hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ショウジョウバエ雌の生殖行動を制御する性的二型神経回路網

キイロショウジョウバエの雌は、交尾拒否行動中や産卵の際に産卵管の突き出し行動を示す。本研究は、それぞれの状況下における産卵管突き出し行動が、脳内の別個のdoublesex発現ニューロン群によって制御されていることを明らかにした。また、交尾拒否行動中の産卵管突き出し行動を引き起こす雌ニューロンは雄にも相同なものが存在し、この性的二形ニューロンが雄の交尾行動を誘発することも示した。このように、性的二型ニューロンが雌雄の配偶行動制御の一端を担っていることが明らかになった。平成24年度の研究により、dsx発現ニューロン群を強制的に活性化させると、雌の産卵管突きだし行動および産卵行動が誘導されることが明らかになった。そこで25年度には、dsx発現ニューロン群による雌の生殖行動の制御機構について解析をさらに進めることにした。dsx-Gal4系統にMARCM法を適用し、特定のdsx発現ニューロン群をGFPラベルするとともに、dTRPA1(温度上昇によりニューロンを活性化)を強制発現させたモザイク個体を作成した。それらモザイク個体について、温度を上昇により一部のdsx発現ニューロン群を強制的に活性化した時、雌の生殖行動に影響が生ずるか調査した。その際、雌の生殖行動として交尾器の突き出し行動と産卵行動に注目し、温度上昇により雌単独で特定の行動が誘発されるかどうかを解析した。生殖行動に変化が生じた個体について、どのニューロン群が活性化されているか、脳の抗体染色を行い、その標識パターンから関与するニューロン群を同定した。その結果、特定の性的二型ニューロンが雌の産卵管伸展運動を制御していることが明らかになった。一方、産卵行動に関しては、雌特異的に存在するニューロンが産卵を誘導することが示唆された。この雌特異的ニューロンの形成機構を調査したところ、雄型Dsxタンパクの発現により雄では相同なニューロンが細胞死を起こし、除去されることにより、雌だけで形成されることが明らかになった。このように性的二型ニューロンおよび性特異的ニューロンが雌生殖行動の制御に関与してことが明らかになった。あわせて25年度には、特定のニューロン群をラベルするためにflippase-エンハンサートラップ系統を100系統作製した。これらが有用であるかは、26年度スクリーニングする予定である。平成24年度には、dsx発現ニューロン群の網羅的同定を行った。まず、dsx-Gal4を用いてdsx発現ニューロン群をGFP標識し、抗GFP抗体とneuropile特異抗体を用いた二重蛍光染色をした後、共焦点レーザー顕微鏡を用いて解析した。dsx発現ニューロン群の細胞体の位置から、雄の脳では10個のニューロン群を雌の脳では8個のニューロン群を同定した。さらに、MARCM法により選択的にdsx発現ニューロン群をGFP標識し、個々のニューロン群の投射パターンを明らかにした。これらの結果、3つの雄特異的ニューロン群および1つの雌特異的ニューロン群に加え、投射パターンが雌雄で異なる4つの性的二型ニューロン群を見いだすことができた。本研究では、雌生殖行動に注目して解析を進める。24年度には、雌生殖行動を記録・観察し、定性的、定量的に解析できるようなシステムを確立した。そのシステムを用い、fruあるいはdsx発現ニューロンを強制的に活性化し、雌生殖行動が誘導されるか調査した。ニューロン群の活性化を実験的に制御するために、温度受容に関わるレセプターチャネルdTRPA1(高温シフトで活動電位が生ずる)遺伝子を、fru-Gal4あるいはdsx-Gal4を用いて強制発現させ、高温状況下で雌の生殖行動を観察した。その結果、dsx発現ニューロンを強制的に活性化させると、交尾器の突き出し行動と産卵行動が誘導されることが明らかになった。一方、fru発現ニューロン群の活性化は、雌の生殖行動を誘導しなかった。そこで雌の生殖行動の制御の解明には、dsx発現ニューロンに焦点を絞り、解析を進めることが有効であることが明らかになった。ショウジョウバエ雌の中枢神経系において、dsx発現ニューロン群にdTRPA1を発現させ、強制的にニューロンを活性化させると、雌の生殖行動である産卵管突きだし反応および産卵が誘導されることが明らかになった。本年度、dsx発現ニューロン群の活性化により引き起こされる雌の生殖行動を詳細に観察したところ、誘導される行動には2つのタイプが存在することがわかった。一つは、交尾型産卵管伸展反応であり、もう一つは産卵型産卵管伸展反応である。この産卵型産卵管伸展反応には産卵が伴うこと明らかになった。そこで、dsx-Gal4系統にMARCM法を適用し、この2つの反応を誘導するdsx発現ニューロンの同定を再度検討した結果、性的二型を示すpC2lニューロンが雌の交尾型産卵管伸展を制御しており、雌特異的に存在するpMN2ニューロンが産卵型産卵管伸展および産卵を制御していることが明らかになった。

また、雄に存在するpC2l相同ニューロンの役割を明らかにするために、MARCM法により一部のdsx発現ニューロンを活性化させ、雄で誘導される行動を調査した。その結果、雄のpC2lニューロンも交尾行動の誘導に関与することが示され、雌雄の性的二型ニューロンがそれぞれの交尾行動の一端を担っていることが明らかになった。雌生殖行動を制御する神経回路網の動作機構を明らかにするために、ドーパミン作動性ニューロン群に注目した。ドーパミン作動性ニューロン群にdTRPA1を発現させ活性化させると、雌の産卵姿勢行動が誘発されることを見いだした。ドーパミン作動性ニューロンをMARCM法により選択的にGFP標識し、投射パターンから同定した。その結果、dsx発現ニューロン自身はドーパミンを発現していないことが確認された。ドーパミン作動性ニューロンのどのニューロンが雌の生殖行動を誘発しているのかについては、今後の課題として残された。生物学平成25年度の研究では、dsxを発現する性的二型ニューロンおよび性特異的ニューロンが、特定の雌生殖行動を制御していることを示すことができた。これらは、当初の研究予定にそって進んでいるものである。しかし、今後これらのニューロンがどのような神経回路網を形成しているかについては、dsx発現ニューロンの入出力部域を特定する必要がある。そのためには、前シナプス領域のマーカーとしてヘマグルチニン(HA)で標識したシナプトタグミンを、後シナプス領域のマーカーとしてGFPで標識したDscamタンパクを、特定のニューロン群で発現する系統を作成しなければならない。H24年度の研究結果より、従来の方法では適用が難しいことが示されたため、新たにflip-out法を用いたモザイク作製法を検討した。そのためには、flippase-エンハンサートラップ系統を作製する必要があり、25年度においておよそ100の系統を作製した。これらが有効に機能するかは、今後スクリーニングを行う必要があるが、そのための土台を形成することができた。平成24年度の研究では、dsx発現ニューロン群の投射パターンを明らかにし、個々のニューロン群を形態学的に同定することができた。また、それらのニューロン群を雌雄で比較し、雄特異的、雌特異的、そして性的二型ニューロン群を明らかにすることができた。しかし、dsx発現ニューロンの入出力部域の特定をするため、前シナプス領域のマーカーとしてヘマグルチニン(HA)で標識したシナプトタグミンを、後シナプス領域のマーカーとしてGFPで標識したDscamタンパクを発現する系統を作成し調査したが、バックグラウンドでGal4が発現するニューロン群が存在し、その投射領域がdsx発現ニューロンの投射と重なってしまい、入出力部域の特定は十分できていない。このため、入出力部域の特定のためには他の方法を検討する必要が課題として残された。雌の生殖行動を観察するためのシステムを確立することができた。このシステムを用い、fruあるいはdsx発現ニューロンを強制的に活性化し、雌生殖行動が誘導されるか調査したところ、雌の生殖行動の制御にはdsx発現ニューロン群が関わっていることを明らかにすることができた。
分岐ｎｇｒａｍモデルによる短距離言語モデルから中距離言語モデルへの飛躍

声認識や統計的機械翻訳システム等の言語モデルとして、現在、ngram言語モデルが広く利用されているが、このモデルは隣り合った単語の連鎖の確率に基づくモデルである。完全に語彙化しているモデルであるため、局所的な単語の連鎖を精密にモデル化する。しかし、ngram言語モデルは文の構造を無視しているため、中長距離の言語的特長を捉えられない。本研究では、この問題を解決するために、ngram言語モデルに依存構造を統合した生成的依存ngram言語モデルを提案した。すべての依存構造を考慮することによって、任意の次数の依存ngramの確率をEMアルゴリズムによって推定可能とするアルゴリズムを示した。本研究では、従来のngramモデルにおける文の直線的な分解を、文の依存構造に沿った分岐的な分解に変更することにより、文の構造を同時にモデル化する手法を開発した。構造をngramによってモデル化するために分岐箇所をマークする特別な記号を導入し、この記号を単語と同じように扱うことでシンプルかつ強力なモデルを提案した。パラメータ推定方法としては、従来から知られている単語ペアの確率に基づく手法を、一般的なngramに拡張したEMアルゴリズムを開発した。評価実験は、訓練データとして特許文書テキストを利用し、言語モデルの理論的な指標であるパープレキシティを測定するとともに、機械翻訳と構文解析に応用し、提案モデルの性能を評価した。パープレキシティの評価では、提案モデルはngramの次数が大きくなるに従って、順調に性能が高くなった。しかし、従来のngramモデルを凌駕するには至らなかった。これは、提案手法がすべての依存構造で周辺化した確率を用いているためであり、ほとんどありえない多くの構造をもモデルで考慮していることが原因である。機械翻訳への応用では、従来のngramモデルよりも提案モデルを用いた方が高い性能を達成した(BLUE評価指標で26.2が26.7へと0.5ポイント向上した)。機械翻訳への応用時には、翻訳中の仮説として1つの依存構造だけを用いるため、提案モデルの利点が活きていると思われる。また、構文解析への応用では、既存の依存構造解析器を教師とした訓練を行い、教師を用いずに提案モデルだけで構造解析を行った。教師との一致率は80%となり、本提案モデルによって依存構造解析ができる可能性を示すことができた。平成24年度は計画通り、二種の基本アルゴリズムの開発を行った。一つ目は、分岐ngramモデルを用いて、ある入力文に対するすべての分岐構造との同時確率を周辺化することによって入力文の確率を計算するアルゴリズムである。これまで形式化されていなかったnが3以上の場合にも、Insideアルゴリズムの三角表をn次元に拡張することによって計算可能とする一般化されたアルゴリズムを開発した。二つ目は、学習データから分岐ngramのモデル・パラメータを推定する手法である。推定速度は遅いが厳密な最尤推定を行う手法(「厳密推定手法」と呼ぶ)と、近似的ではあるが高速にパラメータ推定を行う手法(「近似推定手法」と呼ぶ)、合計2種類のアルゴリズムを開発した。厳密推定手法は、一つ目の方法とほぼ同じアイデア(Insideアルゴリズムの三角表をn次元に拡張)を用い、Inside-Outsideアルゴリズムとして知られているPCFG(Probabilistic Context Free Grammar)のパラメータ推定手法を、分岐ngramモデルのパラメータ推定手法に一般化したものである。近似推定手法は、既存の構文解析器の出力を正しい分岐構造とみなして学習する方法であり、高速でかつ従来のngramモデルの確率値スムージング手法を適用可能な方法である。また、有効性の評価として、厳密推定手法で日本語、英語、ドイツ語、スペイン語の分岐ngramモデルを学習し、入力文の最尤な分岐構造を計算する実験を行った。実験結果より、構造情報をまったく与えていない学習にもかかわらず、各言語の特徴をよく捉えた構造に高い確率を与えることが分かり、分岐ngramモデルが構造情報を自動学習していることを確認した。平成24年度は二種類3つのアルゴリズムを開発する計画であり、それを達成した。しかし、評価実験に関しては、予定していたtest-set perplexityによる評価は計算資源の制約のため完全には行えなかった。このため、平成25年度に予定していた厳密推定手法による教師なし構文解析応用評価を前倒しで実施し、分岐ngramモデルのモデル化能力について評価を行った。この点で、一部計画通りではないが、代替実験で補っているため、「おおむね順調に進展している」という評価とした。平成24年度はおおむね順調に研究が進展したので、当初の計画通り平成25年度は分岐ngramモデルの二種類の応用研究を推進する。一つ目は統計的機械翻訳システムへの応用である。当研究室では主に階層フレーズに基づく統計的機械翻訳を研究中であるが、このシステムの言語モデルの部分を本研究で開発した中距離言語モデルに置換し、評価を行う。ただし、完全な周辺確率P(S)を用いると、計算量が大きすぎる可能性があるため、近似的な手法を開発予定である。

具体的には、階層フレーズは翻訳中に文の構造を仮定するため、その文構造に沿ったP(S,D)で評価する予定である。本評価実験では、近似推定手法で構築したモデルを利用予定である。二つ目は構文解析器への応用である。入力文Sが与えられた場合の文構造Dの推定問題を、P(D|S)のDについて最大化する問題と考え定式化する。この最大化問題は1年目に開発した基本アルゴリズム(周辺化によって入力文の確率を計算するアルゴリズム)の簡単な変形で構成可能である。従来の構文解析アルゴリズムにおいてよく利用されているような各依存関係を個別に評価する方法ではなく、文構造全体として最適な構造を選ぶことができるため、より信頼性のある構文解析結果を得ることができると考えている。平成24年度に前倒しで行った厳密推定手法による構文解析の評価も引き続き進める。余力があれば、厳密推定手法で推定したモデルを統計的機械翻訳システムへ組み込む手法も検討したい。理論的な実証評価のために膨大な実験を実施し、実験結果を整理する必要があるため、実験補助および実験結果を整理する人員を配置するために謝金として使用する。また、最終年度であるため、国内外の会議に研究成果の発表を行うための旅費として主に使用する。その他は、実験に必要な小型の計算機および消耗品として使用する計画である。
支配的アーカイヴへの抵抗―資本主義下における歴史と記憶

英国の女性写真家ジョー・スペンスについての研究発表においては、彼女が影響を受けたフェミニズム運動・理論が彼女のドキュメンタリー実践に与えた影響と、それによって可能になったドキュメンタリー形式の変革を論じた。当初、社会リアリズム的手法で撮影していたスペンスは、そのような方法では撮影者と被写体との間に存在する階層性を崩すことができないことに気がつき、撮影者である自分自身にカメラを向けるようになった。また、ガンを患った後でもその治療の過程を撮影し作品化するなどの活動を行い、医療の現場や日々の生活の中で抑圧される場に置かれる女性たちの問題を、みずからを通して表象しようとした。彼女は、彼女自身が作ったイメージが、他の女性たちに眺められることによって、彼女たちの抑圧された怒りの表出につながることを期待していた。このようにして彼女は、集団で批判的意識を高めあうコンシャスネス・レイジングやエンパワメントの道具としての写真をドキュメンタリーの変革と結びつけようとしたことを明らかにした。2017年3月にはアメリカ合衆国ロサンゼルスのゲティ研究所を訪問し、2000年代以後のアラン・セクーラの作品分析のために、セクーラのアーカイヴ調査をおこなった。2000年代以後の彼の作品は、Fish Story (1995)で開始された海とグローバル経済に関する批判的な理解をもとに、環境問題や戦争の問題をも射程に含んでおり、これらの主題の分析は1970年代から彼が開始したドキュメンタリー形式の刷新とともに考えられねばならない。本アーカイヴ調査では、The Black Seaなどの創作時にセクーラが残していた創作ノートを閲覧し、セクーラが環境問題と戦争、また資本主義の間に密接なつながりを見ていたことを確認した。28年度が最終年度であるため、記入しない。本研究課題「支配的アーカイヴへの抵抗ー資本主義下における歴史と記憶」は、国家や新聞社、またゲティ・イメージなどのグローバル企業が保有するアーカイヴが作り出す社会のイメージ(=所与の象徴秩序)を批判する芸術実践を、思想的・美学的観点から考察するものである。発表論文「海/資本/都市ーアラン・セクーラのリアリズム」においては、合衆国の写真家・批評家であるアラン・セクーラの写真実践を扱い、彼が1995年に出版した写真集『フィッシュ・ストーリー』が、画像同士また画像とテクスト同士を衝突させるモンタージュを通して既存の象徴秩序に介入するプロセスを分析した。日本においてほとんど研究されていないセクーラについての論文であると同時に、アーカイヴ批判という独自の観点から論じた点で重要な貢献と思われる。また、日本の象徴秩序への介入の実践例として口頭発表と発表論文において、芸術家赤瀬川原平の1960年代から80年代までの著作と写真実践を分析した。ポピュラー・カルチャーとして論じられがちな「超芸術トマソン」という写真実践が、1960年代の赤瀬川のアヴァンギャルド的活動と連続しており、それが有していたはずの介入的な特質を明らかにした。また英語論文"Reconsidering the Historiography of Japanese Contemporary Art"においては、日本の現代美術批評の言説がアヴァンギャルド的実践を「日本文化」として論じる傾向があることを論じた。たしかに日本の文化的特質が芸術実践の中に現れるのは当然だが、文化的特質のみを評価する観点だけでは、ときに排他的に機能する「日本」というイメージを芸術実践そのものが批判している様を分析できないことを証明した。研究計画としては、アラン・セクーラによるアーカイヴ批判の論文を予定どおり提出した。この論文執筆に際する調査・研究を経て、1970年代前半から活動し始めたセクーラの芸術活動が、1960年代アメリカでヴェトナム反戦運動などの社会運動とともに勃興したコンセプチュアルアートを中心とする(ネオ)アヴァンギャルド芸術からの影響と反省を基盤としていることが判明し、アヴァンギャルドという芸術実践のあり方そのものが、本研究課題である社会に所与に存在している象徴秩序への介入と深い次元で繋がっていることが理解されたため、本研究課題にアヴァンギャルドの視点が組み入れられることになった。この既存の象徴秩序への介入とアヴァンギャルド芸術の理解という観点から、赤瀬川原平についての論文を執筆し、彼の実践における象徴秩序に対する介入的特質を明らかにした。また、社会の象徴秩序は抑圧的なアーカイヴから生み出されるイメージによってだけ構成されているのではなく、そのイメージを受け取る文脈(=言説)によっても規定されているため、芸術実践が受容される言説分析が必要であるという結論にいたった。日本の現代美術批評の言説は、「日本」という固定された社会のイメージによってアヴァンギャルド芸術実践を論ずる傾向があり、そういった見方では、ときに排他的に機能する「日本」というイメージを芸術実践そのものが批判している様を分析できないことを明らかにした。批評言説自体の分析を行うことは研究計画では予定していなかったため、一時的に計画から外れはしたものの、本課題の目的達成にはむしろ近づいたものと思われる。

また、ガンを患った後でもその治療の過程を撮影し作品化するなどの活動を行い、医療の現場や日々の生活の中で抑圧される場に置かれる女性たちの問題を、みずからを通して表象しようとした。彼女は、彼女自身が作ったイメージが、他の女性たちに眺められることによって、彼女たちの抑圧された怒りの表出につながることを期待していた。このようにして彼女は、集団で批判的意識を高めあうコンシャスネス・レイジングやエンパワメントの道具としての写真をドキュメンタリーの変革と結びつけようとしたことを明らかにした。2017年3月にはアメリカ合衆国ロサンゼルスのゲティ研究所を訪問し、2000年代以後のアラン・セクーラの作品分析のために、セクーラのアーカイヴ調査をおこなった。2000年代以後の彼の作品は、Fish Story (1995)で開始された海とグローバル経済に関する批判的な理解をもとに、環境問題や戦争の問題をも射程に含んでおり、これらの主題の分析は1970年代から彼が開始したドキュメンタリー形式の刷新とともに考えられねばならない。本アーカイヴ調査では、The Black Seaなどの創作時にセクーラが残していた創作ノートを閲覧し、セクーラが環境問題と戦争、また資本主義の間に密接なつながりを見ていたことを確認した。今後の計画としては、資本主義体制のもとで抑圧的なアーカイヴから生み出される象徴秩序が構築されるプロセスのより綿密な理論化を図るとともに、その象徴秩序を批判するアヴァンギャルド芸術実践の調査を引き続きおこなう。具体的な作家としては、フェミニズムの影響を受けた写真家ジョー・スペンス、赤瀬川と同時代に批評家としても活躍していた中平卓馬、またセクーラと同時代のマーサ・ロスラーの作品を調査し、固定化された社会イメージの批判という実践をより体系的に描き出す。ジョー・スペンスの研究に関しては、2016年7月2日、3日に開催される「カルチュラル・タイフーン2016」のパネル発表において発表予定である。28年度が最終年度であるため、記入しない。
モデル生物の行動を制御する未知の神経ペプチド探索と機能解析

われわれは昨年から、ほ乳類の本能行動、特に摂食調節に関連したリガンド不明のオーファン受容体に類似したショウジョウバエのオーファン受容体をターゲットにして新規の生理活性ペプチドを単離し、それに対応する脊椎動物ホモログを検索する計画を始めた。これまでにIdalin-1,-2とNeo-NPY-1,2の4種類の新規生理活性ペプチドを単離した。Idalin-1,-2とその2種類の受容体の分布を調べた。Idalin-1はほ乳類の脂肪組織に相当するFat bodyに多く発現が見られ、また精子形成のspermathecaにも多く発現していた。その他、脳神経系での発現も認められた。Idalin-2は脳神経系やthoracicoabdominal ganglionなどの神経節に発現していた。また2種類の受容体のうち2型受容体は消化管に多く存在していた。興味深いのはldalin-1のトランスジェニック生物の行動である。通常のショウジョウバエは幼虫から羽化して成虫になるときに、壁を登る運動を行うが、Idalin-1の過剰発現ハエ幼虫は壁に登らず、餌のある底の部分に留まったままで死亡する。運動機能はほぼ正常であることから、何らかの神経機能の異常で上部への壁登攀運動を行わないか、あるいはIdalin-1の摂食抑制などの働きから、餌のある下部に留まるといった餌を求める本能行動のためかもしれない。またIdalin-1は絶食によって発現量が低下する。つまりIdalin-1は昆虫においても摂食抑制性のペプチドであると考えられた。Idalin-1はハエ幼虫のFat bodyに存在し、その受容体はほ乳類のOenocytesに存在する。このことから、Idalin-1はほ乳類のレプチン様の摂食抑制ホルモンではないかと考えられる。
凍結濃縮相内でコアシェル型ハイドロゲル微粒子を創製する新規技術開発

凍結時に形成する凍結濃縮相と呼ばれる高濃度空間における分散質の濃度上昇やゲル化剤の濃度上昇を誘起させることを利用し,種々の特性を有するナノ・マイクロカプセルを作製する技術を研究した.1疎水性相互作用によりベータカロテンをカプセル化したカゼイン凝集ナノ粒子,2ゼラチンーアカシアガムの複合コアセルベートを利用して作製した油滴内包型コアシェルナノ粒子,3複合多糖クライオゲルを利用して作製した油滴内包型コアシェルナノ粒子を作製し,それぞれ特性を評価した.凍結を経ることでカプセル化率が向上するケース,内包物質の初期バーストの低減や放出速度の遅延が実現できるケースなどを見出した.凍結時に形成する氷晶は,溶質成分や分散質を排斥し,凍結濃縮相と呼ばれる高濃度空間を形成する.この凍結濃縮相内部における分散質の濃度上昇やゲル化剤の濃度上昇を誘起させることで,ゲル形成,複合体形成,タンパク質凝集などを進行させ,これを種々の特性を有するナノ・マイクロカプセルを作り分ける技術として利用することを目指す研究を実施した.特に,単一の化学組成を持つ原料から,特性(消化性,生体取り込み能,物質放出能)の異なる微粒子が作製可能であることの実証に重点を置いた.研究期間内に実施した研究課題として,1凍結を経て作製したカゼイン凝集ナノ粒子の評価と疎水性相互作用を利用したβカロテンのカプセル化,2ゼラチンーアカシアガムの複合コアセルベートを利用して作製した油滴内包型コアシェルナノ粒子の特性評価,3キトサン,κ-カラギーナン,カルボキシメチルセルロース複合クライオゲルを利用して作製した油滴内包型コアシェルナノ粒子の特性評価,を挙げられる.それぞれのケースについて,カプセル化率,内包物質の放出速度,貯蔵安定性などの観点から作製したナノ・マイクロカプセルの特性を評価し,凍結プロセスを経ることでこれらの特性がどのように変化するかを検討した.その結果,凍結を経ることでカプセル化率が向上するケース,内包物質の初期バーストの低減や放出速度の遅延が実現できるケースなどを見出した.本研究から得られた成果により,本研究にて提案する凍結を利用したマイクロカプセル作製という手法が冷却速度の変更によってカプセルの種々の特性をチューニング可能な技術であることを明らかにした.凍結時に形成する凍結濃縮相と呼ばれる高濃度空間における分散質の濃度上昇やゲル化剤の濃度上昇を誘起させることを利用し,種々の特性を有するナノ・マイクロカプセルを作製する技術を研究した.1疎水性相互作用によりベータカロテンをカプセル化したカゼイン凝集ナノ粒子,2ゼラチンーアカシアガムの複合コアセルベートを利用して作製した油滴内包型コアシェルナノ粒子,3複合多糖クライオゲルを利用して作製した油滴内包型コアシェルナノ粒子を作製し,それぞれ特性を評価した.凍結を経ることでカプセル化率が向上するケース,内包物質の初期バーストの低減や放出速度の遅延が実現できるケースなどを見出した.本研究は,ハイドロゲルナノ粒子に関するこれまでに得られている膨大な化学的知見を,産業生産に結びつけるためのエンジニアリング研究を実施するものであり,特に,「無菌担保できるシンプルなナノ粒子作製プロセス」そして「ハイドロゲルの物質放出能を制御するエンジニアリング手法」の開発を大きな目標として掲げている.本研究のアプローチは,凍結濃縮相内部においてハイドロゲル微粒子作製を実現させることで課題の解決を目指すものである.凍結により生じる氷晶は、溶質成分や分散質を排斥し、凍結濃縮相と呼ばれる高濃度空間を形成する。この凍結濃縮相内部における濃度上昇を利用し、ゲル化剤濃度の上昇を誘起させれば、凍結濃縮相内部でゲル形成が実現できると考えられ,凍結プロセスの制御によって、様々なコアシェル型ハイドロゲル微粒子を作り分ける技術の開発を目指した.平成24年度は,当初の実施計画に盛り込んでいた「1カゼイン凝集ナノ粒子を凍結濃縮相内で作製する研究(自己凝集系の利用)」と「2ゼラチンーアカシアガム系を利用した油滴内包型コアセルベートナノ粒子を凍結濃縮相内で作製する研究(複合コアセルベーションの利用)」の2課題をパラレルに実施した.多くの成果は特に2の研究から得られており,凍結の速度と初期溶液のpHを適切に選択することで,微粒子内への物質取り込み量を変化させ,その内包させた物質のハイドロゲル皮膜を通じた物質移動速度を変化させられることが分かった.カゼイン凝集ナノ粒子に関する1の研究については,SPring-8における小角X線散乱試験の実施が実現したため,凍結過程における微粒子形成と考えられる散乱強度変化を捉えることに成功しているが,その解析を現在進めている段階であり,今後も引き続き再現実験が必要な見込みである.当初計画に沿って着実に成果を出しつつある.交付申請書記載の通り,「1カゼイン凝集ナノ粒子を凍結濃縮相内で作製する研究」と「2ゼラチンーアカシアガム系を利用した油滴内包型コアセルベートナノ粒子を凍結濃縮相内で作製する研究」の2課題をパラレルに実施し,検討した項目もほぼそれに沿った形で実施した.ただし,実験成果を得る過程において判明した事実を元に,若干の軌道修正を図った.

まず,カゼイン凝集ナノ粒子を使用した研究に際し,"O/Wエマルションをカゼインによって安定化させ、油滴表面における凝集を利用してコアシェル型のナノ粒子作製も試みる"予定としていたが,かなり複雑な系を対象とすることと加え,引き続き実施する予定の小角X線散乱による高次構造分析を難しくすることが予想されたため,カゼイン凝集ナノ粒子に疎水性相互佐用によって食品機能成分を内包させるという方向性に改めた.また,食品機能成分や薬剤のモデル物質として様々な機能性物質を検討していたが,これを扱いの容易なベータカロテンに改め,本研究課題にとってより本質的な成果を出すことを優先した.SPring-8を用いた小角X線散乱によって凍結過程におけるカゼインの凝集を捉えることに成功したものの,これは当初の想定よりもかなり難易度の高い実験であった.当初,"粒子径と粒子特性(小角X線散乱による高次構造分析)が凍結条件に応じてどれだけ変化するかを調査し,タンパク質凝集ダイナミクスの数式モデルを提案"と計画していたが,これは今後の課題として残ることになろう.平成25年度も引き続き取り組む予定とするが,これは今後の大きな研究へと発展的に繋げるべきものと考慮している.ただし,少なくとも.凍結という操作を経ることによって微粒子の構造形成」に大きな変化をもたらし,特性を制御できることは確認できたため,おおむね順調に進展していると自己評価している.当初計画によれば,「1カゼイン凝集ナノ粒子を凍結濃縮相内で作製する研究」をH24年度中に終了し,「3多糖クライオゲルをコアシェル型ナノ粒子作製に適用する研究」へと移行する計画であった.12の両者の研究からは興味深い成果が得られており,おおむね順調に進展しているものの,先に記載したように,当初の想定よりも難易度の高い課題を含んでいることが明らかになってきた.しかしこの課題に引き続き取り組むことは,本研究における凍結を利用したカプセル化技術のみならず,タンパク質凝集を工学的に取り扱う必要のある技術全般に極めて有用な知見を引き出すことができるとの予見がある.従って,1の課題について引き続き下記計画にもとづいて継続する.i)小角X線散乱によってpH,温度,共存塩の影響を受けて凝集してゆく動的な過程の構造変化過程を追跡する.また,その散乱画像を分析することによって,どのような構造変化が生じた結果,カプセルとしての機能性が生じているかを考察する.ii)バルクで生じる構造変化と比較し,凍結を経るということが構造の変化過程にどのような影響を与えるのかを考察する.iii)微粒子の特性を様々な観点から評価し(消化特性,ガス透過性など),カプセルとしての機能性と言う観点からも検討を加える.以上の検討に加え,実施可能な状況であれば3の検討も実施するが,特にこだわらない.所属機関がH25年度より変わったことも合わせ,研究環境が昨年と同じでないことも考えると,上記検討に注力することが現況においては望ましい.ただし,2は計画通り実施する.以上をH25年度の研究推進方策とする.約18万円の次年度使用額が生じているが,これの一部は当初H25年度に予定していた消耗品使用額に加えて支出する予定である.特に,今年度の研究を進める上で大きな労力を要するデータ解析の必要性に直面することが分かったため,人件費として一定額を支出することも計画している.
内因性および外因性ガストリンのラット結腸粘膜上皮細胞の増殖作用に関する研究

我々は高ガストリン血症が結腸粘膜上皮細胞増殖を増強する作用を持つか否かを検討し、ついでN-Metyl-N-nitrosourea(MNU)によるラット結腸癌発生にどのような影響を及ぼすかを検討したの高ガストリン血症が胃粘膜上皮にも強い増生作用を持つことはすでに知られているので、まず予備実験として強力なdirect acting carciuogenであるMNUによる胃癌の発生に及ぼす高ガストリン血症の影響を検討したのその結果、高ガストリン血症ラットの腺胃に有意に高率の癌が発生することがわかり、これを結腸癌の発生についても検討した。結果:(1)Gastrin releasingpeptide(GRP)投与等による内因性高ガストリン血症やG34による外因性高ガストリン血症が結腸膜にたいして、胃粘膜より軽度は弱いが増殖作用に影響を及ぼすことが、抗Bromodeoxyuridineモノクローナル抗体を使用した方法によって証明された。(2)結腸癌発生に及ぼす影響については、2つの実験をおこなった。1)120匹のFisher系雄性ラットにMNU2mg/ratを週3回5週間投与し次いで上記の高ガストリン血症の状態にして、5,20,25週で屠殺検討したが、いずれの場合も血中ガストリンの濃度に関係なく高頻度に癌が発生したため、高ガストリン血症の影響の有意差はみられなかった。2)全く同様な実験を、MNUの経直腸的投与量を前回の半量の1mg/ratにしておこなったところ、今度は全く癌が発生せず、やはり高ガストリン血庄の影響が検討できなかった。以上の結果が、MNUの結腸癌発生に要する濃度の関値の問題なのか、実験操作上の問題なのか現在更に実験を続けているところである。
発達障害幼児の事故防止のための保護者及び保育者向けの教育プログラムの開発

発達障害傾向のある幼児を持つ保護者に対して、子どもがどのような事故やけがを起こすかについてのヒアリング調査、そのような子どもを担当している保育者に対して同様のヒアリング調査を行った。また、幼児を持つ保護者、保育者に対して屋内外のけがや事故の実情を明らかにするための質問紙調査を行った。保護者に対するヒアリング調査の結果、保護者は子どもの道路への飛び出し、ベランダや階段からの転落などの問題を挙げていた。特に、衝動性の強い子どもを持つ保護者は共通して、子どもが自動車や自転車にぶつかった、あるいはぶつかりそうになったと述べており、交通事故に関する問題が浮き彫りになった。保育者は、保護者が感じる問題に加えて、発達障害傾向の子どもが急に走り出したために周囲の子どもが巻き込まれてけがをすることへの問題を挙げた。保護者や保育者に対する質問紙調査の結果から、日常での事故やけがを多くする子どもはいすから転落する、ドアに指をはさむ、机や家具の角に頭をぶつける、机の下にもぐって頭を机にぶつける、引き出しに指をはさむ、安定性の悪い物(小さな積み木やブロックなど)の上に立って転ぶなどの行為を頻繁に起こすことが確認できた。これらのけがは、発達障害傾向のない子どもも起こすことがあるが、発達障害傾向のある子どもはその頻度が高く、様々なけがを併せて起こしていることが特徴的であった。これらのことから、発達障害傾向のある子どもの事故やけがは交通事故のような大きなものだけに焦点を当てるのではなく、日常の小さなけがも含めて、予防するための対応策を検討する必要がある。保育者、保護者に対する質問紙調査は完了したが、保育者、保護者に対するヒアリング調査はまだ十分に実施できていない。屋内外の事故やけがのヒヤリハット体験のある発達障害傾向のある幼児を担当している保育者、そのような子どもを持つ保護者で、研究協力をしてもらえる人を確保することが難しかった。現在、ヒアリング調査への協力の依頼を積極的に行い、協力者は確保できてきた。今後、積極的にヒアリング調査を行っていきたい。
放電発光スペクトルの多数同時計測による電界及び電子エネルギ-分布測定法の研究

放電現象の分光診断法に関して、多数の放電発光スペクトルを同時に計測することを基本とし、測定精度の向上と新たな実用的な手法の開発を目指したものである。研究成果は以下のようにまとめられる。(1)窒素ガス中の放電発光スペクトル強度の情報から電界、電子エネルギ-分布、電子数密度を導くのに必要な窒素分子の弾性及び非弾性の衝突断面積及び発光断面積を集積した。次に、各種衝突断面積を基に、電界と電子エネルギ-分布との関係を評価するボルツマンの方程式の解法プログラムを完成させた。(2)放電発光スペクトルから電界、電子数密度を評価する方法を考案し、また、実際の測定系において評価値の絶対値を得るために必要な校正法を確立した。この結果、分光計測による電界強度推定法をプロ-ブ測定法と同程度の精度に改善できた。(3)理論解析が進んでいる窒素中の定常グロ-放電を取り上げ、近紫外から近赤外までの多数の放電発光スペクトルを同時に測定した。この測定値から求めた電界及び電子数密度分布を、数値シミュレ-ションから求めた結果と比較を行った結果、両者によい一致が見られ測定法の有効性を検証することに成功した。(4)針一平板電極の放電空間中での測定に上記の手法を適用した。推定結果は、針先端の非流動平衡領域を除く広い領域で、妥当でなものだと考えられる。(5)Arをプロ-ブガスとしてN_2に微量混合した場合に、Arの放射レ-トが測定可能で、陽光柱内の電界強度に依存して変化することを検証した。プロ-ブガスとしてArが利用可能であり、Arや他の希ガスとN_2の発光強度比からも電界強度の推定ができ、電子エネルギ-分布の推定の可能性についても示唆を行った。1.分光測定系に加えて、金属探針によるプラズマ診断も可能なように、測定系の充実を図った。2.N_2グロ-放電陽光柱の理論解析手法の改良を行い、電子密度分布、軸方向電界強度が数値計算可能になった。さらに、この数値計算結果が実測値とよく一致することを確認した。これにより、グロ-放電陽光柱を一種の「標準的プラズマ状態」として、校正の標準として使用可能になった。3.N_2グロ-放電陽光柱からの発光を対象に放射レ-トを実測する手法を確立し、放射レ-ト理論計算値との比較を可能にした。これにより、断面積の信頼性評価と反応係数の推定が可能になった。4.N_2の放射スペクトルの分光測定波長プロフィ-ルを数値シミュレ-ションにより再現する手法を、N_2 First Positive Systemに対して適用可能にした。これにより、N_2の3種の主要スペクトル全てについて、分光測定波長プロフィ-ルを数値計算可能になった。5.N_2にプロ-ブガスとしてArを微量混合することで、N_2内の電子エネルギ-分布に関する情報をArの放射スペクトルとして検出可能であることを確認した。これにより、多数のスペクトルを同時計測することの有効性がさらに増すものと期待できる。6.多数のスペクトルを同時に時間分解分光測定するために、分光器、ストリ-クカメラ、冷却型CCDカメラを組み合わせた測定装置系を設計、製作中である。本年度の研究成果は以下のようにまとめられる。(1)昨年度提案した電界強度推定法の校正法により、プロ-ブ測定による電界強度測定値と分光計測による電界強度推定値とを、合理的に一致させることができることが分かった。

この結果、分光計測による電界強度推定法をプロ-ブ測定法と同程度の精度に改善できた。(2)分光計測による電子数密度推定法の校正法を提案した。この校正法は電子密度と電界強度が既知の放電空間を用いて、未知数の集合として定義した測定系の効率を決定するものである。新たに検討を行った陽光柱理論を用いることで、電子数密度を10%程度の誤差で決定できることが分かった。(3)針ー平板電極の放電空間中での電界強度と電子密度とを、上記の手法によリ推定した。推定結果は、針先端の非流動平衡領域を除く広い領域で、妥当なものだと考えられる。(4)回転温度の分光診断法として新たにN_2 first positive bandスペクトルを用いる方法を提案した。この方法による回転温度の推定結果を、従来の分光診断手法による推定結果および数値計算結果と比較した結果、回転温度数百Kの放電空間で、理論値と実験値に±50K程度の食い違いが見られることが分かった。(5)Arをプロ-ブガスとしてN_2に微量混合た場合に、Arの放射レ-トが測定可能で、陽光柱内の電界強度に依存して変化することを検証した。プロ-ブガスとしてArが利用可能であり、Arや他の希ガスとN_2の発光強度比からも電界強度の推定ができ、電子エネルギ-分布の推定の可能性についても示唆を行った。
スポーツにおける国際的な政策に関する研究

本研究では、シンガポールのスポーツ政策に関する調査を行い、日本のスポーツ政策立案のための情報提供を目的とした。これまでの調査結果から、シンガポールのスポーツ政策の中長期計画において、YOG、スポーツハブおよびメジャーイベント招致等がそれぞれ関係性を持ち、スポーツにおける総合的な戦略として機能していることが明らかとなった。さらに、シンガポールのスポーツ政策は国家の社会的な課題を解決するための総合的な施策として機能している可能性が考えられた。本研究の成果は、スポーツ庁(2015年10月設置予定)や2020年東京オリンピック・パラリンピックに関する政策、施策立案の参考になり得ると考えられる。当該年度は、元スポーツ省職員でシンガポールスポーツスクールGMであった、現シンガポールセーリング連盟シンガポールセーリング連盟CEOを勤めるTan Wearn Haw氏を日本に招聘し、YOG以後のシンガポールのスポーツ政策の最新情報についてヒアリングするとともに、建設中のスポーツハブについての情報を収集した。味の素ナショナルトレーニングセンター(NTC)において、Tan氏自身のオリンピアン、アジア大会メダリスト、シンガポールスポーツスクールGM、シンガポールスポーツ省、シンガポールセーリング連盟CEOという経験を踏まえて、長期戦略(ビジョン2030)やスポーツハブ建設を通じてシンガポールスポーツ界が実現しようと考えていることと、我が国のスポーツ政策の差異についての情報を得た。また、Wearn Haw氏は、国内競技団体での取り組みを通じてIOC副会長でありシンガポールのスポーツ政策の中心的存在であるSer miang氏とも近い。このネットワークから2020オリンピック・パラリンピック招致に関する話題にも触れることができた。IOCネットワークの重要性と今後の我が国におけるスポーツ政策の方向性にも言及した内容であった。さらに、Wearn Haw氏を日本に招聘し日本における国際競技力向上の拠点であるNTCでヒアリングを出来た事は、今後のシンガポールとの連携を考えた場合に有意義であった。当該年度は、当大学の在外研修制度にて英国に滞在しており、その間補助事業期間延長申請を行い認められた。ただ、英国および欧州において本研究に関する情報を収集することができた。よって研究実績の実質的な進展は若干みられた。ここでは、英国および欧州において収集した情報を基に記載する。英国においては、オリンピックスタディー研究およびスポーツ政策研究の世界的な第一人者である、イアン・ヘンリー教授と毎月約2回の研究に関するディスカッションを実施した。その中では、国際オリンピック委員会(以下IOC)の戦略に関しての事項も含まれていた。その一つがユースオリンピックゲームズ(以下YOG)に関する情報提供であった。YOGは、前IOC会長であるジャック・ロゲ氏の肝いり施策であったが、現会長のトーマス・バッハ体制となり、独自の方針を打ち出したい意向が強いということが理解できた。その結果、今後YOGに関しても若干の軌道修正もあり得る事が理解できた。その点から、今年度中国・南京で開催されるYOGについてIOCの方向性に関して確認を行っておくことは研究遂行面から重要であると考えられた。そこで夏季大会における第2回YOGについて、第1回YOGと比較することを検討した。また、昨年5月にロシア・サンクトペテルブルクで開催されたSport Accordの国際総合会議において、シンガポールスポーツカウンシル(政府系政府外機関)からスポーツハブについて情報を得ることができた。その中において本年度が完成年度であり、様々なイベントを計画している等の情報を収集することができた。当該年度は、2010年に開催された第1回ユースオリンピックゲームズ(YOG)の現地調査を実施した。調査対象は、主要組織および主要人物とした。最初に現シンガポールセーリング連盟専務理事(元スポーツ省職員/オリンピック選手)にYOGがスポーツ省や教育省に与えた影響と各競技団体に与えた影響について意見交換を行った。また、意見交換の場は、東南アジア競技大会(SEAG)が開催されていたインドネシアで行った。これは、SEAGを視察しておこくとは、本研究の目的の一つであるシンガポールのこの地域(東南アジア)における位置づけを確認する上でも重要と考えたからである。シンガポールスポーツコミッション(SSC)では、SSCに併設されているシンガポールスポーツ研究所(SSI)の見学も実施した。ここでは、シンガポールのスポーツ医科学の現状を一片を垣間見ることができた。ミーティングでは、YOGを経て今後のシンガポールにおけるエリートスポーツ戦略について意見交換を行った。特に研究の目的であるシンガポールにおけるスポーツ政策の方向性については、「Vision2030」を中心に確認することができた。YOGに出場した選手が所属するシンガポールスポーツスクール(SSS)では、YOGの影響とその後のカリキュラム等への影響について意見交換を実施した。最後に、元YOG組織委員会CEOとYOGを運営した中心メンバーらとのミーティングでは、YOGがシンガポールに与えた様々な影響について意見交換を行った。これらの結果から、YOGが開催国であるシンガポールに与えた影響と、今後のシンガポールにおけるスポーツ政策の方向性に関する情報を収集することができた。本研究では、シンガポールのユースオリンピックゲームズ(以下YOG)評価とともに今後のスポーツ政策に関する調査を行い、日本のスポーツ政策立案のための情報提供を目的とした。本年度は、スポーツハブを視察するとともに関係者へのインビュー調査を実施した。

スポーツハブは、昨年10月メインスタジアムがオープンとなっていた。しかし、それ以外の部分が完成していなかった。今回の調査では、メインスタジアムとメインプール、アリーナ、陸上競技場、ミュージアム、オフィスを視察した。さらに、スポーツ医科学部門の責任者等へヒアリングを行った。また、ボートのアジア選手権を視察し、YOGのレガシーを確認することができた。これらの調査結果を踏まえシンガポールのスポーツ政策に関して、日本体育学会平成26年度学会大会において、「第1回ユース・オリンピック・ゲームズとスポーツハブ設立等から見える総合戦略」について発表を行った。これまでの調査の結果としては、シンガポールのスポーツ政策の中長期計画において、YOG、スポーツハブおよびメジャーイベント招致等がそれぞれ関係性を持ち、スポーツにおける総合的な戦略として機能していることが明らかとなった。さらに、シンガポールのスポーツ政策は、YOGおよびスポーツハブを通して他の政策と連動し、国家の社会的な課題を解決するための総合的な施策として機能している可能性が高いことが明らかとなった。本研究の成果は、今後設置されるスポーツ庁(平成27年10月予定)や2020年東京オリンピック・パラリンピックに関する政策、施策の立案に関して参考になり得ると考えられる。スポーツ科学研究の目的達成度は、約65%である。理由は、シンガポールにおける主要な組織と人物にはヒアリングを終えた。しかし、シンガポールのスポーツ政策の具現策であるユースオリンピックゲームズ(YOG)に出場したシンガポールジュニアエリートアスリートと日本のジュニアエリートアスリートへのヒアリングが終わっていない。2012年がロンドンオリンピックの年であり、思う様にヒアリングの日程調整が行えなかった。ただ、今回シンガポールセーリング連盟CEOのWearn Haw氏を日本に招聘しヒアリングをできたことは大きな収穫であった。現在までの達成度は、一作年度の約65%から若干進展し約75%程度である。補助事業期間延長申請に伴い、大飯場な進展は無かったが、欧州においてシンガポールスポーツカウンシルのメンバーと接触することができ、キーワードの一つである「スポーツハブ」に関する情報を収集できたことで約10%程度の進展があったと考えられる。研究の目的の達成度は、現在50%程度である。
プリマキンをリ-ド化合物とする抗マラリア薬の開発研究

【目的】本研究代表者らが開発した合成法で容易且つ高収率で得られる5-アミノフロ(又はチエノ)-1,6-(又は1,7-)ナフチリジンは、抗マラリア薬であるプリマキンや2,4-ジアミノキナゾリンのbioisostereと考えることができることから、有効かつ副作用の無い抗マラリア薬を見出すことを目的として、上記反応で合成した化合物の種々の誘導体の抗マラリア活性を検討した。【結果及び考察】EC_<50>が10^<-6>M以下の抗マラリア作用を示すか、又はFM3A細胞と比較して選択毒性が10倍以上のものを有効とした時、現在までに培養熱帯熱マラリア原虫による抗原虫活性試験を検討した59種の化合物の内、10種の化合物が有効と判定できた。最もEC_<50>値の低い化合物は2,3,6,7-テトラハイドロチエノ[2,3-h][1,3]チアゾロ[2,3-f][1,6]ナフチリジン-4-イウムクロライドで、その値は1.1x10^<-6>Mであった。このものは同時に最も選択毒性も高かった(32倍)。5位及び8位に置換基を有するチエノ(又はフロ)ナフチリジン誘導体における構造活性相関では以下の傾向が認められた。-(1)8位のメチル基は活性発現に対してプラスに働いた。特にフロナフチリジンの場合、8位にメチル基を持たないものには全て活性が認められなかった。しかし、メチル基導入により活性が落ちたと思われる例も認められた。(2)5位に関しては、末端にメトキシ基、エトキシ基、又は、クロル基を有するアルキルアミノ基を持つものに多く活性が認められた。特にアルキル基の長さについては、メチレン数1-3のものの内メチレン数3のもののみに活性が認められている事は、興味深い。(3)三環性よりも四環性構造を持つもの(例えばチエノチアゾロナフチリジン構造を有するもの)の方が、活性発現には良い。-【目的】本研究代表者らが開発した合成法で容易且つ高収率で得られる5-アミノフロ(又はチエノ)-1,6-(又は1,7-)ナフチリジンは、抗マラリア薬であるプリマキンや2,4-ジアミノキナゾリンのbioisostereと考えることができることから、有効かつ副作用の無い抗マラリア薬を見出すことを目的として、上記反応で合成した化合物の種々の誘導体の抗マラリア活性を検討した。-
エイズウイルス感染阻害と破壊性を有する硫酸多糖体の合成

マルトオリゴ糖やラミナリオリゴ糖の還元末端に長鎖アルキル基を結合させ,得られたアルキル化マルトオリゴ糖,ラミナリオリゴ糖に硫酸化して作った硫酸化アルキルオリゴ糖は,高い抗エイズウイルス活性を示すことを見出していた。オリゴ糖還元末端のアルキル化と生成物の分離精製をまず調べた。反応触媒としては塩化鉄(II),四塩化スズ,ヘテロポリ酸などがオリゴ糖主鎖切断を起すことなく,アルキル化を起した。アルキル化オリゴ糖の分離精製はシリカゲルカラムクロマトグラフで行った。硫酸化はピペリジン硫酸,三酸化イオウ-ピリジンコンプレックス,クロル硫酸などで行い,糖単位中の3つの水酸基が出来るだけ多く硫酸化される条件を検討した。前二者が良い結果を与え,硫酸エステル基が2.53.0個導入された。硫酸化アルキルオリゴ糖の抗エイズウイルス活性は,エイズウイルスHIV-1_<HTLV-IIIB>とMT-4細胞を使って調べた。硫酸化マルトペンタオ-スの50%感染阻害薬剤濃度EC_<50>=267μg/mlと低かった。これにデシル基(C_<10>)をつけた硫酸化デシルマルトペンタオ-スはEC_<50>=10.2μg/mlと高活性になった。ドデシル(C_<12>)をつけかつ糖残基数を1つ増加した硫酸化ドデシルマルトヘキサオシドはEC_<50>=2.4μg/mlとさらに高活性となり,硫酸化オクタデシルマルトヘキサオシドはEC_<50>=0.6μg/mlと高活性カ-ドラン硫酸のEC_<50>=0.43μg/mlに匹敵した。これらの50%細胞毒性濃度CC_<50>は750μg/ml以上と低毒性であった。主鎖が1,3-β結合したラミナリオリゴ糖からも同様の高活性化合物が合成された。別のウイルスと細胞を用いる抗エイズウイルス活性試験においても,硫酸化アルキルオリゴ糖は高活性を示した。平均重合度11のオリゴマ-混合物から出発した硫酸化アルキルラミナリオリゴ糖が最高の活性を示したので,さらに最適分子設計を行う予定である。
テトラサイクリン/H^+アンチポーターのプロトン輸送機構とイオンチャンネル機能

グラム陽性菌のTet K,Tet L、グラム陰性細菌のTet B,Tet Cを大腸菌での発現プラスミドにクローニングし、Tet蛋白がNa^+/H^+アンチポーター機能を有するかどうかを、Na^+/H^+アンチポーター欠損大腸菌(RS11株)を用いて詳細に検討した。RS11株はNa^+/H^+アンチポート系を欠損しているために、培地にNa^+イオンが存在すると生育が大きく阻害さえる。Tet蛋白がNa^+/H^+アンチポーターとして機能するならば、これらのプラスミドを導入することによってNa^+イオン存在下でRS11株にの生育が可能になると予想される。ところが、いずれのプラスミドを導入した場合にも、RS11株のNa^+イオン存在下での生育育成はpH7.0,pH8.0両方の条件で全く認められなかった。次に、これらのプラスミドを導入した。RS11株から反転膜を調製調整し、Na^+/H^+アンチポート能をキナクリン蛍光法により測定したが全く認められなかった。Na^+/H^+アンチポーターを有する野性型大腸菌から調製した反転膜では、同じ条件でキナクリン蛍光の大きな変化が観察された。従って、Tet B,C,K,LはいずれもNa^+/H^+アンチポート活性を持たないものと結論される。次に、二次生能動輸送体のプロトン輸送機能に関係するとされているヒスチジン残基の役割を研究した。Tet Bは5個のHis残基を持っているが、推定膜貫通領域に存在するのはHis257のみである。これらのHis残基を一つずつAlaに置換したところ、テトラサイクリン能動輸送活性を消失するのはH257A変異体だけであった。また、His257以外の4個のHis残基をすべてAlaに置換した変異体は野性型の70%以上の輸送活性を保持していた。したがって、油送機能に重要なHis残基はHis257のみであることがわかった。ところが、His257->Tyr変異体は野性型の約30%の油送活性を示したので、イミダゾール環が活性に必須というわけではない。このことは、少なくともプロトンリレー機構によるH^+輸送を否定するものと思われる。しかし、H257Y変異体はHis特異的修飾試薬であるDEPCに対して低抗性になっていたので、Tet BのDEPC感受性はHis257の修飾によるものであることが証明された。