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蛋白質の立体構造形成機構の研究:プロソン残基の役割について

本研究は、蛋白質のアミノ酸配列(一次構造)に依存した立体構造形成機構を解明するために、トリプトファン合成酵素α-サブユニットのプロリン残基に注目し、プロリン残基の構造形成と安定性に果たす役割を解明しようとしている。具体的には、10種のバクテリアから得たαサブユニットで保存されている6個のプロリン残基(28、57、62、96、132、及び207位)をそれぞれアラニン及びグリシンに置換した12種のトリプトファン合成酵素α-サブユニット変異型をsite-directed mutagenesisの方法で作製し、それらの菌を培養し、純度の高い蛋白質に精製、それらの物理化学的性質を比較した。但し、96位のグリシンへの置換型は安定性が著しく低下し、精製蛋白質が得られなかった。変異型の構造変化を調べるのにCDスペクトルの測定(jasco J500)、変性の熱力学量を求めるのに熱測定(DASM4)、変性及び復元の速度を求めるのに蛍光のストップドフロ-蛍光分光計(10対1のミキサ-装備)を用いてた。その結果、αサブユニットの保存プロリン残基が、構造の安定化に果たす役割として、次のように整理できた。1)ヘリックス構造など二次構造の安定化に重要。2)ドメイン間相互作用など三次構造の安定化にも重要。3)変性状態の構造のエントロピ-を減少させることで、未変性状態の構造を安定化。4)プロリン残基は立体構造の枠組み形成に重要、つまり、構造形成速度を高める。5)1から4での結論は、種々の変異位置の変異型から得られた。つまり、プロリン残基の蛋白質の安定化に果たす役割は立体構造上の部位によって異なる。蛋白質のアミノ酸配列(一次構造)に依存した立体構造形成の機構は蛋白質化学の基本問題である。この機構を解明するためには、蛋白質の立体構造の安定化(平衡論的安定性と速度論的安定性)および立体構造形成過程に果している個々のアミノ酸残基の役割を把握し、それらを正確に定量化することが必須である。本研究計画では、トリプトファン合成酵素αーサブユニットのプロリン残基に注目し、プロリン残基の構造形成と安定性に果たす役割を解明しようとしている。本年度の結果は1)10種のバクテリアで保存されている6個のプロリン残基(28、57、62、96、132、及び207位)をそれぞれアラニン及びグリシンに置換した12種のトリプトンファン合成酵素αーサブユニット変異型をsite-directed mutagenesisの方法で作製し、それらの菌を培養し、純度の高い蛋白質に精製した。但し、96位のグリシンへの置換型は安定性が著しく低下し、精製蛋白質を得られなかった。2)得られた変異型の近紫外部(250ー320nm)におけるCDスペクトル(Jasco J500)を測定したところ、いずれの変異型も野生型のスペクトルとほとんど変化しなかった。しかし、207位のアラニン置換型及び測定可能であったグリシン置換型の遠紫外部のCDスペクトルは野生型に比して減少していた。このことは、ヘリックス破戒残基として知られているプロリンがヘリックス構造の安定化に寄与していると言う重要な知見を示している。3)得た変異型の立体構造の安定性はカロリメータ(DASM4型)で測定した。全ての変異型が野生型より安定性を低下させていた。4)本研究計画の主な経費はストップドフロー蛍光光度計(大塚電子KK)の購入に当てられた。初期調整が終わり、まず、野生型に関して塩酸グアニジン変性反応とその復元反応の測定が始められた。本研究は、蛋白質のアミノ酸配列(一次構造)に依存した立体構造形成機構を解明するために、トリプトファン合成酵素αー

サブユニットのプロリン残基に注目し、プロリン残基の構造形成と安定性に果たす役割を解明しようとしている。具体的には、10種のバクテリアから得たαサブユニットで保存されている6個のプロリン残基(28、57、62、96、132、及び207位)をそれぞれアラニン及びグリシンに置換した12種のトリプトファン合成酵素αーサブユニット変異型をsite-directed mutagenesisの方法で作製し、それらの菌を培養し、純度の高い蛋白質に精製、それらの物理化学的性質を比較した。但し、96位のグリシンへの置換型は安定性が著しく低下し、精製蛋白質が得られなかった。変異型の構造変化を調べるのにCDスペクトルの測定(Jasco J500)、変性の熱力学量を求めるのに熱測定(DASM4)、変性及び復元の速度を求めるのに蛍光のストップドフロ-蛍光分光計(10対1のミキサ-装備)を用いてた。その結果、αサブユニットの保存プロリン残基が、構造の安定化に果たす役割として、次のように整理できた。1)ヘリックス構造など二次構造の安定化に重要。2)ドメイン間相互作用など三次構造の安定化にも重要。3)変性状態の構造のエントロピ-を減少させることで、未変性状態の構造を安定化。4)プロリン残基は立体構造の枠組み形成に重要、つまり、構造形成速度を高める。5)1から4での結論は、種々の変異位置の変異型から得られた。つまり、プロリン残基の蛋白質の安定化に果たす役割は立体構造上の部位によって異なる。
アモルファス合金の電気伝導現象に関する系統的実験研究

代表研究者らはアモルファス合金を磁性状態に基づき5つのグループに分類しその電気伝導現象を3年間にわたって系統的に研究してきた.その主要な結果を以下にまとめる.(1)5つのグループの中で特に非磁性に分類したグループ4及び5は伝導機構の研究に最も重要である.グループ5はフェルミ準位がSP-電子によって支配される.一方,グループ4はα-電子により支配されている.このような電子構造の差があるにもかかわらず,電気伝導にはもっぱらSP-電子が関与しているとこれまでは信じられてきた.しかしグループ4ではα-電子が主たるキャリアであることを本研究は明らかにした.(2)SP-電子が伝導を支配するグループ5において比抵抗の増加とともに散乱機構が変化することを明らかにした.比抵抗が200μΩ-cm以下すなわち電子の平均自由行程が平均の原子間距離よりも長い領域ではボルツマン方程式から導かれるノーユルな伝導機構が支配すること,比抵抗が500μΩ-cmを越えると伝導電子のモビリティが低下し,その結果電子相関および波動関数の干渉効果が増大して量子局在効果が支配的になることを示した.(3)500μΩ-cmを越す高比抵抗のグループ5が示す量子補正効果がグループ4の伝導機構と本質的に同じであることを示し,非磁性の不規則合金における電気伝導機構が統一的に理解出来ることを示した.代表研究者らはアモルファス合金を磁性状態に基づき5つのグループに分類しその電気伝導現象を3年間にわたって系統的に研究してきた.その主要な結果を以下にまとめる.(1)5つのグループの中で特に非磁性に分類したグループ4及び5は伝導機構の研究に最も重要である.グループ5はフェルミ準位がSP-電子によって支配される.一方,グループ4はα-電子により支配されている.このような電子構造の差があるにもかかわらず,電気伝導にはもっぱらSP-電子が関与しているとこれまでは信じられてきた.しかしグループ4ではα-電子が主たるキャリアであることを本研究は明らかにした.(2)SP-電子が伝導を支配するグループ5において比抵抗の増加とともに散乱機構が変化することを明らかにした.比抵抗が200μΩ-cm以下すなわち電子の平均自由行程が平均の原子間距離よりも長い領域ではボルツマン方程式から導かれるノーユルな伝導機構が支配すること,比抵抗が500μΩ-cmを越えると伝導電子のモビリティが低下し,その結果電子相関および波動関数の干渉効果が増大して量子局在効果が支配的になることを示した.(3)500μΩ-cmを越す高比抵抗のグループ5が示す量子補正効果がグループ4の伝導機構と本質的に同じであることを示し,非磁性の不規則合金における電気伝導機構が統一的に理解出来ることを示した.我々はアモルファス合金の電気伝導現象を系統的に研究するために、アモルファス合金を磁性状態に応じて5つのグループに分類し、各グループ毎に特徴をとらえて議論を進めてきた。この中で特にグループ4と5に分類された非磁性合金が不規則系の電気伝導現象を理解する上で基本系であるとの認識に立ち、今年度は両グループの合金を集中的に研究し大きな成果を挙げた。まずフェルミレベルがd-バンド内にあるグループ4合金系としてLa-及びY-基アモルファス合金及びNi-Zr-X(X=H,B,Al,Si)三元アモルファス合金、またフェルミ・レベルがSP-バンド内にあるグループ5合金系としてCa-Mg-X(X=Al,Cu)三元合金、さらに組成を変化させることによりグループ4から5に電子状態が変化する系としてCu-Zr-Al合金系を選び、電気伝導機構が電子状態の変化に対応して特徴的に変ることを証明した。グループ5合金系については100以上の合金について伝導現象を調べ、全て"一般化されたFaber-Ziman"理論で良く説明出来ることを示した。一方グループ4合金についても100近い合金について実験を行ない、d-電子による伝導が重要であると結論した。これらの研究成果は8月に西ドイツで開催された"液体とアモルファス金属"に関する国際会議で発表した。また12月にインドで開催された"金属および半導体ガラス"に関する国際会議で招待講演し、多くの研究者から高く評価された。61年度の補助金でパーソナル・コンピュータ(HPモデル310)及びその周辺機器を購入し、これにより電気抵抗、低温比熱ならびに熱電能の自動測定を可能にし測定精度の向上と研究の能率を著しく高めることが出来た。
リンパ球チップを用いた関節リウマチCCP抗体ライブラリーの作成と病態解析

関節リウマチ(RA)では、天然アミノ酸の一つであるシトルリンを含む環状ペプチド(CCP)に対する抗体(CCP抗体)の特異的な出現が、RAの発症、病態に深く関連していると考えられている。我々は、CCP抗体が認識する自己抗原を同定し、CCP抗体の出現機序あるいは作用機序を明らかにすることが、RAにおける関節破壊進行の機序を明らかにする上で重要であると考え、リンパ球チップを用いて、モノクローナルな自己抗体を患者リンパ球より直接取得するISAAC法を開発し、CCP抗体の取得に取り組んだ。本研究では、「リンパ球チップシステム」を用い、(1)患者の末梢血ないし関節局所における抗環状シトルリン化ペプチド(CCP)抗体産生細胞の検出方法を確立する。(2)検出した抗CCP抗体産生細胞より抗CCP抗体遺伝子を多数取得し、抗体のライブラリーを形成する。(3)作製した抗CCP抗体を用いて、関節リウマチの病変部位における自己抗原およびそのエピトープを特定する。(4)患者末梢血中の抗CCP抗体産生細胞の数と関節リウマチの病態との比較検討を行い、診断・予後予測への応用の可能性を図る。(5)エピトープのペプチドを作成し、エピトープアレイを形成する。エピトープアレイを用いて患者血清中の各抗原・エピトープに対する抗体の変動を病態と関連付けて解析する。以上のことを推し進め、なぜ関節リウマチで特異的に抗CCP抗体が産生されるようになるのか、発症との関連があるのか等を明らかにすることを最終的な目的とする。平成20年度は、リンパ球チップを用いてCCP特異的抗体分泌細胞を検出の条件を検討した。そのために、CCPを合成し、インフォームドコンセントを得た患者より供給された血清中の抗体が特異的に結合することを確認した。次に、患者末梢血リンパ球を用い、CCP抗体産生細胞の検出ができるかを検討した。患者のリンパ球は健常人のそれと比べて少なく、また、ELISPOTアッセイではCCP抗体産生細胞の検出ができなかった。そこで、in vitroにおいてCD40L抗体、CpG2006、サイトカイン等で刺激することで、抗体分泌細胞が増えるかを検討したところ、約20倍抗体分泌細胞が増えることを確認した。この条件を用いて、今後CCP特異的抗体分泌細胞を「リンパ球チップシステム」を用い検出し、患者由来CCP抗体を作製していく。関節リウマチでは、天然アミノ酸の一つであるシトルリンを含む環状ペプチド(cyclic citrullinated peptide,CCP)に対する抗体(抗CCP抗体)が関節リウマチ患者に特異的に出現し、早期の診断に極めて有用であることが報告されている。抗CCP抗体は他の自己免疫疾患患者に出現することは少なく、関節リウマチの発症、病態に深く関連していると考えられる。初期の段階での患者血液中の抗CCP抗体の検出はその後の関節破壊と高い相関があることが示されている。本研究ではマイクロウェルアレイチップを用いてリウマチ患者のリンパ球より抗CCP抗体を産生しているリンパ球を同定し、患者由来抗CCPタンクローン抗体を作製する。その抗体を用いて認識する自己抗原を同定し、抗CCP抗体の出現の機序あるいは作用機序を明らかにすることを目的としている。平成21年度はヒト末梢血リンパ球中の抗原特異的抗体分泌細胞を高効率に検出し、検出した細胞より1週間弱で抗原特異的抗体遺伝子を作製できる方法を確立しNature Medicineに発表した(ISAAC法)。しかし、この方法では細胞を解析する前にボランティアを免疫する必要があり、ボランティアに負担である。そこでこれを改善するためにin vitroにおいて末梢血中のメモリーB細胞を抗体分泌細胞へ分化させるプロトコールを確立し、in vivoにおける免疫をする代わりにin vitroで刺激することにより抗原特異的抗体分泌細胞をISAAC法を用いて検出する方法を確立した。現在、その方法を用いて患者血液より抗CCP抗体分泌細胞を特定し、抗体を取得しようとしている。関節リウマチでは、天然アミノ酸の一つであるシトルリンを含む環状ペプチド(cyclic citrullinated peptide, CCP)に対する抗体(抗CCP抗体)が関節リウマチ患者に特異的に出現し、早期の診断に極めて有用であることが報告されている。抗CCP抗体は他の自己免疫疾患患者に出現することは少なく、関節リウマチの発症に深く関連していると考えられる。本研究では、マイクロウェルアレイチップを用いてリウマチ患者リンパ球より抗CCP抗体を産生しているリンパ球を同定し、患者由来抗CCP単クローン抗体を作成する。その抗体を用い、認識する自己抗原を同定し、抗CCP抗体出現の機序および抗体の病理的作用機序を明らかにすることを最終的なゴールとしている。その目的にそって平成21年度にヒト末梢血リンパ球中の抗原特異的抗体

分泌細胞を高効率に検出し、その分泌抗体のcDNAを迅速に取得できるISAAC法を確立したが、ISAAC法ではワクチン接種のようにリンパ球取得の前に抗原で感作する必要があり、自己免疫疾患患者にすぐには応用できなかった。平成22年度はin vitroの刺激法をISAAC法に組み合わせることを検討した。その結果、in vitroにおいてメモリーB細胞を抗体分泌細胞へ分化させることで、in vivoにおいて抗原で感作することなくISAAC法で目的抗体を取得できる方法を確立することができた。この方法を用いて、インターフェロンに対する自己抗体を産生しているメモリーB細胞から自己抗体を作製することに成功した。また、リウマチ患者末梢血リンパ球中の抗CCP抗体産生メモリーBリンパ球を抗体分泌細胞へ分化させ、チップ上に抗CCP抗体分泌細胞を検出することができた。今後、最終的なゴールへ向け解析を進めていく。
新規in vivo可視化技術を用いた真核細胞における遺伝情報発現機構の解析

すべての生命現象は必要な遺伝情報がプログラム通りに正しく発現することにより支えられている。遺伝子発現プログラムにおいて最も重要な制御段階は「転写」であり、その制御反応に関与する蛋白質の多くはすでに同定されたと考えられるが、それらの生体内における作用機構の詳細は依然として明らかではない。本研究の目的は、生物個体における遺伝子発現を非破壊的に計測する新規手法の開発を行い、その手法を用いて真核細胞の転写制御を支える分子的基盤及びその作動原理を明らかにすることである。無機リン酸のポリマーであるポリリン酸は、全ての生物に普遍的に存在し、^<31>P-NMRによる定量的なマイクロイメージングが可能であることから、遺伝子発現量をモニターする上で非常に有効なプローブになりうるものと考えられる。これまで我々は、出芽酵母、動物培養細胞、動物・植物個体を宿主とし、ポリリン酸合成酵素(または合成・蓄積に関与するタンパク質)を新規レポーター遺伝子として用いてプロモーター活性を効率よくモニタリングできる手法の開発を進めてきた。今年度は、^<31>P-MRI測定系の検出限界を打破するべく、T_1緩和時間の変化を^1H-MRIにより画像化する新規モニタリング手法の開発を行った。別途開発を進めてきた自動コロニースポッターと組み合わせることにより、少なくとも出芽酵母においては、極めて短時間に上流活性化配列(UAS)、及びコアプロモーター配列の決定を行うことが可能となった。今年度は、全ての生物に普遍的に存在し、将来^<31>P-NMRによる定量的なマイクロイメージングが可能と考えられるポリリン酸に着目して、新規手法の開発を試みた。近年出芽酵母においてポリリン酸の合成に必要な複数の遺伝子(PHM1-4)が同定され、これらの遺伝子の変異株は、ポリリン酸を全く蓄積できないにもかかわらず、正常に生育することなどが明らかにされている。従ってこれらの変異株を宿主として利用し、ポリリン酸合成酵素を新規レポーター遺伝子として発現させれば、ポリリン酸蓄積量を指標に遺伝子発現量を非破壊的にモニタリングできるものと考えられる。そこで実際にPHM1-4遺伝子欠損株において、種々のプロモーターの下流に融合したPHM1-4遺伝子を発現させたところ、ほぼ予想通りの結果が得られた。今後は細胞レベルでのモニタリングを可能にするべく、NMR装置の改良を進める予定である。本研究の目的は、生物個体における遺伝子発現を非破壊的に計測する新規手法の開発を行い法を用いて真核細胞の転写制御を支える分子的基盤及びその作動原理を明らかにすることである。無機リン酸のポリマーであるポリリン酸は、全ての生物に普遍的に存在し、^<31>P-NMRによるマイクロイメージングが可能であることから、遺伝子発現量をモニターする上で非常に有効なプローブになりうるものと考えられる。近年出芽酵母においてポリリン酸の合成に必要な遺伝子が複数同定され、しかもこれらの遺伝子の変異株はポリリン酸を全く蓄積できないにもかかわらず、正常に生育することが明らかにされた。従ってこれらの変異株を宿主として利用し、ポリリン酸合成酵素を新規レポーター遺伝子として発現させれば、ポリリン酸の蓄積量を指標にプロモーター活性を効率よくモニタリングできるはずである。そこで今年度は、培地中の炭素源を交換することにより速やかに誘導あるいは抑制されるプロモーターの下流に種々のポリリン酸合成酵素遺伝子を連結し、オンとオフそれぞれのキネティックスを測定する上で最適と考えられるレポーター遺伝子のスクリーニングを行い、実際にそれらを同定することに成功した。今後は細胞レベルでのモニタリングを可能にするべく、NMR装置の改良を進めるとともに、すでにほぼ確立しつつあるコロニーレベルでの可視化技術を用いて、基本転写因子TFIIDサブユニットの機能解析を行う予定である。近年出芽酵母においてポリリン酸の合成に必要な遺伝子が複数同定され、これらの遺伝子の変異株はポリリン酸を蓄積できないにもかかわらず正常に生育することが明らかにされた。そこで我々はこれらの変異株を宿主とし、ポリリン酸合成酵素を新規レポーター遺伝子として用いてプロモーター活性を効率よくモニタリングできる手法の開発を試みている。

今年度は、発現オフのキネティックスを測定する上で最適と考えられるレポーター遺伝子の上流に基本転写因子TFIIDによって支配されるプロモーターを連結し、TFIIDの活性変化と細胞内ポリリン酸蓄積量の変化の相関について詳しい解析を行った。その結果、温度シフトによるTFIIDの失活に伴い、細胞内ポリリン酸蓄積量が有意に低下することを見出した。また今後このプロモーターアッセイ系を用いた解析をハイスループット化するために必要なコロニースポッターの開発を行った。すべての生命現象は必要な遺伝情報がプログラム通りに正しく発現することにより支えられている。遺伝子発現プログラムにおいて最も重要な制御段階は「転写」であり、その制御反応に関与する蛋白質の多くはすでに同定されたと考えられるが、それらの生体内における作用機構の詳細は依然として明らかではない。本研究の目的は、生物個体における遺伝子発現を非破壊的に計測する新規手法の開発を行い、その手法を用いて真核細胞の転写制御を支える分子的基盤及びその作動原理を明らかにすることである。無機リン酸のポリマーであるポリリン酸は、全ての生物に普遍的に存在し、^<31>P-NMRによる定量的なマイクロイメージングが可能であることから、遺伝子発現量をモニターする上で非常に有効なプローブになりうるものと考えられる。近年出芽酵母においてポリリン酸の合成に必要な遺伝子が複数同定され、これらの遺伝子の変異株はポリリン酸を蓄積できないにもかかわらず正常に生育することが明らかにされた。そこで我々はこれらの変異株を宿主とし、ポリリン酸合成酵素を新規レポーター遺伝子として用いてプロモーター活性を効率よくモニタリングできる手法を新たに考案し、昨年度までの研究においてほぼその基盤技術の開発に成功した。そこで今年度は本法を動物培養細胞や植物個体に適用し、酵母細胞の場合と同様、レポーター遺伝子の転写量に応じてポリリン酸の合成・蓄積が誘導されることを示した。しかしながら高等真核細胞の場合、酵母細胞に比較して蓄積されるポリリン酸量が少ないため、現時点での^<31>P-MRI検出感度では遺伝子発現を画像化することは困難であった。今後は動物個体も実験系に加え、動植物個体における遺伝子発現可視化のための^<31>P-MRI測定系の改良を進める予定である。
色素性乾皮症A群モデルマウスへのHVJ-リポゾームを用いた長期的遺伝子治療

色素性乾皮症(XP)は紫外線によってDNAに生じた傷を修復する酵素を欠損するために、日光露光部に皮膚癌を生じる、高発癌性遺伝疾患で日本では除去修復能が低く、露光部の皮膚癌の発症も早く、神経症状を伴う相補性A群が最も多い。ヒトへの遺伝子治療を目指して、まずXPモデルマウスでの遺伝子治療の開発を行った。導入する遺伝子は将来のヒトへの応用を目指してひとXPA遺伝子とした。最近遺伝子導入のひとつの方法として効率の高い導入が可能とされているHVJリポゾームにXPA遺伝子を封入してXPAマウス細胞へ導入した。ベクターはサイトメガロウイルスのエンハンサーとβ-actionのプロモーターをもつpCAGGSにヒトXPAcDNAを組み込んだpCAGGS-XPA並びにpcDNA3のEcoRIサイトにXPA遺伝子を組み込みHAtagをつけたpcHA-XPAを用いた。ベクターのHVJ-リポゾームへの封入には大阪大学金田安史博士の協力を得た。紫外線照射24時間前にXPA遺伝子含有HVJ-liposomewを処理することにより不定期DNA合成能で見た修復能は回復していることを確認した。予め紫外線照射48時間前にXPA-HVJ-リポゾームをXPAマウスの背部皮膚に外用塗布、あるいは24時間前に皮内注射しておき、同部のUVB500J/m^2紫外線照射を週1-2回3か月間行った。pCAGGS-XPA処理群、pCHA-XPA処理群どちらにおいて、コントロールベクター処理群と比較して個々の腫瘍の発育の抑制、腫瘍の数の減少、生存期間の延長などに効果がみられたが、完全に腫瘍の発生を抑制するには至らなかった。生じた腫瘍の組織は有棘細胞がんであった。ヒトXPA遺伝子がin vivoのマウス細胞で働くこと、紫外線誘発皮膚腫瘍の抑制に効果があることが示唆された。最近遺伝子導入のひとつの方法として効率の高い導入が可能とされているHVJリポゾームにXPA遺伝子を封入してXPAマウス細胞へ導入し、修復能の回復、細胞への傷害性の程度を分析し、XPA-HVJ-リポゾームの効果を評価した。ベクターののHVJ-リポゾームへの封入には大阪大学金田安史博士の協力を得た。予め紫外線照射48時間前にXPA-HVJ-リポゾームをXPAマウスの背部皮膚に処理、あるいは24時間前に皮内注射しておき、同部のUVB500J/m^2紫外線照射を週1-2回3か月間行った。一群に3匹ずつしかマウスの匹数を確保できていないが、pcHA-XPA処理群ではコントロールベクター処理群よりも明らかに発癌頻度の減少、生存期間の延長が見られた。

色素性乾皮症(XP)は紫外線DNA損傷の修復障害のため、光線過敏と露光部の皮膚癌発症をきたす常染色体性劣性遺伝疾患で、その遺伝子欠損を補う遺伝子治療が、根本治療法となる。皮膚症状が重く、神経症状を伴う相補性A群のモデルマウス(XPAマウス)にヒトXPA遺伝子導入を行い、実験的遺伝子治療を試みた。HVJリポゾームにXPA遺伝子を封入したXPA-HVJ-リポゾームを作成し、XPAマウスへ導入した。ベクターとしてはCMVエンハンサーとβ-actinプロモーターをもつpCAGGSにヒトXPAcDNAを組み込んだpCAGGS-XPAと、pCDNAにヒトXPAcDNAを組み込みN末にInfluenza virusのhemaggultinin遺伝子のtagがついたpCHAを使用した。短期的な紫外線による表皮障害を見る目的で紫外線照射後のサンバーン細胞を数えたところ、XPAマウスでは4kJ/m^2のUVBを照射後100個細胞あたり50個のサンバーン細胞が生じたがpcHA-XPA導入マウスでは35個に減少し、XPA-HVJ-リポゾームが表皮における紫外線障害に有効であることが明らかとなった。次に長期照射試験として、予め紫外線照射24時間から48時間前にXPA-HVJリポゾームをXPAマウスの背部皮膚に処理し、同部にUVB400J/m^2紫外線照射を週1回20週行なった。照射終了後4か月目に腫瘍を観察したところ、コントロールベクターHVJ-リポゾーム-群では、背部に直径15mmの血痂を付着したドーム状の巨大な腫瘍が生じたが、pcHA-XPA-HVJ-リポゾーム群、pCAGGS-XPA処理群どちらにおいても直径1-2mmの乳頭腫状の紅色、角化性丘疹が数個生じるのみであった。長期的な紫外線障害による皮膚発癌の抑制にもXPA-HVJ-リポゾームが有効であることが明らかとなった。
網羅的遺伝子発現解析と PEEP 模擬伸展刺激による人工呼吸関連肺障害の解明

人工呼吸誘発肺傷害(VILI)の予防を最終目標とし、(1)培養細胞に過伸展模擬ひずみを加えた実験によるIL-6タンパク産生と遺伝子発現解析の時系列解析の結果から、カルシウムイオン濃度を起点とする機械的伸展からIL-6産生に至る候補経路を推定した。(2)臨床においてVILIの危険性を減らすと言われている呼気終末陽圧(PEEP)を模擬したひずみを用いた実験を行い、PEEPによってIL-6産生を抑制できる可能性を示した。人工呼吸は患者の換気や酸素化が不十分な時に用いられるが、この人工呼吸による肺の過膨張(過伸展)が肺傷害を引き起こす、または既存の肺傷害を増悪させる場合があることがわかってきた[人工呼吸誘発肺傷害(VILI)]。VILIメカニズムの解明とVILIを予防する人工呼吸の設定を最終目標とし、本研究ではin vitroの培養細胞伸展システムを用いて、機械的伸展が肺動脈血管内皮細胞に与える影響を明らかにする。遺伝子発現及びサイトカイン産生の時系列解析によって、機械的伸展からサイトカイン産生に至るシグナル伝達経路を同定し、人工呼吸が肺障害を引き起こす過程の遺伝子発現経路を予測する。H23年度の研究から、過膨張模擬ひずみを単独で細胞に加えると、炎症性物質産生(IL-6タンパク)は有意に増加することが示されたので、H24年度の研究では、臨床においてVILIの危険性を減らすと言われている呼気終末陽圧(positive end expiratory pressure)を模擬したひずみ(以下、PEEPとする)を過膨張模擬ひずみに加えた実験を行った。この実験によるIL-6タンパク産生量の時系列解析の結果から、過伸展模擬ひずみにPEEPを加えると、細胞のIL-6タンパク産生量は過伸展模擬ひずみ単独の場合よりも減少することが示された。つまり、PEEPを加えることによって肺の過膨張時のIL-6タンパク産生を抑制できる可能性がある。この結果は、H23年度研究実績である機械的伸展からIL-6タンパク産生に至る候補経路の遺伝子発現変化の抑制を生じさせる可能性があると考えられる。人工呼吸は患者の換気や酸素化が不十分な時に用いられるが、この人工呼吸による肺の過伸展(過膨張)が肺傷害を引き起こす、または既存の肺傷害を増悪させる場合があることがわかってきた[人工呼吸誘発肺傷害(VILI)]。H23年度の研究では、1.肺胞動脈内皮細胞に過伸展模擬ひずみを加えた実験による炎症性物質産生(IL-6)と遺伝子発現解析の時系列解析の結果から、機械的伸展からIL-6産生に至る経路として、伸展刺激による細胞内Ca2+濃度変化を起点にIL-6産生に至る候補経路、伸展刺激→Ca2+→EGR1→EGFR→COX2→IL-6という信号伝達経路と、伸展刺激→Na+/Ca2+exchanger→CTGF→TGFB→FOXC→IL-6という信号伝達経路が存在する可能性が示唆された。2.臨床においてVILIの危険性を減らすと言われている呼気終末陽圧(positive end expiratory pressure)を模擬したひずみ(以下、PEEPとする)を用いた実験も行い、過伸展模擬ひずみにPEEPを加えると、細胞のIL-6産生量は過伸展模擬ひずみ単独の場合よりも減少することが示された。つまり、PEEPを加えることによって肺の過伸展時のIL-6産生を抑制できる可能性がある。肺動脈血管内皮細胞を用いた伸展実験によって、伸展刺激と遺伝子発現量および伸展刺激と炎症性物質産生量の時系列計測を行った。その結果から機械的伸展を起点としてIL-6産生に至る候補経路が推定された。すなわちH23年度の計画は順調に実施された。さらに、H24年度の研究計画のPEEP模擬伸展伸展と炎症性物質産生量の時系列計測の一部に着手することができた。H24年度は、研究計画通りに研究を推進する。特に、H23年度に推定した機械的伸展からIL-6産生に至る候補経路の検証に重点をおいて、細胞の伸展実験と遺伝子発現量の測定(リアルタイムPCR)を行う。H23年度に推定した機械的伸展からIL-6産生に至る候補経路の検証のため、細胞培養関連試薬とリアルタイムPCR試薬の購入、および研究成果報告として学会(欧州呼吸器学会等)での発表のための旅費を予定している。
分かり易さ向上のためのテキストコンテンツ変換に関する研究

この研究では,Web新聞記事と携帯端末向け新聞記事の対応付けコーパスを対象に次の研究を行った。(1)まず携帯記事の文とWeb記事の記事対応付けを行い、サンプル調査では100%の精度で対応付けできる方法を用いて記事対応をつけた。次に携帯記事とWeb記事における文同士の対応を、出現する名詞の一致度に着目する方法で行い、93%の精度で対応付けることに成功した。この結果、88,333組の文対応コーパスを抽出した。(2)上記のコーパスを用いて帯端末向け新聞記事で頻繁に使われる短縮された簡潔な表現をWeb新聞記事から生成するための言い換えパターンの抽出を行った。本年度は特に携帯記事の文末での出現頻度が38%の割合であるサ変名詞で終了する名詞止めがWeb記事においてどのような表現であるかを抽出する言い換え抽出を行った。サンプルデータでは抽出された言い換えのうち最も順位の高いもので90%、3位までの言い換えで60%の精度で抽出できることが分かった。この言い換えデータは記事に要約や縮約を自動化するための言語資源として使える。(3)昨年度から続けているWeb記事の自動要約を引き続き行った。本年度はWeb記事と携帯記事の対応コーパスを教師データとしてSVMを用いた学習によって削除する部分を決める方法を実験した。この結果、いくつかの分野で精度の向上が見られた。(4)Web上のデータを利用する以下の多言語用例検索ツール:Kiwiシステムについて引き続き改善、評価実験を行った。日英仏の3言語でこのシステムを使って用例検索する方法と検索エンジンを使う方法を比較し、正解率で30%程度の上昇が見られることが分かった。
多重降下競争学習と超並列分散処理

本研究は競合学習の能力を拡張することと,超並列分散処理による計算方式を主テ-マとしている.本年度は,それらのうち競合学習の一般化を対象にしており,次のような項目を取り扱った.(i)多重降下競合学習と強制情報との結合(ii)競合学習におけるコストの一般化とそのパラメ-タの動的制御項目(i)においては,多重降下競合学習において生成される二種類の特徴マップを利用している.これらの二種類のうち,トレ-ニングベクトルを最適にグル-プ化する特徴マップは,原デ-タの情報をよく抽出する.そして,この特徴マップの各部分領域は,ニュ-ロンの重みベクトルと対応している.従って,最適化特徴マップと重みベクトルの対は元のデ-タを良い精度で復元できることになり,情報圧縮を行ったことになる.さらに外部からの情報(強制情報)により,最適化特徴マップを変形させると,これは原デ-タのもつ意味情報を変形したことになる.これを実例として人物画像の表情変形に用いて良好な結果を得た.項目(ii)においては,加法的なハンディキャップと乗法的なハンディキャップの両者を含む競合学習を提案した.このとき,デ-タの近似項とハンディキャップ項との結合パラメ-タをどのような値にするかが問題となる.本研究においては,これをニュ-ラルネットワ-クの学習の進展度に応じて自動的に調節する方法を与え,良好な結果を得た.本研究は競合学習の能力を拡張することと,超並列分散処理による計算方式を主テ-マとしている.本年度は,それらのうち競合学習の一般化を対象にしており,次のような項目を取り扱った.(i)多重降下競合学習と強制情報との結合(ii)競合学習におけるコストの一般化とそのパラメ-タの動的制御項目(i)においては,多重降下競合学習において生成される二種類の特徴マップを利用している.これらの二種類のうち,トレ-ニングベクトルを最適にグル-プ化する特徴マップは,原デ-タの情報をよく抽出する.そして,この特徴マップの各部分領域は,ニュ-ロンの重みベクトルと対応している.従って,最適化特徴マップと重みベクトルの対は元のデ-タを良い精度で復元できることになり,情報圧縮を行ったことになる.さらに外部からの情報(強制情報)により,最適化特徴マップを変形させると,これは原デ-タのもつ意味情報を変形したことになる.これを実例として人物画像の表情変形に用いて良好な結果を得た.項目(ii)においては,加法的なハンディキャップと乗法的なハンディキャップの両者を含む競合学習を提案した.このとき,デ-タの近似項とハンディキャップ項との結合パラメ-タをどのような値にするかが問題となる.本研究においては,これをニュ-ラルネットワ-クの学習の進展度に応じて自動的に調節する方法を与え,良好な結果を得た.
High accuracy situation awareness needle insertion robot for minimally invasive breast cancer

本研究では、組織分類(ベイズ分類)および弾性率の局所値、針と組織間の摩擦のためのモデル、穿刺検出のためのリアルタイム検出アルゴリズムを開発しました。これらのモデルは、針の組織相互作用と、組織の変形シミュレーションに関し、理解を深める助けになりました。また、穿刺の一般的な形状のモデル化は、いくつかの初期値によって、穿刺力がどのように変化していくかを予測するために役立てました。当初提出の研究計画の通り、研究を達成することができ、この結果は、国際査読会議で発表され、新規およびロボット穿刺の研究分野のために価値があることが証明されています。複合領域
3次元画像計測に基づく物体の全周形状と表面反射特性のモデリングに関する研究

1.レンジファインダによる物体の全周3次元計測及び複数の照明条件下でのカラー画像の取得物体の表面反射特性を推定するための距離データと表面カラーデータの同時計測手法を開発した。具体的は、物体面上の各点で、(1)拡散反射成分のみが少なくても1回は観測される、(2)強い鏡面反射成分が少なくても2回は観測される、の2つの条件を満足する最小数の光源設置位置を距離データに基づくシミュレーションによって求め、実際に光源を設置して、全周計測レーザレンジファインダによって、同一物体に対して形状データと位置合わせされた複数の表面テクスチャ画像を取得する方式を確立した。2.3次元表面形状データと複数の照明条件下で取得したカラー画像からの物体表面の点毎での反射係数の推定上記1で得られた記則データを表面反射モデルに代入することによって物体面上の各点での拡散反射パラメータと鏡面反射パラメータを推定する手法を開発した。まず最初に、表面反射モデルとしてTorrance-Sparrowモデルを採用し、物体表面での相互反射はないものとしてパラメータ推定を行った。次に、物体表面での相互反射の影響をラジオシティによって記述し、反射係数を補正する方法を開発した。これによって、形状の複雑さに起因する相互反射の影響を排除して物体表面の点毎での正確な反射係数の推定が可能になった。さらに、本研究の具体的な応用例として、現実環境の表面形状モデルと表面反射モデルを用いた照明シミュレーションシステムを開発し、仮想光源を用いた描画実験により提案手法の有効性を確認した。3.多視点距離画像の位置合わせ・統合による3次元全周表面形状モデルの構築動画像系列から多視点距離画像を得る手法を開発するとともに、複数の動画像系列から得られる多数の距離画像をボクセル空間に投票することによってテクスチャ付き全周形状モデルを作成する手法を開発した。なお、複数の動画像系列から得られる3次元形状データ間の位置合わせは、複数の動画像取得時に共通の基準マーカを撮影することによって実現した。本年度は、以下の研究を実施した。1.レンジファインダによる物体の全周3次元計測及び複数の照明条件下でのカラー画像の取得まず、物体の表面反射特性を推定するための距離データと表面カラーデータの同時計測手法を開発した。具体的には、物体面上の各点で、(1)拡散反射成分のみが少なくても1回は観測される、(2)強い鏡面反射成分が少なくても2回は観測される、の2つの条件を満足する最小数の光源設置位置を距離データに基づくシミュレーションによって求め、実際に光源を設置して、全周計測レーザレンジファインダによって、同一物体に対して形状データと位置合わせされた複数の表面テクスチャ画像を取得する方式を確立した。2.距離データとカラー画像からの物体表面反射特性の推定上記1で得られた計測データを表面反射モデルに代入することによって物体面上の各点での拡散反射パラメータと鏡面反射パラメータを推定する手法を開発した。本年度は、表面反射モデルとしてTorrance-Sparrowモデルを採用し、物体表面での相互反射はないものとしてパラメータ推定を行った。評価実験の結果、複雑な形状をした物体の表面反射特性を厳密に推定するためには物体表面での相互反射を考慮した手法の開発が必要であることが明らかになり、相互反射を考慮するための基礎的な検討を行った。1.3次元表面形状データと複数の照明条件下で取得したカラー画像からの物体表面の点毎での反射係数(拡散反射係数、鏡面反射係数、表面粗さ係数)の推定

まず前年度に開発した複数光源による3次元画像計測手法を用いて、距離データと複数カラー画像の同時取得を行い、拡散反射と鏡面反射の分離に基づく物体表面の点毎での反射係数(拡散反射係数、鏡面反射係数、表面粗さ係数)の推定法を開発し、評価実験を行なった。次に、物体表面での相互反射の影響をラジオシティによって記述し、反射係数を補正する方法を開発した。これによって、形状の複雑さに起因する相互反射の影響を排除して物体表面の点毎での正確な反射係数の推定が可能になった。さらに、本研究の具体的な応用例として、現実環境の表面形状モデルと表面反射モデルを用いた照明シミュレーションシステムを開発し、仮想光源を用いた描画実験により提案手法の有効性を確認した。2.多視点距離画像の位置合わせ・統合による3次元全周表面形状モデルの構築動画像系列から多視点距離画像を得る手法を開発するとともに、複数の動画像系列から得られる多数の距離画像をボクセル空間に投票することによってテクスチャ付き全周形状モデルを作成する手法を開発した。なお、複数の動画像系列から得られる3次元形状データ間の位置合わせは、複数の動画像取得時に共通の基準マーカを撮影することによって実現した。
筋収縮時の筋組織内血管の動態に関する実験的研究

筋組織内のカテコールアミンの分布と、筋収縮に伴う筋組織内血管の動態に関して次の知見が得られた。1.グリオキシル酸による蛍光染色で、ラットの伏在動脈の外膜にカテコールアミンの蛍光が豊富にみられ、ほかに大腿静脈,大腿神経にもカテコールアミンの分布がみられた。筋組織ではとくに筋周膜の小動脈壁にカテコールアミンが多く、ときには筋組織内毛細管周囲にも認められた。電顕による観察でも大小の有芯小胞をもつ交感神経終末が小動脈の平滑筋と遠距離シナプスを形成するのがみられ、ときには平滑筋を欠く毛細管にも有芯小胞を含む神経線維が100nmの距離で接しているのが観察された。2.アルブミンと結合させたフルオレツセインをラットの血管に注入し、坐骨神経の電気刺激で大腿二頭筋を収縮させ、収縮中,収縮後の一定時間に液体窒素で冷却したイソペンタンを注いで瞬間的に凍結し、標本を作成した。蛍光顕微鏡で筋線維1本当りの開口毛細管数を数え、毛細管/筋線維比を求めた。弱い筋収縮中の筋組織の毛細管/筋線維比は平均0.84±0.03(SE)であり、一方、強い収縮中では0.87±0.03であり、安静時の値に比べてそれぞれ15%,.17%増加した。なお、収縮後充血の毛細管/筋線維比は0.85±0.02であり、安静時の16%の増加がみられた。これらの増加率は加熱熱電対法でみられる収縮中の著しい筋血流増加に比べて小さく、筋収縮に伴う血流増加には毛細管の開口数の増加のほかに、毛細管内の血液の充満度や血流速度の変化などが大きく関与することが推察された。3.ラットの固有母趾伸筋をテレビ,ラデオ装置に接続した生体顕微鏡で観察した。電気刺激による筋の収縮時には毛細管径と赤血球速度が最大になり、その後徐々に減少するのが観察された。今後、刺激の強弱など種々の条件下の血流動態について検討する計画である。
デジタル・エコノミー時代における単独行為規制の基礎的考察

本研究は、デジタル・エコノミー時代における競争法・政策のあり方について、特に単独行為規制に焦点を当てて基礎的考察を行うことを目的としている。この点、今年度は、我が国においてもデジタル・プラットフォーム規制に関して、政府内の研究会等を通じて競争の観点からに限らず様々な検討が行われ、その内容が公表された。そこで、まずはこれらを整理・検討する作業を行なった。次に、この問題に関する検討が進んでいる欧米における規制状況を検討した。まず、東京大学で開催された競争法国際ワークショップに登壇し、Pinar Akman教授とインテルEU司法裁判所判決についてコメントを行うとともに、欧米の研究者とデジタル・プラットフォームの問題について英語で議論した。競争の観点からの規制については、EUがもっとも活発である。この点、デジタル・プラットフォーム事業者であるFacebookの個人データの収集・処理の手法について、市場支配的地位の濫用の観点から規制を行なった、ドイツ連邦カルテル庁の決定(2019年2月6日)をいち早く検討し、東京大学で開催された「プラットフォームと競争法」と題する国際ワークショップにおいて、英語で報告し、質疑応答を行なった(2019年4月12日開催)。一方で、広く普及したプラットフォームで販売することを制限するという取引制限を行うことも別の競争上の問題を提起する。EUでは選択的流通制度という枠組みの中で、EU司法裁判所がCoty先決裁定を、ドイツ連邦最高裁がAsics判決を出したり、EU競争当局がGuessに対して制裁金を賦課するなど、理論的に見逃せない動きがある。そこで、これを整理・検討して、東北大学経済法研究会で報告を行なった(2019年3月11日開催)。そして、これを論文としてまとめて、公表するべく準備を行なっている。前記のように、デジタル・プラットフォームに対する競争の観点からの規制について、我が国における検討状況を的確に把握できるよう、報告書等の公表文書を読みこむことで、現状認識がさらに深まっている。さらに、予定通り上記の欧米の先行研究や当局報告文書の精査を行なっているほか、内外の有力研究者と本研究課題について議論を深める機会を得て、実際に、検討内容を報告し、フィードバックを得ることができた。上述の国際ワークショップにおいては、リーズ大学教授のPinar Akman教授とは、インテル判決に限らず、プラットフォーム事業者が行うMFN条項がもたらす競争問題についても意見交換することができた。また、NYU First教授、Florida大Sokol教授とは、アメックス連邦最高裁判決を中心に、プラットフォーム事業の競争法上の分析手法について議論した。また、ソウル大学Yong Lim教授とも、本問題について意見交換を行なった。デジタル・プラットフォームの問題が国際的な広がりを持つだけに、国際的視野を持って検討を進めることが重要であり、人的な国際ネットワークを広げることもできた。この点については、計画以上の進展があった。これ以外にも、デジタル・プラットフォームと競争政策について検討する内外のシンポジウムや研究会に参加して、新たな知見を広げることができた。成果について、初年度から英語の口頭報告を行なえたことも上述の評価につながっている。引き続き、この問題に関する我が国における議論状況を的確に把握した上で、欧米の競争当局の対応や公表文書、この分野で先行している研究を地道に読み込み、精査していく。初年度に口頭報告を行なった内容を発展・整理し、論文として公表する。この問題に関しては、EUにおいて、活発な規制が行われる傾向があり、EUおよびEUを構成する各国の競争当局内での議論も盛んである。同時に、デジタル・エコノミーと競争に関して先端的な研究を行なっている研究者も、EUに所在する者が多い。とりわけ、何人かのイギリスの研究者がこの問題について活発な研究発表を行なっている。そこで、実際にEUの議論の現場に足を運んだり、これらの研究者との共同研究を行うことも視野に入れながら、研究を進めたい。

前記のように、デジタル・プラットフォームに対する競争の観点からの規制について、我が国における検討状況を的確に把握できるよう、報告書等の公表文書を読みこむことで、現状認識がさらに深まっている。さらに、予定通り上記の欧米の先行研究や当局報告文書の精査を行なっているほか、内外の有力研究者と本研究課題について議論を深める機会を得て、実際に、検討内容を報告し、フィードバックを得ることができた。上述の国際ワークショップにおいては、リーズ大学教授のPinar Akman教授とは、インテル判決に限らず、プラットフォーム事業者が行うMFN条項がもたらす競争問題についても意見交換することができた。また、NYU First教授、Florida大Sokol教授とは、アメックス連邦最高裁判決を中心に、プラットフォーム事業の競争法上の分析手法について議論した。また、ソウル大学Yong Lim教授とも、本問題について意見交換を行なった。デジタル・プラットフォームの問題が国際的な広がりを持つだけに、国際的視野を持って検討を進めることが重要であり、人的な国際ネットワークを広げることもできた。この点については、計画以上の進展があった。これ以外にも、デジタル・プラットフォームと競争政策について検討する内外のシンポジウムや研究会に参加して、新たな知見を広げることができた。成果について、初年度から英語の口頭報告を行なえたことも上述の評価につながっている。引き続き、この問題に関する我が国における議論状況を的確に把握した上で、欧米の競争当局の対応や公表文書、この分野で先行している研究を地道に読み込み、精査していく。初年度に口頭報告を行なった内容を発展・整理し、論文として公表する。この問題に関しては、EUにおいて、活発な規制が行われる傾向があり、EUおよびEUを構成する各国の競争当局内での議論も盛んである。同時に、デジタル・エコノミーと競争に関して先端的な研究を行なっている研究者も、EUに所在する者が多い。とりわけ、何人かのイギリスの研究者がこの問題について活発な研究発表を行なっている。そこで、実際にEUの議論の現場に足を運んだり、これらの研究者との共同研究を行うことも視野に入れながら、研究を進めたい。ソウル大学での国際共同研究のための出張について、航空券を大幅に安く予約できるなどしたために、旅費を抑えることができた。また、前年度の終わり頃にパソコンが壊れて急遽買い替えたため、本科研費による支出をよていしていたパソコンを購入する必要がなくなり、物品費も当初予定よりは少なくなった。次年度は、Oxford大学に長期間滞在して国際共同研究を行うことを予定しているため、当初見込み以上に旅費と滞在費が必要になると考えている。これに加えて、当初の予定通り、研究に必要な書籍購入費、国内の研究会等に出席するための旅費、国内外での通信環境を整備するための費用が必要である。
高性能フルギド関連化合物を用いたホトクロミック材料の開発

1.この研究の目的は既知のフルギドを改良して次の性質を持つ化合物を作ることである.(1)光を照射したとき,ホトクロミック変化が早く,それ以外の反応が起こらない.(2)着色状態(C体)においてできるだけ長波長の光を吸収する.(3)高分子媒体の中で上の性質が保持あるいは向上される.2.ホトクロミック効率の向上と光EZ異性化の抑制,フリルフルギド, (E)あるいは(Z)-2-[1-(2, 5-ジメチルー3-フリル)アルキリデン]-3-イソプロピリデン無水コハク酸,において, Rがエチル, n-プロピル, i-プロピルのものを合成した. EあるいはZの溶液に光を照射し,本研究補助金によって設置したHPLCを使って溶液中のE, Z, Cの濃度を求め,照射時間に対する濃度変化から,吸収スペクトル法によっては求められない量子収率を求めた. Rが嵩高になると,異性化の量子収率が減少し光環化の量子収率が増加する. Rがi-プロピルの化合物は,光閉環(量子収率が0.62)と光開環しか起こらない理想的なホトクロミック化合物である.3.吸収スペクトルの長波長化-インドリルフルギド・フリルフルギドのC体のλ(ma×)は500nm付近にある.フランよりも電子供与能の高いインドール環をもつ化合物, (E)-2-(1, 2-ジメチルー3-インドリル)エチリデンー3-イソプロピリデン無水コハク酸,を合成した.それに366nm光を照射すると緑青色のC体になり,そのλ(ma×)は600nmにあって730nmまで裾を引き, 633nm光照射によってE体にもどる. 4.フルギドの高分子化フルギドはポリマーマトリックス中においてそのホトクロミック性が向上するが,濃度を上げることが難しかった.そこでp-アミノメチルポリスチレンとフルギドを反応させて側鎖にフルギドを導入し,濃度を約40倍にすることができた.1.この研究の目的は既知のフルギドを改良して次の性質を持つ化合物を作ることである.(1)光を照射したとき,ホトクロミック変化が早く,それ以外の反応が起こらない.(2)着色状態(C体)においてできるだけ長波長の光を吸収する.(3)高分子媒体の中で上の性質が保持あるいは向上される.2.ホトクロミック効率の向上と光EZ異性化の抑制,フリルフルギド, (E)あるいは(Z)-2-[1-(2, 5-ジメチルー3-フリル)アルキリデン]-3-イソプロピリデン無水コハク酸,において, Rがエチル, n-プロピル, i-プロピルのものを合成した. EあるいはZの溶液に光を照射し,本研究補助金によって設置したHPLCを使って溶液中のE, Z, Cの濃度を求め,照射時間に対する濃度変化から,吸収スペクトル法によっては求められない量子収率を求めた. Rが嵩高になると,異性化の量子収率が減少し光環化の量子収率が増加する. Rがi-プロピルの化合物は,光閉環(量子収率が0.62)と光開環しか起こらない理想的なホトクロミック化合物である.3.吸収スペクトルの長波長化-インドリルフルギド・フリルフルギドのC体のλ(ma×)は500nm付近にある.フランよりも電子供与能の高いインドール環をもつ化合物, (E)-2-(1, 2-ジメチルー3-インドリル)エチリデンー3-イソプロピリデン無水コハク酸,を合成した.それに366nm光を照射すると緑青色のC体になり,そのλ(ma×)は600nmにあって730nmまで裾を引き, 633nm光照射によってE体にもどる. 4.フルギドの高分子化フルギドはポリマーマトリックス中においてそのホトクロミック性が向上するが,濃度を上げることが難しかった.そこでp-アミノメチルポリスチレンとフルギドを反応させて側鎖にフルギドを導入し,濃度を約40倍にすることができた.
膜性腎炎における病因抗原の解析と発症機序の解明

成人の難治性ネフローゼ症候群の、主たる原因疾患となっている膜性腎炎の発症機序を解明するため、実験モデルである、ラット・ハイマン腎炎について研究をすすめてきた。病因抗原の存在するラット尿細管上皮刷子縁を、蛋白分解酵素処理して可溶化した分画より、免疫物理化学的手法によって、分子量12万の病因抗原を分離しえた。この抗原を、同種動物に注射すると、膜性腎炎を起こし、その病変部位に抗体と共に病因抗原の沈着が証明され、その病原性が確立された。我々の分離した尿細管由来のこの抗原は、諸家によって多数報告されてきているハイマン腎炎の病因抗原の中で、最も分子量が小さく、純化の進んだものである。この抗原から、細胞融合法によってモノクロナール抗体を作成し、以下の研究をすすめた。先ず、腎におけるこの病因抗原の存在部位を、蛍光抗体法、ならびに免疫電顕法により詳細に検討した。他の報告とは異なり、抗原成分は、尿細管上皮刷子縁にのみ存在し、正常糸球体には存在しないことを明確にした(業績1.TSUKADA Yほか)。さらに、発症機序について検討の結果、抗原注射後、膜性腎炎の発症に先立って、動物の血液中に病因抗原を含む免疫複合体が循環しており、これが糸球体基底膜に沈着して、膜性腎炎を発症すると考えられた。病因抗原が正常の糸球体に存在しないという成績と合わせ考えると、従来から考えられている、基底膜in situでの免疫複合体形成機序は、成立し難いことを明らかにした(業績2.MAEZAWA Aほか)。現在、さらに尿細管上皮刷子縁に存在する抗原の多様性について検討を行うと共に、分離抗原のアミノ酸排列を分析し、それよりDNA・プローブを作成し、腎組織における抗原のmRNAの発現部位を同定すると共に、病因抗原のcDNAのクローニングを検討中である。