hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
リーダービリティシステムを活用した日本語テスト問題の自動生成に関する研究

本研究の目的は、もっとも複雑な言語単位である「文章」をもとに試験問題を自動生成する計算モデルの構築とそれをウェブシステムにおいて実装することである。本研究が目指すウェブシステムは、特定の日本語の文章を入力として受け、出力として空所補充問題(穴埋め問題)と並び替え問題(並び替えられた語句をもとに文を組み立てる問題)を自動生成するというものである。
機能性材料作製のための反応設計

本研究では、新しい機能を示す材料の創製をめざし、新しい反応プロセスを設計し、以下に示すような研究成果を得た。(1)金属ポルフィリン錯体を用いて、リビング重合を行う系において有機アルミニウム化合物との組合せにより、高速リビング重合を行うことに成功した。(2)電子受容体と電子供与体との1:1電荷移動錯体を合成し、磁化率に相当するESRシグナル強度を調べたところ、純有機化合物のCT錯体において、初めて強磁性スピン相互作用が観測された。(3)アニオンリビング重合によりセグメント鎖長を精密に制御したアミノ基を有するポリスチレンを合成し、カルボキシル基を有するポリマ-と混合したところ、相互作用により秩序構造を得ることに成功した。(4)テトラシラオクタジインの開環重合により、ポリ(ジシラニレン)エチニレンの合成を検討し、熱重合反応により高収率かつ高分子量のポリマ-を得ることに成功した。(5)PZT前駆体溶液を調製し、その薄膜から焼成条件を制御することにより、シリコン基板上に、均質で強誘電性を示す高配向性ペロブスカイトPZT薄膜を調製することに成功した。(6)強誘電性液晶について、自発分極の大きさと分子構造の関係を分子軌道法から考察し、両者の間に定量的な関係があることを見いだした。実際に液晶材料を合成し、予想値と一致する自発分極を示す液晶の実現に成功した。
鉄芽球性貧血モデル細胞を用いたミトコンドリア鉄蓄積機構の解明

本研究はミトコンドリアにおける鉄蓄積機構の解明を目的に、今年度は以下の2項目について検討を行なった。1. HA2low1細胞を用いた鉄蓄積機構の解析:先行研究にて作製した、赤血球型アミノレブリン酸合成酵素(ALAS2)のエンハンサー領域に変異を導入したX連鎖性鉄芽球性貧血モデル細胞(以下HA2low1細胞)を用いて、細胞質およびミトコンドリアにおいて鉄輸送に関与する因子の発現検討を行なった。その結果、赤血球分化誘導時にdivalent metaltransporter 1、mucolipin 1 mRNA発現がそれぞれ野生型と比較してHA2low1細胞では有意に増加した。これらのmRNA発現増加はHA2low1細胞においてミトコンドリアへの鉄輸送が野生型より促進されている可能性を示唆した。2. ALAS2以外の遺伝子変異を持つ鉄芽球性貧血モデル細胞作製:遺伝性鉄芽球性貧血の原因遺伝子であるGLRX5, SLC25A38および後天性鉄芽球性貧血で変異が多く報告されているSF3B1それぞれの遺伝子に変異を導入して鉄芽球性貧血モデル細胞作製を29年度に引き続いて行った。これらの遺伝子変異導入は以前に行なったALAS2への変異導入と同様の手法では変異の導入が困難であったことから、30年度は各遺伝子の標的配列に最適な導入方法およびCRISPR/Cas9発現手段の再検討を行なった。その結果、初めに検討を着手したGLRX5遺伝子への変異導入に成功し、現在表現系の確認を進めている。また、SLC25A38, SF3B1についても順次、変異導入条件の改善検討を行なっている。鉄芽球性貧血モデル細胞の作成が3種類作成する予定を変更し、優先順位を設けて1遺伝子ずつ変異導入条件の検討を行なったことから、30年度に変異細胞を作成できたのはGLRX5のみであった。現在、SLC25A38, SF3B1についても導入条件検討を行なっている。一方、ALAS2変異によるミトコンドリア鉄蓄積機構解析はおおむね予定通りの進捗状況である。1. HA2low1細胞を用いて、30年度に見出した2つの遺伝子について発現増加の機序およびその発現変化による鉄蓄積機構の解析を行い、本研究の達成を目指す。また、これまで検討を行なってきたミトコンドリアフェリチンの発現機構についても引き続き解析を行う予定である。2.鉄芽球性貧血モデル細胞作成は、GLRX5については予定通り表現系の確認および鉄蓄積機構の解析を行う予定である。一方、SLC25A38, SF3B1への変異導入検討を引き続き行う。変異導入後にはGLRX5同様の解析を行う。変異導入が困難な場合を考慮し、新たなゲノム編集方法および導入方法の準備を並行して進めながら新たな鉄芽球性貧血モデル細胞の樹立、解析を目指す方策である。29年度は、1.先行研究にて作製した赤芽球系培養細胞であるHudep2細胞の赤血球型アミノレブリン酸合成酵素(ALAS2)のエンハンサー領域に変異を導入した細胞(以下、HAlow1細胞)を用いた鉄蓄積機構の解析、2. ALAS2以外の遺伝子変異を持つ鉄芽球性貧血モデル細胞作製を行った。1.ミトコンドリアにおける鉄蓄積機構に関与する因子の同定を目的にDNAアレイ解析による網羅的解析を行う予定であったが、まず鉄の蓄積機構の解析を優先して行った。ミトコンドリアへの鉄移入機能を持つマイトフェリン1(MFRN1)、ミトコンドリアの余剰鉄の蓄積先と考えられているミトコンドリアフェリチン(FTMT)の発現をそれぞれ野生型とHAlow1細胞で検討を行ったところ、いずれも分化誘導に伴って増加したが、野生型とHAlow1細胞との間での発現に差異は認められなかった。このことから、少なくとも今回の検討条件ではMFRN1を介したミトコンドリアへの鉄移入能およびFTMTの蓄積能に差はないことが示唆された。このことから、ALAS2変異により低下したプロトポルフィリンIX合成量と赤芽球分化に伴って増加した鉄移入量の不均衡によりミトコンドリアに鉄が蓄積することが考えられた。2. ALAS2以外の遺伝子変異を持つ変異鉄芽球性貧血の作製はGLRX5, SLC25A38, SF3B1の3種類を作製を行った。いずれの遺伝子もALAS2と同様の手法で変異を導入したが、ALAS2変異細胞に比較して増殖速度が緩徐であることから、29年度末現在、クローン解析の途中である。HAlow1細胞を用いた鉄蓄積機構の検討は当初の予定通りに実験が進展しているが、ALAS2以外の遺伝子変異絵を持つ鉄芽球性貧血モデル細胞の作製はALAS2変異細胞に比較して増殖速度が緩徐であるため。しかしながら、想定範囲内の進行度であり、課題の遂行には大きな問題ではない。

2. ALAS2以外の遺伝子変異を持つ鉄芽球性貧血モデル細胞作製:遺伝性鉄芽球性貧血の原因遺伝子であるGLRX5, SLC25A38および後天性鉄芽球性貧血で変異が多く報告されているSF3B1それぞれの遺伝子に変異を導入して鉄芽球性貧血モデル細胞作製を29年度に引き続いて行った。これらの遺伝子変異導入は以前に行なったALAS2への変異導入と同様の手法では変異の導入が困難であったことから、30年度は各遺伝子の標的配列に最適な導入方法およびCRISPR/Cas9発現手段の再検討を行なった。その結果、初めに検討を着手したGLRX5遺伝子への変異導入に成功し、現在表現系の確認を進めている。また、SLC25A38, SF3B1についても順次、変異導入条件の改善検討を行なっている。鉄芽球性貧血モデル細胞の作成が3種類作成する予定を変更し、優先順位を設けて1遺伝子ずつ変異導入条件の検討を行なったことから、30年度に変異細胞を作成できたのはGLRX5のみであった。現在、SLC25A38, SF3B1についても導入条件検討を行なっている。一方、ALAS2変異によるミトコンドリア鉄蓄積機構解析はおおむね予定通りの進捗状況である。HAlow1細胞を用いた鉄の蓄積機構解析では鉄の蓄積先がFTMTであることの確認をするため、FTMTのノックダウンによる細胞の表現系や発現系を検討する。さらに、鉄蓄積を抑制する方法の検討も併せ、引き続き詳細の解明を行う予定である。鉄芽球性貧血モデル細胞については、作製は予定通り引き続き行い、表現系の検討および鉄蓄積機構解析を行う予定である。昨年度と同じ手法での作製が困難な場合を考慮し、変異導入方法の変更や条件付きノックダウンを行う等の代替方法についても並行して準備を進める方策である。1. HA2low1細胞を用いて、30年度に見出した2つの遺伝子について発現増加の機序およびその発現変化による鉄蓄積機構の解析を行い、本研究の達成を目指す。また、これまで検討を行なってきたミトコンドリアフェリチンの発現機構についても引き続き解析を行う予定である。2.鉄芽球性貧血モデル細胞作成は、GLRX5については予定通り表現系の確認および鉄蓄積機構の解析を行う予定である。一方、SLC25A38, SF3B1への変異導入検討を引き続き行う。変異導入後にはGLRX5同様の解析を行う。変異導入が困難な場合を考慮し、新たなゲノム編集方法および導入方法の準備を並行して進めながら新たな鉄芽球性貧血モデル細胞の樹立、解析を目指す方策である。調達方法の工夫により、当初計画より経費の使用が節約できたことにより生じた未使用額である。次年度は物品費として消耗品の購入に充てる計画である。
麹菌中性プロテアーゼによる大豆タンパク質のアレルゲン低減化及び食品ゲル形成の解析

通常豆腐作製用に調製する方法で大豆より作製した豆乳を用い、麹から抽出・精製したANP-IIを加え50°Cで15時間反応させGly m Bd 30Kを分解させた。このときELISAによる測定ではこの豆乳に抗原性は見られず、低アレルゲン化されたことが確認された。さらにこの豆乳を用いて豆腐様食品の作製を試みた。オートクレープ処理によるゲル化法、凝固剤グルコノデルタラクトンを用いた豆腐作製法、寒天を加えてゲル状に固める方法の三種について詳細に検討した。官能検査においても、クリープメーターによる物性測定においても、寒天0.8%を加えて固めたゲルが最も市販の絹ごし豆腐に近かった。またこのゲルの実際の調理法についても検討した。福岡地方固有の豆腐味噌漬けは独特のチーズ様の風味とテクスチャーを持つ食品であるが、この特性は熟成中の豆腐タンパク質の分解によるものである[舟木淳子他:日食工誌,43,546・551(1996)]。タンパク質の分解は味噌麹中に存在するAspergillus oryzaeの中性プロテアーゼ(ANP・II)によるものであることを筆者らはこれまでに明らかにした[J.Funaki et al., J. Food Biochem., 21, 191-202 (1997)]。またANP-IIは豆腐や豆乳タンパク質を効率的に分解し、大豆の主要アレルゲンGly m Bd 30K [T. Ogawa et al., Biosci, Biotech, Biochem., 59, 831-833 (1995)]も分解することをSDS-ポリアクリルアミドゲル電気泳動(SDS-PAGE)により筆者らは予備的に確認している。そこで本年度はSDS-PAGEだけではなく、Gly m Bd 30K特異的抗原を用いたウェスタン分析によるアレゲン分解度の観察を行い、Gly m Bd 30Kを分解する最適条件について検討し、低アレルゲン化した豆乳を用いたゲル状食品調整についても試みた。通常豆腐作製用に調整する方法で大豆より作製した豆乳(タンパク量36mg/ml)を用い、麹から抽出・精製したANP-II(7.3×10^<-3>unit/ml)を加えGly m Bd 30Kを分解させたところ、豆乳19にANP-II1を加え、50°Cで15時間反応させた時が、最もGly m Bd 30Kが分解されることが、SDS-PAGE及びウェスタン分析により観察された。この低アレルゲン化された豆乳を用いたゲル状食品の作製を試みた。上記の条件で低アレルゲン化した豆乳は柔らかいゲル状になっており、オートクレーブ処理することで、より強固な豆腐状のゲルとなることが判明した。また、凝固剤グルコノデルタラクトンを用いた豆腐作製方法や寒天を加えてゲル状に固める方法も適していることがわかった。
超低体温逆行性脳循環における至適な血液ガマ管理法の研究

(背景)弓部大動脈瘤手術時の脳保護の手段として1)超低体温循環停止(CA)2)超低体温順行性脳循環3)超低体温逆行性脳循環(RCP)がある。本施設ではRCPを採用しており良好な成果を上げている。その際の至適な脳灌流圧、脳灌流量についての検討は既に報告されているが、血液ガス管理について(1)alpha-stat(温度補正をせずPCO2を40mmHg前後とする)と(2)pH-stat(温度補正をしてPCO2を40mmHg前後とする)のいずれが至適であるかについて一定の結論が出ていない。CAにおける脳保護効果をNO代謝から検討した報告が近年なされているが、RCPにおいてはなされていない。(目的)RCPでの血液ガス管理(とくにCO2管理)による脳保護効果を脳皮質血流量(CBF)、脳内血流分布、酸素代謝、NO代謝の面から比較検討する。(方法)成犬使用。体外循環確立後、alpha-statにて鼻咽頭温18°Cまで冷却した。RCP群は灌流圧25mmHg前後で90分間施行。脳への送血のCO2濃度によりA alpha-stat B pH-statの2群に分類した。control群としてC antegrade群を設定し比較の対象とした。結果)RCP中pH-stat下ではalpha-statに比しCBF,CMRO2(脳酸素代謝率)は有意に高値を示し,灌流血のNOxが有意に抑制された。脳内血流分布に部位差を認めず、またCO2管理による差も認めなかった。(考察)pH statによるNOx低下は細胞内Ca influxを抑制しNMDA receptorの活性化を抑制することでnNOS由来の神経傷害を抑制するという機序を反映している可能性があると考えられ、RCPにおけるpH-statはCBF,酸素代謝のみならずNO代謝の面からも脳保護的である可能性が示唆された。弓部大動脈瘤手術において脳合併症を避けるべく以前より種々の術中脳保護法が検討されてきた。弓部大動脈瘤手術時の脳保護の手段として1)超低体温循環停止2)超低体温順行性脳循環3)超低体温逆行性脳循環がある。本施設では超低体温逆行性脳循環法を採用しており成果を上げている。また超低体温逆行性脳循環法は既に多施設で臨床応用され良好な結果を得ている。逆行性脳循環中の血液ガス管理について、当科ではpH-statを採用されている。逆行性脳循環における脳保護効果を血液ガス管理とくにCO2管理の重要性から検討した論文は皆無に等しい。また近年超低体温循環停止における脳保護効果をNO代謝の面から検討した論文が出始めているが逆行性脳循環におけるNO代謝の面からの検討は未だなされていない。本実験では雑種成犬を使用しcolored microsphere method,レーザー流量計などから脳血流量、脳内血流分布、酸素代謝、NO代謝の面から脳保護効果を判定することで逆行性脳循環(冷却温度、潅流圧は一定とした)における至適な血液ガス管理(とくにCO2管理の重要性)を検証したいと考えていた。極端な低CO2群、α-stat群、αとpH-statとの中間群、pH-stat群、極端な高CO2群、の5群に分け比較検討した。(Hb,O2濃度は各群で有意差無し)現在得ている結果からは、脳血流量、酸素代謝の点からは、極端な高CO2群は有意に劣っており、また有意差は認めなかったもののαとpH-statとの中間群、pH-stat群において優れている傾向が認められた。脳内血流分布、NO代謝の面からの検討は現在進行中である。今後は、O2濃度の高低による脳保護効果への影響についても検討を試みる予定である。(方法)成犬使用。(考察)

pH statによるNOx低下は細胞内Ca influxを抑制しNMDA receptorの活性化を抑制することでnNOS由来の神経傷害を抑制するという機序を反映している可能性があると考えられ、RCPにおけるpH-statはCBF,酸素代謝のみならずNO代謝の面からも脳保護的である可能性が示唆された。(背景)弓部大動脈瘤手術時の脳保護の手段として1)超低体温循環停止(CA)2)超低体温順行性脳循環3)超低体温逆行性脳循環(RCP)がある。本施設ではRCPを採用しており良好な成果を上げている。その際の至適な脳灌流圧、脳灌流量についての検討は既に報告されているが、血液ガス管理について(1)alpha-stat(温度補正をせずPCO2を40mmHg前後とする)と(2)pH-stat(温度補正をしてPCO2を40mmHg前後とする)のいずれが至適であるかについて一定の結論が出ていない。CAにおける脳保護効果をNO代謝から検討した報告が近年なされているが、RCPにおいてはなされていない。(目的)RCPでの血液ガス管理(とくにCO2管理)による脳保護効果を脳皮質血流量(CBF)、脳内血流分布、酸素代謝、NO代謝の面から比較検討する。(方法)成犬使用。体外循環確立後、alpha-statにて鼻咽頭温18°Cまで冷却した。RCP群は灌流圧25mmHg前後で90分間施行。脳への送血のCO2濃度によりA alpha-stat B pH-statの2群に分類した。control群としてC antegrade群を設定し比較の対象とした。結果)RCP中pH-stat下ではalpha-statに比しCBF,CMRO2(脳酸素代謝率)は有意に高値を示し,灌流血のNOxが有意に抑制された。脳内血流分布に部位差を認めず、またCO2管理による差も認めなかった。(考察)pH statによるNOx低下は細胞内Ca influxを抑制しNMDA receptorの活性化を抑制することでnNOS由来の神経傷害を抑制するという機序を反映している可能性があると考えられ、RCPにおけるpH-statはCBF,酸素代謝のみならずNO代謝の面からも脳保護的である可能性が示唆された。
歯列咬合異常と構音障害を伴う舌機能発達過程変異の三次元画像表示

本研究は、歯列咬合異常と舌機能発達過程に変異を示す小児に対し、治療の動機付けを確かなものにし行動変容を促すために、三次元表示された自らの顔と歯列のなかで舌の形状・位置を提示し、さらにはアニメーションとして、舌を安静時から嚥下時まで運動させる方法の開発を目的とするものである。平成17年度は、白色光格子投射型三次元形状測定装置模型計測部(テクノアーツ研究所、グラスプM)を用いて、上下別々に入力された歯列模型を、切歯咬合部・左右大臼歯咬頭嵌合部3点を共通入力項目として咬合させ、両者を一体として三次元表示するソフトウェアをテクノアーツ研究所と共同開発した。ついで、同装置顔面計測部(グラスプF)のハードウェアを一部更新した上で、小児からでも顔面情報を得られやすいように、白色光格子を投射する時間、回数などを最小限とするようにソフトウェアを改良した。平成18年度では、研究協力者1名をモデルとして、側貌頭部エックス線規格写真のスキャナー画像から得られる側貌の輪郭および歯列弓形状を介在させ、歯列模型と顔面を三次元構造として一体化し表現するソフトウェアを開発した。一方舌運動については、超音波画像では舌前方部1/3の構造が十分捉えられないため、まず、シリコーン印象剤を用いて安静時およぴ嚥下時の舌背と上顎歯列弓内面を印象採得して舌背模型を製作した。これらをグラスプMから入力して、先に述べた三次元構造にはめ込み、舌嚥下運動の起始点と終了点とした。超音波診断装置からは、舌背中央矢状断および第一大臼歯近心部前頭断の時系列画像を製作し、これらを組み合わせてアニメーション化する三次元舌運動の基本情報とした。しかし、舌運動のアニメーション画像を得るには3月末現在いたらず、次年度以降への課題として残った。本研究は、嚥下時や構音時など舌機能の発達過程に変異のみられる小児に対し、治療の動機付けを確かなものにし行動変容を促すために、三次元ワイヤーフレーム表示された自らの顔と歯列のなかで舌を運動させる方法を開発することを目的としている。本年度は、小児歯科学分野所有の非接触型三次元形状測定装置模型計測部(テクノアーツ、グラスプM)を用いて、上下別々に入力された歯列模型を、切歯咬合部・臼歯咬頭嵌合部などを共通入力項目として咬合させ、両者を一体としてワイヤーフレーム表示するソフトウェアをテクノアーツ研究所と共同開発した。ついで、非接触型三次元形状測定装置顔面計測部(グラスプF)のステッピングモーターコントローラーなどハードウェアを一部改良更新した上で、小児の顔面構造をワイヤーフレーム表示し、側貌頭部エックス線規格写真のスキャナー画像から得られる側貌の輪郭および歯列弓形状を介在させることにより、歯列と顔面の三次元構造を一体化させて表示する方法を検討した。また、平成810年度の科学研究費補助金を用いて自主開発した、超音波診断装置のプローブ保持装置を備えたセファロスタットを、顔面情報も入力しやすいよう改良した。前年度からの研究の延長として第43回日本小児歯科学会大会では、安静時の舌背中央部挙上機能の付加された習癖除去装置の効果を超音波診断装置により検討した結果を発表した。また、第22回日本障害者歯科学会では、口唇口蓋裂患児の初診時から口唇形成術直前までの歯列模型を分析し、Nasoalveolar Molding Plateによる早期治療の効果を、グラスプMを用いて検討した結果を発表した。

本研究は、嚥下時や構音時など舌機能の発達過程に変異のみられる小児に対し、治療の動機付けを確かなものにし行動変容を促すために、三次元ワイヤーフレーム表示された自らの顔と歯列のなかで舌を運動させる方法を開発することを目的としている。前年度更新した非接触型三次元形状測定装置模型計測部(テクノアーツ、グラスプM)および顔面計測部(グラスプF)を用いて、研究協力者1名をモデルとして、上下別々に入力された歯列模型と顔面構造を、側貌頭部エックス線規格写真のスキャナー画像から得られる側貌の輪郭および歯列弓形状を介在させて上下歯列弓と顔面の三次元構造として一体化して表現した。歯列と顔面の三次元構造のなかで行わせる舌運動については、超音波画像では舌前方部の構造が十分捉えられないため、まず、シリコーン印象剤を用いて安静時および嚥下時の舌背と上顎歯列弓内面を印象採得して舌背模型を製作し、これらをグラスプMから入力して、先に述べた三次元構造にはめ込み、舌運動の起始点と終了点とした。超音波診断装置からは、舌背中央矢状断および第一大臼歯近心部前頭断の時系列画像をそれぞれ製作しこれらを組み合わせて、アニメーション化する三次元舌運動の基本情報とした。なだらかなアニメーション画像を得るには3月末現在いたっておらず、次年度への検討課題として残った。第5回アジア小児歯科学会議および第23回日本障害者歯科学会では、口唇口蓋裂患児の初診時から口唇形成術直前までの歯列模型をグラスプMにより分析し、Nasoalveolar Molding Plateによる早期治療の効果について発表した。
タンパク質分泌システムの活写

タンパク質分泌反応は,全ての生物に保存されている仕組みである。大腸菌などのバクテリアでは,タンパク質駆動モータータンパク質SecA ATPaseと,タンパク質を透過させるチャネルを形成する膜タンパク質SecYEGが相互作用して複合体を形成し,基質であるタンパク質を細胞質外へと排出する。本研究では,このタンパク質の分泌反応を可視化すべく,1ユニットの動的構造解析を目指した。はじめに,SecYEGとSecAを含むナノディスクを形成させた。高速原子間力顕微鏡(高速AFM)を用いて観察を行ったところ,SecYEGを含むナノディスクとSecAが安定した1ユニットとして存在していることが示された。高速AFMによる観測条件を最適化することで,このSecYEG-SecA含有ナノディスクを意図的に横向き,または縦向きに固定して観察できる系を組むことに成功した。現在,基質タンパク質を加えることでナノディスク上でタンパク質分泌反応をin vitroで再現し,1ユニットによるタンパク質分泌反応をリアルタイムで可視化すべく研究を進めている。また,この系は他の膜タンパク質への応用も考えらえれた。そこで,マグネシウムトランスポーターMgtEをナノディスクに再構成して,その動体を検証した。MgtEは,マグネシウムイオン存在下では細胞質ドメインの可動性が低く,マグネシウムイオン非存在下では可動性が高くなることが示唆されている。高速AFMによる観測によって,リアルタイムでマグネシウムイオン非存在下でMgtEの可溶性ドメインが揺らいでいることを示すことができた。一方,マグネシウム存在下では非常に強固なフォールディングをしていた。このように膜タンパク質ナノディスクの有効性が認められ,重要な膜タンパク質の動体を同様の手法で明らかにすることが期待される。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。タンパク質の分泌反応(膜透過)はすべての生物に保存された基本的なメカニズムである。イオンや小分子の透過を最小限に,タンパク質という巨大な分子を膜透過させるためには緻密なマシーナリが必要である。モデル生物の大腸菌においては,Secタンパク質とYidCなどの膜タンパク質がタンパク質膜透過反応に関わる。タンパク質の膜透過は生命にとって必須の機構であるため,古くから研究が進められ2000年頃からは各Secタンパク質(SecYEG複合体, SecA ATPase, SecDF)の立体構造情報が報告さた。しかしながらYidCの報告はされていなかった。申請者らはYidCの立体構造を世界で初めてその決定し,構造情報に基づく機能解析から,YidCの分子メカニズムを提唱した。現在,これらの構造をベースにした機能解析が多く進められているが,未だなおSecタンパク質とYidCが何両体で機能し,どのような構造変化を伴ってタンパク質を膜透過させているのかの詳細については不明である。そこで,本研究ではタンパク質膜透過反応をin vitro可視化すべく,準備を進めた。タンパク質の膜透過反応は,それそれのユニットが独立して機能するため,平均値をみる測定方法は適さず,詳細なSecマシーナリーの動態を観察するためには1ユニットでの解析が必須である。1分子解析の測定技術をタンパク質膜透過反応に適応させた。進行状況については第14回蛋白質科学会年会にて報告した。生物の細胞は,生体膜によって異なる空間が保持されており,生体膜を介したタンパク質の膜透過・膜組込みは必須の生命活動である。リボソームにより合成されたタンパク質が膜を越えるためのチャネルとして機能するのがSecトランスロコンである(細菌ではSecYEG複合体,真核生物ではSec61αγβ複合体)。これまでに複数のSecトランスロコンの構造が報告され,タンパク質膜透過機構のモデルが提唱されてきたが,さらなる詳細な議論のためにはこれまで以上の解像度が必要であった。今回我々の研究グループは脂質キュービック相(LCP)法で得られた結晶から,これまでで最も高分解能のSecYEG複合体の構造をX線結晶構造解析により決定した。SecYEGを構成するほぼ全てのアミノ酸残基を正確に配置でき,SecGのループがSecYにより形成されている透過孔を塞ぐように位置しているという新しい知見が得られた。そこで,SecGのループをSecYの細胞内側の表面に固定した変異体を作製したところ,タンパク質の膜透過が阻害され,その後固定を外すと正常に膜透過された。このような機能解析や,過去の構造との比較,MDシミュレーションの結果から,閉状態のSecYEGでは,分子やタンパク質の拡散を防ぐためにSecGのループがポアの「キャップ」として働き,膜透過状態ではその「キャップ」を退けることで,タンパク質の輸送を調節していると考えられる。プラグとよばれる部位が細胞外側から蓋をしているという過去の知見と組み合わせて、透過孔は細胞膜の両側から閉ざされ、タンパク質の輸送に応じて開くという新たなモデルを提唱した。今回の報告は,SecY,SecE,SecGすべての構成要素を含む完全なSecトランスロコンの高分解能の報告であり,生命活動に必須であるタンパク質輸送の基礎研究の発展に大きく貢献するものである。今後,Secトランスロコンの構造・機能解析及び動態観察に至るまで幅広く利用されることが期待される。研究計画にそって順調に進めている。本年度は,SecYEGの高分解能の報告を行い,動的メカニズムの解明にむけた足がかりを得た。本研究では、生育に必須のメカニズムであるSecトランスロコンを介したタンパク質の分泌過程に焦点をあてている。タンパク質の分泌過程において、タンパク質という巨大なものを輸送させるためSecタンパク質は大きな構造変化が予測されている。

大腸菌などの真正細菌では、タンパク質分泌反応時にSecタンパク質が、基質タンパク質を伴った大きな構造変化を繰り返し、段階的にタンパク質の輸送が達成されるとされている。これらSecタンパク質の立体構造の情報は得られつつあるが、未だその作動メカニズムには不明な点が多い。本年度は、新たに構造を決定したSec因子の一つである膜タンパク質SecDFの動的なメカニズムを明らかにすべく、特にSecDFの解析に集中して取り組んだ。変異体を用いたタンパク質の分泌活性の測定やプロトンの透過活性の測定から、最終的にSecDFがどのようにプロトンの濃度勾配のエネルギーを利用し、どのようにタンパク質と相互作用するのかについて知見が得られたため、SecDFの機能モデルを提唱した。また、タンパク質分泌反応の時間依存的な変化を見出すため、Secタンパク質と脂質をディスク状に再構成したナノディスクの高速原子間力顕微鏡を用いた観察を進めた。より安定なナノディスクを構築することに成功し、ナノディスクに再構成されたSecタンパク質の観察は、Secタンパク質のドメイン構造の変化が見出せる分解能の動画を得た。今後、条件検討を行い具体的にどのような変化が起こっているのかを検証する。研究計画にそって順調に進めている。本年度は、SecDFタンパク質の高分解能の構造決定を行い動的メカニズムを提唱した。本研究では、すべての生物に保存された基本的なメカニズムの一つである蛋白質の分泌反応に焦点をあてている。分泌される蛋白質は細胞質で合成されたあと、フォールディングが妨げられた状態で膜へとターゲットされる。その後、Secタンパク質複合体がATPやプロトンの濃度勾配のエネルギーを利用して、この前駆体分泌蛋白質を膜透過させる。前駆体蛋白質からシグナル配列が切断された後、蛋白質がフォールディングされ成熟体の分泌蛋白質となる。この分泌反応は、膜の構造を保ったまま巨大な蛋白質を膜透過させるためSec蛋白質は緻密かつダイナミックな構造変化を繰り返すとされているが、その分子メカニズムの詳細は不明な点が多い。本年度は、特に分泌蛋白質を膜透過させるプロトン駆動型モータータンパク質SecDFの動態について解析を進めた。SecDFは、12回のαヘリックスから構成される膜貫通領域と、3つのドメインから構成されるペリプラズム領域から構成される。膜貫通領域は、プロトンが透過するとされており、ペリプラズム側は蛋白質と相互作用して蛋白質を細胞外へ引っ張り出す役割をしていると考えられている。一連の結晶構造解析から、SecDFの膜貫通領域にトンネルが形成され、そこに水が一列に配置することで、プロトンが透過するというモデルを提唱した。このような膜貫通領域の構造変化が伝播してペリプラズム側の構造変化をひきおこすことを実験的に証明した。更にペリプラズム側では劇的な構造変化を起こすこと、またペリプラズム領域と前駆体分泌蛋白質とが相互作用することを見出した。
新規非翻訳RNAのクローニングとグルタミン酸レセプター遺伝子への影響に関する研究

我々はこれまでジストロフィン遺伝子のエクソン配列内に挿入された変異配列の解析から新規非翻訳RNAを同定した。この研究は新規非翻訳RNAのクローニングと機能解析を行うものである。H23年度の研究で、非翻訳RNAの全長が452塩基であることを同定した。非翻訳RNAが他の遺伝子に影響を与える種類のものであるならば細胞内の局在は核内である。よって、当該非翻訳RNAの細胞内の局在を検討するために、HeLa細胞の核抽出液をもちいてRT-PCRをおこなった。いくつかのHeLa細胞の株を用いて3回検討したが、増幅産物を得られなかった。よってHeLa細胞においては当該非翻訳RNAは核内の存在しないことが明らかになった。次にHeLa細胞が実験に適切でないと考えたため、当該非翻訳RNAが強く発現している臓器を検索した。臓器特異性、発生の段階の特異性を検討するために、ヒト胎児組織、ヒト組織の全RNAを用いてRT-PCRを行った。その結果、胎児期では大脳のみに発現を認め、臓器別には大脳、甲状腺、胎盤、精巣、骨格筋、前頭葉、小脳、大脳皮質において発現を認めた。当該非翻訳RNAは脳においてのみ胎児期から成人期にかけ発現していたため、脳の形成や発達、機能獲得や維持に関連している可能性が考えられた。ヒト脳培養細胞は入手困難であるため、マウス脳cDNAを用い検討したところ、非常に弱い発現しか認めずマウス脳は適切な標本でないことが判明した。次に神経系の悪性腫瘍である神経芽細胞腫を用いて発現の検討をおこなったところ、発現を認めた。さらに、当該配列の種を超えたゲノム上の保存性を調べるためにオラウータン、チンパンジー、ゴリラのDNA上の配列を検討したところ、それぞれ962%、99.1%、99.5%と高度に配列が保存されていたためこれらのヒト科の動物において重要な機能を有している可能性が示唆された。我々は、これまでジストロフィン遺伝子のエクソン配列内に挿入された変異配列の解析から新規非翻訳RNAを同定した。これまで得た新規非翻訳RNAの452塩基の配列をもとに5'RACE法を用いて全長の解析を試みたが、これ以上の配列を得られなかった。そこで両端にユニバーサルプライマー結合領域を含んだアダプターを有するcDNA(Marathon-ready cDNA)を用いてPCRを行ったところ新規非翻訳領域を含むいくつかの長さのPCR産物を得ることができた。この中で最長のものは約2000塩基で、この産物の配列の解析をおこなった。すると、新規翻訳RNAをコードする領域から上流に連続した約1600塩基のゲノム上の配列を得ることができた。しかしこの転写産物の端にはPCRに用いたプライマーの配列を有さなかったため非特異的産物と考え、新規非翻訳RNAの全長は452塩基であると結論した。次に機能解析の実験を行った。非翻訳RNAが他の遺伝子に影響を及ぼす場合、細胞内での局在は核内である。そこでHeLa細胞の核抽出液で新規非翻訳RNAの増幅をおこなった。その結果、非常に弱い発現を認めるのみだった。そこで実験に適切な細胞を選ぶために、新規非翻訳RNAが高発現する臓器の検討を行った。以前にヒトの新規非翻訳RNAはヒト大脳で高発現を認めることを確認していたため、さらに脳の各部位のcDNAを用いて新規非翻訳RNAを増幅した。ヒト大脳皮質、小脳、前頭葉において高い発現を認めた。さらに、より実験の容易であるマウスをつかって検討した。マウスにおいて、新規非翻訳RNAのコードする遺伝子は452塩基中の119塩基が保存されていたため保存された領域の配列をマウス脳cDNAを用いて増幅した。しかしマウス脳において非常に弱い発現しか認めなかった。

さらに、当該配列の種を超えたゲノム上の保存性を調べるためにオラウータン、チンパンジー、ゴリラのDNA上の配列を検討したところ、それぞれ962%、99.1%、99.5%と高度に配列が保存されていたためこれらのヒト科の動物において重要な機能を有している可能性が示唆された。新規非翻訳RNAの機能解析が当初の研究計画よりやや遅れている。その理由は、まず新規非翻訳RNAの全長の解析に時間がかかったからである。新規非翻訳RNAの全長の解析のために5'RACE法を用いたが、この手法では全長を特定することができなかった。後に別の方法で解析をおこない、全長が以前に同定した452塩基のみであったことを確認したが、Marathon-Ready cDNAを用いた全長解析を行ったために解析期間が長くなった。非翻訳RNAは細胞の核内に存在する場合、他の遺伝子の発現などに影響を及ぼすことが予想されるが、Hela細胞の各抽出液を用いた検討では新規非翻訳RNAの発現が弱かったため、他の細胞での検討が必要となった。ヒト大脳に発現していることが以前の研究で明らかになっていたため、神経系の細胞で入手可能であったヒトの神経芽細胞腫で検討を行ったが、有意な結果は得られなかった。結果としてヒト大脳の部位別cDNAを用いた検討で高発現しているヒト大脳の部位を同定したが、新規非翻訳RNAの核内局在を証明するために新たな実験が必要であった。当初の目的では、新規非翻訳RNAの機能解析として、新規非翻訳RNAをコードする遺伝子の下流に存在するグルタミン酸レセプター遺伝子への影響を調べることを計画していた。しかし、実験に用いる細胞の検討を行うに当たり、最初に細胞の核内に新規非翻訳RNAが局在することを証明する必要がある。今後は、高発現を認めるヒト大脳皮質、小脳、前頭葉の細胞を用いてin situ hybridizationや免疫染色、RNA-FISHなどの手法で、新規非翻訳RNAの局在解析をおこなう。新規非翻訳RNAがこれらの細胞の核内に存在することが証明されれば、他の遺伝子の発現などへの影響を及ぼすことが予想されるので、今回の実験の目的であるグルタミン酸レセプター遺伝子への影響を検討する。実際の検討方法は、計画書に沿ってすすめる計画である。新規非翻訳RNAが核内に局在する細胞において、グルタミン酸レセプターの遺伝子の発現も確認する。新規非翻訳RNAとグルタミン酸レセプター遺伝子の両者が発現する細胞において、アンチセンスオリゴヌクレオリドもしくはAntagomirを用いたRNAiにより新規非翻訳RNAをノックダウンし、グルタミン酸レセプター遺伝子mRNAの発現の変化の定量を行う。これにより新規非翻訳RNAがグルタミン酸レセプター遺伝子に及ぼす影響を明らかにする。次年度研究費は今後解析に必要な細胞、in situ hybridizationや免疫染色、RNA-FISHなどに使用する物品を買うための予算である。また研究に使用する以外も特に成果発表のための出張費、論文掲載費を残したためである。次年度の研究計画は、新規非翻訳RNAの核内局在を証明するために、現在までに発現の明らかになっているヒト大脳皮質、小脳、前頭葉、またはそれと系統を同じとする細胞を購入する。
遅れの多いヒトの運動制御メカニズムを規範とする視触覚統合制御手法の提案

ヒトの運動制御機構とロボットのそれとでは動作に至る過程における視触覚に起因する神経パルス信号の遅れにおいて大きく異なる.生体規範モデルとそれに適した制御手法の提案という目標の下,本研究ではロボット制御ループに意図的に時間遅れを導入し,ハンドの把持・操り動作や上肢冗長ロボットのリーチング運動を行った.その結果, 100ms程度の大きな制御遅れが存在しても,把持・操りタスクを実現することができた.また,上肢ロボットにおいては,与える目標軌道を逆運動学による従来手法ではなく,積分コントローラによって任意に整形することによって,特異姿勢や不良設定問題を解消することができた.ヒトの運動制御機構とロボットのそれとでは動作に至る過程における視触覚に起因する神経パルス信号の遅れにおいて大きく異なる.生体規範モデルとそれに適した制御手法の提案という目標の下,本研究ではロボット制御ループに意図的に時間遅れを導入し,ハンドの把持・操り動作や上肢冗長ロボットのリーチング運動を行った.その結果, 100ms程度の大きな制御遅れが存在しても,把持・操りタスクを実現することができた.また,上肢ロボットにおいては,与える目標軌道を逆運動学による従来手法ではなく,積分コントローラによって任意に整形することによって,特異姿勢や不良設定問題を解消することができた.一昨年度までの研究では,ヒトの視覚情報の神経生理学的遅れを模擬したロボットシステムを構築し,100msという著しく大きな視覚情報の遅れが内在するロボットハンドにおける操り制御が達成できることを,シミュレーションと実験を通して明らかにした.この知見をベースとして昨年度(22年度)は,2指1自由度対構造であったロボットハンドを,ヒト指の筋骨格構造を模倣した2指5自由度対向把持構造に改良設計し実機を製作した.ここでは示指の遠位指節間関節(第一,二関節の間)の連動動作を機構に採り入れ,アクチュエータを削減することに成功した.関節数に対するアクチュエータ数を減らすことで,ヒト指の動作に近い関節運動を実現した.また,手指動作の器用さや巧みさは拇指と示指による摘み動作を指すと考えられるが,両指間の対向構造が物体操り能力に直接的に関連することが理論的解析によって明らかになってきた.上記の2指5自由度ロボットハンドを想定した理論解析の場合,指先の弾性エネルギーを含んだシステム全体のエネルギーから容易にリアプノフ関数を求めることができた.これによって,従来から提案してきた直列2段階姿勢制御手法(Serial Two-phased Controller)が対向把持形態に適合した制御手法であることが明らかになった.更なる理論解析によって,2指によって把持・操り中の対象物姿勢角が漸近的に目標角度に収束することが分かった.以上の知見は,ロボットの制御系を簡素化することにつながり,ヒト手指の構造を模倣するとその上位である運動制御系をより簡潔に表現できることを示唆するものであり,画期的な発見であるといえる.介助や介護の現場のみならず通常生活において今後,ロボットが人間と接する機会が急速に増え,その必要性も超高齢化社会において日増しに高まっている.そのような環境の中でロボットに不可欠な要素として,人間がロボットと違和感なく協調作業できること(親和性)があげられる.このようなコンプライアンス特性を満足するためには,ロボットによる視触覚スキル向上が不可欠であり,また衝突による傷害を回避するためにバックドライバビリティを設ける必要がある.また,近年ではリハビリテーション向けのアシストロボットやハプティックインターフェースにおいてもバックドライバビリティの概念が重要視されている.これらの事例に共通する問題点として,アクチュエータの高減速比による関節剛性の増大と静止摩擦による伝達トルクの不連続性がある.これらのことにより人を持ちあげるような高負荷作業や衝突安全まで考慮した場合,減速比とバックドライバビリティ性能とはトレードオフの関係にあるといえる.つまり,ロボットの関節軸にアクチュエータを配置する従来の設計手法がバックドライバビリティ実現の障壁となっている.他方,ロボットと比較してヒトの身体運動においては遥かにコンプライアントな動作が可能である.このようなことから,本研究では上肢の拮抗筋構造に着目し,その構造を模倣したロボットアームの手先到達運動中のバックドライバビリティ性の評価を行った.また,拮抗型腱駆動機構を採用した場合のロボットアームの手先到達運動を例にとり,本駆動機構に適した簡潔な制御手法の提案を行った.本研究ではまず,拮抗型腱駆動機構を有する3リンク冗長ロボットアームのモデル化を行った.続けて,ヤコビ行列を用いずとも手先到達運動が実現できる制御手法を提案した.最後に,アーム手先への衝突を想定した外力を加えた数値シミュレーションを通して,提案制御手法の有効性を明らかにした.
弦の場の理論における時空構造の研究

単位弦場に基づくタキオン真空解と開弦系のサイン二乗変形についての研究を行った。サイン二乗変形に関する現在までの研究では、開弦の自由度を用いて閉弦を記述する可能性が示唆されてきた。本研究では、サイン二乗変形した開弦系で右向きと左向きモードのハミルトニアンが可換となり、その結果として閉弦系を記述するようになることを明らかにした。可換な二つのハミルトニアンが時間発展によってつくる世界面は、閉弦理論における正則・反正則な世界面となり、それぞれに作用する二つの連続ビラソロ演算子があることがわかった。次に、単位弦場に基づくタキオン真空解から生じる変形されたBRST演算子でも、サイン二乗変形と同じ機構によって、右向きと左向きモードが反可換となって分離し、それぞれがベキ零性をみたすことを明らかにした。また、変形されたBRST演算子から右向きと左向きの連続ビラソロ演算子を導き、これらの演算子が変形されたBRST演算子と可換となることを示した。これは、タキオン真空での世界面にあるビラソロ対称性が、閉弦理論と同様、右向きと左向きに分離することを示している。さらに、タキオン真空におけるエネルギー運動量テンソル、ゴースト場、反ゴースト場、ゴースト数カレント、BRSTカレントを構成し、これらが摂動論的真空と同じ演算子積展開をみたすことを示した。タキオン真空には閉弦しか存在しないにもかかわらず、タキオン真空上の共形場理論を開弦理論によって記述できることを示している。右向きと左向きのビラソロ対称性は閉弦理論の対称性であり、時空の一般座標変換に対する対称性を含んでいるため、これらの結果を合わせると、タキオン真空における開弦の場の理論が時空の一般座標変換のもとで不変であることが結論される。研究課題にある弦の場の理論における時空構造が、弦の場の理論における対称性という形で確認できたことを意味する。開弦の場の理論における閉弦の記述方法を探究する研究を行った。まず、開弦の場の理論における多重ブレーン解を用いて、弦の場の理論と行列理論との関係について考察した。行列理論は閉弦の力学を記述することが知られるが、同様に弦の場の理論でも閉弦の力学を扱える可能性があることが本研究によって明らかになりつつある。中国成都で開催された国際会議SFT2015に出席し、この研究に関する情報収集と研究打合せ等を行った。開弦と閉弦との相互作用に関係するディスク振幅についての研究を行った。特に、ディスク面に作用するSU(1,1)変換とスケール変換に対するハール測度、このハール測度から決定されるモジュライ変数の積分について研究を行い、今まで考えられてきたディスク振幅の表式が修正されるべきことを明らかにした。同時に、ゲージ固定する変数をある特定の値にとれば、本研究で得た新たな振幅表式が従来表式に完全に一致することも示した。ディスク振幅は弦理論の根幹をなす量子異常と深い係わりがあるが、二つの表式が一致することにより、この弦理論の基礎も変更を受けないことを明らかにした。新たなディスク振幅の表式は、従来表式を一般のモジュライ変数を含むよう正しく拡張した表式なのである。この研究成果は3月の日本物理学会で発表することとなった。開弦の場の理論においてゲージ場が凝縮する古典解について研究を行った。ゲージ場の凝縮は、反対称テンソル場の凝縮や非可換時空という閉弦のダイナミクスと関わる点で、研究題目と関連している。この研究成果について2月の研究会「弦の場の理論16」で発表を行った。弦の場の理論の解析的手法に基づく研究については概ね順調に進展しているが、数値計算的手法を用いた研究について遅れが生じている。これは当初計画していたコンピュータ環境の整備に時間がかかっているためである。開弦の場の理論において反対称テンソル場(磁場)が凝縮した古典解に関する研究を行った。Erle-Maccaferriは境界条件変更演算子を用いて、時間に依存しない任意の開弦の背景場を実現する古典解の構成法を提唱した。このErler-Maccaferriの構成法は、今までに知られていない古典解を構成できる可能性を秘めた強力な方法である。本研究ではErler-Maccaferriの構成法に基づき、反対称テンソル場が凝縮した古典解を新たに構成した。まず、反対称テンソル場と結合した開弦の第一量子化について研究し、境界条件変更演算子を構成した。さらに、境界条件変更演算子の性質を明らかにし、3点関数と4点関数を計算して、それらの漸近的振る舞いについて研究した。この境界条件変更演算子を使って磁場が凝縮した古典解を構成し、真空エネルギーの値からBorn-Infeld作用が導かれることを明らかにした。磁場中の量子力学系ではDiracの量子化条件をみたす複数の真空が縮退していることに対応し、複数の古典解の線形結合として一般の解が得られることを明らかにした。磁場の凝縮は閉弦の反対称テンソル場と深く関係しており、開弦場の凝縮ではあるが、時空構造と関わる閉弦のダイナミクスとの関連についてさらに研究を行った。磁場の凝縮はDブレーン上に非可換時空の構造を生じると考えられており、これが弦の場の理論の観点からどう捉えられるか明らかにすることは重要である。これらの研究に関して、サンパウロで開催された国際会議SFT2016に出席し、研究発表、情報収集、研究打ち合わせを行った。

弦の場の理論の解析手法に基づく研究は概ね順調に進展しているが、数値計算的手法を用いた研究について遅れが生じている。これは数値積分の計算に想定以上の時間がかかっているためである。Erler-Maccaferriによって提唱された方法に基づいて構成した古典解に関する研究を前年度に引き続いて行った。境界条件変更演算子を用いたこの解は定数磁場に対応する解であり、背景時空としてトーラスを考えるならば、チャーン数が非自明な値をとる解となる。点粒子の場の理論では、位相的に非自明なゲージ場はトーラスを一周したときに不連続点をもつのが一般的である。このような状況が弦の場の理論においてどのように反映されるのかについて、古典解のプロファイルを通じて明らかにする研究を行った。結果として、弦の場の理論においては位相的な不連続性が現れず、古典解の成分場がトーラス上で一価関数となることを明らかにした。点粒子の場の理論における位相的な不連続性は局所的な領域をつなぎ合わせることから生じるのに対して、弦場とゲージ変換に関しては局所的な領域の中だけに閉じて考えることができない。弦の場の理論のこの非局所性の結果として古典解の一価性が生じているという考察を行った。次に、古典解に対するゲージ不変量の計算を行った。このゲージ不変量は、バルクの閉弦と古典解が表すDブレーンとの結合に対応しており、Born-Infeld作用から導いた結合と比較されるべき量である。結果として、古典解に対するゲージ不変量とBorn-Infeld作用からの結合とが一致していることを確かめた。我々の古典解が正しくErler-Maccaferri解であることを示す結果である。これらの研究成果についてイスラエルでの国際会議、日本物理学会において発表した。弦の場の理論において磁場が凝縮した古典解に関する研究について、途中経過は国際会議、日本物理学会で講演し、最終的にはプレプリントにまとめて発表することができた。また、閉弦の物理との関連について新たな研究成果が得られつつある状況である。単位弦場に基づくタキオン真空解と開弦系のサイン二乗変形についての研究を行った。サイン二乗変形に関する現在までの研究では、開弦の自由度を用いて閉弦を記述する可能性が示唆されてきた。本研究では、サイン二乗変形した開弦系で右向きと左向きモードのハミルトニアンが可換となり、その結果として閉弦系を記述するようになることを明らかにした。可換な二つのハミルトニアンが時間発展によってつくる世界面は、閉弦理論における正則・反正則な世界面となり、それぞれに作用する二つの連続ビラソロ演算子があることがわかった。次に、単位弦場に基づくタキオン真空解から生じる変形されたBRST演算子でも、サイン二乗変形と同じ機構によって、右向きと左向きモードが反可換となって分離し、それぞれがベキ零性をみたすことを明らかにした。また、変形されたBRST演算子から右向きと左向きの連続ビラソロ演算子を導き、これらの演算子が変形されたBRST演算子と可換となることを示した。これは、タキオン真空での世界面にあるビラソロ対称性が、閉弦理論と同様、右向きと左向きに分離することを示している。さらに、タキオン真空におけるエネルギー運動量テンソル、ゴースト場、反ゴースト場、ゴースト数カレント、BRSTカレントを構成し、これらが摂動論的真空と同じ演算子積展開をみたすことを示した。
高齢者の転倒後症候群(Post-fall Syndrom)とQOLの関連性

転倒後症候群(Post-Fall Syndrome)は激しい転倒への不安、恐怖(Fear of Falling)から歩行能力がありながらも行動規制や歩行障害を来すものである。本研究では転倒恐怖感の発生頻度とその関連要因について静岡県S市M町に在住する65歳以上の住民を対象に平成9年の8月に骨密度検診に招待して面接調査を実施した。平成8年度の調査結果も加え、解析の対象となったのは2回の調査に参加した412人である。解析の結果、以下の結果が得られた。1)性別の比較では転倒恐怖感は女性に有意に多く、女性では年齢階級別にも年齢毎に増加の傾向が認められた。2)断面調査において転倒恐怖感を目的変数として重回帰分析による解析の結果、男性では年齢、健康度自己評価、女性では年齢、健康度自己評価、LSIK、骨折に有意な関連(p<0.01)が認められた。3)平成9年のQOL指標と平成8年の転倒恐怖感を比較した結果、男性では有意な差が認められなかったが、女性において老研式活動能力指標、LSIK、ソーシャルサポート、健康度自己評価に有意な差が認められた。平成10年度は、さらに転倒後の激しい転倒恐怖感から活動制限を来し、転倒後症候群に至った高齢者の実態調査を行った。S市4カ所の特別養護老人ホームにおいて転倒後症候群の高齢者を追跡調査した。転倒後症候群に該当した全員の高齢者が転倒した心理的影響に関連して何らかのバランス障害を来している様子が伺えた。研究期間2年間には、実態調査以外にも転倒予防のパンフレット、ニュースレターを作成、調査対象者およびその介護者に対して安全教育を実施し、寝たきり予防、転倒予防に関する保健活動も行った。研究の成果の一部に関しては、日本老年着護学会第3回学術集会(平成10年11月22日)のシンポジウムに発表するとともに静岡新聞(平成10年6月12日)に掲載され、静岡県民にも広く報じられた。静岡県浜松市村櫛町に住む65歳以上の住民710人を対象に骨密度検診に招待し、面接調査と体力測定を含めた転倒調査を実施した。調査期間は平成9年8月4日から8日の5日間である。調査内容は疾患、内服薬、自覚症状、日常生活動作、QOL指標(老研式活動能力指標、生活満足度尺度K、抑うつ尺度(GDS)、自覚的健康感、ソーシャルサポート)、過去1年間の転倒、転倒恐怖感などである。調査の参加者は471人(66.33%)、本研究では本人が回答した467人を対象として統計パッケージSAS(Statistical Analysys System)を用いて統計学的解析を実施した。転倒後症候群の一兆候である転倒恐怖感については「転ぶことがこわいと感じますか」という問いに対して「とても恐い」と答えた人は120人(25.70%)、「少しこわい」172人(36.86%)、「こわくない」175人(37.47%)であった。性別ではとても恐いと答えた人が男性30人(男性中15.63%)、女性90人(32.73%)と女性が多かった。年齢階級別では年齢が高くなるほど「とてもこわい」と回答した人が増加していた(Mantel-Hensel x ^2=25.148,p<0.001)。転倒恐怖感とQOL指標の各項目とSpermanの順位相関係数を算出したが、老研式活動能力指標(r=0.16,p<0.001)、生活満足度尺度K(0.19,p<0.001)、抑うつ尺度(GDS)(r=-0.21,p<0.001)、自覚的健康感(r=-0.24,p<0.001)、ソーシャルサポート(r=0.123,p<0.01)と有意な関連が認められた。転倒恐怖感を目的変数として、QOL指標を説明変数とした重回帰分析を実施したところ、年齢(p<0.01)、性別(p<0.001)、健康度自己評価(p<0.001)に有意な関連が認められた(p<0.001,R=0.40)。また、上記の結果なども踏まえて転倒後症候群に関してMedlineで検索し、総説論文として発表した。