hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
オーダーメイド癌治療を目的としたエピトープペプチドワクチンの作製と臨床応用

MALTリンパ腫患者より単離したAHSArFabのエピトープ解析を行い、得られた結果に基づきペプチドワクチンを作製した。ワクチンをマウスに免疫して得られたrFabクローンの反応性はAHSArFabとほぼ同様であったが、より高い親和性を示した。抗体医薬等の認識するエピトープあるいはミモトープに基づくペプチドワクチンは高親和性で高特異性の抗腫瘍抗体群の誘導に有効であることを明らかにした。現在臨床応用について検討中である。本研究は、抗体医薬の投与による癌治療という、いわゆる受動免疫による治療展開ではなく、能動免疫という観点に立ち、さらには患者個人に最適化した癌免疫療法の確立を目的とする。今年度は、MALTリンパ腫患者の骨髄細胞から単離したリコンビナントFab(AHSArFab)を解析対象とし、本rFabが認識する細胞表面抗原の同定を目的として、ファージディスプレイランダムペプチドライブラリー(PhD-7)を用いたエピトープ解析を行った。PhD-7をAHSArFabに対して4ラウンドのパニングを行った結果、AHSArFab結合ファージタイターは850倍に上昇した。ELISAにてAHSArFab陽性であったクローン27個(30個中)のランダムペプチド部分のシークエンス解析を行なった結果、LSYLEPW(21個)、LSYLEPP(3個)、LSYLEPT(1個)、LSYIEPI(1個)、VSYLEPP(1個)という配列がカッコ内の頻度で得られた。Protein-BLASTによる相同性解析の結果、LSYLEP配列がsphingomyelin phosphodiesterase4(SMPD4)のA_182-A_187とほぼ一致したことから、SMPD4がAHSArFabの認識抗原である可能性が示唆された。最も出現頻度の高かったLSYLEPW配列に基づきリンカー(GGGC)を付加したペプチドを合成しKLHとの複合体を作製した。LSYLEPW-KLHで過免疫したBALB/cマウスより血清および脾臓を採取した。抗血清は、用量依存的にLSYLEPW-KLHに対して反応性を示したが、HeLaS3細胞に対する反応性は弱いものであった。今後は、過免疫マウス脾細胞より抗体遺伝子ライブラリーを構築しHeLaS3反応性クローンを単離する。本クローンおよびAHSArFabを用いた免疫沈降法やサンドイッチELISA法により抗原分子を決定する。また、効率よく液性免疫を誘導できるミモトープペプチド免疫法について検討する。今年度は、シェーグレン症候群にMALTリンパ腫を併発した患者の骨髄細胞から単離したリコンビナントFab(AHSArFab)が認識するミモトープ配列(LSYLEP)を含むペプチドを合成し、ペプチドーキャリアタンパク質複合体のマウスへの免疫により誘導された抗体レパートリーの機能と構造について解析した。LSYLEPW-KLH複合体で過免疫したBALB/cマウス脾細胞より抗体遺伝子ライブラリーを構築した。抗体提示ファージライブラリーは抗原陽性のHeLaS3細胞あるいはLSYLEPW-BSAに対してパニングを行い、rFabクローンのスクリーニングは間接蛍光抗体法あるいはELISA法により行った。陽性クローンについては可変部領域のシーケンス解析もあわせて行った。HeLaS3パニングで得られたrFabはHeLaS3生細胞に対するAHSArFabとの二重染色により染色部位の重複が認められた。LSYLEPW-BSAパニングで得られたrFabはAHSArFabとペプチドの反応を競合的に阻害した。ミモトープペプチド免疫で誘導されたrFabのエピトープがAHSArFabとオーバーラップしていることが示唆された。また、陽性rFabとAHSArFabの可変部領域の相同性は約5070%であり、これらのrFabはHeLaS3あるいはミモトープペプチドに対してAHSArFabより高い親和性を有していた。以上の結果より、AHSArFabミモトープペプチド免疫によりAHSArFab認識抗原に対して高親和性で反応するrFabの作製が可能であることが示された。今年度の研究計画では、リンパ腫患者の自己腫瘍と反応するリコンビナント抗体の単離と臨床応用可能なペプチドワクチンの作製に関する検討を行う予定であったが完遂することはできなかった。これまでに得られた成果について記述する。リンパ腫患者の骨髄細胞cDNAは連携研究者の金沢医大正木准教授より提供して頂いた。これを出発材料として、抗体遺伝子断片の増幅とIgG1, kappa(K)/ lambda(L)ライブラリー構築を行った。ライブラリーサイズは、それぞれ(K)1.5x10^7cfu,(L)5.7x10^6cfuであった。当初の計画では自己腫瘍に対してパニングする予定であったが入手できなかったため、5%(v/v)フォルマリン固定

HeLa細胞を使うこととし、同細胞に対する4ラウンドのパニングを行った。その結果、(K)では257倍、(L)では32倍のファージタイターの上昇が認められた。最終ラウンドのフファージを大腸菌に感染させ、ファージミドDNAを回収し、可溶性Fab発現型に変換した後、大腸菌に再導入した。プレートよりシングルコロニーを30個選択し、可溶性Fabを調製ののち、フォルマリン固定HeLa細胞に対する反応性を指標にスクリーニングした。その結果、(K)ライブラリーから5個の陽性クローンが得られたが、(L)ライブラリーからは陽性クローンは得られなかった。可変部シークエンス解析の結果、5個の陽性クローンは同一であることが明らかとなった。今後は、対応抗原解析、エピトープ解析、ペプチド合成、キャリアタンパク質複合体のマウスへの免疫により、臨床応用の可能性について検討していくつもりである。
希釈窒化物半導体中の欠陥の挙動およびデバイスの信頼性向上に関する研究

GaInNAsなどの希釈窒化物半導体を用いた発光デバイスの劣化メカニズムを解明するために、結晶成長時に発生する欠陥を透過電子顕微鏡により評価するとともに、結晶にレーザ光を照射し、欠陥の形成・増殖について調べた。その結果、GaInNAs中には点欠陥クラスタ、転位ループなどの欠陥は観察されなかった。また、GaInNAs/GaAs SQW構造にレーザ照射を行うと、レーザパワー密度が低い場合には、発光効率が増加し、パワー密度が高い場合には、発光効率が瞬時に増加後、減少した。いずれの場合にも、特に新たな構造欠陥は形成されず、今後さらなる照射パワー密度の増強を行う必要がある。平成26年度は、本研究の目的および研究実施計画に沿って下記の2項目の研究を行った。(1)希釈窒化物半導体中の欠陥の微細構造とその光学特性に与える影響の評価:(001)GaAs基板上に、MBE成長したGaAsN結晶中の欠陥の評価をTEMにより行った。成長温度500°C、膜厚は、0.1 μmである。TEM観察の結果、以下のことを明らかにした。As-grown中の薄膜と、GaAs基板との界面には、2つの<110>方向に沿って、ミスフィット転位が形成されていた。TEMコントラスト実験の結果から、ミスフィット転位は60°転位が殆どと推定された。また、ミスフィット転位以外の欠陥、即ち転位ループ、積層欠陥、微小双晶、および析出物は観察されなかった。(2)希釈窒化物半導体への光照射による欠陥の挙動と劣化態様の評価:1)まず、BSPP(発光波長=532 nm)を光源とした光照射により、PL強度の低下、すなわち劣化が観察された。現在の光出力密度の範囲内(4 MW/cm2以下)では、劣化に伴って特に、TEMで観察されるような新たな欠陥は発生していない。また、ミスフィット転位も照射により特に、すべり運動や上昇運動は起らなかった。今後、光照射密度をさらに高くして結晶欠陥の形成が起きないか調べていく; 2) 1)に関連して、MOCVD p+GaN/アンドープGaN(0, 50, 100 nm)/InGaN/GaN SQW構造への光照射の実験も行った。まず、InGaN半導体レーザ(発光波長= 375 nm)を光源とした光照射によりPL強度の低下、即ち結晶の劣化が観察された。また、アンドープGaN層の厚さが薄いほど劣化度が大きいことを明らかにした。さらに、劣化は活性層での発光がp+クラッド層中の何らかの非発光再結合中心に吸収されることによる点欠陥反応増殖機構により促進されると推察された。平成27年度は、本研究の目的および研究実施計画に沿って下記の3項目の研究を行った。(1)GaInNAs結晶のMBE成長と光学特性評価:平成26年度は、GaAs基板上のGaInNAsのMBE成長実験は、装置が故障したために、遅れていた。今年度は、装置を修理したことにより、GaInNAs/GaAs成長が可能になった。また、GaInNAs/GaAs QWも作製した。発光ピーク波長は、1000 nmであった。(2)GaInNAs/GaAs QW構造への光照射パワー密度の増強:平成26年度はDPSSレーザー(波長=532 nm)を光源とした光照射により、PL強度の低下、すなわち劣化が観察された。しかし、最大照射パワー密度は、4 MW/cm2にとどまっていたため、大幅なPL強度の低下は見られなかった。一方、今年度は、以下の照射系の改善により、波長532 nmに対する反射率の高いビームスプリッターに交換することで照射パワー密度の向上を図った。その結果、最大照射パワー密度を6.3 MW/cm2まで上げることができた。(3)照射パワー密度の増強によるGaInNAs/GaAs QWの劣化への効果:照射パワー密度を大幅に増強できた結果、以下の成果が得られた。a)同一サンプルでレーザー照射効果を調べた結果、PL発光強度の減衰時間は3.1 MW/cm2の場合に47秒であったものが6.3 MW/cm2では8秒と大幅に短縮された。b)GaInNAs/GaAs QWの場合、レーザー照射によって最初は急激に発光強度が増加し(照射前の50-70倍)、その後で発光強度が徐々に減少していくことを明らかにした。また最も発光強度が強くなった時を基準にすると60%程度の強度に減少することが判明した。以上のように、照射パワー密度の大幅な増強により、GaInNAs結晶の劣化も大幅に進行させることが出来た。平成27年度は、GaAs基板上のGaInNAs/GaAs QW構造のMBE成長による作製を行えるようになった。また、当初予定していたQW層へのドーピング実験および結晶評価は今年度集中的に行う。さらに、光照射による劣化評価も合わせて行うことで計画通り進めていく。以上全体としては、概ね順調に推移しているものと考える。平成28年度は、本研究の目的および研究実施計画に沿って下記の2項目の研究を行った。(1)照射パワー密度のGaInNAs/GaAs QWの発光効率に与える影響:光通信用半導体レーザや多接合型太陽電池への応用が期待されるGaInNAsは、デバイス動作時に劣化が生じることが懸念されている。今年度は、MOVPE法によって作製したGaInNAs/

GaAs単一量子井戸に室温下でレーザ照射を行うことによって生じる発光効率変化に関して以下の知見を得た。a)レーザパワー密度が低い範囲では、レーザ照射によって発光効率が増加し、また、レーザパワー密度が高くなるにつれて発光効率の増加速度が速くなった。解析の結果、異なる2つの時定数で特徴づけられる過程が存在することが分かった。b)レーザパワー密度が高くなると発光効率はレーザ照射によって瞬時に増加した後減少した。この時の減少速度はレーザパワー密度が高くなるにつれて速くなり、減少量も大きくなった。発光効率減少についても異なる2つの時定数で特徴づけられる過程が存在することが分かった。時定数の短い成分はレーザパワー密度増加に伴い増加するのに対して、時定数の長い成分はレーザパワー密度にあまり依存しなかった。このことから時定数の短い成分はレーザ照射による新たな欠陥の発生あるいは増殖に対応すると考えられる。(2) GaInAs層にNをδドープした結晶への光照射劣化およびその劣化部の構造評価:N量があまり多くないGaInNAsQWでも劣化は起こる。劣化部での転位ループなどの欠陥発生の有無を調べるために、局所的にNを高濃度導入した試料:Nをδドープした層を20層含むGaInAs層を用い、光照射劣化した領域の断面TEM観察を行った。その結果、現状の照射条件下では、劣化部中に、上記構造欠陥は見い出せなかった。今後、さらなるレーザパワー密度の増強により調べていく。GaInNAsなどの希釈窒化物半導体を用いた発光デバイスの劣化メカニズムを解明するために、結晶成長時に発生する欠陥を透過電子顕微鏡により評価するとともに、結晶にレーザ光を照射し、欠陥の形成・増殖について調べた。その結果、GaInNAs中には点欠陥クラスタ、転位ループなどの欠陥は観察されなかった。また、GaInNAs/GaAs SQW構造にレーザ照射を行うと、レーザパワー密度が低い場合には、発光効率が増加し、パワー密度が高い場合には、発光効率が瞬時に増加後、減少した。いずれの場合にも、特に新たな構造欠陥は形成されず、今後さらなる照射パワー密度の増強を行う必要がある。GaAs基板上のGaInNAsのMBE成長実験は、装置が故障したために、遅れている。そこで、今年度は、類似の希釈窒化物半導体材料である(001)GaAs基板上のGaAsN薄膜の成長を行い、そのPLによる光学的評価およびTEMによる構造評価の研究が進んだ。また、GaAsN/GaAs構造およびGaN/InGaN SQW/GaN構造への照射実験は進んだ。以上全体としては、概ね順調に推移しているものと考える。平成26,27年度の研究進捗に照らし合わせて、今年度は、以下のような推進方策を講じるとともに、3年間の研究を纏めることとする。(2)GaInNAs/GaAs QW構造に対して、照射パワー密度をこれまでの低い条件から大幅に上げた条件にすることにより、劣化を大幅に促進させることができる。このような試料の劣化部に発生していると思われる欠陥構造をTEMにより明らかにする。また、QWへのドーピングが劣化に与える影響についても明らかにする。(3)(1)および(2)の結果に基づいて、まず、欠陥低減のための結晶成長条件および熱処理条件などを提案する。また、欠陥増殖による劣化を抑制するためのデバイス構造設計の最適化についても提案する。
輪作へのダイズ導入による土壌の窒素供給能の変動とその持続性

ダイズ栽培が土壌を肥沃化するか、収奪するかは、未解決の問題であった。そこで、根粒着生ダイズと非着生ダイズを用い、トウモロコシと比較の上、土壌の窒素供給力の変化を調べた。その結果、ダイズは栽培終了後に多くの可給態窒素を土壌に残し、根粒着生ダイズ>根粒非着生ダイズ>トウモロコシの順であった。土壌団粒構造の破壊程度と総呼吸量の増加も同様の順であり、ダイズは土壌団粒の破壊と微生物バイオマスの増加を通して土壌窒素の無機化を促進したと考えられた。また、ダイズ栽培後のオオムギの生育は、トウモロコシ跡より優れ、それは窒素吸収量の差によった。これらは、年次間差があるが、3年間について確認できた。作付体系の中にマメ科作物を導入すると、後作の作物、特にイネ科作物、の生育が良くなることが経験的に知られてきた。しかし、近年、実際には窒素固定の寄与は高くない、あるいはダイズ導入により土壌の窒素肥沃度が低下するという報告がある。前年度の試験では、畑土壌の可給態窒素である硝酸態窒素について、休閑した畑と、ダイズとトウモロコシの生育期間中および栽培後とを比較検討した結果、ダイズを栽培すると土壌中の硝酸態窒素が増加すること、それはダイズ栽培が団粒の破壊あるいは土壌微生物バイオマスの増加を促進することによって、土壌の有機態窒素の無機化を促進している可能性が示唆されていた。その後、今年度にかけて当該圃場に後作として無施肥でオオムギを栽培し、生育と窒素吸収量について検定した結果、概ね、ダイズ栽培によって作物の利用可能な窒素が増え、成長が促進されることが示された。今年度は、異なる圃場で再試を行った結果、無機態窒素については概ね前年度と同様の結果が得られ、確認することができた。土壌窒素の放出は団粒構造の破壊を伴っていることが示唆されていたが、それについてもほぼ追試することができた。微生物バイオマスに関しては現在試験続行中である。これらの結果は、ダイズ栽培によって土壌中の窒素肥沃度が増加するのではなく、作物の利用が難しかった土壌窒素を利用可能な形に無機化することを示唆している。が、根粒が固定した窒素は土壌中に残存することは予想されることからそれについて定量的に見積もる必要があると考えている。土壌の可給態窒素として硝酸態窒素に注目し、ダイズとトウモロコシの生育期間中の土壌中の硝酸態窒素含有率を比較した。そして、土壌の物理的・生物的性質の調査を網羅的に行い、硝酸態窒素含有率との関連性について検討した。さらに、通常の根粒を着生するダイズ(エンレイ)と根粒を着生しないダイズ(En-1282)の比較、ダイズ栽培後の土壌の性質、肥沃度の異なる2種類の土壌(黒ボク土、赤土)の比較についても試験を行った。その結果、作物栽培区の収穫期の全窒素含有率は、生育が進むにつれて減少傾向だった。一方で粒肥大盛期から収穫期の土壌硝酸態窒素含有率は休閑区に比べて増加し、増加の割合はエンレイ>En-1282>トウモロコシの順で高く、したがってこの順で土壌窒素の無機化を促進していると考えられた。収穫期の硝酸態窒素含有率も同様の順番であった。また、窒素固定を行わないEn-1282でもトウモロコシより高かった。収穫期の土壌の団粒構造の破壊の程度とTotal SIRの増加の割合は、ダイズのほうがトウモロコシよりも高かった。これらのことは、ダイズが土壌団粒の破壊と微生物バイオマスの増加を通して土壌窒素の無機化を促進していることを示唆している。三相分布と硬度については、土壌窒素の無機化との関連性は見られなかった。ダイズ栽培においては、栽培後の土壌が肥沃化したとされる場合と、収奪されたとされる場合とがあり、そのメカニズムは未だ不明である。そこで、畑圃場を対象とし、通常の根粒着生ダイズと根粒非着生ダイズを用いてトウモロコシと比較しながら、ダイズ栽培の導入によって土壌の窒素供給力が増加(減少)する実態を確認し、それがダイズによる窒素の付加(収奪)によるのかそれとも窒素化合物の形態を変化させることによるのかを明らかにすることを目的とした。その結果、ダイズが自身の成長に土壌中の窒素を多量に利用するにも関わらず、栽培終了後に多くの可給態窒素を土壌中に残すことが明らかとなった。残った無機態窒素の量は、根粒着生ダイズ>根粒非着生ダイズ>トウモロコシの順であり、このことはこの順で土壌窒素の無機化を促進していると考えられた。収穫期の土壌中の硝酸態窒素含有率も同様の順番であった。

窒素固定を行わないダイズでもトウモロコシより高い効果を土壌に及ぼした。収穫期の土壌の団粒構造の破壊程度と総呼吸量の増加の割合は、ダイズの方がトウモロコシよりも高かった。土壌団粒は、マクロ団粒を破壊してミクロ団粒に分解すると土壌窒素の無機化が促進されることが知られている。また、土壌微生物バイオマスが増加すると土壌窒素の無機化量も増加することがわかっている。したがって、ダイズは土壌団粒の破壊と微生物バイオマスの増加を通して土壌窒素の無機化を促進していると考えられた。土壌窒素の無機化には微生物相の違いの影響も受けている可能性があると考えられた。また、ダイズおよびトウモロコシ栽培後のオオムギの生育は、根粒着生ダイズ>根粒非着生ダイズ>トウモロコシの跡地の順に良く、それは窒素吸収量の差によっていた。これらの結果は、年次間に差があるものの、圃場試験として望まれている3年間について概ね同様の結果が確認できた。作物学当初の目的であったマメ科ーダイズー栽培が土壌に与える影響と後作作物におよぼす影響について、初年度に網羅的に調査した結果について、後作オオムギによって土壌肥沃度の検定を行うと共に、異なる圃場において再試を行った。その結果、示唆された内容について、微生物バイオマスに関する試験を除いて、概ね追試することができた。ダイズ自身が多量の窒素栄養をその生育に必要としており、土壌肥沃度、特に窒素肥沃度を、必ずしも高める作用を持つのではないこと、そして、土壌中に含まれているが植物体が利用しにくい難溶性の窒素を、植物体が利用できる可給態に換えることが示された。しかしながら、根粒非着生系統と着生系統にはそれらの効果に明らかに差が認められ、それは根粒による土壌への窒素付加について見積もる必要性を示している。当初の目的であったマメ科ーダイズー栽培が土壌に与える影響と後作作物におよぼす影響について、網羅的に調査した結果、焦点が絞られてきた。すなわち、ダイズ栽培が、土壌中の窒素環境を中心としたいわゆる肥沃度を高めることによって後作作物の生育を高める効果があるのか、それとも何らかの他のプロセスを介して後作に影響するのかという点に関して、後者であることが示唆された。ダイズ栽培は、ダイズ自身が多量の窒素栄養をその生育に必要としており、土壌肥沃度、特に窒素肥沃度を高める作用を持つのではないこと、そして、土壌中に含まれているが植物体が利用しにくい難溶性の窒素を、植物体が利用できる可給態に換えることが示唆された。このことは土壌を肥沃化するのではないが、後作作物に影響し、その作物の生長を促進する可能性がある。したがって、当初の目的から焦点を絞ることができた。2年間の圃場試験で、ダイズ栽培は土壌中の難溶性窒素を可給態に換えること、必ずしも土壌中の全窒素含量を増加するのではないこと、そしてそれが後作の作物の生長に影響することは確かめられた。が、根粒の着生・非着生による差異について再度圃場試験を行って定量的に確認することが必須である。また、後作作物については現在オオムギが生育中なので、この生長については今後調査・確認する予定である。また、ダイズが土壌中の可給態窒素を増加させるプロセスとしてあげられた団粒構造の破壊については追試できたが、土壌微生物相についてはデータにバラツキが多いこともあり、再試を行う。根量が比較的少ないダイズが土壌団粒を破壊するメカニズムについては、それに関与している可能性の高い土壌微生物相あるいは土壌動物相の解析と並行して行う予定である。本年はこれらの成果を取りまとめて公表する予定である。
大規模数理計画による計算限界解析法の展開

本計画研究B02班のミッションは,PvsNP問題に対する数理計画的手法の追求であった.その中でも線形計画法(LP)は最も強力な手法であり非常に多くの最適化問題を実用的な計算時間で解くことができ,それゆえLPとLP定式化の複雑さの探求はPvsNP問題に対する有望なアプローチとなる.このような目標に対して我々は主に拡張定式化の複雑さ,および,通信計算量の2つの観点から研究を行った.3名の国内研究者と6名の海外研究者で編成されたチームによって,合計7つの具体的課題に取り組み成果を得た.これらの結果を,合計20編の論文うち16編は査読有,3編は投稿済査読中,および,8編の国際会議論文により発表した.P=NPを証明するための試みとして,NP困難な問題に対して多項式サイズの線形計画法の定式化を与えるという一連の研究が1980年代後半頃に行われてきた.この試みを否定するため,Yannakakis(1991)は次元拡張によって線形計画法の定式化がどれだけ小さくできるかを議論した.拡張複雑度(extension complexity)とは,そのような次元拡張を行った定式化(extended formulation)の最少サイズを測るものである.Fioriniら(2012)は,有名な複数のNP困難な問題(巡回セールスマン問題,最大カット問題,最大安定集合問題)の線形計画問題の定式化が,次元拡張を用いたとしても多項式サイズでは表現できないことを証明した.P≠NP予想へ向けた重要なステップとなったFioriniら(2012)の成果を,本研究では昨年度に引き続き、以下の観点から進展を与えた.Pに属する問題に対して,拡張線形計画問題の指数下界を証明することも重要な課題の一つである.Rothvoss(2013)は,Pに属するマッチング問題に対して,拡張線形計画問題に対する指数下界を証明することに成功した.したがって,拡張複雑度を使うことによっては,P≠NPを証明することはできない.そこで,ある不等式系は独立オラクルによって分離され拡張複雑度の計算から除外されるような,一般化された拡張複雑度を提案し,拡張線形計画問題により多項式時間で解けるようなPに属する全ての問題,そして,マッチング問題のNP困難版で指数の拡張複雑度を持つ例を与えた.関連して,Pに属する理想グラフの安定集合問題に対する拡張線形計画問題の複雑度に対して下界を与えることで有名な「クリークと安定集合問題の通信問題」の非決定的通信計算量に対して,既存の結果を更新する解析手法を与えた.David Bremnerを4月18日から5月17日まで招聘し,マッチング多面体を直接構築を始めた。これについてHansTiwaryと渡辺治と一緒にarXivで論文をアップした。また,Hans Tiwaryを6月7日から7月12日まで招聘し,Extension complexityに関して共同研究を行った.これに関する論文を執筆し,Information Processing Lettersに採択された。2015年2月に,北大のSkip Jordanと、逆探索木を切り取る新しいコードmplrsを完成した。計算機実験のための東工大のTsubame2のスーパーコンピューターを購入した。通常ならば解くのに1年かそれ以上の時間を要する問題に対して,10倍から30倍の速度向上を達成した。研究実績の概要で述べた研究成果は,プロジェクトのゴールへ向けて重要な進展となっている.2013年2月18日に,逆探索木を切り取る新しいコードなどいくつかの改良点を含むplrs 5.0をリリースした.計算機実験のための64コアLinux計算機を購入した.通常ならば解くのに1年かそれ以上に要する問題に対して,10倍から30倍の速度向上を達成した.また,Hans Tiwaryを10月1日から11月30日まで招聘し,Extension complexityに関して共同研究を行った.その結果,平面キュービックグラフのサスペンションへの最大カット,部分和問題,そして3次元マッチングを含む多くの問題に対するExtension Complexityの指数下界を証明することができた.これに関する論文を執筆し,ICALP2013に採択された.論理関数の複雑さの解析において重要な,様々な尺度やその相互の関係について精査した.特に,論理関数を行列で表現した場合の階数や,入力を変化させたときの出力の変化のし易さを表す指標である感受度について重点的に研究を行った.その結果,上記の指標の評価が,ある種のグラフの効率的な分解を求めることと等価であることを明らかにするとともに,このような分解を実際に求めることに成功した.また,ある制約を満たした論理式について,感受度が最大となる式の構造を,理論的手法と,計算機を用いた列挙的手法の組み合わせにより明らかにすることに成功した.さらに,合成や再帰を用いて構成される論理関数の複雑さを調べ,実際に計算限界解析法を適用した際の証明限界について明らかにした.研究実績の概要で述べた研究成果は,プロジェクトのゴールへ向けて重要な進展となっている.本計画研究B02班のミッションは,PvsNP問題に対する数理計画的手法の追求であった.その中でも線形計画法(LP)は最も強力な手法であり非常に多くの最適化問題を実用的な計算時間で解くことができ,それゆえLPとLP定式化の複雑さの探求はPvsNP問題に対する有望なアプローチとなる.このような目標に対して我々は主に拡張定式化の複雑さ,および,通信計算量の2つの観点から研究を行った.3名の国内研究者と6名の海外研究者で編成されたチームによって,合計7つの具体的課題に取り組み成果を得た.

これらの結果を,合計20編の論文うち16編は査読有,3編は投稿済査読中,および,8編の国際会議論文により発表した.研究実績の概要で述べた研究成果は,プロジェクトのゴールへ向けて重要な進展となっている.28年度が最終年度であるため、記入しない。本研究計画は,大規模な計算機実験による解析を積極的に取り入れた,数理計画手法をコア技術とする新たな計算限界解析手法の構築を目指すものである.幾何的数理手法や多面体理論に実績を持つAvisと計算限界解析を専門とする天野,上野に加え研究協力者として海外から参画する福田,Deza,Friedmann,Fiorini,Tiwaryの連携により,昨年度に引き続いて「組合わせ最適化問題の計算限界解析法の構築」と「計算限界証明と緩和問題の強度解析」の二つの柱を軸に研究を推進していく予定である.一つ目の柱に関しては、数理計画モデル上で記述するときの許容表現の強度と記述長を明らかにしていくため,主として以下のような観点から研究を行う予定である.理想を言えば,全てのNP困難な問題に対して指数の次元拡張複雑さを示したいのだが,2012年に得られたFioriniらによる結果は個々のNP困難な問題を解析する必要があるのが現状である.そこで,問題Aから問題Bへと自動的にKarp還元する方法を探したいのだが,昨年度の研究において研究代表者であるAvisは研究協力者として招聘したTiwaryとともに,Karp還元の特定の道具に対して一定の進展を与えた.本年度の計画においては,この方法をさらに拡張することを目標とする.また,指数の次元拡張複雑さに関する結果を多項式時間オラクルで分離できる指数サイズの面クラスに拡張していくことを目指す.二つめの柱に関しては,昨年度に引き続いて,計算限界を与えるための緩和問題が証明可能な下界の強さと緩和問題自身の計算量のトレードオフの関係に焦点を当て,これまでに開発されてきた手法を系統立てて分析することを通じて,新たな計算限界解析法の開発に必要な技術要素をピックアップする.最適化本研究計画は,大規模な計算機実験による解析を積極的に取り入れた,数理計画手法をコア技術とする新たな計算限界解析手法の構築を目指すものである.幾何的数理手法や多面体理論に実績を持つAvisと計算限界解析を専門とする天野を加え。研究協力者として海外から参画する福田,Bremner,Friedmann,Fiorini,Tiwaryの連携により,昨年度に引き続いて「組合わせ最適化問題の計算限界解析法の構築」と「計算限界証明と緩和問題の強度解析」の二つの柱を軸に,研究を推進していく予定である.これらの継続的に進めていく研究に加えて,本年度は新しく大規模数理計画を実際に解くアルゴリズムに関する研究を推進していく.これは,Impagliazzoら(2013)により研究されてきた特定の回路計算量(深さが制限された閾値回路)に対する限界を証明するための技法を応用したものである.計算限界証明で開発されてきた技術をアルゴリズム設計に応用し,さらに,開発したアルゴリズムを計算限界証明(2本柱の1つである論理式の解析)へと適用するという循環的な技術開発を行いながら研究を推進していく計画である.研究実績の概要で述べた研究成果は,プロジェクトのゴールへ向けて重要な進展となっている.
リフレクションを活用した新任期保健師の専門能力向上教育プログラム開発の基礎研究

新任期保健師のリフレクションを促進した内容の特徴を明らかにするために次の研究を行った。【方法】新任期保健師2名に面接調査の実施【倫理的配慮】当該所属機関の倫理審査委員会の承認を受けた。【結果】リフレクションが促進された内容を統合した結果<感情の表出と共に浮き彫りになる詳細な実践の事実>等7項目に整理された。【考察】リフレクションを促すには、事実の確認や不確かな感情の吟味の過程の促進が重要であった。新任期保健師のリフレクションを促す指針の作成基盤とするために以下の研究を行った。【目的】地域看護実践における新任期保健師のリフレクションを促進した内容の特徴を明らかにし,新任期保健師の専門能力を高めるためのリフレクションを促す方法の示唆を得る【方法】研究デザインは質的帰納的研究である.研究参加者:行政保健師経験1年目の保健師2名.データ収集方法:半構成的面接調査を1回1時間程度,それぞれ4回実施した.調査期間:平成24年11月平成25年2月調査項目:過去1か月間で印象に残った地域看護実践,実践に対する思いや感情,考え等.分析方法:逐語録から,対話によってリフレクションが促進されている場面を特定し,その場面の内容にカテゴリー名をつけ,類似性と相違性でまとめた後,全事例を統合した.そして,新任期保健師のリフレクションを促す方法の示唆を得た.【倫理的配慮】研究の主旨等を説明し同意を得た.また当該所属機関の倫理審査委員会の承認を受けた.【結果】リフレクションが促進された内容のカテゴリーを統合した結果,次の7項目に整理された.<感情の表出と共に浮き彫りになる詳細な実践の事実><気持ちを代弁されたことによる保健師としての思いの再確認><厳しいもしくは曖昧な問いかけに対する保健師として強まる自覚><発言内容を端的に問い直されたことによる実践に対する動機の強化><援助の具現化を尋ねられたことによって見出された課題><実践を行う上で工夫していることや大事にしていることの再認識><自己の実践に対する強みと弱みの自覚をした上で生じた次なる実践への思い>であった.【考察】新任期保健師のリフレクションを促す方法は,事実の確認や不確かな感情の吟味の過程を促進させる手助けをすることであり,それによって保健師としての実践への気づきを得ることができることが示唆された.24年度が最終年度であるため、記入しない。24年度が最終年度であるため、記入しない。
RI標識モノクロ-ナル抗体による癌治療の基礎的検討

RI標識モノクロ-ナル抗体による癌治療を行う基礎検討として,治療に使用する核種の選択のため,同一抗体をヨ-ド標識とインジウム標識(イットリウム標識抗体と同様の体内分布を示すことが想定される)し,両標識抗体の体内分布を9日目まで検討し比較した.インジウム標識はサイクリックDTPA法により抗体結合物を作成し,抗体:DTPA比は約1:1,Inー111標識率は95%以上である.Iー125標識はクロラミンT法で行い,標識率は約50ー90%である.担癌マウスにそれぞれ1μgの標識抗体を尾静脈より投与し,経時的に屠殺し各臓器の放射活性を測定すると,別表のような分布を示し,ヨ-ド標識抗体においては血液中での高い停滞率(1日目,13.4%ID/g;9日目),インジウム標識抗体においては肝臓,腎臓への集積が特徴的であった.腫瘍への集積は数種の抗体でインジウム標識の方が1.5倍以上高かった.Iー131及びYー90のβ線Δiはそれぞれ0.3691,1.9841(gーrad/uCiーh),物理学的半減期は8.05日,64時間であることより腫瘍の吸収線量は,100uCi当たりそれぞれ626,3554gーradと計算された.ヨ-ド標識抗体の血液中での高い停滞率は,γ線による全身への被爆も無視できない.イットリウム標識抗体は,RITにヨ-ド標識抗体より適していると考えられたが4日目までの臓器分布が各臓器の吸収線量に大きな影響を与えるためこの期間の正常臓器,特に,肝,腎,骨髄への集積を減らす工夫が重要である.また,抗腫瘍効果を挙げられる量のRIを投与した場合骨髄抑制は高率に生じることが予測される.RI標識モノクロ-ナル抗体による癌治療を行う基礎検討として,治療に使用する核種の選択のため,同一抗体をヨ-ド標識とインジウム標識(イットリウム標識抗体と同様の体内分布を示すことが想定される)し,両標識抗体の体内分布を9日目まで検討し比較した.インジウム標識はサイクリックDTPA法により抗体結合物を作成し,抗体:DTPA比は約1:1,Inー111標識率は95%以上である.Iー125標識はクロラミンT法で行い,標識率は約50ー90%である.担癌マウスにそれぞれ1μgの標識抗体を尾静脈より投与し,経時的に屠殺し各臓器の放射活性を測定すると,別表のような分布を示し,ヨ-ド標識抗体においては血液中での高い停滞率(1日目,13.4%ID/g;9日目),インジウム標識抗体においては肝臓,腎臓への集積が特徴的であった.腫瘍への集積は数種の抗体でインジウム標識の方が1.5倍以上高かった.Iー131及びYー90のβ線Δiはそれぞれ0.3691,1.9841(gーrad/uCiーh),物理学的半減期は8.05日,64時間であることより腫瘍の吸収線量は,100uCi当たりそれぞれ626,3554gーradと計算された.ヨ-ド標識抗体の血液中での高い停滞率は,γ線による全身への被爆も無視できない.イットリウム標識抗体は,RITにヨ-ド標識抗体より適していると考えられたが4日目までの臓器分布が各臓器の吸収線量に大きな影響を与えるためこの期間の正常臓器,特に,肝,腎,骨髄への集積を減らす工夫が重要である.また,抗腫瘍効果を挙げられる量のRIを投与した場合骨髄抑制は高率に生じることが予測される.
高温壁面に衝突した燃料滴の流動・伝熱・燃焼挙動の解析

本研究の目的は,高温壁面に衝突した燃料滴の流動・伝熱現象を解析し,燃焼現象と衝突条件の関係について有用な知見を得ることである.本年度は,蒸発を伴うメニスカスの形状の解析モデルを改良し,衝突液滴の変形現象が壁面温度に依存する原因を明らかにすることである.また,高温壁を取り付けた実験装置を用いて,水滴,ヘプタン滴を用いた追加実験を行った.その結果,以下のことが明らかになった.1.ヘプタン滴では,壁面温度の上昇とともに,最大広がり径は減少し,広がり径が最大に達するまでの時間も減少する.一方,水滴において,壁面温度が変形挙動に及ぼす影響は広がり過程において観察されず(沸騰現象には影響するが),後退過程において顕著に現れることがわかった.2.蒸発速度からメニスカス形状を予測する前年度のモデルを改良し,衝突液滴流動・伝熱解析プログラムに組み込み,液滴の変形過程を数値シミュレーションした.その結果,へプタン滴,水滴の変形挙動を予測することが可能となった.特に,膜沸騰領域において液滴のリバウンドが予測できた.3.改良したメニスカス形状モデルに対して,自由表面からの蒸発速度に関する平衡モデルと非平衡モデルを評価し直した.その結果,平衡モデルを用いた方が良好な数値解析結果が得られた.4.項目1に示したへプタン滴と水滴の壁面温度依存性の相違は,液滴と壁面間の接触温度の相違に起因することが数値シュミレーションにより明らかになった.これまで,この理由は曖昧にされており,本研究の大きな成果の一つである.本研究の目的は,高温壁面に衝突した燃料滴の流動・伝熱現象を解析し,燃焼現象と衝突条件の関係について有用な知見を得ることである.本年度は,蒸発を伴うメニスカスの形状の解析モデルを改良し,衝突液滴の変形現象が壁面温度に依存する原因を明らかにすることである.また,高温壁を取り付けた実験装置を用いて,水滴,ヘプタン滴を用いた追加実験を行った.その結果,以下のことが明らかになった.1.ヘプタン滴では,壁面温度の上昇とともに,最大広がり径は減少し,広がり径が最大に達するまでの時間も減少する.一方,水滴において,壁面温度が変形挙動に及ぼす影響は広がり過程において観察されず(沸騰現象には影響するが),後退過程において顕著に現れることがわかった.2.蒸発速度からメニスカス形状を予測する前年度のモデルを改良し,衝突液滴流動・伝熱解析プログラムに組み込み,液滴の変形過程を数値シミュレーションした.その結果,へプタン滴,水滴の変形挙動を予測することが可能となった.特に,膜沸騰領域において液滴のリバウンドが予測できた.3.改良したメニスカス形状モデルに対して,自由表面からの蒸発速度に関する平衡モデルと非平衡モデルを評価し直した.その結果,平衡モデルを用いた方が良好な数値解析結果が得られた.4.項目1に示したへプタン滴と水滴の壁面温度依存性の相違は,液滴と壁面間の接触温度の相違に起因することが数値シュミレーションにより明らかになった.これまで,この理由は曖昧にされており,本研究の大きな成果の一つである.本研究の目的は,高温壁面に衝突した燃料滴の流動・伝熱現象を解析し,燃焼現象と衝突条件の関係について有用な知見を得ることである.本年度は,燃焼を伴わない場合について,衝突液滴の変形現象が壁面温度に依存する原因を明らかにするために,高温壁を取り付けた実験装置を作成した.液体として,ヘプタン等のアルコールを用いた.液滴の変形挙動を高速度カメラ(最大6000コマ/秒,現有設備)で撮影し,特に,接触線付近の流動現象に注目した.また,平板表面に熱電対を設置し,伝熱・流動解析装置で温度応答を解析した.その結果,以下のことが明らかになった.1.壁面温度の上昇とともに,動的な接触角が増加し,それに伴って最大広がり経が減少する.また,最大に達するまでの時間も減少する.2.蒸発速度から,接触線付近の自由表面の形状を予測する2つのモデル(平衡モデル,非平衡モデル)を提案した.平衡モデルでは理論的な蒸発量を用い,非平衡モデルでは壁面からの熱流束から蒸発量を求めている.3.上記のモデルを衝突液滴流動・伝熱解析プログラムに組み込み,液滴の変形過程を数値シミュレーションした.その結果,平衡モデルの方が非平衡モデルより良好な結果を与えることがわかった.4.平衡モデルと非平衡モデルの予測結果の差異は,主に数値解析手法の計算精度に基づくものである.実際の現象を考慮すれば非平衡モデルが妥当であると考えられる.今後,数値解析上の問題点を克服し,非平衡モデルの適用を検討する必要がある.本研究の目的は,高温壁面に衝突した燃料滴の流動・伝熱現象を解析し,燃焼現象と衝突条件の関係について有用な知見を得ることである.本年度は,蒸発を伴うメニスカスの形状の解析モデルを改良し,衝突液滴の変形現象が壁面温度に依存する原因を明らかにすることである.また,高温壁を取り付けた実験装置を用いて,水滴,ヘプタン滴を用いた追加実験を行った.その結果,以下のことが明らかになった.1.ヘプタン滴では,壁面温度の上昇とともに,最大広がり径は減少し,広がり径が最大に達するまでの時間も減少する.

一方,水滴において,壁面温度が変形挙動に及ぼす影響は広がり過程において観察されず(沸騰現象には影響するが),後退過程において顕著に現れることがわかった.2.蒸発速度からメニスカス形状を予測する前年度のモデルを改良し,衝突液滴流動・伝熱解析プログラムに組み込み,液滴の変形過程を数値シミュレーションした.その結果,ヘプタン滴,水滴の変形挙動を予測することが可能となった.特に,膜沸騰領域において液滴のリバウンドが予測できた.3.改良したメニスカス形状モデルに対して,自由表面からの蒸発速度に関する平衡モデルと非平衡モデルを評価し直した.その結果,平衡モデルを用いた方が良好な数値解析結果が得られた.4.項目1に示したヘプタン滴と水滴の壁面温度依存性の相違は,液滴と壁面間の接触温度の相違に起因することが数値シュミレーションにより明らかになった.これまで,この理由は曖昧にされており,本研究の大きな成果の一つである.
1930年代中国経済建設における中国人テクノクラ-トの研究

本研究は,日中戦争前の1930年代に,中国の経済建設政策に従事した中国人テクノクラ-ト(技術専門家)の存在状況と代表的なテクノクラ-トの活動について,基礎的かつ網羅的な整理作業を行ない,彼らの歴史的特質の新たな面を明らかにすることを目標としている。平成元年度から2年度にいたる2年間の研究によって,中華民国国民政府全国経済委員会に属する中国人テクノクラ-トについては,その存在状況が基本的に明らかになり,その中に4つのカテゴリ-が見出された。第1のカテゴリ-は,専門的知識と職位をもつテクノクラ-トであり,建設計画を立て,それを実施することができる。第2のカテゴリ-はそのような職位を持たない。第3,第4のカテゴリ-は,第1と第2のカテゴリ-のテクノクラ-トを援助する職員である。第1のカテゴリ-に属するテクノクラ-トについてはその生涯と活動が明らかとなった。すなわち,水利・土木の専門家李儀社,鄭肇経,交通・土木の専門家茅以昇,楊承訓,趙祖康,農業の専門家呉覚農,趙連芳らである。国民政府の経済建設政策に果たした彼らの役割と機能および思想については,それぞれ政策ごとにより詳細な分析を行わなければならいが,この2年間はとくに,水利建設に大きな足跡をのこした李儀社の陜西省における水利建設について分析を行なった。他のテクノクラ-ト,たとえば経済の専門家馬寅初についても順次分析をすすめる予定である。2年計画の初年度である平成元年度は次の3つの作業を中心に研究をすすめた。以下、それぞれの作業についての実績を述べる。1.1930年代に経済建設に従事した中国人テクノクラ-ト(技術専門家)を網羅的に把握すること...中華民国国民政府の『職員録』(1941年)により技術職員名をカ-ド化する作業を臨時協力者の協力を得て完成した。また、経済建設実施機関である、全国経済委員会の『職員録』(1936)や資源委員会の『職員録』からも技術職員名をカ-ド化した。2.代表的な中国人テクノクラ-トについての文献、資料を収集し、整理し、年譜と事績記録を作成すること。中華民国(台湾)で出版されている『伝記文学』雑誌および中華人民共和国で出版されている『文史資料』を中心に、水利土木テクノクラ-トである本儀祉、鉄道建設テクノクラ-ト浚鴻〓、橋架建設テクノクラ-ト等以昇らの年譜と事績を整理中である。研究成果の一部を平成2年1月19日に京都大学人文科学研究所の「1920年代の中国」共同研究班にて、「本儀祉について」というテ-マで発表した。3.代表的な中国人テクノクラ-トの経済建設への従事や貢献についての研究このためには、まず2つの年譜・事績の整理作業が前提になる。現在は李儀祉についての研究をもとめつつあり、成果は『福山大学経済学論集』に掲載予定である。研究の第二年度たる平成2年度には、代表的テクノクラ-トの年譜・事績整理作業および研究を続いて進める予定であり、浚鴻〓、芽以昇、趙祖康、揚水訓らをまとめる計画である。2年計画の最終年度である平成2年度は,平成元年度の成果をふまえて,次の研究作業を行なった。1.1930年代に経済建設に従事した中国人テクノクラ-ト(技術専門家)を網羅的に把握し,彼らの存在状況を明らかにするために。中華民国国民政府の『職員録』(1941年)および全国経済委員会の『職員録』(1936年),資源委員会の『職員録』から技術職員名をカ-ド化した。これによって,1930年代の国民政府内の中国人テクノクラ-トについては,姓名,年齢,出身地等を網羅した基本リストができたと考えている。2.代表的な中国人テクノクラ-トについて年譜や資料目録を作成すること。

ここで,「代表的な中国人テクノクラ-ト」とは,水利・土木テクノクラ-トの李儀祉,鄭肇経,交通・土木テクノクラ-トの芽以昇,楊承訓,趙祖康,凌鴻〓,農業テクノクラ-トの呉覚農,趙連芳,経済政策テクノクラ-トの馬寅初らを指している。このうち,李儀祉,凌鴻〓,馬寅初については,すでに出版されている年譜を土台として関係資料を整理しつつある。他のテクノクラ-トについては,この2年間に入手した『文史資料』類を利用して年譜を作成中である。李儀祉の年譜および陝西省における水利建設事業については研究成果を平成2年度中に論文として発表する予定であったが,平成2年9月陝西涅恵渠で開催された水利史研究会において,李儀祉および陝西水利事業についておびただしい資料が発表され,しかも大部分が未入手・未見であることを考えて発表を控えた。馬寅初についても関係資料が続々と出版されつつあるが,現在はそれらを参照しつつ,彼の著書『中国経済改造』(1935年)を中心に分析作業をすすめている。
バイリンガル発達障害児の特別支援教育方法構築への基盤形成

平成22年度の成果は以下のとおり。(1)「平成21年度に研究協力を得た9名の日英バイリンガル発達障害児の内、8名の言語コミュニケーションのテスト、認知テストおよび自然会話データの収集を修了した。1名については、予期せぬ天候不良等によりデータ収集が中断されたため、平成23年度にもデータ収集継続中。(2)「当初予定していた語用論分析シートに代わり、Children's Communication Checklist-2(Bishop 2003,大井他訳2009)を採用し、保育所におけるコミュニケーション・アセスメントツールとしての有効性を4事例研究により実践的に検討した。平成23年5月日本保育学会で発表予定。(3)「米国イリノイ州の日英二言語併用プログラムの小学校(Dooley School)を訪問し、データ収集の依頼およびデータ収集方法について了承を得た。バイリンガル定型発達児21名のデータ収集を開始した。予期せぬ天候不良によりデータ収集の70%終了した時点で中断。平成23年度継続する予定。(4)「首都圏の日英バイリンガル定型発達児の研究協力者を募るため、インターナショナルスクールの協力を得、13名のデータ収集を開始した。東日本大震災の影響により中断。平成23年度継続中。(6)「平成22年3月に第二回目のワークショップ「多言語環境児童の学習言語の発達と障害」を予定し開催準備を行っていたが、東日本大震災のため延期、平成23年度開催予定。(7)「バイリンガル発達障害児の家族ネットワーク構築を進めるため、家族どうしの関係づくりを行った。平成21年度の成果は以下のとおり。(1)日本語と英語の二言語環境下で育つバイリンガル発達障害児の言語コミュニケーションの発達過程を検討するため研究協力者を募り、9名の協力者を得た。3名については言語コミュニケーションのテスト、認知テストおよび自然会話データの収集を開始した。6名については、データ収集を開始するためのスケジュールを作成中。(3)米国イリノイ州の日本語と英語の二言語併用プログラムの小学校(Dooley School)の視察、現地の臨床心理士、スクールカウンセラー、教師等からバイリンガル発達障害児の教育支援について情報収集をした。また、同小学校に在籍するバイリンガルASD児2名について参加観察および親面接を行った。(4)日英バイリンガルの統制群の研究協力者を募るため、首都圏を中心にバイリンガル教育関係のNPO、心理士等とのネットワークを作り、現在、協力者が集まりつつある。また、Dooley Schoolの日英バイリンガル定型発達児の研究協力への依頼を行った。(5)バイリンガルASD1名については、第21回日本発達心理学会において事例研究発表を行った。教育言語である日本語の影響が大きいものの、二言語ともに維持しており、学校適応も改善されつつあること、また、言語コードスイッチや文法力が良好に発達しているという点を報告した。(6)バイリンガルASDの成人の発達過程について、親面接を行い情報収集をした。(7)研究の広報活動等を通してバイリンガル発達障害児の家族、支援者ネットワーク構築を進めている。平成23年度継続中。
ヒトテロメア結合タンパク質TRFの分子認識機構の解明

ヒトテロメアはTTAGGG配列を繰り返した二重らせんDNA構造とこれに特異的に結合するhTRF1で構成されている。がん細胞等では両者の複合体の長さがテロメラーゼの酵素活性を負に制御している。今回ヒトテロメア結合タンパク質のhTRF1のDNA結合ドメインの立体構造をNMR法により決定した。hTRF1のDNA結合ドメインのアミノ酸配列は原がん遺伝子産物のC-MybのDNA結合ドメイン中に発見された52アミノ酸からなる3個のリピート構造の各々の配列と相同である。ペプチド合成した53アミノ酸のhTRF1のDNA結合ドメインは3本のαヘリックスを持ち2番目と3番目のαヘリックスでヘリックス・ターン・ヘリックス類似のモチーフを形成していた。3本のへリックスはトリプトファン、バリン、ロイシン、イソロイシン、フェニルアラニンで構成される疎水的なコアで安定化されていた。2番目のヘリックスと3番目のヘリックスでヘリックス・ターン・ヘリックス様モチーフを形成していたがターン部位の長さと3番目のへリックスの長さがhTRF1のDNA結合ドメインではc-Mybリピートよりも長かった。3番目のへリックスの長さはむしろホメオドメインの認識ヘリックスの長さに似ていた。大腸菌発現系よりhTRF1のDNA結合ドメインを大量調製し15Nや13Cの安定同位体でラベルして各種3次元NMRの測定を行った。その結果DNA結合ドメイン単独でGGGTTA配列に特異的に結合することがわかった。DNAとの相互作用にフレキシブルなN末と3番目のへリックス領域が関与していることがNMRの解析の結果判った。その結果に基づきテロメアDNAとの複合体構造のモデルを構築をした。hTRF1のDNA結合ドメイン単独でGGGTTA配列を特異的に認識できることが判った。DNAの大きな溝でバリンがチミンを、アスパラギン酸がアデニンをアルギニンとリシンが各々グアニンを認識しDNAの小さな溝でアルギニンとリシンがアデニンを認識しているモデルが構築できた。
癌細胞選択的細胞致死活性を有する天然物に関する研究

正常細胞に比べ癌細胞に対して選択的に細胞致死活性を示す天然物没食子酸とヒガンバナアルカイドの作用機序を検討した。没食子酸が誘導するHL-60RG細胞のアポトーシスにおいて、細胞内にいくつかのタンパク質の増加が観察された。そのうちの3つはFK506 bindingprotein 12 (FKBP12),peputidyl-prolyl sic-trans isomerase (Pin-1),histone H3であると同定した。FKBP-12とPinはRT-PCR法によりmRNAレベルの上昇が観察され、没食子酸処理後に新たに合成されることが示唆された。これらのタンパク質と活性酵素種、細胞内カルシウムの没食子酸が誘導する細胞死への関与を検討したところ、没食子酸が誘導するアポトーシスにおいて、始めに活性酸素が生産され、続いて細胞内カルシウムの上昇し、FKBP-12,Pin-1,Histone H3が増加することが明らかになった。また、没食子酸はカスパーゼ3を活性化することを見出したが、上記3種のタンパク質にはカスパーゼが認識するアミノ酸配列が存在せず、これらタンパク質はカスパーゼとは独立した系で働いていることが示唆された。Zephyranthes carinataから新規アルカロイドとして1-(3-hydroxybutylyl)pancratistatin(HBP)と1-((S)-(+)-3-beta-D-glucopyranosyloxybytylyl)pancratistatin(GBP)を単離した。これらの化合物は癌細胞に対して選択的細胞致死活性を示し、その作用機序をフローサイトメーダ-を用いて検討したところ、細胞の増殖をGBPは細胞周期のG0/G1期で止めること、また、HBPは細胞周期のG0/G1期、S期、G2/M期で止めることが明らかとなった。今後さらに詳細な検討が望まれる。没食子酸は天然由来の植物フェノールであり、その構造に3つのフェノール性水酸基と一つのカルボキシル基を持つが、これまでにフェノール性水酸基のいずれかがメチル化されたり、カルボキシル基がエステル化されたりすると細胞致死活性が顕著に減少することがわかっている。そこで、今回、7種類の没食子酸誘導体を作成し、その細胞致死活性と機序に関して検討した。それらの中で、3,4-methylenedioxyphenyl-3,4,5- trihydroxybenzoate(GD-1)とS-(3,4-methylenedioxyphenyl)-3,4,5-trihydroxybenzoate(GD-3)がHL-60RG,dRLh-84,HeLa,S-180細胞に対して没食子酸より強力な癌細胞致死活性を示した。ただし、HeLa細胞に対しては、そのIC_<50>値が530倍他の癌細胞より大きかった。さらに、GD-1とGD-3は肝実質細胞、表皮角化細胞に対しては弱い活性しか示さなかった。次に、細胞致死活性の機序を探ったところ、GD-1とGD-3の細胞致死活性は、没食子酸の示す細胞致死活性の機序とは異なり、細胞内カルシウムキレーター、カルモジュリン阻害剤、エンドヌクレアーゼ阻害剤などカルシウムが関与する酵素の阻害剤で抑制されたが、抗酸化剤、カタラーゼ、スーパーオキシドジスムターゼなどによっては阻害されなかった。すなわち、没食子酸のエステル化により、没食子酸とは異なった作用機序を有する強力な誘導体が得られた。次に、没食子酸の細胞致死活性の作用機序を検討したところ、没食子酸処理をしたHL-60RGにいくつかの新規タンパク質を見いだした。