発達と成熟異常、柱頭への付着と花粉発芽数の減少傾向および種実発達初期における雌ずい内での幼胚の異常などを認めた。6.これまでの観察結果を総合的に考察し、研究成果を報告書としてまとめた。なお本研究課題を行うに当たり、高性能かつ高解像の光学顕微鏡システム(オリンパスBX50およびPM30写真撮影装置)を講入したが、これらは上記の研究に大いに貢献するものであった。
原田病の免疫学的研究

【目的】原田病は日本人に多くみられるぶどう膜炎である。我々は原田病の髄液細胞、前房内炎症細胞の細胞表面マーカーは、末梢血にくらべT細胞が有意に多く、活性化T細胞、ヘルパーT細胞、メモリーT細胞が局所免疫については重要な役割を持っていることを報告してきた。末梢血、髄液細胞とこれらの細胞に関してFas抗原の発現率を検討した。【対象、方法】原田病と診断された新鮮例の髄液細胞、末梢血を治療前に採取した。これらのリンパ球細胞表面マーカーを二重染色し、フローサイトメトリーにて解析した。末梢血については、正常人とも比較検討した。【結果】患者髄液細胞のリンパ球におけるFas発現率は患者末梢血と比較し増加していた。患者髄液細胞ではCD4陽性細胞の占める割合は、患者末梢血と比較し高く、Fas発現率も85.6%と有意に高かった。また患者髄液細胞ではCD45RO陽性細胞のFas発現率は96.3%と高く、患者末梢血と比較し有意に高かった。患者末梢血のFas発現率は、正常人末梢血と有意差はなかった。【結論】炎症の主座である患者髄液細胞のリンパ球におけるFas発現率は、いずれも患者末梢血と比較すると増加していた。患者髄液細胞のCD4陽性細胞であるヘルパーT細胞が炎症の主体であり、髄液細胞中に出現する炎症細胞においては、CD8陽性細胞、CD19陽性細胞も活性化されていました。
太陽磁場の状態遷移：電磁流体計算で探る太陽活動のグランドミニマムへのトリガー

本研究の目的は、太陽活動のグランドミニマムの背後に潜む物理機構を電磁流体計算で解明することである。その際、系の粘性と熱拡散、回転率の大きさをパラメトリックに変化させることで、熱対流が作る乱流場の「揺らぎ」の大きさをコントロールし、乱流場の統計的振る舞いとグランドミニマムモードの発現の関係を調べることを目標にする。平成30年度は以下の2つのトピックスについて研究を進めた:1熱対流が作る乱流構造とその揺らぎに及ぼすRa数の影響の定量化(天文学会2019春季年会での口頭発表)2ニュートリノのカイラル対称性の破れに起因したダイナモ効果の調査(Physical Review D誌への掲載)1に関しては,まず局所駆動型熱対流と表面冷却駆動型熱対流について、乱流構造の違いを調査した。従来研究では,前者の機構が太陽の内部熱対流を駆動していると信じられてきたが、本研究の結果、後者の機構で駆動される熱対流の方が、太陽表面で観測される対流速度スペクトルと整合的であることがわかった。表面冷却駆動型の熱対流による輸送やダイナモ効果は、従来理論が拠り所としてきた勾配拡散型のモデルでは記述できないこともわかった。2に関しては、従来の天体ダイナモ理論の中では全く考慮されてこなかった「ニュートリノのカイラル対称性の破れ(=左巻きのみ存在)」に起因したダイナモ効果の研究である。カイラリティの対称性が崩れた状況下において「カイラルプラズマ不安定性」と呼ばれる不安定性が励起されることは従来の線形理論研究でわかっていたが、我々は初めてその存在と非線形段階での振る舞いをシミュレーションで定量的に示し、太陽よりもさらに高密度な天体、例えば超新星内部等で、磁場の生成・増幅に寄与することを明らかにした。この研究成果はPhysical Review D誌にて出版済み(Masada et al. 2018)である。申請段階は太陽熱対流は局所駆動型だと考えてきたが、平成30年度の研究で、むしろ冷却駆動型だと考えるべきだということがわかった。これは、乱流場の統計的揺らぎの観点からは、当初想定していたよりもさらに複雑なモデリングが必要になったことを意味しており、若干の計画の修正は必要である。一方、太陽内部熱対流に対する理解が深まった点や、カイラル対称性の破れに起因した新たなダイナモ効果を定量化した点も考慮すると、天体ダイナモとその励起モードの本質的理解の観点からは、本研究自体はおおむね順調に進展していると考えている。令和元年度は、種磁場を加えた電磁流体的な熱対流ダイナモ計算を行う計画である。当初計画では、局所駆動型の熱対流モデルのみを想定していたが、それに加えて表層冷却駆動型熱対流の場合のダイナモについても調べる必要がある(平成30年度の研究でむしろ後者の方が太陽の熱対流モデルとしては適切な可能性が高くなった)。局所駆動型と冷却駆動型の両熱対流ダイナモモデルでレイリー数(Ra数)をパラメトリックに変化させることで、励起されるダイナモモードやモード間遷移に及ぼすRa数の影響を調査する。

一方、太陽内部熱対流に対する理解が深まった点や、カイラル対称性の破れに起因した新たなダイナモ効果を定量化した点も考慮すると、天体ダイナモとその励起モードの本質的理解の観点からは、本研究自体はおおむね順調に進展していると考えている。令和元年度は、種磁場を加えた電磁流体的な熱対流ダイナモ計算を行う計画である。当初計画では、局所駆動型の熱対流モデルのみを想定していたが、それに加えて表層冷却駆動型熱対流の場合のダイナモについても調べる必要がある(平成30年度の研究でむしろ後者の方が太陽の熱対流モデルとしては適切な可能性が高くなった)。局所駆動型と冷却駆動型の両熱対流ダイナモモデルでレイリー数(Ra数)をパラメトリックに変化させることで、励起されるダイナモモードやモード間遷移に及ぼすRa数の影響を調査する。国内で開催された国際会議に参加したため、当初の予定より旅費への支出が減った。次年度は複数回の国際会議への参加を予定しており、繰越分をその旅費に当てる計画である。
ミトコンドリアβ酸化異常の生化学的評価・診断および病因解析に関する研究

現在わが国において、β酸化異常症の診断、病因解析のできる施設は限られ、診断されずにかくれている患者も少なくないと思われる.本研究において、β酸化異常症の診断法、解析法を確立した.今後、わが国のβ酸化異常症の頻度、遺伝的背景が明らかになるものと思われる.3年間に得た成果の概要は以下の通りである.1)わが国のβ酸化異常症患者の実態調査:1985年2000年の間に診断された日本人患者60例の発症形態、診断方法、予後等について検討した.CPT2欠損症、グルタル酸尿症2型が最も多かった.またライ症候群様症状は乳児期3才頃に多く、年長児には骨格筋症状が多かった.2)尿ろ紙を用いるGC/MSスクリーニング法の確立:本症は尿中有機酸分析で、非ケトン性ジカルボン酸尿症などがみられることが多い.簡便に有機酸スクリーニングを行うために、検体搬送に有利な尿ろ紙を用いたGC/MS分析法を確立した.3)血液ろ紙を用いるGC/MS分析によるスクリーニング法の確立:β酸化異常症を生化学診断するために血液ろ紙を用いて血中遊離脂肪酸分析をGC/MSで行う方法を開発した.タンデムマスによるアシルカルニチンデータをカバーできる.4)培養細胞を用いた脂肪酸取込みによる診断法の確立:β酸化異常症の特定の酵素欠損を直接証明することは必ずしも容易ではない.放射性同位元素ラベルの脂肪酸の培養細胞への取込みによってβ酸化能を評価しスクリーニングする方法を確立した.5)極長鎖アシルーCoA脱水素酵素(VLCAD)欠損症とグルタル酸尿症2型(GA2)の日本人患者の病因解析:5例のVLCAD欠損症日本人患者の遺伝子解析を行い、遺伝子/臨床型の関連性のあることを証明した.また日本人GA2患者細胞の検索を行ってETFα2列とETFβ欠損症1例を同定した.そして遺伝子レベルで病因を明らかにした.現在わが国において、β酸化異常症の診断、病因解析のできる施設は限られ、診断されずにかくれている患者も少なくないと思われる.本研究において、β酸化異常症の診断法、解析法を確立した.今後、わが国のβ酸化異常症の頻度、遺伝的背景が明らかになるものと思われる.3年間に得た成果の概要は以下の通りである.1)わが国のβ酸化異常症患者の実態調査:1985年2000年の間に診断された日本人患者60例の発症形態、診断方法、予後等について検討した.CPT2欠損症、グルタル酸尿症2型が最も多かった.またライ症候群様症状は乳児期3才頃に多く、年長児には骨格筋症状が多かった.2)尿ろ紙を用いるGC/MSスクリーニング法の確立:本症は尿中有機酸分析で、非ケトン性ジカルボン酸尿症などがみられることが多い.簡便に有機酸スクリーニングを行うために、検体搬送に有利な尿ろ紙を用いたGC/MS分析法を確立した.3)血液ろ紙を用いるGC/MS分析によるスクリーニング法の確立:β酸化異常症を生化学診断するために血液ろ紙を用いて血中遊離脂肪酸分析をGC/MSで行う方法を開発した.タンデムマスによるアシルカルニチンデータをカバーできる.4)培養細胞を用いた脂肪酸取込みによる診断法の確立:β酸化異常症の特定の酵素欠損を直接証明することは必ずしも容易ではない.放射性同位元素ラベルの脂肪酸の培養細胞への取込みによってβ酸化能を評価しスクリーニングする方法を確立した.5)極長鎖アシルーCoA脱水素酵素(VLCAD)欠損症とグルタル酸尿症2型(GA2)の日本人患者の病因解析:5例のVLCAD欠損症日本人患者の遺伝子解析を行い、遺伝子/臨床型の関連性のあることを証明した.また日本人GA2患者細胞の検索を行ってETFα2列とETFβ欠損症1例を同定した.そして遺伝子レベルで病因を明らかにした.今年度以下の研究を行った.(1)わが国のミトコンドリアβ酸化異常症(β酸化異常症)患者の実態調査:β酸化異常症は1980年代中頃から欧米を中心に注目されはじめた.わが国ではまだ関心が低いので、β酸化異常症の診断体制を作る第1ステップとして1985年から1997年における患者調査を行い報告した.調査した44例のうちカルニチンパルミトイルトランスフェラーゼ(CPT)欠損症2型が14例と最も多く、次いでグルタル酸尿症2型12例であった.(2)酵素診断法の確立:関連する代謝酵素のうち、皮膚線維芽細胞を用いてケトン体代謝酵素、アシル-CoA脱水素酵素、エノイル-CoAヒドラターゼ、3-OH-アシル-CoA脱水素酵素の測定系を確立した.またチオラーゼ、アシル-CoA脱水素酵素(極長鎖脂肪酸アシル-CoA脱水素酵素、中鎖脂肪酸アシル-CoA脱水素酵素、3頭酵素、電子伝達フラビンタンパク)に関しては、免疫生化学的方法(イムノブロット、パルスラベルなど)で検索できる体制を作った.(3)遺伝子解析:わが国のグルタル酸尿症2型患者の1例について電子伝達フラビンタンパク(ETF)の遺伝子解析を行った.その結果わが国では初めてのETFαサブユニット欠損症を見い出した.(4)新しい患者の診断:21才の成人例の極長鎖

脂肪酸アシル-CoA脱水素酵素欠損症を、GC/MSによる有機酸分析、血液ろ紙によるアシルカルニチン分析、皮膚線維芽細胞を用いた酵素活性、イムノタイトレーション、イムノブロット、パルスラベリングによって診断し、成人の中にもβ酸化異常症が存在することを示した.(5)次年度への課題:生化学診断法としてアシルグリシン分析法の確立.血中脂肪酸分析系の確立.新たに診断した患者の遺伝子解析を進める.平成11年度は、以下の研究成果を得た.1)β酸化酵素の診断法の確立:β酸化に関連する酵素のうち、アシル-CoA脱水素酵素、チオラーゼなど8種類についてはすでに測定できる.さらにカルニチンパルミトイルトランスフェラーゼ、トランスロカーゼの酵素活性を現在検討中である.2)尿中アシルグリシン測定による診断:安定同位体希釈法にによって、尿中エチルマロン酸、グルタル酸、イソバレリルグリシン、ヘキサノイルグリシン、スベリルグリシン、ドデカンジエン酸をGC/MS/SIM法で分析し、β酸化異常症の9検体を分析して本法の有用性を確認した.ただ安定同位体のコストの問題を残す.3)血液ろ紙中の遊離脂肪酸分析による診断:血液ろ紙のパンチ5コをマイクロチューブの中で直接メチル化し、GC/MS/SIMで遊離脂肪酸を分析する方法を確立した.中鎖アシル-CoA脱水素酵素(MCAD)欠損症では、C10:1の上昇がみられ、極長鎖アシル-CoA脱水素酵素(VLCAD)欠損症ではC14:1が上昇し、またグルタル酸尿症2型ではC8、C10:1、C14:1のいずれも上昇が観察された.4)グルタル酸尿症2型(GA2)の病因解析:日本ではGA2患者が12例知られている.うち2例(同胞例)についてはETFβサブユニット欠損症であることが報告されている.今年度、わが国で初例となるETFαサブユニット欠損症を2例同定し、世界で3例目(2家系目)となるETFβサブユニット欠損症を同定した.現在以上3症例について遺伝子変異を同定中である.5) VLCAD欠損症の病因解析わが国では現在5例のVLCADが同定されている(いずれも申請者らが関わった).昨年度第3例目を酵素レベルで同定し、今年度5例目を発見した.5例のうち1例はすでに遺伝子変異が報告されているが、残る4症例について遺伝子解析を進め、いくつかの変異を同定し確認中である.平成12年度には以下の研究成果を得た.1)酵素評価法の確立:以下の酵素活性、評価法を確立した.カルニチンパルミトイルトランスフェラーゼ2型活性測定、エノイル-CoAヒドラターゼ、3-ヒドロキシアシル-CoA脱水素酵素活性測定、放射性同位体ラベル脂肪酸の取込みによる脂肪酸β酸化評価法を確立した.2)血液ろ紙中遊離脂肪酸測定によるβ酸化異常症の診断法の確立:ガスリーろ紙の3mmパンチ5枚を用いてエッペンドルフチューブ内でメチル化してGC/MS分析する簡便なβ酸化異常スクリーニング法を確立した.これによりβ酸化異常症11例の診断を試み全例診断できた.3)日本人の極長鎖アシル-CoA脱水素酵素(VLCAD)欠損症の遺伝子解析:以前日本人VLCAD欠損症患者は2例が知られていたが、本研究でさらに5例を診断した.うち3例の遺伝子解析と発現実験によって病因を明らかにした.合計5症例の臨床像と遺伝子型を比較して一定の傾向のみられることを明らかにした.4)グルタル酸尿症2型(GA2)日本人患者の遺伝子解析:以前日本人GA2患者ETFβ欠損症同胞例が知られていた.我々は、日本人としてETFα欠損症2例を同定し遺伝子変異を明らかにした.また2家系目のETFβ欠損症を同定した.5)日本人β
超音波診断装置による嚥下口腔期の舌運動の計測

有歯顎者における正常嚥下時の舌運動と下顎運動との時間的な関係を明らかにすることを目的とし,咀嚼・嚥下の観察を行い咀嚼と嚥下を比較した.被験者としてむせや咳などの嚥下障害を疑う症状がなく,顎口腔系に自覚的・他覚的に機能異常を認めない有歯顎者7名(平均28.0歳)を選択し,米飯10gを自由に咀嚼・嚥下した後に安静位をとるよう指示し,動作の開始から終了までを記録した.被験食品として米飯を選択した.超音波診断装置および電子コンベックスプローブを用いて舌運動を,MKGを用いて下顎運動を,そして咬筋,側頭筋前部,舌骨上筋群および舌骨下筋群筋電位をそれぞれ左右2ヵ所から導出し,同時記録した.嚥下時の解析に,最終嚥下を選択した.咀嚼時の解析には,舌の上下移動幅が小さく不規則なSO相と,上下移動幅が大きく安定したストロークを示すBF相,それぞれの5ストロークを選択した.嚥下時には舌背の下降・上昇運動がみられた.下顎は咬合位で安定した状態となり,咬筋,側頭筋前部,舌骨上筋群および舌骨下筋群の筋電位に放電がみられた.嚥下終了後に舌運動および下顎運動は停止し,左右の咬筋および側頭筋前部筋電位は基線に戻った.記録波形に関して計測をおこなった結果,1.咀嚼時と比較して,舌最下点が低くなる傾向が認められた.2.咬筋および側頭筋前部に放電がみられた.3.咀嚼時と比較して,下顎の移動量が少ない傾向が認められた.4.下顎の固定から舌が最下点となるまでの時間は-123.283.2msecの範囲に分布していた.超音波診断装置を用いて舌運動を観察することにより,簡便で無侵襲的な方法での嚥下口腔期の機能評価が可能となると考える.有歯顎者における正常嚥下時の舌運動と下顎運動との時間的な関係を明らかにすることを目的とし,咀嚼・嚥下の観察を行い咀嚼と嚥下を比較した.被験者としてむせや咳などの嚥下障害を疑う症状がなく,顎口腔系に自覚的・他覚的に機能異常を認めない有歯顎者7名(平均28.0歳)を選択し,米飯10gを自由に咀嚼・嚥下した後に安静位をとるよう指示し,動作の開始から終了までを記録した.被験食品として米飯を選択した.超音波診断装置および電子コンベックスプローブを用いて舌運動を,MKGを用いて下顎運動を,そして咬筋,側頭筋前部,舌骨上筋群および舌骨下筋群筋電位をそれぞれ左右2ヵ所から導出し,同時記録した.嚥下時の解析に,最終嚥下を選択した.咀嚼時の解析には,舌の上下移動幅が小さく不規則なSO相と,上下移動幅が大きく安定したストロークを示すBF相,それぞれの5ストロークを選択した.嚥下時には舌背の下降・上昇運動がみられた.下顎は咬合位で安定した状態となり,咬筋,側頭筋前部,舌骨上筋群および舌骨下筋群の筋電位に放電がみられた.嚥下終了後に舌運動および下顎運動は停止し,左右の咬筋および側頭筋前部筋電位は基線に戻った.記録波形に関して計測をおこなった結果,1.咀嚼時と比較して,舌最下点が低くなる傾向が認められた.2.咬筋および側頭筋前部に放電がみられた.3.咀嚼時と比較して,下顎の移動量が少ない傾向が認められた.4.下顎の固定から舌が最下点となるまでの時間は-123.283.2msecの範囲に分布していた.超音波診断装置を用いて舌運動を観察することにより,簡便で無侵襲的な方法での嚥下口腔期の機能評価が可能となると考える.
通常教育環境で学ぶ難聴児に対する新しい支援モデルの構築

新生児聴覚スクリーニングにより早期に難聴が発見されるようになり、通常教育環境で学ぶ難聴児が増加している。しかし、騒音の多い環境下での聴取は難しく、情報の不足から学習や人間関係の構築などに困難をきたすケースも多い。本研究では、難聴児を対象にFM補聴システムや文字情報による支援の有効性を検証するための調査研究を行い、新生児聴覚スクリーニングから学齢期までの一貫した新しい難聴児支援モデルを構築することを目的に研究を行った。本研究では、雑音のある環境下での聴取能力の低下および各種支援システムの有効性に関して、雑音付加なし、雑音付加の比較、雑音付加条件下でFM補聴システムを使用、雑音付加条件下で文字情報を提示の順に4条件で評価した。その結果、聴児においては雑音の有無による聴取能の差は見られなかったものの、難聴児においては雑音付加の有無で有意差を認めた。また、雑音下でのFMシステム使用の有無、文字情報提示の有無で結果に差が見られた(p=0.05)。従って、難聴児では雑音下での聴取能が低く、その改善にFM補聴システムや文字情報の提示が有効であることが明らかとなった。ただし、文字情報は年齢や読みのスピードにより提示の方法や速度を工夫する必要があると考える。また、通常教育環境で学ぶ難聴児が困難を感じる場面の実態把握を目的に、学校生活の様々な場面による「きこえ」や「聴覚的理解」について質問紙での調査およびインタビューを行った。その結果、休み時間の友達の話、体育館での話という場面において「きこえ」と「聴覚的理解」に差を認めた(p=0.05)。従って、声はきこえても内容を理解できるほどには聞き取れていない場面があるという実態が明らかになった。この実態からFM補聴システムの使用や文字情報の提示とともに、周囲に対し難聴児のきこえに関する理解と雑音を抑える工夫などの協力を得られるよう啓発していくことが重要であると考えられる。
コンピュータ適応型ビジネス日本語テストの開発と妥当性の検証

BJ-CAT研究開発チーム(研究代表者,研究分担者6名,研究協力者8名)は,システム構築修正,作題編集,事前テスト実施,回答データ分析,能力推定の妥当性の検証,ビジネス日本語Can-doリスト分析など以下の通り行った。(1)先行研究で構築したBJ-CATモデルを基に,よりビジネス日本語テストに適したシステムに改変・修正を行い,パラメタを付与した問題項目を問題項目プールに格納し,BJ-CATを構築した。(2)国内外の日本語学習者を対象に実施した事前テストで得られた回答データから項目分析を行い,項目ごとの統計データ(困難度・識別力)を算出した。(3)サーバー設置等のインフラ整備を行い,研究代表者,研究分担者らの所属する大学機関および企業などで運用実験を行い,インターネットアクセス環境などについて、受験者のフィードバックを得ながら,システム修正を行ない,安定的運用に目指し調整を行った。(4)問題項目作題基準を基に,追加問題の作成・編集を行ない,十分な問題項目が蓄積され,新たな問題項目が送り出されるように,問題項目プールの拡充を図った。(5)BJ-CATとJ-CAT日本語テストのスコアの相関関係を取り,能力推定の妥当性の検証を行ったが,両テストは高い相関関係にあることが分かった。(6)ビジネス日本語Can-doリストを事前テストに搭載したが,そこから得られた学習者データ(自己評価)と回答データ(得点)との比較分析を行った。その結果を基に,BJ-CATが測定しているビジネス日本語能力を具体的な能力記述文によって明らかにし,BJ-CATにより適したCan-doリスト20問を選択し,システムに搭載した。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。平成27年度は,平成26年度に構築した2セットのビジネス日本語テスト事前テストを継続して実施し,回答データの収集を行った。国内をはじめ,中国,台湾,韓国,ベトナム,マレーシア,タイなどのアジア諸国およびイギリス,ドイツなどのヨーロッパにおいて,事前テストの実施を行ない,被験者1,800名(事前テストform1+事前テストform2)の協力が得られた。被験者も,大学生,専修校生,高校生,企業従事者,技能研修生,生活者など幅広く協力が得られた。項目応答理論に基づき,困難度や識別度の項目分析を行なっていくための十分な回答データが集積できた。この回答データの分析を行ない,精度の高い問題項目をビジネス日本語テストの構築に使い,より信頼性の高いテストとする。インターネットによる本事前テストを実施する当たり,インターネット環境調査も合せて実施し,コンピュータやインターネット回線などの問題点も調査することができた。中国などアジアの一部の国では,海外からのインターネットは回線速度が遅いため,数名程度しか一斉に受験することが難しいことも改めて分かった。また,企業もPCルームがない場合がほとんどであることから,スタンドアローン2台を作成し,企業従事者や技能研修生に受験をしてもらった。問題項目の追加作題とあわせ,ビジネス日本語テストシステムの構築準備も行い,問題項目データ分析結果が出次第,随時,搭載して,運用実験が実施できる準備を行った。インターネットによる事前テスト2セットは,多くの被験者からの回答データ収集ができた。また,スタンドアローンによる事前テストの実施もでき,より幅広い層の被験者の協力を得ることができ,順調にデータ回収ができた。ただ,インターネット環境がない機関やインターネットの回線速度が遅い国などさまざまなネット環境に直面し,事前テスト実施に予定した時間を大幅に超えることになった。また,さらに多くの被験者からのデータ回収を行う必要があるため,インターネット環境が遅い中国などでは,紙媒体での事前テストの必要性も出てきた。このため,問題項目の追加作題を行った。平成28年度、事前テストWEB版の問題入れ替え作業を行い、平成27年度に引き続き、フォーム3 ,フォーム4の事前テストの運用を行った。また、この平成26年度から実施してきたWEB版での事前テストに加え、平成28年度は、紙媒体版事前テストを追加して行った。中国、ベトナムなどの東南アジア諸国において、WEB版事前テストの実施を試みたが、インターネットの回線が遅く、大規模な回答データの回収は望めなかったため、紙媒体版事前テストを追加して実施した。WEB版と紙媒体版の両方の事前テストを使い、世界規模で非母語話者からの回答データ収集を行った。事前テストは、フォーム17まであり、各フォーム400名の回答データ収集を行った。紙媒体版ではマークシートを用い、マークシートの読み取り作業を行い、項目応答理論に基づき、項目識別度、難易度の分析を行うと同時に、事前テスト受験協力者に対しては、正答率のフィードバックを行った。事前テストのアンカー問題は、項目分析が行われている問題項目を借用しているため、さらに新規問題項目の作成を行なった。当初、事前テストWEB版での回答データ収集を行う計画を立てたが、アジア諸国のインターネット回線が遅いため、大規模なデータ回収につながらず、平成28年度、紙媒体版事前テストを追加し実施した。紙媒体事前テストでは、問題冊子の送付など海外との調整に時間と経費がかなりかかったため、ビジネス日本語テスト構築および運用が遅延している。本研究では、BJ-CATコンピュータ適応型ビジネス日本語テスト(以下BJ-CAT)の研究開発を行ってきた。BJ-CATは、インターネット受験で留学生や外国人人材の日本語ビジネス能力を測定することができるコンピュータ適応型テストである。

先行研究で開発を行ったJ-CAT日本語テストのシステムJ-CATモデルを援用したシステムを用いたBJ-CATビジネス日本語テストβ版の構築および運用実験、事前テスト用CBTシステム構築、問題項目形式設定・基準作成、作題編集、聴解用イラスト作成、聴読解用視覚情報作成、非母語話者への事前テストの実施、回答データの問題項目分析(以下IRT)、問題項目のシステムへの搭載、事前テストCBT版の世界規模での運用実験などを行った。この事前テストは、国内・海外の日本語教育機関で実施した。非母語話者への事前テストで得られた回答データをIRTを用いて分析を行い、困難度・識別度パラメータを算出し、システムに搭載を行ない、BJ-CATβ版をアップロードした。現在、運用実験を行ない修正を行っているところである。BJ-CATは、受験者の能力推定をしつつ判定を行う適応型テストである。この適応型テストでは問題項目分析を行った問題項目のみを用いテストを構築するため、事前テストを実施する必要がある。事前テストに搭載していたビジネス日本語Can-do statementsの質問についても、回答データから算出したシータデータを用い分析し、BJ-CATに適した質問20問を選択し、BJ-CATβ版に搭載した。4技能に関する質問およびテストでは測ることができないスピーキング力などもチェックできる質問も含めた。今後、留学生や外国人人材にBJ-CATとJ-CAT日本語テストを同時期に受験をしてもらい、BJ-CATにおける能力推定が適切に行えるかどうかについて検証を行なっていく。BJ-CATコンピュータ適応型ビジネス日本語テスト(以下BJ-CAT)のための問題形式設定、作題編集、事前テスト用CBTシステム構築、非母語話者への事前テストの実施、事前テストで得られた回答データの問題項目分析、BJ-CATβ版システム構築運用、動作確認、インターネット環境チェックなど順調に研究開発を進めることができ、受験者に受験してもらえる段階にきた。これまで、国内の日本語教育機関および企業をはじめ、中国、台湾、韓国、ベトナム、インドネシア、ヨーロッパなど世界各地の日本語教育機関および日本企業において非母語話者への事前テストを行った。回答データは、問題項目一つにつき500名のデータを収集することが望ましいとされている。このため、各セット500名のデータ収集を目指し、最終的には、全7セット3454名、平均493名のデータが収集できた。しかし、ビジネス日本語経験者や日本語能力レベルN1の被験者を募ることは予想した以上に困難であったため、事前テストの実施に予定した以上の時間と経費を要した。また、項目分析結果から上級レベルから超級レベルを測る回答データが不足していることも判明した。今後、追加作題、事前テストを行い、上級レベルおよび超級レベルの問題項目を補強し、適正にビジネス日本語能力を測定できるテストにするべく修正を行なっていく。
腸内食物輸送の数値シミュレーションによるヒト腸内の栄養素吸収過程の流体力学的解明

食物の消化・吸収過程は胃から小腸に渡る複雑な現象であり,さらに,消化管内の流動を実験的に計測することは困難であるため,その背景にある力学はほとんど明らかになっていない.本研究では「小腸内のどこで,どのように栄養素が吸収されるのか?」を数値シミュレーションによって明らかにすることを目的としている.本年度は,小腸内における栄養素吸収に関する基礎的知見を得るために,単純化された2次元小腸モデルを構築し,小腸壁の運動と小腸内の栄養素の攪拌・吸収の関係を調査した.2次元チャネルにぜん動・分節運動を模擬した壁運動を与えることで単純な小腸モデルを構築した.小腸内の流れ場はALE有限要素法を用いて解き,攪拌の定量化のために小腸内部にトレーサー粒子を多数配置し,その分散の時間変化から小腸内の攪拌量を評価した.構築した小腸モデルを用いて,ぜん動運動・分節運動といった小腸壁の運動や小腸寧要物の粘度を各種パラメータとするパラメトリック計算を行い,小腸壁の運動が小腸内の栄養素の攪拌および小腸壁からの吸収に与える影響を調査した.低レイノルズ数領域において,分節運動は単なる往復運動のため,内容物をほとんど攪拌することは出来ないが,ぜん動運動によってある程度小腸内の栄養素が攪拌されることが明らかになった.一方,高レイノルズ数領域においてはぜん動運動よりも分節運動の方がより小腸内容物を攪拌することが明らかになった.小腸壁からの栄養素の吸収については,現在パラメトリック計算中であり,今後随時解析を行っていく予定である.単純化された小腸モデルは既に構築が完了している.現在は構築したモデルを用いて,小腸内の栄養素の攪拌・吸収に関するパラメトリック計算を進めており,おおむね順調に進展している.今後は実形状小腸内食物輸送のCFDシミュレータの開発を行う.構築したシミュレータを用いて,小腸壁の運動モードや栄養素の拡散係数,壁面透過率をパラメータとする大規模パラメトリック計算を行い,ヒト小腸内の栄養素吸収過程を定量化する.具体的には以下の項目について重点的に解析を行う.1運動モードと小腸内の栄養素吸収の関係の解明開発した小腸内食物輸送のCFDシミュレータを用いて,ヒト小腸内での栄養素吸収現象を解析する.ここでは特に,ヒト胃内での運動モードと栄養素吸収の関係を解析する.運動モード,栄養素の拡散係数,壁面透過係数を入力パラメータとする大規模パラメトリック計算を行い,小腸内のどこでどのように栄養素が吸収されているのかを定量化する.食物の消化・吸収過程は胃から小腸に渡る複雑な現象であり,さらに,消化管内の流動を実験的に計測することは困難であるため,その背景にある力学はほとんど明らかになっていない.本研究では「小腸内のどこで,どのように栄養素が吸収されるのか?」を数値シミュレーションによって明らかにすることを目的としている.本年度は,小腸内における栄養素吸収に関する基礎的知見を得るために,単純化された2次元小腸モデルを構築し,小腸壁の運動と小腸内の栄養素の攪拌・吸収の関係を調査した.2次元チャネルにぜん動・分節運動を模擬した壁運動を与えることで単純な小腸モデルを構築した.小腸内の流れ場はALE有限要素法を用いて解き,攪拌の定量化のために小腸内部にトレーサー粒子を多数配置し,その分散の時間変化から小腸内の攪拌量を評価した.構築した小腸モデルを用いて,ぜん動運動・分節運動といった小腸壁の運動や小腸寧要物の粘度を各種パラメータとするパラメトリック計算を行い,小腸壁の運動が小腸内の栄養素の攪拌および小腸壁からの吸収に与える影響を調査した.低レイノルズ数領域において,分節運動は単なる往復運動のため,内容物をほとんど攪拌することは出来ないが,ぜん動運動によってある程度小腸内の栄養素が攪拌されることが明らかになった.一方,高レイノルズ数領域においてはぜん動運動よりも分節運動の方がより小腸内容物を攪拌することが明らかになった.小腸壁からの栄養素の吸収については,現在パラメトリック計算中であり,今後随時解析を行っていく予定である.単純化された小腸モデルは既に構築が完了している.現在は構築したモデルを用いて,小腸内の栄養素の攪拌・吸収に関するパラメトリック計算を進めており,おおむね順調に進展している.今後は実形状小腸内食物輸送のCFDシミュレータの開発を行う.構築したシミュレータを用いて,小腸壁の運動モードや栄養素の拡散係数,壁面透過率をパラメータとする大規模パラメトリック計算を行い,ヒト小腸内の栄養素吸収過程を定量化する.具体的には以下の項目について重点的に解析を行う.1運動モードと小腸内の栄養素吸収の関係の解明開発した小腸内食物輸送のCFDシミュレータを用いて,ヒト小腸内での栄養素吸収現象を解析する.ここでは特に,ヒト胃内での運動モードと栄養素吸収の関係を解析する.運動モード,栄養素の拡散係数,壁面透過係数を入力パラメータとする大規模パラメトリック計算を行い,小腸内のどこでどのように栄養素が吸収されているのかを定量化する.NVIDIA社より最新のグラフィックカードを購入し,数値計算に使用する予定であったが,倍精度演算のサポートがなく,数値計算に向かないことが明らかになったため,20万円を次年度に繰り越した.次年度以降のグラフィックカードの倍精度演算サポート状況を見て,購入するグラフィックカードを新たに選定し,購入する予定である.
III型ポリケタイド合成酵素のX線結晶構造解析を基盤とする触媒機能の制御

ダイオウ由来ベンザルアセトン合成酵素(BAS)とイネ由来クルクミノイド合成酵素(CUS)及びトウゲシバ由来ポリケタイド合成酵素(HsPKS)のX線結晶構造解析に成功した。さらにCUSとHsPKSについては、結晶構造解析に基づき、部位特異的変異を導入することにより、あらたな機能を付加させることに成功した。また、BASがアミノ酸から調製した人工基質にマロニルCoAを縮合してテトラミン酸誘導体を生産することを明らかにした。1.ダイオウ由来ベンザルアセトン合成酵素(BAS)野生型及びカルコン合成能を獲得したBAS I214L/L215F変異型両酵素のX線結晶構造解析に1.8Åの分解能で成功し、さらに野生型については,活性中心Cys残基に酵素反応中間体であるクマロイル基がチオエステル結合した複合体結晶構造解析に1.6Åの分解能で成功した。PKSの活性中心に中間体が共有結合した立体構造はこれが最初である。またBASの結晶構造解析では、触媒残基Cys-His-Asn近傍に求核的水分子となり得る水分子の存在を新たに見いだし、結晶構造解析に基づいたBASの触媒機構仮説を報告した。多段階反応を触媒するIII型ポリケタイド合成酵素(PKS)の酵素反応機構の解明及び酵素触媒機能を拡張していくうえで重要な知見であると言える。2.トウゲシバ由来PKS1のアポ型及びCoA-SHとの複合体結晶構造解析に2.0Åと2.2Åの分解能で成功した。一方,カルバモイル基を有する安息香酸やピコリン酸とのCoAエステルをマロニルCoAとともにPKSIに作用させると、6-5-6縮合環構造を有する3環性非天然型新規アルカロイドを生成することを見いだした。いずれの場合も、開始基質に2分子のマロニルを縮合の後、シッフ塩基の形成を介して、酵素的にC-N結合形成と閉環反応が2回進行して生成したものと考えられる。窒素原子を適切な位置に配置した開始基質を用いることにより、より複雑な骨格を有する非天然型アルカロイド骨格を創出できる可能性を示す結果であり、さらなる酵素反応機構の解明と酵素触媒機能の拡張および非天然型アルカロイドの創出に取り組んでいきたい。ダイオウ由来ベンザルアセトン合成酵素(BAS)に、L-型あるいはD-型のフェニルアラニンおよびトリプトファンとのCoAエステルをプローブとして作用さると、いずれにおいてもアミノアシルCoAに1分子のマロニルCoAを縮合の後、分子内ラクタム化を進行してテトラミン酸を生成することを見いだした。また、今回得られた4種のテトラミン酸2量体(単量体から自発的に2量化)についてマウス白血細胞を用いて細胞毒性試験を行った結果、D-型のフェニルアラニンから誘導されたテトラミン酸2量体のみが細胞毒性活性を示すことを明らかにした。2.クルクミノイド合成酵素(CUS)のX線結晶構造解析に2.5Aの分解能で成功した。その結果、CUSの活性中心キャビティにはCUS活性を示すために必要な特異なポケットが存在すること、および触媒残基Cys近傍に求核的水分子が存在することを見いだし、結晶構造に基づいたCUSの触媒機構仮説を報告した。3.PKS1は、カルバモイル基を有する安息香酸とのCoAエステルとマロニルCoAから6-5-6縮合環構造を有する非天然型新規アルカロイドを生成する。今回、結晶構造解析と推定酵素反応中間体とのドッキングシミュレーションの結果に基づき変異導入を行った結果、開始基質に3分子のマロニルを縮合の後、シッフ塩基の形成を介して、酵素的にC-N結合形成と閉環反応が2回進行して生成した6-7-6縮合環構造を有する非天然型新規アルカロイドの創出に成功した。窒素原子を適切な位置に配置した開始基質を用いることにより、より複雑な骨格を有する非天然型アルカロイド骨格を創出できる可能性を示す結果である。さらなる酵素反応機構の解明と酵素触媒機能の拡張および非天然型アルカロイドの創出に取り組んでいきたい。
慢性炎症における組織傷害の制御因子としての肥満細胞の役割

アトピー性皮膚炎に代表される慢性の炎症性疾患では肥満細胞の役割が重要視されている。しかし、この慢性の炎症の病変部局所に集積する肥満細胞が、病態形成にどのような役割をしているかは推測の域を出ていない。本研究ではハプテンの繰り返し塗布により作成したマウス慢性皮膚炎モデルにおける肥満細胞の役割を、肥満細胞欠損マウスを用いて明らかにしたいと考えた。1.肥満細胞欠損マウス(W/W^V,Sl/Sl^d)においても、ハプテン塗布を繰り返すことにより、前者においては肥満細胞の集積を認めるようになる。それに応じて即時型の浮腫性反応が出現してくるのに対し、後者では肥満細胞は殆ど認められず、即時型の反応も出現しなかった。これらのマウスにハプテン塗布を繰り返し、経時的な耳翼の厚さを測定したところ、後者におていはcontrolと比べ慢性期に有意の増加を認めた。それに対応するように組織所見において、後者では前者と比べ著明な組織の破壊が認められた。2. controlマウスの骨髄細胞をIL-3とともに培養することにより肥満細胞を得たのち、これをSl/Sl^dマウスの耳翼に局所移入し、#1と同様の検討を行った。肥満細胞を再構築したSl/Sl^dマウスでは、ハプテンの繰り返し塗布により浮腫性の即時型反応が認められるようになるとともに、耳翼の厚さもcontrolとの差がなくなり、著明な変形も認めなくなった。3.ハプテンの繰り返し塗布によるサイトカインの産生パターンの経時的変化をcontrol、W/W^V,Sl/Sl^d、肥満細胞再構築Sl/Sl^dマウスで比較したところ、著明な差は見出し得なかった。4. controlマウスにハプテン繰り返し塗布を行い、慢性炎症に対する抗アレルギー剤の効果を検討したところ、有効性は見い出せず、むしろ増悪する場合も認められた。5.以上の結果は慢性炎症において肥満細胞がむしろ組織構築の保護に作用している可能性を示すものと言える。肥満細胞はその顆粒を放出することにより多くの炎症反応に関与することが明らかになっている。実際、繰り返しハプテン塗布を行った慢性炎症の局所には多数の肥満細胞の集積を認める。このような肥満細胞を欠損するW/W^v,Sl/Sl^dマウスにハプテンを繰り返し塗布し、どのような免疫反応が惹起されるかを検討した。1.肥満細胞欠損マウスに繰り返しハプテン塗布を行ったところ、W/W^v(c-kit異常)では慢性化につれ肥満細胞が認められるようになり、それに応じて即時型の浮腫性反応が観察された。それに対しSl/Sl^d(c-kit L異常)では殆ど肥満細胞は認められず、即時型の反応も全く認められなかった。2.肥満細胞欠損マウス(W/W^v)にハプテン塗布を行い、経時的に皮膚を採取しサイトカインをmRNA及びタンパクレベルにて測定した。IFN-γ,IL-2,IL-4,IL-10に関して比較を行ったところ、W/W^vではmRNAレベル、タンパクレベルで多少低い傾向が認められたものの、著名な差は認められなかった。以上の結果は、肥満細胞欠損マウスでは浮腫反応が起こりにくいため、好中球、好酸球による組織傷害がより顕著になる可能性を示唆している。