hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
小腸における脂肪酸吸収転送過程と腸管リンパ球機能の関連性について

1.長鎖脂肪酸として飽和脂肪酸のパルミチン酸、不飽和脂肪酸のオレイン酸、アラキドン酸いずれの十二指腸内への投与においても、腸管リンパ液中の中性脂肪濃度の増加とともに輸送リンパ球数、PHA刺激下のリンパ球幼若化反応も増大したが、オレイン酸の投与で増加は著明で、アラキドン酸では軽度であった。オレイン酸投与前後での腸間リンパ球サブセットに有意な変化を認めなかったが、W3/13(pan T)、W3/25(helper T)、OX39(IL2-R)は増加傾向を、OX8(non helper T)、OX6(Ia)は低下傾向を認めた。一方、中鎖脂肪酸のオクタノイン酸の投与により腸管リンパ液中の中性脂肪濃度は軽度に増加したが、輸送リンパ球数、リンパ球幼若化反応に有意な変化を認めなかった。2.パイエル板のリンパ球を蛍光物質であるアクリジンオレンジで標識後、腸管膜リンパ管中の標識リンパ球の割合は、オレイン酸投与前後で有意な変化を認めなかった。3.Pluronic L-81を長鎖脂肪酸に添加後投与すると、飽和脂肪酸のパルミチン酸、不飽和脂肪酸のオレイン酸ともに腸管リンパ液中の中性脂肪濃度、輸送リンパ球数、PHA刺激下のリンパ球幼若化反応の増加がいずれも有意に抑制された。これらより腸上皮細胞内でのカイロミクロンの合成転送過程が腸管リンパのリンパ球輸送を増大し、リンパ球機能にも影響をおよぼすことが明らかとなった。また、長鎖脂肪酸投与による腸管リンパのリンパ球輸送の増大の由来は、多くはパイエル板の傍濾胞域のリンパ球であるが、粘膜固有層内のリンパ球の流れ込みも増大していると考えられた。以上の成績から長鎖脂肪酸の吸収転送過程が消化管リンパ装置(GALT)における免疫防御機構に重要な役割を果たすことが示唆された。
環境因子による男性生殖機能障害における遺伝的要因の分子生物学的解明

男性生殖機能障害は精液所見の異常を特徴とし、不妊症の原因となる。機能障害にいたる原因としては、内分泌異常や外傷・炎症・染色体異常などの他に、喫煙・温度ストレス・内分泌環境因子・酸化ストレスなどの環境因子が関連していることが示唆されている。しかし、実際には同じ環境因子に対しても生殖機能障害を来たす程度は様々であり、生殖機能障害の感受性が個々の人間によって異なる。本研究では、個々の患者における生殖機能障害の感受性に酸化ストレスが関与しているかどうかを解析した。男性不妊症患者200例およびコントロール症例の血液から抽出したDNAを用い、男性不妊症患者における酸化ストレスやXenobioticsの代謝に関与するGSTT1とGSTM1の遺伝子多型の頻度を検討したところ、GSTM1とT1との両者ともがnullタイプであった場合、精索静脈瘤患者の症例において不妊になりやすい傾向が示唆された。しかし、この多型は喫煙とは関係がなかった。次に、温度・酸化ストレスの生殖機能障害への影響をより明らかにするために、抗酸化作用を有するチオレドキシンを強制発現させたトランスジェニックマウスを用いて生殖機能障害について検討した。マウスでは精巣を腹腔内に固定すると(停留精巣モデル)、精巣の温度が上昇し、精子形成が障害される。この障害を対照群とトランスジェニックマウスにて比較してみたところ、トランスジェニックマウスでは停留精巣化による生殖機能障害の発生が遅延することが分かった。さらに、TUNNEL法にて解析したところ、チオレドキシントランスジェニックマウスではアポトーシスの発生が抑制されていた。以上の研究より、男性生殖機能障害の発生には、精巣内の酸化ストレスが関与しており、酸化ストレスに関与する遺伝子多型が環境因子による機能障害の感受性に関与している可能性が考えられた。(目的)本研究では内分泌撹乱物質、喫煙、温度ストレスのような環境因子が男性生殖機能に及ぼす機構を明らかにする為、患者側の遺伝的要因を明らかにすることを目的としている。glutathione S-transferases(GSTs)は多くの化学物質やステロイドホルモンの代謝に関係しており、その遺伝子多型が酵素活性に影響を及ぼすといわれている。GSTsは精巣にも発現しており、精子形成過程にも重要な役割を果たしている。そこでまず、われわれは男性不妊症患者を原因別に分類し、GSTT1・M1の遺伝子多型を検討した。(対象と方法)当院外来を受診した男性不妊症患者で同意を得た症例137例(精索静脈瘤39例、特発性造精機能障害65例、閉塞性無精子症および正常精液所見者33例)を対象とした。対照には男性不妊を主訴としない外来受診患者281例を用いた。各々の末梢血白血球より抽出したDNAにMultiplex PCRを行いGSTT1(+)とGSTT1 nullおよびGSTM1(+)とGSTM1 nullを判定した。(結果)GSTT1の多型の頻度については各群間での有為な差を認めなかった。またGSTM1(+)の頻度は、対照群(49.4%)に対し閉塞性無精子症および正常精液所見者(48.5%)、精索静脈瘤(41.0%)で有為差を認めなかった。しかし特発性造精機能障害では34.9%と低い傾向(p<0.1)を示した。(結論)特発性造精機能障害ではGSTMlの遺伝子多型が関与する可能性が示唆された。今後は症例数を増やすとともに、他のステロイド代謝や薬剤代謝に関与する遺伝子多型の男性生殖機能障害との関係を明らかにしていく予定である。

機能障害にいたる原因としては、内分泌異常や外傷・炎症・染色体異常などの他に、喫煙・温度ストレス・内分泌環境因子・酸化ストレスなどの環境因子が関連していることが示唆されている。しかし、実際には同じ環境因子に対しても生殖機能障害を来たす程度は様々であり、生殖機能障害の感受性が異なる可能性が言われている。平成13年度研究において、我々は酸化ストレスや喫煙、zenobioticsの代謝に関与する薬剤代謝酵素であるGSTT1とGSTM1の多型が精索静脈瘤患者における生殖機能障害と関連することを見出した。平成14年度では、この知見を更に発展させ、温度・酸化ストレスの生殖機能障害への影響をより明らかにするために、チオレドキシントランスジェニックマウスを用いて停留精巣モデルにおける生殖機能障害について検討した。チオレドキシンは細胞内の蛋白で抗酸化作用を有している。チオレドキシントランスジェニックマウスでは、精巣内にもチオレドキシンが強制発現されていることが免疫染色・western-blot法により確認された。マウスでは精巣を腹腔内に固定すると(停留精巣モデル)、精巣の温度が上昇し、精子形成が障害されると考えられている。この障害をコントロールとチオレドキシントランスジェニックマウスにて比較してみたとしろ、チオレドキシントランスジェニックマウスでは停留精巣化による生殖機能障害の発生が遅延することが分かった。さらに、アポトーシス等の頻度をTUNNEL法にて解析したとしろ、チオレドキシントランスジェニックマウスではアポトーシスの発生が抑制されていた。以上の研究より、特定の環境因子においては、精巣内の酸化ストレスが生殖機能障害の発生に関与しており、酸化ストレスに関与する遺伝子多型が環境因子による感受性に関与している可能性が考えられた。
体幹深部筋の働きと非特異的腰痛症との因果関係の解明

本研究の目的は非特異的腰痛の体幹筋機能の特性を探ることである。健常若年者と腰痛を有する者に対して、不安定座位での座位保持課題時の体幹筋の筋活動、体幹筋力、超音波画像診断装置による筋量・筋内脂肪量を測定した。不安定座位保持中の筋活動は、腰痛者の多裂筋の有意な活動の低下を認めた。体幹筋力では低速度の角速度における体幹屈曲および伸展筋力の低下が認められた。超音波による筋厚には両者の間で差を認めなかった。若年者の非特異的腰痛者は筋の形態的な変化ではなく、機能低下が生じていることが示唆された。本研究は、腰痛予防のために重要とされる体幹深部筋の機能に着目し、不安定座位保持時の重心動揺測定について、その妥当性の検証を行なうこと、および健常者と腰痛既往者との比較検討により、腰痛者の体幹筋機能の特徴を抽出することを目的とする。平成27年度は、ボランティア大学生を募り、本研究の趣旨に同意した63名について過去の腰痛の有無についての調査を行ない、以下の測定を実施した。腰痛既往群22名、健常群41名の被験者を対象に、不安定座面での座位保持課題時の重心動揺を計測した。重心動揺の指標として総軌跡長、外周面積を用いた。また同時に動作測定中の脊柱起立筋、多裂筋、腹直筋、外腹斜筋、内腹斜筋の5つの体幹筋の筋活動を筋電計を用いて測定した。つぎに等速性筋力測定装置Biodex System3を用いて体幹屈伸筋力の測定を30(°/s)、60(°/s)、120(°/s)の3種類の角速度にて実施した。不安定座位保持課題では腰痛既往群は健常群に比べ有意に総軌跡長が大きかった(p<0.05)。また多裂筋の筋活動が腰痛群の方が有意に小さい値を示した(p<0.05)。またBiodex System 3を用いた体幹屈伸筋力は、いずれの角速度においても両群の間で差はみられなかった。このことから不安定座位の重心動揺は多裂筋などの体幹深部筋の筋活動を反映していると考えられた。また腰痛既往のある者は体幹筋力の測定によって体幹筋力の低下を認めなかった。計画のとおりに順調に進行している。本年度は、健常大学生45名に対する等速性体幹筋力の測定データの分析を行った。測定は筋力測定機器Biodex System 3の体幹アタッチメントを用いて、最大努力による体幹屈伸運動を30(deg/sec)、60(deg/sec)、120(deg/sec)の3種類の角速度にておこなってもらい、体幹筋力を測定した。その結果では、伸展運動については角速度の増加に比して有意に筋力が低下していたのに対し、屈曲運動については60(deg/sec)と120(deg/sec)の間では有意差を認めたものの、30(deg/sec)と60(deg/sec)および30(deg/sec)と120(deg/sec)の間には有意差を認めなかった。次に、腰痛を有する者とそうでない者との体幹筋力についての比較を行ったところ、30(deg/sec)にて腰痛群の方が健常群に対して有意な低下を認めた。一方、60(deg/sec)、120(deg/sec)では両群間に有意な差を認めなかった。さらに、腰痛の症状について、前屈時に腰痛を有する者(前屈時痛)と、後屈時に腰痛を有する者(後屈時痛)とに分類し比較検討を行ってみると、前屈時痛を有する者については30(deg/sec)では健常群との間に有意な低下を認めたが、後屈時痛を有する者については、健常群よりも低下を示していたが有意差を認めるにはいたらなかった。また60(deg/sec)、120(deg/sec)では、前屈時痛、後屈時痛これらのことから、腰痛を有する者の体幹筋力の特徴として、低速域運動での筋力に影響がみられるということ、また腰痛の中でも前屈時痛を有するものについて、より筋力低下を示す傾向にあると示唆された。本年度は、健常若年者および腰痛を有する者の体幹筋力についての特徴について調査した。その結果、体幹筋力でも、運動の速度によって傾向が異なることが示唆された。特に低速域での筋力低下が認められ、さらに前屈時痛を有する者に筋力低下が著明となることが示唆された。しかしながら、対象者数が当初予定よりも少ないため、今後さらに分析を追加していく必要がある。本年度は、37名の若年対象者に対して、昨年度と同様にBiodex System 3を用いて体幹屈伸筋力を測定した。また、超音波画像診断機器を用いて体幹筋の筋厚および筋輝度の測定を実施した。測定には超音波画像診断装置(LOGIQ Book XP GE Healthcare System)を用いた。測定部位は、腹直筋、外・内腹斜筋、腹横筋、腰部脊柱起立筋および第15腰椎レベルの多裂筋とし、測定肢位は腹部の筋は背臥位、腰背部の筋は腹臥位にて測定した。対象者のうち、腰痛を有する者とそうでない者とに分け、筋厚および筋輝度について比較したところ、腹筋群では腹直筋、内外腹斜筋、腹横筋の各筋においていずれも腰痛のない者の方がやや大きな値を示したが、両者での有意差は認められなかった。

また、背筋群についても腰痛のない者の方がやや大きな値を示したが、有意差は認めなかった。次に参加者のうち健常大学生10名および腰痛を有しない者9名を対象に、不安定座位における座位保持課題を行った時の体幹筋の筋活動を計測した。測定した被験筋は腰部脊柱起立筋、多裂筋、腹直筋、外腹斜筋、内腹斜筋とした。得られたデータより腰部脊柱起立筋の筋活動に対する多裂筋の筋活動の割合(以下、L/G比)を求め、両群を比較検討したところ、健常群2.783(%)、腰痛群1.122(%)と腰痛群の方が有意に低かった。これらことから、腰痛を有する若年者の体幹筋の特性として、超音波による体幹筋の形態的な違いはみられなかったが、重心動揺を制御する際の体幹筋の筋活動には、グローバル筋といわれる身体の表層筋に対してローカル筋といわれる深部筋の筋活動の割合が健常者に比べて小さくなるということが示唆された。本研究の目的は非特異的腰痛の体幹筋機能の特性を探ることである。健常若年者と腰痛を有する者に対して、不安定座位での座位保持課題時の体幹筋の筋活動、体幹筋力、超音波画像診断装置による筋量・筋内脂肪量を測定した。不安定座位保持中の筋活動は、腰痛者の多裂筋の有意な活動の低下を認めた。体幹筋力では低速度の角速度における体幹屈曲および伸展筋力の低下が認められた。超音波による筋厚には両者の間で差を認めなかった。若年者の非特異的腰痛者は筋の形態的な変化ではなく、機能低下が生じていることが示唆された。平成28年度は、平成27年度に引き続き、対象者を増やして不安定座位保持時の重心動揺測定および体幹筋力の測定を行うとともに、超音波を用いた体幹深部筋の筋厚測定を行う。また健常者の追跡調査を行い、腰痛発症の有無について確認をする。平成29年度は、平成28年度の研究を継続し、対象者を増やし、その成果についてまとめていく予定である。また超音波画像についての検討も行い、体幹深部筋の働きとの関係についても検討を加えていく必要があると考えている。理学療法学超音波を用いた筋厚測定のために使用するジェルを購入する必要がある。また筋電計用のディスポ電極を購入する必要がある。本年度は、27年度に購入した備品及び既存の設備により、測定作業は完遂することができた。しかし、当初予定していた対象者を獲得するには至らず、予定していた学会での発表を行うには至らなかった。超音波測定に使用するジェルを購入する予定である。また筋電計用のディスポ電極を購入する予定である。次年度はそのため、本年度行った体幹筋力測定を継続して対象者を増やし、その成果を報告するための学会出張の予算として計画している。
歯槽骨改造現象を制御する骨細胞力学情報伝達機構の時空間的・分子細胞学的解析

ラット上顎臼歯間に挿入したゴムを除去することで,メカニカルストレスを変動させ,それに伴う歯槽骨骨細胞のsclerostin産生能の変化を検索し,メカニカルストレス変動に対する骨細胞の反応機序の解明を試みた.8週齢ラットを実験群は3群8匹ずつ,また未処置群は8匹用いた.上顎第一,第二臼歯間にゴムを24時間挿入後,ただちにト殺した24時間装着群,ゴムを除去して6時間後の除去後6時間群,24時間後の除去後24時間群および未処置群を作製し,μCT撮影後,SOSTmRNAに対するin situ Hybridizationとsclerostinに対する免疫染色を行った.観察部位は第一臼歯近心根と近心口蓋根間の根間中隔歯槽骨(M-MP)および近心口蓋根と遠心口蓋根間の根間中隔歯槽骨(MP-DP)とした.未処置群のM-MP,MP-DPでは,SOSTmRNAとsclerostinが認められた.24時間装着群のM-MP,MP-DPでは,SOSTmRNAもsclerostinも認められなかった.除去後6時間群では,M-MPでSOSTmRNAとsclerostinが認められたが,MP-DPではSOST mRNAもsclerostinも認められなかった.除去後24時間群のM-MP,MP-DPでは,SOSTmRNAとsclerostinが認められた.部位によってsclerostin産生能回復時間が異なる原因として,メカニカルストレスの強度またはメカニカルストレスに対する骨細胞の感受性が部位により異なることが考えられる.メカニカルストレスを加えることにより消失した骨細胞のsclerostin産生分泌能は,メカニカルストレス除去後6時間で回復し,SOSTmRNAの発現と同時期に骨基質中にsclerostinが分泌されることと部位によって骨細胞のsclerostin産生能回復時間が異なることが示された.研究分担者であった渡邉竜太助教が、健康上の理由で退職したため、当初予定していたデータ収集が遅れ気味となった。研究期間を1年延期して研究遂行する計画とした。メカニカルストレスが骨に加わるとそれを感知した骨細胞がsclerostinの産生調節を介して骨芽細胞による骨形成を調節する事が知られている。しかし骨細胞が生体骨組織内でどのような種類・強度のメカニカルストレスに対して応答するかは明らかにされていない。本研究では咬合力により生理的に歯牙の遠心移動が生じるラット上顎歯槽骨を用い、骨組織内の種々の応力の分布と強度について有限要素法を用いて解析するとともに、メカニカルストレスに呼応して産生が抑制されるsclerostinの局在分布を組織化学的に解析することで、骨細胞がsclerostin産生調節において反応する応力の種類と強度について解析を行った。μCT画像をもとに、歯・歯槽骨・歯根膜に物性値を設定した有限要素解析モデルを作成し、ラット上顎歯槽骨における仮想咬合力を過去の報告によって決定した後、歯槽骨における歪み、圧縮応力、引張応力、von Mises応力の分布を有限要素法により解析した。また同一試料にてsclerostinの局在を免疫組織学的に検索し、各種応力の分布と比較した。von Mises応力が集中する領域の歯槽骨ではsclerostin免疫反応が弱く、特に約0.75MPa以上のvon Mises応力が加わる領域ではsclerostin免疫反応がほとんど認められなかった。また圧縮応力・引張応力の分布とsclerostinの免疫局在分布は一致しなかった。これらの事から、骨細胞のsclerostin産生の抑制反応は、全ての主応力を加味したvon Mises応力の強度に依存しており、圧縮応力・引張応力と個々には呼応していないことが示された。平成27年度において以下の実験を実施する事ができた。1.動物実験:麻酔下で生後8週齢Wistar系ラット(雄)の左側上顎第一臼歯、第二臼歯間に歯間分離用のゴムを挿入する。この操作によって、ラット歯槽骨に本来かかっている遠心方向(後向き方向)へのメカニカルストレスを、近心方向(前向き方向)へ反転せた。矯正処置直後、3時間、6時間、12時間、1日、3日、5日、7日経過したものを液体イソペンタン・プロパン混合寒剤(-193°C)で急速凍結固定を施し、パラホルムアルデヒドまたはグルタールアルデヒド・アセトン凍結置換固定し、臼歯部の上顎骨と歯牙を一塊で摘出してパラフィン・樹脂包埋を行った。2.microCT画像を用いた有限要素解析モデル作成:摘出されたサンプルをμCT撮影し3D立体構築を行った。得られた3D立体構築画像から約10μm/voxelの解像度で歯槽骨の有限要素モデルを作成した。3.有限要素法を用いた生体力学的解析:ラット及びマウスの歯牙移動モデルを用いて、生理的条件および矯正学的歯牙移動時に骨組織内に生じる種々の歪みや応力の数値データを画像データとして出力し、分析する。モデルの荷重条件の設定には、『歯根に圧迫される歯槽骨表面では骨吸収が生じ、歯根膜によって牽引される領域には骨形成が生じる』という歯槽骨の骨改造現象の原則を利用し、非脱灰標本による酵素組織化学的所見とシミュレーションにおける最大主応力、最小主応力を参考に最適な条件を設定した。なお、非脱灰標本の作製のために新規導入した凍結包埋冷凍機を使用した。ラット上顎臼歯部に加えた矯正力を変化させ、メカニカルストレス変動に呼応する歯槽骨骨細胞のsclerostin産生能の変化と骨基質中のsclerostinの局在変化を検索した。

8週齢雄性Wistarラットを用いて、上顎第一、第二臼歯間にゴムを挿入し、上顎第一臼歯を24時間近心移動させた。その後、直ちに灌流固定した24時間装着群、24時間挿入した後にゴムを除去し6時間後に固定した除去後6時間群および除去後24時間に固定した除去後24時間群を作成した。未処置群はゴムを挿入せずに固定した。その後、パラフィン切片を作成し、SOSTのmRNAに対するin situ hybridizationとsclerostinに対する免疫染色を行った。観察部位は第一臼歯周囲の歯槽骨とした。未処置群の歯槽骨では殆どの骨細胞にSOST mRNAの発現が認められ,細胞周囲にsclerostin免疫陽性反応が認められた。24時間装着群では、根間中隔の骨細胞ではSOST mRNAの発現とsclerostin免疫陽性反応は認められなかった。除去後6時間群では近心根と近心口蓋根間の根管中隔の骨細胞においてSOST mRNAの発現とsclerostin免疫陽性反応が認められたが、近心口蓋根と遠心口蓋根間の根管中隔ではSOST mRNAの発現もsclerostin免疫陽性反応も認められなかった。除去後24時間群では、近心根と近心口蓋根間および近心口蓋根と遠心口蓋根間の根管中隔の骨細胞においてSOST mRNAの発現とsclerostin免疫陽性反応が認められた。24時間矯正力を加えることにより消失した骨細胞のsclerostin産生能は、矯正力除去後6時間で回復することが示された。しかしながら、メカニカルストレスの部位による強度差によって骨細胞のsclerostin産生能の回復時間が異なる可能性が示唆された。分担研究者の渡邉竜太が体調不良の為、2016年9月より欠勤しており、渡邉担当予定の分担研究部分が予定より遅れている。【目的】ラット上顎臼歯間に挿入したゴムを除去することで、メカニカルストレスを変動させ、それに伴う歯槽骨骨細胞のsclerostin産生能の変化を検索し、メカニカルストレス変動に対する骨細胞の反応機序の解明を試みた。【試料と方法】上顎第一、第二臼歯間にゴムを24時間挿入後、ただちにト殺した24時間装着群、ゴムを除去して6時間後の除去後6時間群、24時間後の除去後24時間群および未処置群を作製し、μCT撮影後、SOST mRNAに対するin situ Hybridizationとsclerostinに対する免疫染色を行った。観察部位は第一臼歯近心根と近心口蓋根間の根間中隔歯槽骨(M-MP)および近心口蓋根と遠心口蓋根間の根間中隔歯槽骨(MP-DP)とした。【結果と考察】未処置群のM-MP、MP-DPでは、SOST mRNAとsclerostinが認められた。24時間装着群のM-MP、MP-DPでは、SOST mRNAもsclerostinも認められなかった。除去後6時間群では、M-MPでSOST mRNAとsclerostinが認められたが、MP-DPではSOST mRNAもsclerostinも認められなかった。除去後24時間群のM-MP、MP-DPでは、SOST mRNAとsclerostinが認められた。
ダイヤモンドとキンバライトマグマの形成過程

マントルツソスフェアーとアセノスフェアーにおける炭素の存在状態とその移動プロセスを解明するために,高温高圧実験を行い,(1)ダイヤモンドと珪酸塩メルトとの安定関係と(2)キンバライトマグマの相平衡の検討を行った。ダイヤモンド安定領域でキンバライトメルトからのダイヤモンドの成長,生成が確認された。より低圧下のグラファイト安定領域ではダイヤモンド種結晶は融食され,その表明に多数のトライゴンの生成が認められた。これらのことからキンバライトメルト中に炭素が相当量溶解すると推定された。例えば,25Kb.1500°Cの条件でキンバライトメルト中のダイヤモンド種結晶は,天然ダイヤモンドのモロホロジーと酷似したエッチピット状の融解を示した。100Kbまでの圧力条件下でグループIIキンバライトの融解実験を行い,約5.5GPaより高圧下では,アセノスフェアーでCo_2,H_2O,K_2Oに非常に富んだメルトの存在する事が確認された。これらの実験から,キンバライトはアセノスフェアーのメルト起源である事と,ダイヤモンドの生成が,CO_2あるいはCに富んだアセノスフェアーメルトと関連している事が明らかになったマントルツソスフェアーとアセノスフェアーにおける炭素の存在状態とその移動プロセスを解明するために,高温高圧実験を行い,(1)ダイヤモンドと珪酸塩メルトとの安定関係と(2)キンバライトマグマの相平衡の検討を行った。これらの実験から,キンバライトはアセノスフェアーのメルト起源である事と,ダイヤモンドの生成が,CO_2あるいはCに富んだアセノスフェアーメルトと関連している事が明らかになった
外部光照射による壁電荷変調とマイクロバリアー放電制御

プラズマディスプレイパネルなどに用いられるマイクロバリアー放電の高速応答可能な外部制御技術の開発が望まれる。本研究ではマイクロバリアー放電の壁電位が微弱YAGレーザーパルス光を用いて変調できることを明確にし、その結果として外部レーザー光照射によってアレー型マイクロバリアー放電が誘起・制御できることを示した。これらの技術はプラズマディスプレイパネルの高精細・高密度化に寄与するばかりでなく、種々のマイクロスケールの計測技術の分野に寄与できるものと考えられる。電気光学結晶(BSO)を誘電体としたマイクロギャップのバリアー放電装置を作成し、真空チェンバーに設置後Ne-Xe(10%)混合ガスを封入し、バリアー放電を行い、壁電荷の時間変化をレーザーによる偏光分光法(筆者らによって開発)によって観測した。その後、パルスYAGレーザー(パルス幅10ns、波長533nm)を外部照射し、壁電位が光照射と同期して変調できることを確認した。そして、光照射壁電位変化量がYAGレーザー強度が0.5_μJまでは強度に直線的に比例し、壁電位変化量の寿命がおよそ20msであることを確認した。また、YAGレーザー照射による壁電位変化がバリアー放電を誘起することを示すために、過渡的放電電流を測定した。その結果、放電維持電圧近傍では、YAGレーザー非照射では放電開始が統計的にばらつくが、レーザー照射時には照射直後に放電開始が集中することがわかった。さらに、高感度CCDカメラを用いて過渡的プラズマ発光を観測した。この場合も非照射時には統計的にばらつく放電が、照射時には照射直後に集中した。結果として放電維持電圧近傍では外部パルスレーザー照射によってバリアー放電が誘起され、放電制御できることを確認した。さらに誘電体として電気光学結晶BSOを用いない場合は、外部光照射による放電誘起は確認できなかった。以上のような実験結果を詳しく解析し、この現象が次のような過程から発生していると判断した。(1)外部照射光による電気光学結晶の非線形電気感受率の変化、(2)電気感受率変化に伴う誘電率の変化が壁電位変化をもたらす、(3)壁電位変化による誘電体表面上のバリアー電極間電圧の増加、(4)印加電圧一定でも実質の電極間電圧の増加により絶縁破壊が容易に発生し、バリアー放電が誘起される。今年度の研究から外部照射パルスレーザーによるバリアー放電の誘起・制御が技術的に可能であることがわかった。1.電気光学結晶(BSO)を誘電体としたマイクロギャップのバリアー放電装置を作成し、パルスYAGレーザー(パルス幅10ns、波長533nm)を外部照射することによって、バリアー放電が制御できることを示してきた。詳しい測定の結果、(1)光照射壁電位変化量は0.5μJ以下ではYAGレーザー強度に直線的に比例する(2)壁電位変化量の寿命がおよそ20msである(3)YAGレーザー照射位置では壁電位変化が観測できるが、非照射位置では変化は観測できない(4)放電維持電圧近傍では、YAGレーザー非照射では放電開始が統計的にばらつくが、レーザー照射時には照射直後に放電開始が集中する。この結果は過渡的放電電流と過渡的プラズマ発光の両者の観測によって確認した。以上のような実験結果を解析し、この現象は主に、(1)外部照射光により電気光学結晶の非線形電気感受率が変化し、その誘電率の変化が壁電位変化をもたらす(2)壁電位変化によりバリアー電極間電圧が増加し、バリアー放電が誘起される、と考えられる。2.また、新たに同一平面型マイクロギャップ(0.1mm)バリアー放電(放電空間0.5×1.5mm)を10個並列配置した一次元アレー型放電装置を作成し、真空チェンバー内でNe+Xe(10%)300Torr封入した。この装置の放電開始電圧は750Vですべての10列がバリアー放電する。また最低放電維持電圧は700Vである。電圧0Vから昇圧し、700Vに保ち全てのギャップは放電しない状態において、YAGレーザー照射すると照射位置ギャップのみ放電が誘起される。照射位置を変えると次々と放電が誘起されることを確認した。3.以上は二次元マイクロアレーバリアー放電パネルにおいて、外部光照射によって任意の場所の放電を誘起できることを示し、実用として外部光照射による放電制御が可能であることを示した。1前年度作成の同一平面型マイクロギャップバリアー放電を10個並列配置した一元アレー型放電装置を真空チェンバーに設置し、Ne+Xe(10%)混合ガスを300Torr封入して400Hzのパルス電圧で放電させた。この10並列装置のすべて点灯放電開始電圧は750Vで、最低放電維持電圧は680Vであった。この状態で放電を止め、0Vから印加電圧を上昇させ、700Vに保ち、放電していない状態でYAGレーザー(繰り返し数は印加電圧に同期した800Hzで、照射部レーザーの半径は0.5mm)を照射させるとYAGレーザー照射部のみ放電する。実験を繰り返すと平均して700720Vの範囲でレーザー照射により放電が誘起できた。

一度放電した状態はレーザー照射を止めても維持されるので、YAGレーザー照射位置変化により点灯放電数も増加できる。レーザー照射によって任意の位置や数の放電を誘起できることが分かった。この結果は二次元マイクロ放電パネルの外部光照射による放電制御が可能であることを示している。ただ、本装置は放電開始電圧や維持電圧などに経時変化があり安定性がなく、本装置での確定した定量的な壁電位の値や実時間測定はできなかった。2 1の結果を考慮して次の実験を行った。一昨年作成の単一マイクロギャップバリアー放電装置にYAGレーザーを照射し、そのときの壁電位の時間変化をより詳しく観測した。この観測には以前と同じくレーザー偏光分光法(筆者らによって開発)を用いた。壁電位の変化は以前明らかにした寿命が20msの主成分以外に、寿命が数10μsの小信号成分が存在することが観測された。寿命の長い成分は電気光学結晶のレーザー照射に夜非線形電気感受率変化に伴う誘電率変化によるものであるが、新たに観測された寿命の早い小成分の電位変化はYGAレーザー照射による壁電荷の変化に基づくものと考えられる。
摂食障害の衝動性に関する心理社会的要因と神経基盤についての総合的研究

摂食障害患者の衝動性について、脳画像研究(研究A)と窃盗受刑者の調査研究(研究B)を行った。研究Aでは、京都大学医学部附属病院にて加療中の摂食障害患者を対象として研究を行った。機能的MRI(fMRI)検査において、神経性やせ症・過食排出型の患者では罰予測時に神経活動レベルで敏感になっていた。GO-NOGO課題では、神経性やせ症・摂食制限型の患者では反応抑制中の脳活動が上昇した。AN患者は自閉スペクトラム症得点が高かった。意思決定能力を調べるため経済ゲーム課題を施行したところ、摂食障害群は不公平分配の受諾率が低かった。研究Bでは、EDのある受刑者を対象とし、75%が発症後に窃盗が生じていた。京都大学医学部附属病院(以下、「京大病院」)精神科神経科にて治療中の摂食障害患者を対象として脳機能画像検査を試行し社会認知を調べる研究(「研究A」)と、和歌山刑務所にて窃盗のために服役中の摂食障害患者を対象として半構造化面接と心理検査を試行する研究(「研究B」)を並行して行った。「研究A」については、平成27年度では、摂食障害患者30名と健常被験者20名について、心理検査、社会認知評価、報酬系課題(MIDT課題とGo-NoGo課題)による脳機能画像検査を試行した。成果の1つとして、報酬期待の際の脳活動についての神経性やせ症の下位分類間での比較研究がある。利得予期の際の脳活動には群間で差は認められなかったが、損失予期の際の脳活動では、神経性やせ症・過食排出型では、神経性やせ症・摂食制限型や健常対照群と比較して、吻側前帯状回と島の活動が活性化されたことがわかった。この結果は、現在論文化し投稿中である。「研究B」については、平成27年度に計10回、和歌山刑務所を訪れ、約30人の面接ならびに心理検査を試行した。現在、その結果を解析中である。被験者のリクルートはやや予想どおりではなく、被験者数が少なめである。ただし、研究そのものに大きな支障はなく、計画どおりに進められている。昨年度から引き続き、京都大学医学部附属病院精神科神経科にて治療中の摂食障害患者を対象として脳機能画像検査を施行して社会認知を調べる研究Aと、和歌山刑務所にて窃盗のために服役中の摂食障害患者を対象として半構造化面接と心理検査を施行する研究Bを並行して行った。研究Aでは、摂食障害患者10名と健常被験者10名に対して、心理検査、社会認知評価、報酬系課題(MIDT課題とGo-NoGo課題)による脳機能画像検査を行い、昨年度と今年度に収集したデータを解析して、複数の学会発表を行った。まず、過食排出を伴う摂食障害(BP)患者のうち、複数の衝動性をもつ群(MI)と衝動性のない群(NMI)と健常群を比較したところ、損失予測課題においてNMI群で他群に比べて尾状核と島皮質の活動が上昇し、その活動は行動賦活系の心理尺度の得点と逆相関を認めたことから、MI-BPとNMI-BPとでは動機付けシステムが異なる可能性が示唆された。また、神経性やせ症(AN)群と健常群について自閉症スペクトラム指数(AQ)と安静時脳活動を行ったところ、自閉症患者で異常が認められるというdefault mode network(DMN)が海馬傍回において低下していたが、DMNとAQスコアとの間に相関は認められなかったことから、AN患者において自閉症スペクトラム傾向が実行機能に与える影響は健常者と異なる可能性が示唆された。さらに、食行動関連課題における安静時脳活動を神経性やせ症と健常群とで比較したところ、神経性やせ症においてsalience networkとbasal ganglia network間の結合が健常者と比較して高く、その結合度は、食行動に関する独裁者ゲーム課題でのより多くの食料を摂取しようとする傾向と反比例していた。研究Bは、引き続き調査を進め、30人の調査を終えた。データ収集を行いつつ、少しずつ成果を学会や論文で発表できている。昨年度から継続して京都大学医学部付属病院精神科神経科にて通院中の摂食障害患者を対象として脳機能画像検査(fMRI)を試行して社会認知を調べる研究A、および和歌山刑務所にて窃盗のために服役中の摂食障害患者を対象として半構造化面接と心理検査を施行する研究Bを並行して実施した。研究Aでは摂食障害患者20名と健常被験者20人に対して心理検査、社会認知機能評価、報酬系課題や衝動制御課題を用いたfMRI、安静時fMRI検査、DTIを含む各種脳構造的MRI検査を実施し、これまでの研究期間に収集したデータを解析し、論文発表および学会発表での成果報告を行った。まず神経性やせ症患者と健常被験者に報酬系課題を実施した結果から、神経性やせ症のサブタイプである過食排出型患者は、罰課題において前帯状皮質と右後部島皮質で活動上昇を認めることを明らかにし、Psychiatry and Clinical Neuroscience誌に発表した。また神経性やせ症患者を対象に行った経済ゲーム課題で、社会的意思決定場面で過度な公平性を持つことが示された。さらに発展として、経済ゲームと同時に構造的MRIを実施し、神経性やせ症患者は不利な提案を拒絶する傾向が健常者より強く、その程度が強いほど左内側眼窩前頭前皮質や左島皮質の体積が小さいことを明らかにした。また、過食や排出行為を伴う摂食障害患者群を対象に、多衝動性やパーソナリティ障害傾向が報酬系課題結果に影響を与えることを示した。

また今年度は、神経性やせ症患者の自閉傾向と拡散テンソル画像による脳の構造的結合性の変化を縦断的な調査を開始した。さらに、神経性やせ症患者に情動コントロールを目的としてマインドフルネスのレッスンを行い、その前後で食行動や情動刺激に対する脳活動の変化を調べる研究を開始した。研究Bでは、さらに20人の摂食障害の窃盗犯に対してインタヴューを行った。摂食障害患者の衝動性について、脳画像研究(研究A)と窃盗受刑者の調査研究(研究B)を行った。研究Aでは、京都大学医学部附属病院にて加療中の摂食障害患者を対象として研究を行った。機能的MRI(fMRI)検査において、神経性やせ症・過食排出型の患者では罰予測時に神経活動レベルで敏感になっていた。GO-NOGO課題では、神経性やせ症・摂食制限型の患者では反応抑制中の脳活動が上昇した。AN患者は自閉スペクトラム症得点が高かった。意思決定能力を調べるため経済ゲーム課題を施行したところ、摂食障害群は不公平分配の受諾率が低かった。研究Bでは、EDのある受刑者を対象とし、75%が発症後に窃盗が生じていた。このまま被験者数を増やし、研究結果の信憑性を高める予定である。現時点で、研究計画の変更は予定されていない。研究Aでは、あらたにデータを採りつつも、学会や論文での成果発表が主になるだろう。研究Bでは、あと10例のデータ収集を見込んでおり、来年度後半で成果発表を行う予定である。精神医学被験者リクルートが予定よりやや少なめであったため、謝金が予定通り使えなかったことから、次年度使用額が生じた。ほぼ予定通り予算を使用したが、研究内容の微調整をするために一時被験者リクルートをストップしたため、予定よりも謝金額が少なくて済んだことから、次年度使用額が発生した。より積極的に被験者をリクルートしてデータを増やしていく予定である。平成29年度からあらためてデータ収集を再開するため、次年度使用額を含めた予算をすべて使う予定である。
長周期地震に対応した振動台のモデル化と加速度波形の再現性向上を目指した制御系設計

本研究では、長周期地震動を再現する振動台に焦点を当てた、振動台の地震加速度波形再現性能を劣化させる要因の分析とそのモデル化、および波形再現性能向上を目指した制御系の各要素技術の確立を行った。まず、振動台の実機応答を忠実に再現する数値シミュレータを構築した。そして、特に油圧加振機の変位増加に伴う非線形特性と共振振動を抑制するための制御手法と、複数振動台の協調動作時の干渉補償法を確立した。提案した各制御系の有効性は,基礎実験装置を用いた実機実験により検証された。本研究は、長周期地震動を再現する振動台に焦点を当てた、振動台の地震加速度波形再現性能を劣化させる要因の分析とそのモデル化、および波形再現性能向上を目指した制御系設計論を学理に即して構築し、加振設備及びその制御技術の新たな展開を切り開くことを目的としている。平成25年度は、平成24年度で得られた知見を基にして、下記2項目について取り組んだ。(1)長周期地震対応振動台では、油圧加振機のピストンを動作範囲が長くなるため、シリンダ体積が大きくなる。それにより、油の量を制御するサーボ弁において入出力関係が非線形となる、あるいは剛性低下により共振周波数が低下して、十分な制御帯域を確保することができなくなる。これらの問題に対し、2自由度制御系をベースとして、圧力・加速度センサフィードバック制御を基軸とした振動抑制制御系を設計し、実機実験によりその検証を行った。さらに、非線形特性の数学モデルを構築し、モデルを基にフィードフォワード補償器、フィードバック補償器を設計して、その有効性を実機実験により検証した。(2)複数アクチュエータを併用した際の動作干渉抑制制御手法を確立するために、数値シミュレータの構築を行った。さらに、構造物の弾性変形に起因する共振振動を模擬するシミュレータを構築した。具体的には、制御系設計ソフト、機構解析ソフト、構造解析ソフトを連成することで、実現象を再現可能なモデルを構築することができた。さらに、そのシミュレータを用いて動作干渉を抑制するための補償信号を構築した。平成24年度は、既存の振動台実験設備の改良を行うとともに、主に下記2項目について取り組んだ。(1)油圧加振機における非線形要素の抑制と振動抑制手法を確立する。長周期地震対応振動台では、油圧加振機のピストンを動作範囲が長くなるため、シリンダ体積が大きくなる。これらの問題に対し、実際の加振装置あるいは基礎実験装置を用いて現象の解明と分析を行い、これらの現象を再現する数学モデル、数値解析シミュレータを構築した。シミュレータを用いて、2自由度制御系をベースとして、圧力・加速度センサフィードバック制御を基軸とした振動抑制、非線形特性を抑圧する基本制御系を設計し、シミュレーションによりその検証を行った。(2)複数アクチュエータを併用した際の動作干渉抑制制御手法を確立複数アクチュエータを併用した際の動作干渉を抑制するために、その前段階として数値シミュレータの構築を行った。そこでは、制御系設計ソフトと機構解析ソフトを連成することで、実現象を再現可能なモデルを構築することができた。さらに、そのシミュレータを用いて動作干渉を抑制するための補償信号を生成し、その補償効果を2次元3自由度振動台のプロトタイプ機を用いて検証した。本研究は、長周期地震動を再現する振動台に焦点を当てた、振動台の地震加速度波形再現性能を劣化させる要因の分析とそのモデル化、および波形再現性能向上を目指した制御系設計論を学理に即して構築し、加振設備及びその制御技術の新たな展開を切り開くことを目的としており、具体的に(1)長周期地震対応振動台での制御系設計上の課題(非線形要素と共振振動)の明確化とそれを表現する数式モデルと数値シミュレータの構築、(2)非線形要素の抑圧及び振動抑制を実現するセンサフィードバックやオブザーバ方式を基軸としたロバスト制御系の確立、(3)複数のアクチュエータを併用した際の動作干渉モデルの構築と干渉抑制を考慮した制御系の構築、(4)機構/制御系CADを援用した高精度振動台シミュレータの構築と加振時の動作干渉・外乱補償法構築への展開、の各項目の実現を目的としている。平成24年度は、その中で(1)(2)に関して、油圧加振機における非線形要素の抑制と振動抑制手法を確立するための基本的な数値シミュレータを構築して制御系の検討を行っている。

そこでは、2自由度制御系をベースとして、圧力・加速度センサフィードバック制御を基軸とした振動抑制、非線形特性を抑圧する基本制御系を設計し、シミュレーションによりその検証を行っており、平成24年度に構築した実験設備を用いて有効性の検証を行うのみとしている。(3)(4)に関して、制御系設計ソフトと機構解析ソフトを連成することで、実現象を再現可能なモデルを構築することができた。さらに、そのシミュレータを用いて動作干渉を抑制するための補償信号を生成し、その補償効果を2次元3自由度振動台のプロトタイプ機を用いて検証しいるため、概ね順調に進展していると言える。平成25年度には、平成24年度で構築・評価した数値シミュレータや制御系を実際の実験装置に実装してその有効性を検証する。特に、実験時にはパラメータ変動やモデル化誤差が発生することが予想されるため、それらの変動を考慮したロバスト制御系あるいは適応制御系を構築し、シミュレーションと実験によりその有効性を検証する。一方で、平成24年度では、複数のアクチュエータで構成される多軸振動台システムのモデル化を制御系設計ソフトと機構解析ソフトを連成させることで構築した。しかしながら、そこでは試験対象物を剛体として取り扱っていたため、試験対象物を柔軟体として取り扱う必要がある場合にはシミュレーションの再現性能が劣化する。そこで、構造解析ソフトと連成させることで、試験対象物の弾性変形(共振振動)による反力の影響も模擬可能とする。これら、制御/機構/構造解析ソフトウェアを援用した振動台モデルにより、振動台の動作、および加振軸と重心のずれによって発生する回転モーメント、試験対象物からの反力を忠実に再現する数値解析モデルを構築する。そして、構築したモデルを基にして動作干渉や回転モーメント、試験対象物からの反力などを同時に補償するための補償方式を確立する。平成25年度には、実験で利用するための各種センサとその信号増幅器を購入予定である。さらに、研究内容に関する調査・打合せや成果発表のための旅費、発表のための費用に使用する予定である。
新規アゴニストによるストリゴラクトン受容機構の解明と枝分かれの選択的制御法の開発

1ストリゴラクトン(SL)受容機構の解明まず、蛍光性SLアナログであるヨシムラクトングリーン(Yoshimulactone green:YLG)を用いた競合試験によって、シロイヌナズナのD14オルソログであるAtD14と新規SLアゴニスト(113D10)の相互作用を評価した。本試験の結果、AtD14と113D10またはSL合成アナログGR24は同じ程度の親和性を有していることが明らかになった。一方で、本年度は、AtD14と113D10の複合体のX線結晶構造解析には至らなかった。しかし、昨年度までに、113D10はAtD14によって加水分解されないことが明らかになっている。113D10はAtD14に対してGR24と同じ程度の親和性を有することを併せて考えると、AtD14と113D10は安定な複合体を形成することが期待される。2枝分かれの選択的制御法の開発昨年度までに、113D10をリード化合物として類縁化合物の化学合成に取り組み、シロイヌナズナの胚軸伸長を113D10よりもわずかに強く阻害する1化合物(化合物8)を獲得している。本年度は、化合物8の枝分かれ抑制活性を調べるために、化合物8をシロイヌナズナのSL欠損変異体に投与し、枝分かれ数の変化を測定した。本試験の結果、化合物8は113D10よりもわずかに強く枝分かれを抑制する傾向を示した。また、これまではシロイヌナズナにおける113D10の生物活性を評価してきたが、本年度は単子葉植物のモデル生物であるイネにおいても113D10がSLアゴニストとして作用することができるか否かを調べた。その結果、113D10は少なくともイネの中胚軸伸長についてはD14依存的なSLアゴニストとして作用することが示された。今後は、113D10および化合物8を参考に、更に生物活性が高いSLアゴニストを獲得することが望まれる。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。1、ストリゴラクトン(SL)受容機構の解明これまでに獲得している新規SLアゴニストがシロイヌナズナのD14タンパク質オルソログであるAtD14によって加水分解されるか否かについて検討した。本試験では、反応溶液に含まれる基質の量を経時的に測定することで酵素反応の進行を評価することにした。そこで、まず初めにLC-MS/MSにおける新規SLアゴニストの分析条件を検討した。その後、実際にAtD14と新規SLアゴニストの加水分解反応を行い、確立した分析条件に従って、反応溶液に含まれる新規SLアゴニスト量を測定した。その結果、反応溶液に含まれる新規SLアゴニスト量の減少は認められなかった。したがって、新規SLアゴニストは、AtD14によって極めて加水分解されにくい化合物であると考えられた。本化合物は、AtD14と安定な複合体を形成すると予想され、リガンドの結合によって構造変化したAtD14を観察することに利用できる可能性が高い。2、枝分かれの選択的制御法の開発まず、新規SLアゴニストをリード化合物とする24の類縁化合物を獲得し、AtD14との相互作用をDifferential Scanning Fluorimetory(DSF)法によって評価した。本手法において、SLまたは新規SLアゴニストの添加時にD14ファミリーの熱変性温度は低下することが明らかになっている。そこで、類縁化合物についても同様に、DSF法によるAtD14との相互作用解析を実施した。その結果、9化合物がAtD14の熱変性温度を低下させた。続いて、これらの9化合物をシロイヌナズナの胚軸伸長阻害試験に供した。その結果、既知のSLアナログと比較すると弱いながらも、リード化合物と比較して、1化合物がわずかに強く、胚軸の伸長を阻害した。したがって、本化合物は枝分かれについても同様に、リード化合物よりも高い活性を示す可能性がある。本年度は、これまでに獲得している新規SLアゴニストがAtD14によって極めて加水分解されにくい化合物であることを明らかにすることができた。本試験を実施するにあたって、AtD14を大量に発現・精製する必要があったが、大腸菌を用いた組換えタンパク質の発現系と各種のアフィニティーカラムを利用することによって、目的タンパク質をスムーズに大量調整することができた。上述の通り、このような化合物は、AtD14と安定な複合体を形成する可能性があり、SL受容機構の解明に貢献することが期待される。また一方で、研究実施計画通りに、新規SLアゴニストよりも活性が高いことが予想される類縁化合物を1化合物獲得することができた。このような化合物を獲得するにあたって、当初は20の類縁化合物を準備していた。しかしながら、これらの類縁化合物の中からは、リード化合物よりも高い活性を有する化合物を見出すことはできなかった。そこで、リード化合物と類縁化合物を比較し、AtD14との相互作用に重要だと予想される化学構造を検討した。そして、得られた知見に基づき、新たに4化合物を化学合成し、これらの活性を調べた。その結果、上述の通り、目的の活性を有する1化合物を獲得することができた。本化合物は、根寄生植物の種子発芽誘導活性を有していないことが示唆されており、枝分かれの選択的制御法の開発に貢献することが期待される。

このような進捗状況から、本年度は研究実施計画に対して一定の成果が得られていると判断した。1ストリゴラクトン(SL)受容機構の解明まず、蛍光性SLアナログであるヨシムラクトングリーン(Yoshimulactone green:YLG)を用いた競合試験によって、シロイヌナズナのD14オルソログであるAtD14と新規SLアゴニスト(113D10)の相互作用を評価した。本試験の結果、AtD14と113D10またはSL合成アナログGR24は同じ程度の親和性を有していることが明らかになった。一方で、本年度は、AtD14と113D10の複合体のX線結晶構造解析には至らなかった。しかし、昨年度までに、113D10はAtD14によって加水分解されないことが明らかになっている。113D10はAtD14に対してGR24と同じ程度の親和性を有することを併せて考えると、AtD14と113D10は安定な複合体を形成することが期待される。2枝分かれの選択的制御法の開発昨年度までに、113D10をリード化合物として類縁化合物の化学合成に取り組み、シロイヌナズナの胚軸伸長を113D10よりもわずかに強く阻害する1化合物(化合物8)を獲得している。本年度は、化合物8の枝分かれ抑制活性を調べるために、化合物8をシロイヌナズナのSL欠損変異体に投与し、枝分かれ数の変化を測定した。本試験の結果、化合物8は113D10よりもわずかに強く枝分かれを抑制する傾向を示した。また、これまではシロイヌナズナにおける113D10の生物活性を評価してきたが、本年度は単子葉植物のモデル生物であるイネにおいても113D10がSLアゴニストとして作用することができるか否かを調べた。その結果、113D10は少なくともイネの中胚軸伸長についてはD14依存的なSLアゴニストとして作用することが示された。今後は、113D10および化合物8を参考に、更に生物活性が高いSLアゴニストを獲得することが望まれる。次年度は、まず初めにゲルろ過法を用いたAtD14と新規SLアゴニストの親和性の評価に取り組む。その後、得られた知見に基づき、実際にAtD14と新規SLアゴニストの複合体の結晶構造解析に臨む。結晶構造解析は、所属大学内での共同研究として実施し、結晶化条件の検討には、市販のキットを購入し利用する予定である。そして、獲得した複合体の結晶構造とAtD14単独の結晶構造を比較し、新規SLアゴニストによって誘導されたAtD14の構造変化を明らかにする。並行して、研究実施計画通り、シロイヌナズナの胚軸伸長をリード化合物よりも強く阻害した類縁化合物について、その枝分かれ抑制活性を調べる。具体的には、シロイヌナズナのSL欠損変異体に本化合物を外部から投与し、その枝分かれ過剰な表現型が回復されるか否かを確かめる。また更に、本年度の研究によって、AtD14との相互作用に重要な類縁化合物の化学構造が予想されているため、その化学構造をもとに新たな類縁化合物をデザインし、化学合成する。これらの類縁化合物の生物活性についても、これまでと同様に、DSF法によるAtD14との相互作用解析、シロイヌナズナの胚軸伸長阻害試験によって評価し、有力な化合物はシロイヌナズナの枝分かれ抑制試験に供する。そして適宜、このような化合物の根寄生植物の種子発芽刺激活性について調べる。