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プロテインキナーゼC関連遺伝子群の産物の同定とその生理機能の解析

PKC関連遺伝子産物aPKCζ及び今回新たに単離したaKPCλについて、COS細胞を用いたcDNAの発現系により、産物の生化学的な同定を行なった。その結果、両者は他のPKC分子群cPKC、nPKCとは大きく異なりフォルボールエステルを結合せず、またキナーゼ活性もフォルボールエステルやジアシルグリセロールにより活性化されなかった。すなわち、aPKCは構造上の類似性はあるものの、生化学的にはいわゆるPKCではないことが判明した。次に、このaPKC群の生理的な機能を知るために、細胞レベルでその高発現の効果を検討した結果、これが種々の遺伝子転写シス因子を介した転写活性化応答経路に関わっていることが明かとなった。例えばcPKC、nPKC群の共通の標的であるTRE(TPA response element)はaPKC群の標的でもあった。すなわち、aPKCはcPKC、nPKCとは異なった活性化様式で活性化されるにも関わらず、共通の標的を持つことが示された。更に、aPKCが生理的にどのような過程で活性化されるのかを上記の系を用いて調べた。その結果、線維芽細胞3Y1ではチロシンキナーゼ型受容体の活性化にともないaPKCが活性化することが明かとなった。以上の結果は、aPKCがcPKCやmpkcとはまた異なったシグナル経路を構成していることを始めて示したものである。更にこの経路がチロシンキナーゼの下流につながる全く新しいシグナル経路であり、種々の遺伝子の転写活性化に関わっていることも示している。チロシンキナーゼの活性化がどのようにしてaPKCに伝わるか、更にこの経路が細胞の増殖分化にどのように関わっているのかという事が次の大きな課題である。昨年度までにcDNAレベルで同定したnPKCδ,ε,η,θ分子群について、各々を特異的に認識する抗ペプチド抗体を作成した。これらの抗体を利用して各分子種の生化学的諸性質を検討した。εについては特異抗体を利用して、脳組織からの精製に成功し、これを用いてキナ-ゼ活性の活性化機構を検討しcDNAをトランスフェクトしたCOS細胞から得られた標品を用いたのと基本的に同様の性質を確認した。δについてはCOS細胞cDNA発現系を利用してその精製に始めて成功し、これを用いてそのキナ-ゼ活性の活性化機構を検討した。その結果δがεと同様、いわゆるCaー非依存性のnPKC活性を示すこと、しかしεとは異った基質特異性、活性化因子依存性を示すことを明かにした。η,θについてはCOS細胞cDNA発現系を利用して免疫沈降により精製した分子を用いて両者がnPKC様のキナ-ゼ活性をもつことを示した。さらに両者がδ,εと同様ホルボ-ルエステル結合能を示すことも明かとした。次に、cDNAや特異抗体を用いて、種々の組織や細胞株における各分子種の発現をmRNAレベル、タンパク質レベルで検討した。その結果、δについては調べた全ての組織細胞での発現が確認された。ηについては上皮系の分化した細胞に特異的に発現していること、θについては骨格筋に特異的に発現していることが明かとなった。一方、各分子種がシグナル伝達系において実際にシグナル伝達素子として機能するか否かを調べるために、ラット繊維芽細胞3Y1にcDNAを導入し、TPA応答性シス因子を介する転写活性化能を指標として各分子種の機能を検定した。その結果上記4種のnPKCの全てについて転写活性化能を有することが確認された。PKC関連遺伝子産物aPKCζ及び今回新たに単離したaPKCλについて、COS細胞を用いたcDNAの発現系により、産物の生化学的な同定を行なった。

その結果、両者は他のPKC分子群cPKC、nPKCとは大きく異なりフォルボールエステルを結合せず、またキナーゼ活性もフォルボールエステルやジアシルグリセロールにより活性化されなかった。すなわち、aPKCは構造上の類似性はあるものの、生化学的にはいわゆるPKCではないことが判明した。次に、このaPKC群の生理的な機能を知るために、細胞レベルでその高発現の効果を検討した結果、これが種々の遺伝子転写シス因子を介した転写活性化応答経路に関わっていることが明かとなった。例えばcPKC、nPKC群の共通の標的であるTRE(TPA response element)はaPKC群の標的でもあった。すなわち、aPKCはcPKC、nPKCとは異なった活性化様式で活性化されるにも関わらず、共通の標的を持つことが示された。更に、aPKCが生理的にどのような過程で活性化されるのかを上記の系を用いて調べた。その結果、線維芽細胞3Y1ではチロシンキナーゼ型受容体の活性化にともないaPKCが活性化することが明かとなった。以上の結果は、aPKCがcPKCやnPKCとはまた異なったシグナル経路を構成していることを始めて示したものである。更にこの経路がチロシンキナーゼの下流につながる全く新しいシグナル経路であり、種々の遺伝子の転写活性化に関わっていることも示している。チロシンキナーゼの活性化がどのようにしてaPKCに伝わるか、更にこの経路が細胞の増殖分化にどのように関わっているのかという事が次の大きな課題である。
胃酸分泌機構における胃交感神経の役割

1.内臓神経の電気刺激は高頻度の刺激条件においてのみ抑制効果を表わした。この場合MBFの減少を伴った。この胃酸分泌およびMBF抑制作用はフェントラミン(α遮断薬)にて消失し、プロプラノロール(β遮断薬)にて増強した。このことより、ヒスタミン性胃酸分泌に対する胃交感神経の抑制作用は、MBFの減少による二次的な変化である。言葉を変えると、胃交感神経のヒスタミン性胃酸分泌に対する直接的抑制機構は存在しないことが明らかになった。2.コリン作動性ムスカリン受容体刺激薬(ベサネコール)およびペンタガストリンは、生体位において胃酸分泌を増加させるにもかかわらず、胃液中および門脈血中へのヒスタミンとその代謝物である1-メチルヒスタミン遊離を増加させなかった。in vitroの胃粘膜還流実験においても、ベサネコールおよびペンタガストリンは、ヒスタミンおよび1-メチルヒスタミン遊離を増加させなかった。すでに私たちは、胃交感神経がベサネコールおよびペンタガストリン刺激による胃酸分泌をアドレナリン【α_1】受容体を介して、MBFとは無関係に、直接抑制することを報告している。この【α_1】受容体を介する胃酸分泌抑制がヒスタミン性胃酸分泌に対しては見られなかった。この【α_1】受容体が、ヒスタミン含有細胞に存在するのか、否かを検討するために、ベサネコールおよびペンタガストリン刺激による胃粘膜よりのヒスタミンと1-メチルヒスタミンの遊離に対する【α_1】受容体刺激の影響を検討することを試みた。しかし、ベサネコールおよびペンタガストリンが、胃粘膜よりのヒスタミン遊離を増加させなかったことより、ベサネコールおよびガストリンがヒスタミン含有細胞に作用する可能性は少ないと考えられる。したがって、【α_1】受容体は壁細胞上に存在し、ベサネコールおよびガストリン刺激による酸分泌を抑制すると考えられる。
ジャンケレヴィッチ郷愁論の体系化－－過去の尊厳と悪の問題はいかに両立しうるのか

平成26年10月18日から平成27年9月15日の期間、ジョエル・アンセル(Joelle Hansel, Raissa and Emmanuel Levinas Center)とゼエヴ・ハーヴィー(Zev Harvey, The Hebrew University of Jerusalem)のもとで、神戸大学に提出する博士論文を執筆した。その成果として、ヘブライ大学で哲学国際シンポジウム(Temporality and Morality, Nostalgia in the thought of Vladimir Jankelevitch)を企画し、“Metaphysics and Moral philosophy in Jankelevitch's Theory of Nostalgia"と題した研究発表を行った。発表では、ジャンケレヴィッチの郷愁論に含まれている形而上学的要素と道徳的要素を整理し、その2つの要素が調和する点として、「他者論」を設定した。現在、イスラエルにおけるジャンケレヴィッチ研究は進展途上にあり、本シンポジウムはイスラエルにおけるジャンケレヴィッチ研究の受容にも貢献した点で意義があった。帰国後は、他者論の観点からジャンケレヴィッチの道徳形而上学を捉え直し、研究発表を行った。とりわけ、「認識論的な私ではない道徳的な私にジャンケレヴィッチが与えている優位性」と「人称の問題」に注目した点は、デカルトやヴァール、ブーバーやレヴィナスとジャンケレヴィッチを比較する試みとなり、哲学史にジャンケレヴィッチの哲学を位置づけることに貢献したとも言える。今後の研究の展開としては、「他者論としてのジャンケレヴィッチの道徳形而上学」の観点から赦し論を再検討し、「過去の尊厳と悪の問題が両立しうるか」という問題を念頭に置いた上で郷愁論を再構築し、博士論文を完成させる。こうして、現代社会における喪の作業の現場にも適用しうるジャンケレヴィッチの倫理学が検討されるようになる。したがって、今後は、喪の作業という繊細なテーマを扱うにあたってより誠実な倫理指針を自らにつくっていくことも重要な課題となるだろう。27年度が最終年度であるため、記入しない。第73回日本哲学会一般研究発表で「ジャンケレヴィッチの郷愁論における《quod》」と題した研究発表を行った。この発表では、『不可逆的なものと郷愁』における郷愁論を構築した。本発表の成果は、彼の形而上学や彼の音楽論の一部として論じられてきた郷愁概念を郷愁論として提示した点である。特に、彼の形而上学の中心概念quodを郷愁の対象とみなし、それを経験的次元と超経験的次元あるいは象徴的次元に区別した点は本研究の独自性である。さらに、日本宗教学会第73回学術大会で「ジャンケレヴィッチの形而上学ー時効になりえぬものに抗してー」と題した研究発表を行った。この発表の一部は「「赦し」とは何かー無条件的な赦しは必要なのか」という題目で『21世紀倫理創成研究』第8号に掲載された。この論文では、「デリダの無条件的な赦しが必要か否か」という点から赦しの問題を扱った。本論文の成果は、ザルカの“Le pardon del'impardonnable. Derridaen question"を紹介した点である。特に、ザルカのジャンケレヴィッチ赦し論理解を〈人間同士の赦しの可能性〉と解し、さらにその読解を〈ジャンケレヴィッチがラベリンクとの間で交わした赦し〉と関連させて論じた点は本論文の独自性である。特別研究員は、研究プログラムの達成度がおおむね順調に進展していると判断する。というのも、当初の計画の通り、計画していた以下の三点を遂行したからである。テーマ(1)『不可逆的なものと郷愁』における郷愁論の体系化:

このテーマに関しては、同著作内の体系化作業を終え、その成果を発表することができた。(日本哲学会)テーマ(2)『不可逆的なものと郷愁』における郷愁論の再構築:このテーマに関して、現在、特別研究員は、同著作内の体系化をさらにジャンケレヴィッチの哲学全体から再検討するため、イスラエル在住のジョエル・アンセルと情報交換・意見交換をしながらその作業を進めている。また、イスラエルに滞在することにより、ユダヤ・パレスチナ問題の成立、現在の情勢も直接的に見て学ぶことができ、その成果は自身の研究に関与する「赦しの問題」を考察する際にも大いに貢献している。なお、赦しの問題に関しては今年度論文化することができた。テーマ(3)喪の作業の現場のフィールドワーク:このテーマに関しては、これまでの研究につづき、震災後の東北の課題と思われる「喪の作業」さらに「死者論」の研究を行い、その成果を国外(大連)で発表し、報告書が出版された。また、「【セミナーと講演会】阪神淡路と東日本、二つの大震災の経験から学ぶ震災時のアスベストリスクと心のケアの今後」の打ち合わせに同行することを実現させ、現在の東北における喪の作業の現状について情報を得ることができた。27年度が最終年度であるため、記入しない。来年度は今年度の成果を踏まえて、以下の二点の方策によって研究プログラム「ジャンケレヴィッチ郷愁論の体系化ー過去の尊厳と悪の問題はいかに両立しうるのか」を推進させる。1ジャンケレヴィッチ郷愁論に言及した文献を精読しながら、引き続きイスラエルでジョエル・アンセルとともに、ジャンケレヴィッチ形而上学(とりわけ過去の尊厳を守るためにジャンケレヴィッチが行った考察を把握するため)、またジャンケレヴィッチ徳論(とりわけ悪の問題の位置づけを把握するため)に関する情報交換・意見交換を行う。なお、ユダヤ・パレスチナ問題の現状を把握するためのフィールドワークも引き続き行う予定である。帰国後(平成27年9月以降)は、これらの情報をもとに『不可逆的なものと郷愁』における郷愁論を体系化させ、その成果を発表し、文章化し雑誌に投稿する。また、同時に博士論文の執筆にもこれらの成果を加えて検討していく。2東北を訪問し、引き続き喪の作業の現状を調査する。その調査結果をもと、今年度行った大連での国際発表報告書内容を日本語に訳して加筆修正を行う。この成果は書籍(共著)として出版する予定である。また、「ジャンケレヴィッチ郷愁論の体系化」に現代的意義を付与するこの試みは、執筆中の博士論文の附論部分に相当する。
「専門職的労働者」の契約上の義務と信認(fiduciary)義務

本年度は、一年目と二年目において実施したイギリス労働法における労働契約の成立についての判例・学説の分析をまとめ、日本法への示唆を引出し、わが国における労働契約の成立についての体系的理論を提示することに注力した。その結果、イギリス法においては、労働契約の成立が、契約の成立と契約の性質との二重構造になっており、契約の成立については契約法が、契約の性質については労働法がその内容を決定するようになっており、この二重構造が、わが国の労働契約の成立についてもあてはまることを論証した。具体的には、契約の成立部分は、契約法上契約の成立に要求される、契約締結意思、対価などからなり、契約の性質部分は、労働法によって決定された契約の性質(使用従属関係)からなるとことを明らかにした。そして、本研究は、これらの労働契約の成立を形作る構成要素が、今後の契約上の権利義務論における権利義務の源となるとし、各構成要素がいかにして権利義務論に反映されるべきかも示した。本研究の目的は、専門職的労働者の法的義務の根拠や内容の解明であったが、その解明にあたって、まず明らかにされなければならない労働契約の成立における当事者意思の内容・意義が理論化される必要があり、これなくしては、本研究の目的とする専門職的労働者の権利義務論を展開できなかった。したがって、本研究は、専門職的労働者の権利義務論の最初の時点を明確にしたにすぎないが、今後の研究において、本研究の成果を基礎としてその全体像を明らかにしたいと考えている。本年度は、研究計画における「契約上の義務」の研究のために、労働契約の成立、とりわけ契約当事者の当事者意思・契約の自由によって、労働契約の成立によって契約当事者間のどのような権利義務内容が確定することになるのか、を中心的に明らかとした。この点の研究により、労働契約が成立したというためには、労働契約の最小限、すなわち、労働者側の労務提供義務と使用者側の労務供給義務・賃金支払い義務が、当事者を法的に拘束する(enforceable)と認められる程度に強固なものとして、当事者により決定されなければならないという点を、具体的に明らかとした。また、この点が明らかになったことにより、労働契約の構造における中心部分を明らかとすることができた。本研究は、労働者の契約上の義務の限界を明らかにすることにより、契約を越えて認められる専門職的労働者の信認義務の輪郭を描き出すことを一つの研究の柱としている。したがって、労働契約上の義務の範囲を確定する必要かおる。一方、労働契約は、労働契約法等の各種の規制、そして労働契約に固有の「付随義務」を受け止める、「権利義務の受け皿」、と称されている。しかし、本研究の開始時点では、契約当事者の契約の自由を介してこれらの規制がどのように当事者の労働契約と結びつくのか、労働法学全般にとって極めて基礎的な論点であるにもかかわらず、その点について明らかとした研究はほとんど見当たらなかった。したがって、本研究においても、労働契約の契約上の義務の全体像を把握することが非常に困難な状況にあった。そこで、契約の成立の研究により、比較的長期間継続していく労働契約にあっては、上記の規制等を受け止めるために、その中心を貫く心棒として最小限の法的な義務が必要であることを明らかとした。これにより、本研究の「契約上の義務」の中心部分を明らかにした。本年度は、研究計画に従って、専門職的労働者を含む、契約の成立と、その成立に含まれる契約の要素がどのように当事者間の法的関係を具体化するのかを明らかとした。第一に、労使の間に労働契約が締結されたと認められるには、当事者間の労務提供受領実態から契約を締結するという契約意思が「必要」であるということを、明らかにした。この点は契約法の原則から、至極当然のことのように思われていたが、それゆえに法的判断がどのようになされるのかは、日本労働法においてはかなり不明確なままになっていた。次に、専門職的労働者は、一見、使用者と特別な関係にあるように思われるが、この身分的あるいは信頼的要素が、どのように専門職的労働者に固有のものであるのかを解明するために、イギリスにおける当事者間の関係の身分性を戦前の立法にまで遡って解明した。さらに、イギリスにおいて、当事者間の契約が特定の契約として認定されることの意義と構造、すなわち、労務提供契約の性質決定について明らかとした。そこでは、当事者意思が「契約の性質」という立法が設定した枠組みを通して、当事者間の契約を立法上の権利義務と結合させる働きをし、そこにおいて、裁判官が、制定法によって類型に委ねられた政策の実現も考慮しつつ、当事者意思を一定程度規制する役割を果たしていることが明らかとなった。こうして、本研究は、専門職的労働者が、契約が成立することによって得ることtなる契約上の権利義務を明らかとした。

そして、本研究は、これらの労働契約の成立を形作る構成要素が、今後の契約上の権利義務論における権利義務の源となるとし、各構成要素がいかにして権利義務論に反映されるべきかも示した。本研究の目的は、専門職的労働者の法的義務の根拠や内容の解明であったが、その解明にあたって、まず明らかにされなければならない労働契約の成立における当事者意思の内容・意義が理論化される必要があり、これなくしては、本研究の目的とする専門職的労働者の権利義務論を展開できなかった。したがって、本研究は、専門職的労働者の権利義務論の最初の時点を明確にしたにすぎないが、今後の研究において、本研究の成果を基礎としてその全体像を明らかにしたいと考えている。
リン酸化タンパク質の機能解明に向けたペプチド合成法の確立と応用

リン酸化ペプチドは通常リン酸化タンパクの抗体作製に利用される。そのために、ペプチドのN末端かC末端にシステイン残基を導入しなければならないが、それに関連した種々の問題点の解決が重要であった。そこで、リン酸化タンパク質の機能解明研究を支援するために必要となる、リン酸化ペプチドの合成に関する詳細な検討を行った。ペプチドとしては、熱ショックタンパク質HSP27(79-89)に関連した6種のペプチドを合成した。これらのペプチドを合成するにあたり、現在ペプチド合成の分野で最も一般的に用いられているBocストラテジーを採用することにした。また、この方法でリン酸化ペプチドを合成するために、われわれが細菌開発したホスホアミノ酸のリン酸部分をシクロペンチル基で保護した新しい誘導体を用いた。本研究により、次に示す有用な知見を得ることができた。1)C-末端アミノ酸残基はアミドとするよりもカルボキシル基遊離の方が合成しやすい。2)また、C-末端アミドにしなければならない時は、立体障害の大きな側鎖を有するアミノ酸残基の適用を避ける。3)キャリアータンパクとの結合に必要なシステイン残基は、C-末端よりもN-末端に位置させる方が良い。4)さらに、Fmoc法によるリン酸化ペプチド合成についてもより詳細な検討を加え、Boc法とともにこの分野の研究者に広く利用され得る方法として確立することができた。
磁性ガーネットの酸素欠損濃度と磁気異方性の電気的制御の研究

磁気光学空間光変調器における表示素子用材料として、磁性ガーネットを取り上げ、その磁気異方性や電気抵抗を製膜時の酸素添加の有無によって制御することに成功した。また4端子法を用いて、磁性ガーネット薄膜のホール効果と抵抗を測定したところ、印加磁場の絶対値が大きくなる(5 kG以上)とホール抵抗が24桁減少した。ホール抵抗の減少は、抵抗の減少に伴って観測された。本現象は磁場印加に伴う抵抗変化現象であり、今後上記抵抗変化現象を利用して空間光変調器への応用を検討する。平成27年度は抵抗変化現象や磁気異方性を制御する対象となる磁性ガーネット薄膜を製膜した。磁性ガーネット薄膜に垂直方向に磁化しやすい垂直磁気異方性をもつガドリニウム鉄ガーネット(GdIG, Gd3Fe5O12)薄膜、および、Ce置換イットリウム鉄ガーネットを製膜した。希土類元素のGdやYの一部をBiやCeで置換すると磁気光学効果が増大することが知られており、置換量を変えた試料を製膜した。ガーネット薄膜は有機金属堆積法、及び、スパッタリング法によってGGG、ガラス、シリコン基板上に製膜した。【抵抗変化現象観測のための電極の形成】磁性ガーネット薄膜において抵抗変化現象を実現するため、還元性の金属として一般的なTiを電極として製膜を試みた。不純物を添加しない磁性ガーネットの抵抗率は10^1012ohmcmと高い。電極間距離を0.1 mm、電極幅を1 mmとし、電極間抵抗10^1013 ohmの素子構造を電子ビーム描画装置とリフトオフにより製膜を試みた。磁性ガーネット、及び、使用する基板は絶縁性であり、電子線描画を行う際には帯電防止が必要である。H27年度は帯電防止措置を適切に行うことができず、電極の形成にいたらなかった。次年度の課題である。【ガラス・シリコン基板上の磁性ガーネット薄膜の形成】上記の電極形成と並行してガラス・シリコン基板上に多結晶の磁性ガーネット薄膜の形成に取り組んだ。ガラスは非晶質、シリコン基板と磁性ガーネットは結晶構造が異なるため、磁性ガーネット薄膜の形成は容易ではない。本研究では有機金属堆積法を用いて磁性ガーネット薄膜を製膜した。具体的にはBi置換磁性ガーネット層を製膜する前に、Biを含まない、イットリウム鉄ガーネット層やガドリニウム鉄ガーネット層をバッファ層として形成し、主層のBi:YIG薄膜の形成に成功した。磁性ガーネット上への電極形成プロセスは完成途上にある。一方、ガラスやシリコン基板上への磁性ガーネット薄膜の製膜に成功しており、研究はおおむね順調に進展していると考えている。磁性ガーネット薄膜において抵抗変化現象を観測するため、還元性の金属であるTiを電極とする通電用試料を作製した。絶縁性材料である磁性ガーネット薄膜上へ帯電防止剤を塗布し電子ビーム描画し電極パターンを形成した。電極の形状は300μm×300 μmの正方形とし、電極間距離を1,5,10,15μmの4種類とした。現像後EB蒸着によりTi 10 nm / Au 50 nmを蒸着し、リフトオフにより電極を作製した。I-V特性を測定し、抵抗及び抵抗率を測定した。磁性ガーネット製膜時に酸素を導入しなかった試料1では、酸素を導入して製膜した試料2より約25倍大きい電流が流れた。これはCe:YIG試料中に酸素欠損が生じてFe, Ceイオンの価数が変わり不純物準位が形成され、ホッピング伝導により電流が流れやすくなったためであると考えられる。さらに、Ce:YIG-Ti界面の接触抵抗を減少させることを目的として、電極形成後の試料を窒素雰囲気中にて200、300、400°Cで10分間アニールし、I-V測定を行った。酸素流量比0%の試料1は、アニール温度を増加させると抵抗値が増加することがわかった。一方、酸素流量比1%の試料2は、試料1と同様にアニール温度の上昇に伴って抵抗値が増加した。しかし、酸素流量比0%の試料1に比べて抵抗値の上昇は小さかった。試料1において抵抗が大きく増加した原因は製膜時に導入された酸素欠損がアニールによって補償されたためと考えられる。同様な測定をCeを導入しないYIG試料に対して行ったところ、酸素を導入せずに製膜した試料3が酸素を導入して製膜した試料4と比較して10の6乗倍大きな電流が流れることがわかった。また試料1,3はそれぞれ2,4と比較して強い面内磁気異方性を示すことがわかった。磁性ガーネット薄膜製膜時の酸素導入の有無によって抵抗と磁気異方性が異なることを明らかにした。磁性ガーネット薄膜に通電するプロセスを確立し、抵抗変化現象を測定するための準備が整ったため。平成29年度は抵抗変化現象や磁気異方性を制御する対象となる磁性ガーネット薄膜の製膜条件と磁化特性の相関を明らかにし、また、4端子法によって抵抗率、ホール効果を測定し、製膜条件との関連性を明らかにした。磁性ガーネットの製膜条件と磁気異方性の関係を明らかにするために、単結晶のCe:YIG薄膜、YIG薄膜の磁化特性を測定した。試料の面内・垂直方向に磁場を印加させて磁化を測定した。

スパッタ製膜時のO2流量比を0%で作製した試料は面内方向に磁界を印加した場合、1%で作製した試料と比較して小さな磁場印加にて磁化が立ち上がり、面内磁化膜であった。一方で成膜時のO2流量比1%で作製した試料は2つの磁化方向におけるヒステリシスの形状が類似し、磁気異方性が小さかった。磁気異方性の違いの一因として、YIGの磁性を担うFeイオンの一部の価数が、酸素の欠損に伴って変化したことが考えられる。YIGの磁気モーメントは存在比の異なる4面体配置と8面体配置のFe3+の磁気モーメントの差し引きとなる。4面体配置のFeイオンよりエネルギー的に安定な8面体配置のFeイオンの一部の価数が3から2に変化し、YIGの磁気モーメントが増加したと考えられる。平成28年度までに観測した製膜時の酸素流量比の変化に伴うファラデー回転角の変化も、磁化の大きさに変化して生じたためと考えられる。4端子法を用いて試料の電気的特性を評価した。YIG薄膜のHall電圧の磁場依存性を測定したところ、印加磁場の絶対値が5kG以上と大きくなるとホール抵抗が大きく減少するという現象が見られた。ホール抵抗の減少は同時に測定された抵抗の減少を伴うことがわかり、キャリア密度は7.5×10^21 /m3と推定された。今後、鉄イオンの価数を評価し、ホール効果の測定時に見られた抵抗率の変化の原因の考察と新規デバイスへの応用を目指す。磁気光学空間光変調器における表示素子用材料として、磁性ガーネットを取り上げ、その磁気異方性や電気抵抗を製膜時の酸素添加の有無によって制御することに成功した。また4端子法を用いて、磁性ガーネット薄膜のホール効果と抵抗を測定したところ、印加磁場の絶対値が大きくなる(5 kG以上)とホール抵抗が24桁減少した。ホール抵抗の減少は、抵抗の減少に伴って観測された。本現象は磁場印加に伴う抵抗変化現象であり、今後上記抵抗変化現象を利用して空間光変調器への応用を検討する。本研究の磁性ガーネットなどの絶縁性材料上への電子線描画は、フォトマスクへの描画等で広く実績がある。電極形成プロセスは装置メーカとの適切な情報交換により完成させることができると考えている。平成28年度の研究成果に基づき、試料中のFeイオンの価数を評価し、抵抗変化現象に伴う磁気異方性の電気的制御を目指す。具体的には抵抗変化現象に用いられる材料に関する研究例を参考に電極に使用する金属をTiから他の金属(Ni等)に変更し、抵抗変化現象の観測を目指す。光エレクトロニクス絶縁体である磁性ガーネット上への電極形成に必要な帯電防止措置を講ずるための帯電防止剤を新たに購入する必要があると考え計上していたものの、装置メーカやユーザの情報交換により購入が必要でなくなったため、未使用額が生じた。絶縁性の磁性ガーネット基板上に電子線描画装置によって電極パターンを形成するために、消耗品を購入するかどうかを検討していた。しかし、年度末に当該消耗品を購入せずに電極パターンを形成する目途がたったため、次年度使用額が生じた。電極形成のための消耗品の購入、研究成果発表のための学会参加費などに充てることにしたい。電極を形成する材料の購入などに充てる。
同所性移植した肺癌細胞の縦隔リンパ節転移の分子機構の解析とその分子標的治療

同所性移植による肺癌細胞のリンパ節転移の分子機序ならびにMMP阻害剤による転移抑制効果の解析を行った。樹立したリンパ管内皮細胞株は特有マーカーであるFlt-4を発現しているが、マウス肝類洞壁内皮細胞株(HSE)ではFlt-4の発現は認められなかった。リンパ管内皮細胞によるリンパ管新生(管腔形成能及び基底膜への浸潤能)をMMP阻害剤が有意に抑制することを明らかにした。新規MMP阻害剤(MMI-270やTN-6b)の投与により、同所性移植した肺癌細胞のリンパ節への転移を有意に抑制した。その抑制効果はその不活性型光学異性体では抑制効果が観察されなかった。従って、肺癌の縦隔リンパ節転移の抑制にMMPの阻害が関与していることが示唆された。アシアロGM抗体の前投与によりNK細胞を除去したヌードマウスにヒト肺癌細胞SBC-5を尾静脈投与した後、転移能を観察した。その結果、下肢部への骨転移が高頻度に観察された。骨転移関連因子として知られているParathyroid Hormone-Related Protein (PTH-rP)の産生能を、その細胞培養上清をRIA法にて測定した結果、SBC-5は他の細胞と比べ、500倍以上もの産生能力を有することが明らかとなった。また、骨髄細胞とこれら癌細胞との共培養を行い、TRAPassayを行った結果、SBC-5が有意に破骨細胞を分化誘導することを見出した。現在、in vivoセレクション法により、骨好転移性のヒト肺癌細胞株の樹立を行っている。
高強度マルチギガヘルツコムを用いた広ダイナミックレンジ分光・形状計測

本研究課題では周波数間隔の広い光周波数コムを用いて広ダイナミックレンジの計測法を開発した。光周波数コムはある一定の間隔で周波数成分を持つ光源であり、一般的な周波数間隔の狭い光周波数コムは光強度が多くの周波数成分に分散するため各周波数成分の強度が低い。周波数間隔が10 GHz以上と広い光周波数コム(マルチギガヘルツコム)は少ない周波数成分に光強度が集中するため各成分の強度が高い。これにより広いダイナミックレンジが期待できる。本研究課題ではこのようなコムを計測に利用するため、広帯域マルチギガヘルツコムの周波数可変化技術を開発し、そのようなコムを用いた計測応用を検討した。平成25年度は,光周波数コムの雑音低減とスペクトルのシフト手法について検討した.本研究課題では,周波数間隔が広くかつ広い帯域を持つ光周波数コムを利用する.その広い帯域を実現するために高い強度に増幅した光パルスを利用することから,生成した光周波数コムの雑音が多いという問題があった.光周波数コムを広帯域化する高非線形ファイバの特性を検討・改善することにより,全帯域に渡って高いコントラストをもつ12.5 GHz間隔の光周波数コムを生成することができた.光周波数コムの種となる光パルスに変調を掛けることが本課題の1つのキーである.まず,光パルスに変調を掛けてパルススペクトルの周波数シフトができることを確認し,続いてそのパルスを利用して帯域拡大した光周波数コムのスペクトルもシフトできた.そして,そのシフト幅も光周波数コムの周波数間隔以上とすることができた.平成26年度は、主に光周波数コムのさらなる広帯域化と分光分析応用の基礎検討を行った。本研究課題の応用の一つは、周波数間隔の広い光周波数コムをスペクトルシフトすることによる分光分析である。様々な測定対象に対応するためには、広帯域な光源が不可欠である。そのために、光周波数コムを帯域拡大する際に利用する光パルスを圧縮してピーク強度を高めることにより、従来よりも帯域を拡大した。本研究課題の応用の一つである分光分析として、透過帯域の狭いファブリペローフィルタを測定対象とした基礎検討を行った。広帯域化したコムをスペクトルシフトしながらファブリペローフィルタに入力し、その透過率を測定した。その結果、1MHz以下の分解能で分光測定が可能であることを確認した。平成27年度は、主に光周波数コムの分光分析応用についてさらに検討を進めた。本研究課題では、大気中のガス分析のために損失が大きくでる長距離での測定を念頭に、ダイナミックレンジの広い測定を目指した。このようなことから、透過スペクトルの安定しているHCNガスを試料に吸収分光を進めた。広帯域化したコムのスペクトルを全体的にシフトしながらHCNガスセルに入射し、その透過率を測定した。HCNガスの複数の吸収線が同時に測定できており、非線形効果により拡大したスペクトル線を同時に分光に利用できることを確認した。また、ガスセルの前後に合計70 dB以上の損失を追加しても測定ができており、広ダイナミックレンジ測定の可能性を見いだした。全体的には着実に進捗しているが、導入する予定であった一部の手法が含まれていない。研究実績の概要で説明した通り分光分析の基礎検討はすんでいるが、本研究課題の分光分析では高感度測定のために光へテロダインを予定していた。しかし、現状ではこの手法の導入にまで到達していないため、本来行う予定であった高感度化や測定強度のダイナミックレンジの評価にまで及んでいない。本手法の導入が遅れているが基礎検討は終了しているため、自己評価としてやや遅れているとした。27年度が最終年度であるため、記入しない。光エレクトロニクス平成27年度では、測定感度向上のために、導入の遅れていた光へテロダイン検出を実現する。そのために、広帯域に生成した周波数コム全体の局発光として、AOTFを利用した自己参照マルチヘテロダイン法を構築する。また、さらなる高感度化と高ダイナミックレンジ計測のために、ロックイン検出法を導入する。ロックイン周波数で弱く変調した光パルスから、光周波数コムを広帯域化することで、全周波数成分にロックイン周波数変調が掛かっている広帯域なマルチギガヘルツコムを生成する。そのコムと上記の局発光とを合波して検出することで、広帯域に対応する高感度測定を実現する。以下の理由でおおむね順調に進展していると判断した.1.広帯域の光周波数コムの雑音の抑圧による光スペクトルのコントラストの向上2.光パルスとそれから広帯域に生成した光周波数コムのスペクトルシフトを変調により実現3.光周波数コムの周波数間隔以上のスペクトルシフトの実現27年度が最終年度であるため、記入しない。手法の導入が遅れているヘテロダイン検出用のAOTFの購入が遅れているためである。また、人件費や旅費が予定よりも抑えられたことも理由である。

光周波数コムの各コム成分の強度と位相を高精度に測定するために,光周波数コムを生成するパルス列の中で異なる2つのパルス間を干渉させる.広い帯域の光周波数コムの時間波形は非常に複雑であるため,まずは比較的容易に実現可能な狭い帯域の光周波数コムのパルス間干渉について検討する.その後,隣接コム間が干渉する変調を施す手法とパルス間の位相が異なる変調を施す手法の両方について検討を進める.これらの干渉後の光スペクトルを正確に測定するためのヘテロダイン検出手法についても検討する.必要仕様のAOTFの購入を初めとして、外部発表のための旅費や英語論文投稿料に使用する予定である。27年度が最終年度であるため、記入しない。主な理由は,人件費・謝金を必要とする作業を研究代表者が行ったためである.主に,国内外での発表のための費用,論文の掲載料の支出を予定している.
医療ニーズ・技術シーズの双方向分析に基づく術中動態対応型手術支援技術の開発と評価

本研究では現実的に実現可能な術中臓器動態対応型ナビゲーション医療機器を開発するための術中ミクロナビゲーション技術として,内視鏡下手術等の鏡視下手術の術野映像をセンサ情報として利用した医用画像ナビゲーションでは不可能な時空間的分解能の高いナビゲーション技術の開発を行った.ナビゲーション技術の実装と評価として拍動・揺動する臓器の運動を補償しつつ外科縫合用糸針を正確に運針する運動補償型縫合ロボットシステムの基礎開発を行い,高精度な縫合針位置の自動検出,運動補償により糸針刺入出位置決め誤差2mm以下,運針時の力負荷の60%低減などが達成できた.本研究の目的は現在の手術室内での現実的な工学的応用可能技術と,その応用により大きな効用が期待できる新しい治療法の双方向からの検討により,術野内の臓器動態計測・追従による新しいナビゲーション治療技術を創成することである.具体的には,術中に取得可能な術野動体情報を基にした治療誘導技術が臨床上必要な精度を達成しているか(ニーズに基づくシーズの評価),そしてこの技術による誘導により成果の得られる治療法の開発が可能であるか(シーズに基づくニーズの選定)の2つの観点から,内視鏡下手術における二つのナビゲーション技術(マクロ・ミクロナビゲーション技術)開発と治療法提案を実施する.平成28年度においてはマクロナビゲーション技術としてこれまで開発した3D超音波ナビゲーション技術を基盤に,誘導対象の選択的可視化と術前に獲得した精緻な解剖学的情報の重畳により誘導能力を向上させたフュージョン型ナビゲーションの開発と,ミクロナビゲーション技術として内視鏡下手術等の鏡視下手術の術野映像をセンサ情報として利用した医用画像ナビゲーションでは不可能な時空間的分解能の高いナビゲーション技術の開発を目標とした.今年度実績として,1拍動・揺動する臓器の運動を補償しつつ外科縫合用糸針を正確に運針する運動補償型縫合ロボットシステムの基礎開発を行い,運動補償により糸針刺入出位置決め誤差2mm以下,運針時の力負荷の60%低減などが達成できた.また2腹腔内を等張液で満たした腹腔鏡下手術(等張液灌流式腹腔鏡下手術)において,水中で平面内揺動する物体に対し誤差1.15mm程度での正確なレーザ照射が可能な運動補償型レーザ手術ロボットの基礎開発を達成した.研究課題の一つである超音波ナビゲーションシステムの改良開発とロボットとの連携について,ナビゲーションソフトウェアの新規開発が難航し進捗が得られなかった.本研究の目的は現在の手術室内での現実的な工学的応用可能技術と,その応用により大きな効用が期待できる新しい治療法の双方向からの検討により,術野内の臓器動態計測・追従による新しいナビゲーション治療技術を創成することである.具体的には,術中に取得可能な術野動体情報を基にした治療誘導技術が臨床上必要な精度を達成しているか(ニーズに基づくシーズの評価),そしてこの技術による誘導により成果の得られる治療法の開発が可能であるか(シーズに基づくニーズの選定)の2つの観点から,内視鏡下手術における二つのナビゲーション技術(マクロ・ミクロナビゲーション技術)開発と治療法提案を実施する.平成29年度においては昨年度に引き続き,ミクロナビゲーション技術として内視鏡下手術等の鏡視下手術の術野映像をセンサ情報として利用した医用画像ナビゲーションでは不可能な時空間的分解能の高いナビゲーション技術の開発を実施した.今年度実績として,1拍動・揺動する臓器の運動を補償しつつ外科縫合用糸針を正確に運針する運動補償型縫合ロボットシステムにおける縫合針自動検出・追従アルゴリズムの基礎開発を行い,動物実験において99%の映像フレームにおいて適切に針の中心位置を捉え,その計算時間は約17ms程度であった.また2腹腔内で移動変形する臓器の形状・運動を計測する手法として,Guided Filterを用いた非線形スケールスペースによるWaFLES腹腔内局所特徴量の検出アルゴリズムを提案し実装した.提案手法はSIFT,SURF,KAZE,AKAZE等の局所特徴量検出器にくらべ計算速度・抽出フィーチャ数のバランスに優れ,臨床での応用可能性が期待された.本研究では現実的に実現可能な術中臓器動態対応型ナビゲーション医療機器を開発するための術中ミクロナビゲーション技術として,内視鏡下手術等の鏡視下手術の術野映像をセンサ情報として利用した医用画像ナビゲーションでは不可能な時空間的分解能の高いナビゲーション技術の開発を行った.ナビゲーション技術の実装と評価として拍動・揺動する臓器の運動を補償しつつ外科縫合用糸針を正確に運針する運動補償型縫合ロボットシステムの基礎開発を行い,高精度な縫合針位置の自動検出,運動補償により糸針刺入出位置決め誤差2mm以下,運針時の力負荷の60%低減などが達成できた.運動補償型ロボットシステムの開発を進め,内視鏡情報によるミクロナビゲーションにより精緻で安全な縫合,レーザ焼灼(腫瘍焼灼・止血)を半自動的に実行可能にする手術支援技術を開発する.

特に縫合ロボットでは確実な運針・閉創を達成するために必要な開創部固定補助機構を追加した新たなロボット機構の開発,レーザ手術ロボットではトロカールを介した腹腔内アクセスにおいて正確な位置決めを可能とするレーザプローブコントローラの開発を進める.また,術中超音波画像を利用したマクロナビゲーション技術との連携においては,2D/3Dいずれかのリアルタイム超音波画像の連続的な利用によるマクロな術野認識補助と誘導機能といった基礎的な機能から完全3Dによるナビゲーション機能まで,実装可能性と医工学的有用性を踏まえた技術開発研究を進める.その上で実際の誘導性能(静的な位置決め精度と分解能・時間遅れ等を加味した誘導能力)の医学的有用性について考察する.コンピュータ外科学本研究課題の実施に使用する他の時限付き予算(運営費交付金)とあわせた効率的な予算執行にあたり,開発の一部費用を平成28年度のみ使用可能な予算での執行を優先したため.(本研究課題の交付額は公募時申請額よりも減額されており,不足分を運営費交付金等の他の研究費にて補填し研究を推進している)自動縫合・レーザ焼灼ロボットのハードウェア開発において物品費として使用する.
小笠原硫黄島の詳細な段丘編年と地殻変動観測による火山活動の解明

小笠原硫黄島の多くの段丘において,サンゴ化石や炭化木片の<14>^C年代測定により詳細な段丘編年を行うことにより,硫黄島の隆起活動は等速隆起(貝塚ほか, 1985)ではなく,断続的な隆起であると推定された.また, GPS観測により確認された近年の顕著な隆起速度は,約500年前の摺鉢山噴火に伴う元山上位段丘が形成された急激な隆起時に匹敵するものであり,今後の火山活動との関連が示唆される.「火山活動の前にはマグマの貫入によると思われる活発な隆起活動が発生する」という硫黄島の火山活動モデルが明らかになりつつある.小笠原硫黄島の多くの段丘において,サンゴ化石や炭化木片の<14>^C年代測定により詳細な段丘編年を行うことにより,硫黄島の隆起活動は等速隆起(貝塚ほか, 1985)ではなく,断続的な隆起であると推定された.また, GPS観測により確認された近年の顕著な隆起速度は,約500年前の摺鉢山噴火に伴う元山上位段丘が形成された急激な隆起時に匹敵するものであり,今後の火山活動との関連が示唆される.「火山活動の前にはマグマの貫入によると思われる活発な隆起活動が発生する」という硫黄島の火山活動モデルが明らかになりつつある.詳細な隆起活動史と火山編年(段丘編年)を把握するために、夏(2009年7月31日8月4日)と冬(2010年1月2226日)の2回に渡って現地野外調査を実施した。現地調査では、海岸段丘の地形学的調査や火山地質調査(露頭調査)とともに、サンゴ化石と火山砕屑物、炭化木材等の試料を採取した。採取した試料については、^<14>C年代測定や全岩分析、火山ガラスや斑晶鉱物の主成分分析を実施し、硫黄島でこれまで考えられていた3つの火山活動期に整合的な結果が得られ、それぞれの火山活動期に隆起活動があったことも確かめられた。また、北ノ鼻周辺の海岸段丘露頭(元山層下部)で、従来確認されていなかった長径30cm以上の炭化木材が複数確認された。さらに、硫黄島の段丘面上あるいは堆積物中で複数確認された外来と思われる漂着軽石と、海上保安庁から借用した硫黄島南方の海底火山(福徳岡の場)の軽石試料についても成分分析した結果、硫黄島の漂着軽石は福徳岡の場1986年噴火の軽石とは対比されないことがわかり、むしろ硫黄島起源の軽石に成分が近いことが判明した。その他、硫黄島の面的な隆起量を把握するために、詳細な現在の地形情報(DEM)から1m間隔の等高線図を作成した。地殻変動観測では,島内に3点設置されている既設のGPS観測点による時系列情報と,夏季および冬季の現地調査時におけるGPSキャンペーン観測および地球観測技術衛星「だいち」の合成開口レーダー(PALSAR)データの干渉解析により,水平変動および上下変動の様相を把握した.この観測結果によると2009年から10年にかけては,過去約3年間続いていた30cm/年前後の急速な隆起のフェーズが一段落していること,元山を中心とした山体の収縮傾向が継続しているなどが確認された.地形・火山地質調査に加えて,採取試料および関係機関から提供を受けた試料の分析とそれらに基づく過去の噴火時期の検討を行った.現地調査で採取したサンゴ化石礫や炭化木片,火山噴出物(溶岩,軽石等)の試料について,14C年代測定や全岩分析,火山ガラスや斑晶鉱物の主成分分析,炭化木材の樹種同定および堆積物の磁化方位(堆積残留磁化)測定を実施した.結果として以下のような知見が得られた.1)H段丘面上の段丘礫層中のサンゴ,釜岩のペペライト中のサンゴ礫および摺鉢山東岸の段丘礫層中のサンゴ礫の14C年代は,これまでの年代値と整合的であり,H段丘面の発達時期が従来提唱している350500cal.BP頃であること,旧期摺鉢山の活動期が500600cal.BPであることを裏付ける結果が得られた.2)北ノ鼻の海岸段丘基部の元山凝灰岩層中から採取した大きな径の炭化木材の樹種については,トウダイグサ科に似た散孔材の道管配列を持つ熱帯性の広葉樹であることがわかったが,樹種までは同定できなかった.3)年代推定試料が得られていない島内各地の堆積層について過去の地磁気の方向を示す堆積残留磁化(DRM)を測定した結果,類似した環境で堆積したと考えられている釜岩海浜堆積層と金剛岩下最下位の海浜砂層は異なる磁化方位を示し,異なる時期に堆積したと推定された.4)全岩分析および火山ガラス主成分分析の結果,沖縄の遺跡で見いだされる漂着軽石(BLスコリア)は,硫黄島および福徳丘ノ場の軽石の過去の分析データから,摺鉢山起源の火山岩組成グループに属することがわかった.また,元山南海岸において海岸付近の段丘上に見いだされた緑色漂着軽石が,二ッ根の岩塔を構成する軽石に対比出来ることがわかった.BLスコリアは,付着しているサンゴ

化石の14C年代から1,400年前より古い時代に漂流した軽石と考えられており(加藤,2009),500年前と考えられる摺鉢山活動期より以前に,摺鉢山付近から,沖縄まで到達するような多量な軽石を噴出する大規模な火山活動があったことが推定された火山活動史の推定と近年の地殻変動との関連を把握するため,地形学的調査,火山地質調査(露頭調査),試料採取およびGPS地殻変動観測と,昨年度採取した試料の各種分析(堆積物の化石含有調査,古地磁気測定)を実施した.昨年度採取した釜岩堆積物と摺鉢山山頂南西部の湖沼性堆積物について,含有化石を調査した結果,前者では有機質微化石としてイネ科の花粉が極わずかに確認されたが,石灰質・珪質微化石は全く認められず,年代測定が行えるような化石は得られなかった.後者には,有機質微化石としてイネ科の花粉が比較的多く認められ,その他マツ属,スギ属,アカガシ亜属,カヤツリグサ科などの花粉も認められたが,石灰質・珪質微化石は全く認められなかった.以上の結果から,釜岩堆積物については,年代推定は困難で,摺鉢山山頂の湖沼堆積物については,年代推定は困難なものの,貝形虫,有孔虫,放散虫,珪藻などが全く検出されない点から,通常の湖成・海成堆積物ではないと推定された.摺鉢山西岸ベースサージ(4試料),海岸温泉及び平成観音付近の元山層(5試料)について,堆積物の古地磁気測定(NRM)を実施した結果,摺鉢山西岸ベースサージは,偏角・伏角ともにばらつきが大きいものの,一部の試料の堆積年代は約650年前を示し,従来の摺鉢山噴火時期と近い年代となった.元山層については,比較的磁化方位がまとまっていたが,^<14>C年代測定により推定される年代と大きな開きがあり,NRMによる年代推定は困難で,今後交流消磁による二次磁化の除去を行う必要がある.地殻変動については,隆起傾向は2012年3月時点でも継続していることがGPS連続観測で確認されており,繰り返し観測の結果からは,硫黄ヶ丘を中心とする収縮変動と,阿蘇台断層を中心とする膨張傾向の変動といったパターンが同じままで,変動量だけが大きくなったという特徴が見られた.このことからも,同じ変動源による変動が継続していると考えられる.
親の別居・離婚における子の権利保障システムの構築

3つの研究チームを設け、第1に「子の養育保障システム」として、1離婚後の親権・監護権の共同化、2面会交流の継続的実施を保障する仕組み、3養育費の分担と履行確保の仕組みを取り上げ、第2に「子の意思反映システム」として、4子の意見表明の保障、5子への情報提供、6子どもの手続代理人の活用を取り上げ、第3に「合意解決促進システム」として、7協議離婚、家事調停各段階の合意解決の促進、8DV事案への対応、9国際離婚とハーグ条約への対応を取り上げ、実務や隣接諸科学等からの検証を受け、現実的な「親の別居・親の離婚における子どもの権利保障システム」を構築する。
楕円曲線暗号の安全性解析

情報化社会の発展に伴い、暗号技術は情報を安全にやり取りするために重要な役割を担っている。中でも本研究が注目する楕円曲線暗号は、他の公開鍵暗号に比べて非常に短い鍵長で同程度の安全性を実現できる特長を持つ。したがって実行が高速かつ必要とする計算資源が小さいために、IoT機器などへの利用について脚光を浴びている。一般に公開鍵暗号の安全性は数学的問題に基づく。現在安全であるとされている鍵長はあくまで、数学的問題を現時点で最も効率よく解く手法の計算量から導出されている。本研究では指数計算法と呼ばれる解読手法に注目し、代数的側面から潜在的な脆弱性を明らかにすることで、安全な楕円曲線暗号の実現に貢献する。
微生物分解能を用いるコーヒーの亜鉛キレート性メラノイジンの構造解析

コーヒーの褐色色素は、クロロゲン酸を始めとするポリフェノール化合物、スクロースおよび多糖類、アミノ酸・ペブチド・タンパク質などが焙煎時の高熱で成分間反応を介して高分子色素が形成される。焙煎で形成されたメラノイジンの中から、最もZn(II》を強く結合するZn(II)一コーヒー複合体として酸・塩基への溶解性、陰陽イオン交換樹脂とセルロースカラムクロマトグラフィーを用いてAp-Vを分離した。Ap-VのZn(II)への解離定数(Kd)をもってキレートの強さとした。1.焙煎の強さがAp-Vのコーヒーメラノイジンのキレート能に及ぼす影響をしらべた。その結果、-10gKdとZn(II)の結合数はそれぞれ、浅煎りで78と12、中煎りで67と35、深煎りで5と12であり、焙煎が強くなるほど結合能は弱まり、結合するZn(II)は多くなる。2.申請者は食品の高分子メラノイジンを穏和な条件下で脱色分解する目的で、微生物のスクリーニングを行った。インスタントコーヒーの褐色色素の退色を指標に開栓放置したインスタントコーヒーの中から分離したPaec〃omycesCapadens/sNC1,グルコースとアミノ酸のメイラード反応で形成された高分子モデルメラノイジンを基質にスクリーニングされたCorlorus versicolorIFO30340、さらに褐変した食品やモデルメラノイジンを脱色することが既知のStreptmyces verraensisTT314を準備した。準備期間中に、還元糖をもとにしたモデルメラノイジンやカラメルをS.verraensisの活性が低下し、本実験に使用できなくなったので、残った2種類の微生物を用いて色素分解実験を行った。3.メラノイジンを脱色する培地に、還元糖とアミノ酸からなる3種累のモデルメラノイジン、カテキンやクロロゲン酸のポリフェノールを酸化して調製した褐色色素3種類、カラメル3種類、醤油、味噌、ウースターソース、インスタントコーヒー、タマネギソテーの色などを用いた。その結果インスタントコーヒーがポリフェノール酸化モデル色素と同程度に50%以上の脱色率を示したのはPaecilomyces CanadensisNC1による培養であった。CoriorusversleolorIFO30340による培養ではインスタントコーヒーとポリフェノール酸化モデル色素は却って40%以上の増色をしめした。4.脱色の強い培養試料をゲル濾過タイプのカラムを用いるHPLCにかけたが、低分子画分に新たなピークは観察されなかった。この微生物分解の主な作用は高分子の解重合ではなく、発色団の官能基の変化と推定した。メラノイジンは一般に金属キレート性であるので、金属キレート能の差異を利用して褐色色素を分画した。カラムはchelating Sepharose 6Bであり、これにCu(II),Zn(II)またはFe(II)それぞれ結合させた金属キレートカラムを調製した。

カラムの溶出液pHを7.6から4にまでグラジエントに降下させて褐色色素を溶出させた。その結果、フェノール系のメラノイジンは糖質系メラノイジンよりFe(II)カラムに強い親和性を示し、糖質系メラノイジンはCu(II)カラムに強い親和性を示し、多くの成分に分離できる事が明らかになった。微生物脱色と金属キレート能は食品中のメラノジンの生い立ちを予測する有力な手段である事を確認した。一報、微生物の分解力を利用したメラノイジン高分子の解析を行った。微生物と培養し脱色されたインスタントコーヒーの中から分解物、とくに低分子の構成成分がないか検討した。しかし、脱色率に相当する脱色分解物を得るには至らなかった。コーヒーの褐色の高分子成分(メラノイジン)はコーヒー生豆の焙煎により形成される。多種類のメラノイジンが形成されると考えられるが、その中で、亜鉛キレート性成分の化学構造の解明を目的にした。メラノイジンの化学構造は高分子であるがために、機器分析による構造解析には不都合な面が大きい。コーヒー生豆の焙煎で形成されるコーヒー色素成分は、焙煎の程度により金属キレート能が異なるかしらべた。焙煎豆を粉砕し、熱湯による抽出液(brew)に塩化亜鉛水溶液を加え、生じた不溶性をZn(II)一コーヒー色素複合体(Ap-II)とした。各種クロマトグラフィーにより生成したAp-IIついてZn(II)の解離定数を測定した。その結果、生豆は焙煎が進むにつれ重合度はたかく、解離定数は大きくなることを認めた。また、Ap-IIは精製操作が複雑で、微生物との培養に用いるには多労であるので、インスタントコーヒーをそのまま微生物の分解基質にし、脱色度を指標に、微生物分解を検出条件を探した。すでにコーヒーを脱色することを指標にスクリーニングした微生物は、Coriolus versikolor IFO 30340とPaecilomyes Canadensis NCIである。培養条件をかえて取得した脱色培養物質のゲル濾過クロマトグラムからは低分子画分の生成は認められなかった。