hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
中性子ラジオグラフィーによるプロトン伝導性セラミックス中の水素固溶の可視化と解析

まず初めに、SrCe_<0.95>Yb_<0.05>O_<3-δ>および類似ペロブスカイト型プロトン伝導性酸化物の水素吸蔵/放出特性について検討した。その結果、これらのものは室温において電気化学的に水素を吸収/放出できると、またその性質は母体と添加成分に大きく依存していることを明らかとした。更に中性子ラジオグラフィーを用いることにより、セラミックス中の水素が可視化できるかどうかを検討した結果、当該プロトン伝導体でもその中に存在する水素は可視化でき、またこの感度はリチウム伝導体の場合と同じように、冷中性子の方が熱中性子より50%も高いことを明らかとした。そこで次に、異なる雰囲気で水素を含ませた実存高温型プロトン伝導体中の水素濃度測定を行った。しかし高温から室温への移行時の変化量が大きく、再現性のあるデータが得られなかった。そこで試しに室温のみで実験できるMg-Ni系水素吸蔵合金について検討した。その結果、合金中への水素の初期吸収過程を始めて可視化することに成功した。この可視化像から水素の拡散係数も得ることができた。こららの結果も上記の結果と同様に、中性子ラジオグラフィーは、水素の可視化と定量、さらには水素の移動の評価に重要な知見を与えてくれる手段であることを意味するものであった。更に高性能二次電池の一つであるニッケル水素電池について中性手ラジオグラフィー(NRG)を行つた結果、電池内部の水素濃度分布ならびに充放電に伴う水素分布の変化を像として捉えることに成功した。また、断層像の撮影では、電池の電解液(水分)を除去することのみで水素分布観察が可能になることを見出した。プロトン伝導性を示すセラミックスとしては、SrCeO_3のようなペロブスカイト型構造をもつ酸化物があり、その電気化学的性質を調べる研究はデバイスへの応用研究とともに近年盛んに行われている。しかしながら、酸化物中の水素イオンの濃度分布や移動機構を明らかにした報告は数が限られている。本研究では、申請者らがこれまで培って来た中性子ラジオグラフィー技術を利用して、固体中の水素濃度を測定するとともに移動状況を画像として可視化し、最終的には得られた情報から水素の吸蔵(吸収)/拡散機構を明らかにしようとするものである。まず初めに、中性子ラジオグラフィーでプロトン(あるいは水素化物イオン)伝導性セラミックス標準試料内のプロトン(あるいは水素)を、フィルムあるいはディスプレイ上に可視化して示し、それらの濃度を測定する方法を検討した。これらの得られたデータは、熱中性子と冷中性子でどのように違うかも検討した。その結果、セラミックス中の水素はフィルム黒化度として可視化でき、その濃度は黒化度の違いとして示せることがわかった。更に冷中性子では、感度を1.5倍にできることも明らかとなった。
麻酔・周術期の胆汁うっ滞性肝障害―漢方薬の転写因子賦活化による新しい肝保護効果

漢方製剤インチンコウ湯(ICKT)は慢性肝炎や原発性胆汁性肝硬変等の胆汁うっ滞症の治療薬に広く使用されている.ICKTの慢性投与は肝グルタチオン合成の増加,有機陰イオン輸送蛋白の発現増加による胆汁酸非依存性の胆汁分泌促進(利胆)作用を発揮することを報告したが,その詳細な分子メカニズムは未だ不明である.予備的検討により,ICKT生薬成分のgeniposide,capillarisinが生体の抗酸化作用の司令塔である転写因子Nrf2をin vitroで活性化させることを細胞実験にて確認した.Geniposideの活性型成分であるgenipinやcapillarisinの投与は,Nrf2の標的分子であるγ-GcsやNqo1の発現を誘導した.Geniposideやcapillarisinは,in vivoにおいてNrf2を活性化し,肝グルタチオン合成の増加と有機陰イオン輸送蛋白(特に,Mrp2,Mrp3,Mrp4)の発現量を増加させることより,強力な胆汁分泌促進作用を発揮することを解明した.胆汁分泌量,胆汁中のグルタチオンおよび胆汁酸の分泌量は有意に増加した.また,geniposideやcapillarisinをNrf2遺伝子欠失マウスへ投与したところ,野生マウスと比較して,胆汁分泌促進作用は認められなかった.これらのこととり,ICKTにより発揮される強力な胆汁分泌促進作用の分子メカニズムには,その生薬成分による転写因子Nrf2の活性化が介在することが明らかとなった.漢方製剤インチンコウ湯(ICKT)は胆汁うっ滞や黄疸の治療薬に広く使用されている.TCKTの慢性投与は有機陰イオン輸送蛋白を介在した胆汁酸非依存性の強力な胆汁分泌促進(利胆)作用を発揮することを発見したが,その背景にある分子メカニズムは不明である.今年度は,ICKTの生薬成分であるcapillarisinが薬物代謝や抗酸化作用の司令塔である転写因子Nrf2をin vitroで活性化させることを確認した.一方で,Nrf2活性化剤として報告されているoltiprazがin vivoにおいて有機陰イオン輸送蛋白の発現量を増加させることが報告されていることより,Nrf2活性化作用が確認されているcapillarisinにおいてもNrf2を介して有機陰イオン輸送蛋白の発現量を増加させる可能性が考えられた.そこで,ICKTおよびcapillarisinによるNrf2を介した生体防御活性化作用がin vivoにおいても観察されるかについて検討した.In vivoでのNrf2活性化作用を確認するために実験条件の検討を行った.様々な条件で投与及び肝採取を行い,採取した肝組織の全ホモジネート液を用いて,ウエスタン解析により有機陰イオン輸送蛋白の発現量を比較した.corn oilに懸濁させて4日間経口投与したところ,oltiprazほど顕著ではないが輸送蛋白の発現量の増加傾向が観察された.現在,これらICKTのNrf2介在性の薬理効果について,転写因子Nrf2の遺伝子改変マウスを用いて検討中である.漢方製剤インチンコウ湯(ICKT)は慢性肝炎や原発性胆汁性肝硬変等の胆汁うっ滞症の治療薬に広く使用されている.ICKTの慢性投与は肝グルタチオン合成の増加,有機陰イオン輸送蛋白の発現増加による胆汁酸非依存性の胆汁分泌促進(利胆)作用を発揮することを報告したが,その詳細な分子メカニズムは未だ不明である.予備的検討により,ICKT生薬成分のgeniposide,capillarisinが生体の抗酸化作用の司令塔である転写因子Nrf2をin vitroで活性化させることを細胞実験にて確認した.Geniposideの活性型成分であるgenipinやcapillarisinの投与は,Nrf2の標的分子であるγ-GcsやNqo1の発現を誘導した.Geniposideやcapillarisinは,in vivoにおいてNrf2を活性化し,肝グルタチオン合成の増加と有機陰イオン輸送蛋白(特に,Mrp2,Mrp3,Mrp4)の発現量を増加させることより,強力な胆汁分泌促進作用を発揮することを解明した.胆汁分泌量,胆汁中のグルタチオンおよび胆汁酸の分泌量は有意に増加した.また,geniposideやcapillarisinをNrf2遺伝子欠失マウスへ投与したところ,野生マウスと比較して,胆汁分泌促進作用は認められなかった.これらのこととり,ICKTにより発揮される強力な胆汁分泌促進作用の分子メカニズムには,その生薬成分による転写因子Nrf2の活性化が介在することが明らかとなった.
栄養素の相互作用が健康に及ぼす影響

人は食物から健康の維持・増進や身体の発育・保持に必須な栄養素を摂取しているが、その体内での相互作用はまだすべて明らかにされておらず、人の健康を考える上でも栄養素の相互作用を知ることは重要である。そこで、本研究では微量栄養素としてストレスの緩和、ガンの予防や脂質代謝の改善に有効なビタミンCを選び、多量に摂取している糖質のビタミンC吸収に対する影響を調べた。実験動物には人と同様にビタミンCが必須であるモルモットを選び、摂取栄養素の吸収に最も関係深い小腸におけるビタミンCそのものの吸収速度を求めた。小腸でのビタミンC吸収の測定法としては生理的条件に近い状態で吸収を調べられる腸管灌流法を用いた。次いで灌流液中にデキストリン、マルトース、グルコースを添加してビタミンCの吸収速度を求めた。小腸内にビタミンCを灌流すると灌流液中の濃度は低下し、小腸に吸収されたものと考えられた。デキストリン、マルトース、グルコースを灌流液に添加した場合のビタミンC吸収速度を、糖類を添加しない場合と比較すると、デキストリン添加でやや低い傾向がみられたものの両者のビタミンC吸収速度に大きな差はなかった。モルモット肝臓の初代培養細胞を用いて、ビタミンCの吸収速度を測定し、次いで培養液にビタミンCと共にグルコースを添加してビタミンCの吸収速度を求めた。その結果、細胞のビタミンC吸収ビタミンCの吸収速度を求めた。その結果、細胞のビタミンC吸収速度はグルコース添加時および無添加時でほとんど変わらなかった。以上の結果から、小腸および細胞におけるビタミンCの吸収は多量の糖質が共存しても変わらないことが示され、微量栄養素を多量の栄養素と同時に摂取してもその体内有効性は損なわれず、人の健康も影響を受けないものと思われる。
自動火山灰採取装置を用いた噴火推移予測研究

本研究では研究代表者が自ら開発した自動火山灰採取システムを利用し,桜島をはじめとする活発な噴火活動を行う火山で連続的に降灰試料を採取・解析することにより,噴火メカニズム理解,特に噴火推移の理解・予測を進めるために実施された.主な成果として,桜島では,のべ6カ年にわたる連続降灰試料の採取に成功した(一部欠測あり).火山灰試料解析による成果としては,多量のデータ蓄積により迅速な降灰量算出のための経験則を導いたほか,岩石学的分析等により,ひずみ長期的変動ー噴出物組成・測色値変化の関係,単発の爆発におけるひずみ変化ー降灰率・噴出物組成の関係など,今後,噴火推移理解の手掛かりとなりうる関係を導いた.前年度に引き続き桜島火山での観測を継続した.火山灰採取装置の改良を行いつつ,5年以上継続している火山灰試料の連続日毎採取を継続した.これまでの回収試料については調整作業を進めた.これまでの結果をまとめ,火山灰連続採取手法の確立についての論文を発表した(Shimano et al., 2013).また,特に本年度は,昨年度,火口状況などと関係が認められた火山灰試料の分光測色計による測定を過去の火山灰試料にまでさかのぼって進めた結果,活発化に伴ってこれらの値が変化するだけでなく,火山灰粒子の粒径によってその値が全く異なることが分かった.一方,より時間分解能の高い(数分数時間間隔)試料サンプリングを行った試料についても降灰量,ガラス組成分析,測色測定を進めたところ,爆発の発生からその収束までの間に,系統的な変化が認められた.諏訪之瀬島火山では,火口観察のための山頂カメラの取付を行ったが,2013年末まで極めて低調であったため試料の採取が出来なかった.2013年末から2014年始にかけて活発化したが対応出来なかった.一方,島内に残る1813年噴出物直下の火山灰堆積物の採取を行って桜島火山と同様の分析を行ったところ,石基ガラス組成,測色値共に桜島の現在の活動と同様の変化が認められた.本研究では研究代表者が自ら開発した自動火山灰採取システムを利用し,桜島をはじめとする活発な噴火活動を行う火山で連続的に降灰試料を採取・解析することにより,噴火メカニズム理解,特に噴火推移の理解・予測を進めるために実施された.主な成果として,桜島では,のべ6カ年にわたる連続降灰試料の採取に成功した(一部欠測あり).火山灰試料解析による成果としては,多量のデータ蓄積により迅速な降灰量算出のための経験則を導いたほか,岩石学的分析等により,ひずみ長期的変動ー噴出物組成・測色値変化の関係,単発の爆発におけるひずみ変化ー降灰率・噴出物組成の関係など,今後,噴火推移理解の手掛かりとなりうる関係を導いた.諏訪之瀬島火山における常時降灰試料採取の観測体制確立の準備に取りかかった.特に,採取試料と火山現象(特に火口の形状や噴煙の噴出状況などの表面現象)との対比を行う上で重要な火口監視を行うため,火口内部の目視が可能である火口縁にカメラを設置する準備を行った.しかし,諏訪之瀬島火山は2000年の活発化以来これまで約13年間活発であったにもかかわらず,火山活動が低下し,殆ど噴火しない状況になってしまった.このため,諏訪之瀬島火山における観測頻度を減らし,代わって火口観測は困難ではあるが,国内で最も活発な噴火活動の続いている桜島火山における観測日数を増やした.桜島火山では,これまでの1日あたり1試料の火山灰採取体制を維持すると共に,約1ヶ月毎の観測時には分時間の頻度での降下火山灰試料採取を実施し,爆発1回あたりの噴出物の変動について調べるための試料を採取した.これらの採取試料についての分析を行った.分析項目としては,これまで行ってきた火山灰粒子中の火山ガラス組成に加え,火山灰の色について定量的に評価するため,分光測色測定を行った.この結果,噴出時の火口の状況等により,火山灰の色が系統的に変化することが明らかとなった.これまでの研究成果は2012年火山学会秋季大会および2012年アメリカ地球物理学連合総会で発表を行った.また,2013年7月開催の国際火山学地球内部化学協会学術大会で招待講演を行う予定である.前年度に引き続いて桜島火山での観測を継続した.これまでの回収試料については,昨年度とりまとめたShimano et al. (2013)の試料について,より客観的かつ定量的な方法で火山灰粒子種の識別を可能とする手法を共同で開発した.すなわち,従来は個々の研究者の経験的な尺度で識別されていた火山灰粒子種の違いを,色と形状により識別されてきたことに着目し,色を3つの波長成分の強度,形状を輪郭の疑似フラクタル次元として代表させ,統計的に識別する手法を提案した.また,降灰量観測の迅速化のため,これまでの多量な計測結果から,比較的迅速に見積が可能な「日別試料体積」から絶対降灰量を表す「降灰重量」に換算する経験式を導出した.

一方,数分数時間の間隔での高時間分解能サンプリングによる試料については,昨年度までに測定した火山灰粒子の測色値,石基ガラス組成と地表での噴煙の挙動やこの間に観測された傾斜計,ひずみ計,空振などとの比較を行った結果,爆発初期には脱ガス・結晶化の進んだ緻密な溶岩片が少量だけ噴出するのに対して,その後,噴火の最盛期に掛けてはよりガス成分が多く結晶化の進んでいないガラス質の火山灰が卓越することが明らかとなった.当初計画の観測対象であった諏訪之瀬島火山については本年度も活動が低調であり,降灰連続観測は行わなかったが,前年採取した1813年噴火直下の火山灰互層を精査したところ,現在と同様の灰噴火の強弱の振れ幅が若干大きくなるものの,1813年噴火に至るまでに特段大きな変動もないまま,徐々に大規模な噴火へ推移したことが明らかとなった.これまでに得られた桜島火山での火山灰試料について最も多量のデータとして蓄積された測色値を元に国内外の様々な火山灰試料との比較を行った結果,桜島や諏訪之瀬島のように連続的な噴火活動を行う安山岩質マグマを放出する火山では,同様の変化傾向を示すことが分かった.火山学諏訪之瀬島火山の活動低下のため,噴火時の火口現象の把握は出来ておらず,その観測体制を整備することに留まったため,やや遅れていると判断した.一方,桜島における観測体制については,局地的豪雨などで装置が故障する事態にも見舞われたが,順調に確立,継続観測を行っている.採取試料解析については,比較的順調に進めているため,当初の目標には向かっているものと判断できる.しかし,試料数が大量であること,分析値の火山灰粒径への依存性が明らかになったことなどから,分析手順を工夫するしていく必要がある.そのため,今後の分析の進捗状況を注視する必要があるという意味を含めて,「やや遅れている」と判断した.活動的火山における降下火山灰試料の長期間連続自動採取手法については,火山活動が適度に活発である場合は十分行える状況が確立された.得られた火山噴出物の分析についても,本研究で新たに開始した分光測色測定による色の定量化が進み,桜島における色変化の時系列変化が表面現象の定性的な変化(火口の拡大や噴煙の濃さ)と系統的に変化していることがわかった.一方,当初目標としていた諏訪之瀬島における火口観察と火山灰採取の同時観測については,火山活動の急激な減衰により,実施の延期を余儀なくされた.これまでに整備した諏訪之瀬島火山の火口観測体制をより着実に運用できるよう確立する.桜島については,確立した観測システムの継続・改良を進めると共に,採取試料の調整・分析・考察を進める.特に,粒径による分析値多様性に着目して,噴火活動の変化と火山灰試料の分析結果との関係を明らかにする.その上で,地球物理学的観測データとの比較を進め,桜島火山における長期的なマグマ供給過程変化の実態(特に深部からのマグマ注入や結晶化)を解明すると共に,短時間サンプリング試料を基にマグマの上昇過程について実態解明を目指す.平成24年度は諏訪之瀬島火山の活動状況が低迷した結果,火口観測を行った火山灰試料の連続採取体制の確立をすることが出来なかった.しかし,諏訪之瀬島では昨年秋頃から,火山活動の活発化に先行すると言われる微動の発生が継続している.
頭頸部扁平上皮癌患者の循環血液中の腫瘍細胞の定量

頭頸部扁平上皮癌の予後向上のためには遠隔転移を生じやすい高危険群を同定する必要がある。今回、患者の循環血液中の腫瘍細胞の定量により高危険群を同定する手法の確立を試みた。頭頸部扁平上皮癌培養細胞を用いて実験条件の最適化を行ったのち、頭頸部扁平上皮癌未治療新鮮例20例において治療直前と直後の循環血液中の腫瘍細胞の定量を行った。しかし、循環血液中の腫瘍細胞を検出できなかった。今後さらに検討を加える予定である。頭頸部扁平上皮癌の治療における最大の目標は臓器温存と予後の向上である。近年、化学放射線同時併用療法や機能温存手術が導入され臓器温存率は向上して来ているが、その一方で生存率については大きな改善は見られていない。遠隔転移による死亡が原病死の多くを占めるため、生存率の改善を図るためには遠隔転移を生じる可能性が高い高危険群を同定する手法を確立し、高危険群に対して手術や化学放射線同時併用療法に追加して全身化学療法をadjuvant therapyとして施行し、遠隔転移の発生を抑制することが望まれる。遠隔転移の高危険群とは循環血液中に多くの腫瘍細胞が認められる一群であるが、頭頸部扁平上皮癌患者の循環血液中の腫瘍細胞を定量する敏度・特異度に優れた手法は確立されていない。そこで先ずその手法を確立するための実験を行った。頭頸部扁平上皮癌培養細胞を正常血液と混和して限界希釈を行い、Ficollを添加して密度勾配遠心法により単核細胞分画を抽出した。次に単核細胞分画より免疫学的手法により上皮細胞成分を抽出した。磁気ビーズに結合させた抗CD45抗体を添加して磁場処理を行うことにより白血球分画を除去し、更に、磁気ビーズに結合させたBer-EP4抗体を添加して磁場処理を行うことにより上皮細胞を精製して、細胞浮遊液を作製した。細胞浮遊液からCytospinを用いて塗抹標本を作成し、抗サイトケラチン抗体、抗SCC抗体を用いて免疫染色を行った。現在まで2種類の頭頸部扁平上皮癌培養細胞を用いて検討したが、安定した結果が得られるには至っていない。今後は更に実験条件の最適化を行う予定である。近年、化学放射線同時併用療法や機能温存手術が導入され臓器温存率は向上して来ているが、生存率の改善を図るためには遠隔転移を生じる可能性が高い高危険群を同定する手法を確立し、高危険群に対して手術や化学放射線同時併用療法に追加して全身化学療法を施行し、遠隔転移の発生を抑制することが望まれる。遠隔転移の高危険群とは循環血液中に多くの腫瘍細胞が認められる一群であるが、頭頸部扁平上皮癌患者の循環血液中の腫瘍細胞を定量する感度・特異度に優れた手法は確立されていない。そこでその手法を確立するための実験を行った。磁器ビーズに結合させた抗CD45抗体を添加して磁場処理を行って白血球分画を除去し、さらに磁器ビーズに結合させたBer-EP4抗体を添加して磁場処理を行って上皮細胞を精製して細胞浮遊液を作製した。4種類の頭頸部扁平上皮癌培養細胞を用いて検討し、実験条件の最適化を行った。この実験条件のもとで、頭頸部扁平上皮癌未治療新鮮例20例において一次治療直前と一次治療直後の循環血液中の腫瘍細胞の定量を行った。しかし、これまでのところ循環血液中の腫瘍細胞を検出できておらず、今後さらに検討を加える予定である。
高齢者の運動継続行動を支えるテレビ電話によるヘルスカウンセリングシステムの研究

1.目的:前年度の調査により、高齢者の健康運動継続支援のためには生活ストレスを軽減させることが必要であることが明らかになった。その結果を踏まえ、本研究では、生活ストレスをめぐる悪循環サイクルを断つためのITを活用した効果的な遠隔支援システムの開発を目的とした。この悪循環するサイクルとは、運動継続群では、運動継続による生活ストレスの軽減→精神健康度や生活満足度の向上→何らかの強い生活ストレス→運動中断→精神健康度や生活満足度の低下というサイクルである。カウンセリングにより生活ストレスを軽減が可能であることは確認されている。そこで、本研究では、ITを活用した遠隔支援によるカウンセリングで生活ストレスの軽減が可能か否かを検討した。2.方法:本研究のために新しいカウンセリング法を開発し、運動中断予防カウンセリングという予防的カウンセリング法を運動を定期的に行っている29名の高齢者を対象にして行った。それは、光ファイバー、Lan方式を用いて、遠隔でテレビ電話により行われた。3.得られた成果:(1)カウンセリング実践事例のデータをもとに、高齢者の運動中断予防カウンセリングによる健康運動行動支援マニュアルが完成し冊子を作成した。(2)ITを活用した効果的な遠隔支援システムの開発のためにハードの問題解決(画質・送受信環境・機器)を行った。(3)事例の質的分析の結果、運動中断に結びつく何らかの強い生活ストレスとは、高齢者の場合には、運動仲間や家族の人間関係、介護者の発生、家業の世代交代、子どもが自立しないというものであった。(4)カウンセリング前後で、運動意欲や運動継続の自信度が向上し、ストレス源の軽減がみられた。運動中断予防カウンセリング法によるIT活用の遠隔支援システムは効果があることが示唆された。茨城県大洋村運営の健康増進施設"とっぷ・さんて大洋"が提供する地域高齢者のための体力増進プログラム(持久系エクササイズ、筋力系エクササイズ、水泳などの運動プログラム)に参加する運動継続者群1997年開始者44名、1998年開始者33名、1999年開始者72名、2000年開始者18名、コントロール群(運動非継続者)57名を対象にベースライン調査を実施した。テレビ電話によるヘルスカウウンセリングを提供する運動継続支援のためのシステムの効果を測定するために第1回調査をしたので報告する。分散分析の結果、運動非継続者群に比べ、運動継続年数の長い群であればある程、運動効果をより信じ、運動により快感を感じる感覚をもち、運動継続への意欲や自信感(自己効力感)がより高く、負担感がより低く、運動継続を評価する情緒的支援をよりもっている統計学的な有意差を示した。また共分散構造分析によれば、運動仲間や家族の人間関係の悪化など生活ストレスはそれらの運動継続要因へのマイナス影響を示し、6ヵ月後の運動意欲を低下させる結果を示した。運動継続のためにはストレスマネジメントのカウンセリング支援が必要不可欠であることが示唆された。テレビ電話によるカウンセリング効果は、次年度に報告する。
日本科学技術情報センターのデータベースを利用した日米企業の情報通信技術戦略比較

日本科学技術情報センターの技術データベース(JOIS)を検索し、技術連関表を2種類作成した。すなわち、(1)情報通信分野の主要技術約400分野の技術連関表、(2)複雑系という新しい科学・技術を体現している約100分野の技術連関表である。(1)については、西山が「Qアナリシス」という新しい手法を用いて統計的解析作業をおこなった。その結果、「コンピュータアーキテクチャ」というクリティカルな技術を中軸とし、固体デバイスや通信技術や人工知能などの複雑な連関構造が存在してることが確認された。この解析結果をベースとして、菰田・林・金子が、各個別分野について分析し、技術進歩がソフトウェア主導型に移行しつつあるということ、この移行にに対する日本の取り組みがアメリカに対して劣っているということ、日本の国際技術移転戦略の問題があること、等を浮き彫りにした。分析結果は、「日本創造学会」等の複数の学会で報告された。また、「社会科学論集」に発表されるとともに、4名の共著「情報通信と技術連関分析」(中央経済社)として刊行した。(2)については、83年と93年の二時点の連関表を作成た。そして、従来の要素還元主義と決定主義にに代わって、20世紀末に新しい科学・技術の思想として非線形数学を基礎としてカオス、フラクタル等の「複雑系の科学」が生まれつつあるという事実を確認した。これについては、「筑波大学公共政策プロジェクト」で報告されるとともに、「社会科学論集」において投稿中である。今後、あらためて4名の共著として「新しい科学技術の思想と技術連関表」(多賀出版)を刊行予定であり、現在原稿の執筆中である。
敗血症における血管リモデリングを標的とした新規治療薬の検討

敗血症では全身の血管がダメージを受ける。ダメージを受けた血管では、修復および再構築の過程である血管リモデリングが生じる。研究代表者は、この血管リモデリングが敗血症罹患後の遷延する機能障害に関与していると考えている。本研究では、モデル動物を用いて血管の組織学的変化や収縮性への影響を調査し、敗血症によって血管リモデリングが生じ、全身性の機能障害に至る可能性を検討する。さらに、いくつかの候補薬が有害な血管リモデリングを制御する可能性について検討する。
亜臨界/超臨界水中での湿式予混合燃焼機構の解明

エタノールと過酸化水素水溶液をチューブ製燃焼器で湿式燃焼させる連続式湿式燃焼装置を製作した。亜臨界/超臨界条件下における燃焼領域での温度測定を行った結果、予熱温度200°C以上で安定な燃焼が起きること、予熱温度が高くなるほど反応管下流部から上流部に温度ピークが移動すること、酸化剤濃度を増やすと温度上昇が大きくなり、当量比1.4では120度以上の温度上昇が得られることが分かった。また生成ガス成分分析により、酸化剤濃度が少ない場合は、部分酸化による水素、メタン、一酸化炭素の発生が見られるが、酸化剤濃度を増やすと、これらの成分の濃度が減少し、逆に酸化反応による二酸化炭素の増加が示された。さらに燃焼装置4カ所から成分抽出が行えるように改造を行い、異なる温度条件におけるエタノールの濃度の変化を調べて、亜臨界条件下での酸化反応速度を求めた。次に亜臨界/超臨界の状態変化を表現できるLee-Keslerモデルを用いて、粘性および熱・物質輸送、化学反応を考慮した湿式予混合燃焼の一次元数値計算を行った。化学反応については実験から得られた一段反応モデルを用いた。計算の結果、燃焼によって亜臨界から超臨界へ遷移する場合、比熱の急激な増加によって温度上昇が抑えられること、予熱温度が大きいほど反応速度が大きくなり、温度ピークが上流へ移動すること、酸化剤濃度が大きいほど温度上昇が大きくなることが示された。以上の成果については、燃焼シンポジウムなどの国内学会、エコトピア科学に関する国際会議2005など国際会議において口頭発表され、また平成18年8月に開催される第31回国際燃焼シンポジウムにおいて講演(Proceedings of the Combustion Institute, vol.31に掲載予定)が採択されている。高圧液体ポンプ2台によって燃料である有機物水溶液と酸化剤である過酸化水素水溶液を送り込んで混合し、電気ヒータで予熱された内径11mmのステンレスチューブ製燃焼器で湿式燃焼させる連続式湿式燃焼装置の製作を行った。装置の最大流量は10ml/min、最大圧力は25MPa、最高温度は500°Cである。次に亜臨界/超臨界条件下における湿式燃焼領域での温度測定を行った。燃料としてはエチルアルコールを用いた。温度測定は燃焼器に取り付けられたサンプリング穴に熱電対を挿入し、現有のデータロガーを用いて連続測定した。実験の結果、予熱温度200°C以上で安定な燃焼が起きること、エチルアルコール12%水溶液と過酸化水素20%水溶液の湿式燃焼では100度以上の温度上昇が得られることが分かった。次に亜臨界/超臨界の状態変化、粘性および熱・物質輸送、化学反応を考慮した湿式予混合燃焼の一次元数値シミュレーションコードの開発を行なった。基礎方程式は連続の式、運動量の式、エネルギー式、化学種保存式、状態方程式から成る。亜臨界から超臨界までの状態変化を単一の式で記述できる状態方程式はいくつかのモデルを比較検討した結果、亜臨界から超臨界への状態変化を正確に表現できるLee-Kestlerモデルを用いることとした。比熱、粘性および熱・物質輸送特性についても亜臨界から超臨界までの状態変化に対応するモデルを用いた。化学反応については一段反応モデルを用いたが、反応速度については実験結果と比較して決定した。流れの計算手法としては陰解法である低マッハ数近似法を用いた。シミュレーションの結果、燃焼によって亜臨界から超臨界へ遷移する場合、比熱の急激な増加によって温度上昇が抑えられることが分かった。前年度に製作した燃焼装置を用いて、亜臨界/超臨界条件下での湿式予混合燃焼に与える予熱温度の影響、酸化剤濃度の影響を調べた。燃料としてはエチルアルコール水溶液、酸化剤として過酸化水素水溶液を用い、燃焼装置の3カ所における温度測定と生成ガスの成分分析を行った。

実験の結果、予熱温度が高くなればなるほど、反応の進行が早くなり、反応管下流部から上流部に温度ピークが移動すること、酸化剤濃度を増やすと温度上昇が大きくなることが分かった。また酸化剤濃度が少ない場合は、部分酸化による水素、メタン、一酸化炭素の発生が見られるが、酸化剤濃度を増やすと、水素、メタン、一酸化炭素の濃度が減少し、逆に酸化反応による二酸化炭素の増加が観察された。またエタノールの亜臨界条件下での酸化反応速度は知られていないため、燃焼装置の3カ所のサンプリング穴から成分抽出が行えるように改造を行い、異なる温度条件におけるエタノールの濃度の変化を調べて、酸化反応速度を求めた。次に、前年度に開発した湿式予混合燃焼の一次元数値シミュレーションコードに、実験で得られた反応速度を組み込み、予熱温度、酸化剤濃度の影響についてシミュレーションを行い、実験との比較を行った。予熱温度が大きいほど反応速度が大きくなり、温度ピークが上流へ移動すること、酸化剤濃度が大きいほど温度上昇が大きくなることが示され、実験結果を説明できることが分かった。
漢字字体変容の原理―敦煌文献から現代日本戸籍漢字まで―

奈良時代から現代までの日本の漢字(日本の筆写漢字に多大な影響を与えた唐から宋時代の中国漢字も含む)について、公的性格・規範性の高い文献での用例整理と、私的性格の強い文献での用例整理に基づき、歴史的変遷・共時的異化の二面からなる資料体を作成した。また、この資料体の作成により、漢字字体の基礎概念を明確化し、字体編年基準の透明化を行い、その知見を『漢字字体史研究』(石塚晴通編、勉誠出版、2012年)として公刊した。本研究は、(1)既存の漢字データベース群の連携と、資料整備が手薄な時代・地域について漢字字体資料の増補によって、歴史的変遷・共時的異化の二面からなる資料体を作成し、(2)この資料体に基づいて、漢字字体の基礎理論・基本用語を明確化・国際化した上で、字体編年規準を透明化し、(3)漢字字体の規範とその変容の原理について、客観的かつ国際的に通用し得る記述を与えることを目的とする。平成22年度は以下の研究活動を行った。(1)漢字字体規範データベースに収録されている(今後の収録を検討しているものも含む)大英図書館蔵のスタイン・コレクション(S2071切韻など)、パリ国立図書館蔵のペリオ・コレクション(P2179誠実論巻第八、P2195妙法蓮華経巻第六など)、京都国立博物館蔵の日本古写本(守屋本妙法蓮華経巻第三、岩崎本日本書紀巻第二十四など)について、字体編年確認のための原本調査を行った。(2)それぞれの原本調査にあたっては、書誌学、文献学、日本語学、韓国語学、言語学、材料工学の専門家を交え、原本を前にして、字体編年に関わる要素の抽出と類型化のための基礎的な検討を行った。(3)漢字字体資料としての整備が手薄な日本近世・中世について、寛永古活字本韻府群玉、伏見版周易、駿河版群書治要など古活字版を中心に、資料体増補のための撮影を行った。(4)「行政漢字」の整備に関連して、現代日本漢字の共時的異化の実用例を採取・分析をするため、「景観文字」記録ツール群の開発を行った。(5)以上の知見を国内外で公表した(論文6件、学会発表8件、別紙参照)。平成23年度は以下の研究活動を行った。(1)「漢字字体規範データベース」に収録されている(今後の収録を検討しているものも含む)パリ国立図書館蔵のペリオ・コレクション(P2548論語、P3278金剛般若経など)、京都国立博物館蔵の日本古写本(浄名玄論巻第四、五月一日経続高僧伝巻第二十八など)について、字体編年確認のための原本調査を行った。(2)それぞれの原本調査にあたっては、書誌学、文献学、日本語学、材料工学の専門家を交え、原本を前にして、字体編年に関わる要素の抽出と類型化のための基礎的な検討を行った。また、(3)漢字字体規範史において重要視されている唐代石刻「開成石経」の原碑(西安碑林博物館蔵)と原拓(京都大学人文科学研究所蔵)の調査も行った。(4)現代中国及び日本の漢字の共時的異化を収録した「異体漢字対応テーブル」を作成し、人間文化研究機構の研究資源共有化統合検索システムに提供した。(5)以上の知見を国内外の学会で公表するとともに、日本語学会2011年度春季大会においてワークショップ「文字研究における画像データベースの利活用」、2011 International Conference on Japanese: Language Educationにおいてワークショップ「異文化コミュニケーションとしての漢字・漢語・漢文」、漢字字体史研究国際シンポジウム「字体規範と異体の歴史」を企画・実施した。平成25年度は以下の研究活動を行った。(1)「漢字字体規範データベース」に収録されている(今後の収録を検討しているものも含む)フランス国立図書館蔵のぺリオ・コレクション(P2106大智度論巻

第八、P2117大般涅槃経巻第三十三、P2195妙法蓮華巻第六など)について、字体編年確認のための原本調査を行った。(2)原本調査にあたっては、書誌学、文献学、日本語学の専門家を交え、原本を前にして、字体編年に関わる要素の抽出と類型化のための検討を行った。また、(3)以上の知見を国内外の学会で公表するとともに、(4)『敦煌学・日本学続編』(石塚晴通編、上海辞書出版社)を編集・刊行した。本研究は、(1)既存の漢字データベース群の連携と、資料整備が手薄な時代・地域について漢字字体資料の増補によって、歴史的変遷・共時的異化の二面からなる資料体を作成し、(2)この資料体に基づいて、漢字字体の基礎理論・基本用語を明確化・国際化した上で、字体編年規準を透明化し、(3)漢字字体の規範とその変容の原理について、客観的かつ国際的に通用し得る記述を与えることを目的とする。平成24年度は以下の研究活動を行った。(1)「漢字字体規範データベース」に収録されている(今後の収録を検討しているものも含む)京都国立博物館蔵の日本古写本(金剛頂経巻第三、法蔵和尚伝など)、大英図書館蔵のスタイン・コレクション(S2577妙法蓮華経巻第八、S4553大通方広経など)について、字体編年確認のための原本調査を行った。(2)それぞれの原本調査にあたっては、書誌学、文献学、日本語学、材料工学の専門家を交え、原本を前にして、字体編年に関わる要素の抽出と類型化のための基礎的な検討を行った。また、(3)以上の知見を国内外の学会で公表するとともに、The 5th International Conference on Computer Assisted Systems For Teaching & Learning Japaneseにおいて企画パネル「漢字とICTの活用」を企画・実施し、第97回情報処理学会人文科学とコンピュータ研究会において企画セッション「文字情報のデータベース化と連携の可能性」を企画協力・実施した。(4)『漢字字体史研究』(石塚晴通編、勉誠出版)を編集・刊行し、中国語論文集と、漢字字体基礎理論の英語ハンドブックの編集準備を行った。平成22年度末までに「漢字字体規範データベース」は、隋写本、唐版本、宋写本など12典籍を増補・公開し、平成23年度には日本の古活字資料等の公開準備を進め、資料体の構築は順調に進んでいる。また、日本語学会2011年度春季大会ワークショップ「文字研究における画像データベースの利活用」、2011 International Conference on Japanese: Language Educationワークショップ「異文化コミュニケーションとしての漢字・漢語・漢文」、漢字字体史研究国際シンポジウム「字体規範と異体の歴史」を通して、漢字字体に関する基礎概念・理論的枠組みに関する議論を深めている。25年度が最終年度であるため、記入しない。24年度までに、「漢字字体規範データベース」は、敦煌写本、奈良・平安写本、契丹版、日本の古活字資料等の公開準備を進め、資料体の構築は順調に進んでいる。また、The 5th International Conference on Computer Assisted Systems For Teaching & Learning Japaneseの企画パネル「漢字とICTの活用」、第97回情報処理学会人文科学とコンピュータ研究会の企画セッション
肝切除後の細網内皮系の機能低下と汎発性血管内凝固症候群および臓器不全の発生

1.臨床:肝切94例中肝不全は18例に発生した。肝不全は術中術後の大量出血(9例)、縫合不全(4例)と肝切除自身の過大侵襲(5例)を契機に発生し多臓器不全の1つとして出現した。肝切後の血中エンドトキシン(トキシカラー)は術後1日目をピークに上昇し以後減少した。しかし肝不全例では術後大量出血と共に、また過大侵襲例ではエンドトキシンの高値が持続した。術直後の血中オプソニン因子(CH_<50>、血漿フィブロネクチン)及び貪食指数K値の低下は肝不全例に著明で回復傾向もみられなかった。即ち個体側の防御能低下時のエンドトキシン血症が肝不全発生の誘因になると考えられた。一方、予防法としてはサイトプロテクションとしてのプロスタグランディンの投与を5例に行い4例が術後高ビリルビン血症の抑制効果がみられた。2.実験1:エンドトキシンのクリアランスに及ぼすエストリオール(女性ホルモン)の影響をラットを用いて検討したところ、エストリールはエンドトキシンの半減期を60%に短縮させた。エストリール前処置の肝は組織学上負荷されたコシドロイチン硫酸鉄を著明に貪食した。更にエストリール前処置の培養クッパー細胞はエンドトキシンを著明に貪食した。実験2:肝細胞単独培養群.Kupffer細胞との共同培養群を作成しエンドトキシン(20μg/ml)を加え肝細胞のH^3ーleucine取り込みから蛋白合成を測定した。エンドトキシンの肝細胞障害はKupffer細胞の存在下で生じた。更にこの肝細胞障害はSOD、抗TNF抗体,αーtocopherolでは防止されずDiltiazem、およびDexamethazoneにて防止効果がみられた。即ちクッパー細胞由来のIL-I、プロスタグランディン誘導体、ライソゾーム酵素がエンドトキシンの肝細胞障害因子と考えられた。1.臨床:肝切除術85例中経過良好は61例、黄疸遷延は8例、肝不全は16例であった。黄疸遷延因子として考えられたものは過大侵襲6例、肝予備能の低下2例であった。肝不全の誘因は過大侵襲3例、術中術後の大量出血と術後感染13例であった。肝切後の血中エンドトキシンは経過良好例に比べ黄疸遷延例や肝不全例では著しい高値(70100pg/ml)を示した。CsFe負荷による貧食指数K値は肝不全例では術前より低く、肝切後1日目は50%にまで低下し、その後の回復も悪かった。更に血清【CH_(50)】,【C_3】やフィブロネクチンなどの血中オプソニン因子も肝不全例で術後の回復が遅延することがみられた。また血小板数も経過良好例や黄疸遷延例では肝切後5日目に回復したが肝不全例では回復傾向がみられず、除々に低下していく傾向がみられた。即ち肝切後肝不全の発生には網内系機能低下とエンドトキシン血症が重要な因子で、更にその病態としては血小板の消費と産生低下が特異的であった。2.実験:細網内皮系を賦活するエストリールの作用をin vitro,in vivoで検討した。エストリール投与ラットと非投与ラットでエンドトキシンのクリアランスを検討するとエストリール投与群が半減期($$T(1/2)$ 93分)が約60%に短縮し、消費率(0.074/分)も1.5倍に増加した。

鉄染色状態をベルリンブルー染色で検討しても非投与群がクッパー細胞と肝細胞が染色されるのに投与群ではクッパー細胞にだけ染色され、クッパー細胞の貧食能亢進作用が示唆された。更にFinesisらの方法で培養したクッパー細胞にFITC-LPSを添加し蛍光顕微鏡で観察すると投与群でより強い蛍光が、数多いクッパー細胞にみられる傾向があった。1.臨床:肝切89例中肝不全は17例に発生した.肝不全は術中術後の大量出欠(9例),縫合不全(4例)と肝切除自身(過大浸襲4例)を契機に発生し多臓器不全の1つとして出現した.肝切後の血中エンドトキシンは術後1日目をピークに22-160pg/mlまで上昇し以後現象した.肝不線のうち術後大量出血の1例は出血と共に再上昇し血過大浸襲の1例は術直後の高値が持続した.術直後の血中オプソニン因子(CH_<50>,血漿フィブロネクチン)及び貧食指数K値の低下は,肝不全群に著明で,その後の回復も肝不全群ではみられなかった.そこで免疫賦活剤であるOK2_<432>を1例に術後投与したが現在のところ著明な免疫能の改善は得られなかった.今後免疫賦活剤投与の臨床経験を更に増やしたい.2.実験:エンドトキシンによる肝細胞障害作用をみるため以下の実験を行った. Seglenの方法に準じて0.05%コラゲナーゼによる灌流方法で肝細胞を分離, Einesisらの方法に準じて0.2%プロナーゼEを用いてKupffer細胞を分離した.分離肝細胞を24時間培養後8倍のKupffer細胞を加え共同培養とし,その24時間後にエンドトキシン(20ug/ml)を加え, H^3-leucineの取り込みを共同培養群,肝細胞単独群, Kupffer細胞単独群でカウントし,肝細胞の共同群と単独群の蛋白合成を比較した.エンドトキシンの肝細胞障害(蛋白合成障害)は共同培養することにより増強された.即ちエンドトキシンは, Krpffer細胞より肝細胞障害因子を分泌させることが示唆された.今後肝細胞障害因子の解明と治療法につき研究したい.1.臨床:肝切94例中肝不全は18例に発生した。肝不全は術中術後の大量出血(9例)、縫合不全(4例)と肝切除自身による過大侵襲(5例)を契機に発生し、多臓器不全の1つとして出現した。肝切後の血中エンドトキシン(トキシカラー)は、術後1日目をピークに22-160pg/mlにまで上昇し以後減少した。肝不全のうち術後大量出血の一例は出血と共に再上昇し、過大侵襲の二例は術直後の高値が持続した。術直後の血中オプソニン因子(CH_<50>、血漿フィブロネクチン)及び貧食指数K値の低下は肝不全群に著名で、その後の回復も肝不全群ではみられなかった。現在サイトプロテクションと考えられているPGE、及び抗凝固剤としてFOYを投与しているが、肝不全の発生率も低下し良い結果を得つつある。2.実験:エンドトキシンによる肝細胞障害機序を検討するため以下の実験を行った。Seglenの方法に準じて肝細胞を、Einesisらの方法に準じてKupffer細胞を分離し、肝細胞単独培養群(1×10^8個)と共同培養群を作成しエンドトキシン(20μg/ml)を加え、H^3-leucineの肝細胞の取り込みから蛋白合成を測定した。エンドトキシンの肝細胞障害は肝細胞単独群ではみられずKupffer細胞の存在下で生じた。更にこの肝細胞障害は、SOD、抗TNF抗体、α-tocopherolでは防止されず、Diltiazem(抗Ca拮抗剤)及びDexamethazoneにて防止効果がみられた。
古代土器の産地推定のための新しい先端的分析手法の開発と応用

本研究では中央トルコ地域と日本全国約3000ヵ所から採取した自然堆積物に含まれている様々な重鉱物の種類と化学組成を分析し、その情報を産地の情報と結びつけることで考古学と法科学分野試料の起源推定へ応用した。すなわち、試料の重鉱物組成情報からその試料の地質起源を推定し、古代社会の交易の解明や、土を証拠資料とする科学捜査のためのデータベースの構築を目的とした。一方、重鉱物組成による起源推定の結果の検証とその結果を支持できる別次元のデータを得るために、試料中に含まれている特定重鉱物種の化学組成分析あるいはバルク試料の微量重元素組成分析も行った。本論文で同定された重鉱物の種類は20種以上あり、分析数は約5万粒を越え、得られた重鉱物の情報は研究対象とした地域の地質学や地球化学などの分野の研究に対しても重要なデータとなっている。考古学の研究ではSEM-EDSとEPMAによる古代土器の重鉱物分析及び単一鉱物の地球化学分析を行い、各試料中の重鉱物組成及び角閃石の化学組成のデータから如何にそれらの試料の地質起源を高精度に推定ができるかを示した。そして、法科学の研究では新しく開発した最先端の分析技術である全自動放射光粉末X線回折システム(SR-XRD)を重鉱物の分析に応用し、犯罪捜査で被害者の靴や車両などについた微量の土砂から事件に関係する場所を特定するための日本全国の重鉱物データベースの開発を目指した。さらに、高エネルギー放射光蛍光X線分析(HE-SR-XRF)による試料に含まれる微量重元素の組成情報による試料の特性化法も新しく開発した。本研究により、古代土器の重鉱物による産地推定の新たな手法と法科学土砂データベース開発を可能にする新規放射光利用分析技術を確立することができた。本研究により、古代土器の重鉱物による産地推定の新たな手法を確立することができた。考古学的な情報に富む複数の遺跡から出土した貴重な土器資料を分析することで、古代社会の交易ネットワークの解明ができ、当時の社会構造の一端を理解することができた。また、確立した手法を考古学だけではなく、法科学の分野への応用も成功した。放射光粉末X線回折及び高エネルギー放射光蛍光X線分析を中心とした放射光を用いた法科学土砂データベース開発は革新的な研究手法を世界に先駆けて開発した。土器の原材料である粘土には様々な鉱物が含まれている。これらの鉱物は粘土の産地に関する情報を含んでいるため、鉱物種、特に地球化学的挙動が特徴的な重元素を多く含む重鉱物を同定することによって、土器の産地推定の手がかりが得られる。これまで河砂、粘土などの堆積物中の重鉱物組成は偏光顕微鏡やSEM-EDSによるポイントカウント法が主流であったが、定量には高度の熟練した技術と経験を要し、汎用性の面では難しい点がある。そうした熟練した技術を必要とせずに結晶相の組成比を求める分析法として、粉末X線回折法がある。特に回折データのリートベルト解析により、結晶相の定量が可能となる。しかしながら、土器試料のような多成分の重鉱物の混合系では、回折線が重って複雑なパターンを示す。そのため実験室系装置の回折データでは分解能が低く、結晶相の定量化が技術的に困難であった。このように、精度よく鉱物組成を評価する手法が求められているが、我々は放射光粉末X線回折データを用いたリートベルト多相解析の分析技術をトルコの中央に位置するカマン・カレポユック遺跡から出土した青銅期時代の土器の分析へと応用し、産地推定を試みた。参照試料として用意した構造既知の7種類の鉱物試料について、単一相と24相の混合物をめのう乳鉢で粉砕した後、ガラスキャピラリ(0.3mm径)に封入し、SPring-8のBL19B2にて測定した。SPring-8の高輝度、高指向性のX線を用いることにより、回折ピークの半値幅が狭い高分解能の回折データが得られ、単一相のリートベルト解析における信頼度因子Rwp(%)の値は10%以下であった。定量分析に関しては、ルチルとアナターゼの2相混和物では精度の高い結果が得られ、4相までの混合系で解析に成功した。このように,放射光粉末X線リートベルト解析による重鉱物の相分析と古代土器の産地推定への応用は実際に可能であり、今後のさらなる研究が期待される。

そして、法科学の研究では新しく開発した最先端の分析技術である全自動放射光粉末X線回折システム(SR-XRD)を重鉱物の分析に応用し、犯罪捜査で被害者の靴や車両などについた微量の土砂から事件に関係する場所を特定するための日本全国の重鉱物データベースの開発を目指した。さらに、高エネルギー放射光蛍光X線分析(HE-SR-XRF)による試料に含まれる微量重元素の組成情報による試料の特性化法も新しく開発した。本研究により、古代土器の重鉱物による産地推定の新たな手法と法科学土砂データベース開発を可能にする新規放射光利用分析技術を確立することができた。本研究により、古代土器の重鉱物による産地推定の新たな手法を確立することができた。考古学的な情報に富む複数の遺跡から出土した貴重な土器資料を分析することで、古代社会の交易ネットワークの解明ができ、当時の社会構造の一端を理解することができた。また、確立した手法を考古学だけではなく、法科学の分野への応用も成功した。放射光粉末X線回折及び高エネルギー放射光蛍光X線分析を中心とした放射光を用いた法科学土砂データベース開発は革新的な研究手法を世界に先駆けて開発した。
タンパク質立体構造における局所構造モチーフの分類と解析

タンパク質立体構造の構築原理を明らかにするために、異なるタンパク質の間に共通に見出される局所構造(モチーフ)を同定し、解析することを目的として研究を行った。局所構造の同定法としては、タンパク質の立体構造をDelaunay四面体で分割し、それぞれの四面体に局所構造を特徴づけるコードを付与する方法(Wako & Yamato,1998)を用いた。当該研究期間において、次のことを行った。(1)局所構造を表すコード付けのルールを、より的確に局所構造の特徴を表すように、また複数のサブユニットからなるタンパク質にも適用できるように改良した。(2)一つの四面体に付与されたコードだけから局所構造を同定していた方法を、複数の四面体から構成されるより大きな局所構造モチーフの同定に対しても適用できるよう、新規にアルゴリズムを開発した。(3)応用1:コードを付与された局所構造のデータベース構築のための検討を行った。(4)応用2:局所構造コードを利用して位置依存および環境依存を考慮したアミノ酸出現頻度の解析を、αヘリックスを例として取り上げて行った。(5)応用3:4つの頂点すべてが疎水性アミノ酸残基で占められ、かつその四つの面すべてに他の四面体が接触している四面体を疎水コアと定義し、その四面体を含む局所構造を調べた。(6)応用4:同じ配列モチーフを持つタンパク質を、局所構造コードの類似・相違を利用してさらに細かく分類する方法を開発した。(7)応用5:(2)のアルゴリズムを使って、相同、あるいは非相同タンパク質の間で共通に見出される局所構造を同定し、それらの特徴を解析した。今後の課題としては、局所構造データベースを作成するところまで到達できなかったため、引き続きそれを目指して、研究を進めていく予定である。われわれは、異なるタンパク質の立体構造間で共通に見出される局所構造モチーフを検出するため、Delaunay四面体分割を利用する方法を提案した。この方法は、(1)それぞれの局所構造がコード番号で記述されるため、コンピュータで局所構造データを検索したり、統計的処理をするのに都合がよい、(2)局所構造が、Delaunay四面体の辺(空間的に近接する残基間の相互作用を表わすと考えられる)の網の目構造に着目して定義されるため、孤立した二次構造ではなく、その周囲にある(ペプチド鎖に沿っては離れているが、空間的には近接した)アミノ酸残基を含んだ構造要素として検出される、などの特徴をもち、これまで、αヘリックスとβ構造について調べた結果を報告した。そこで本年度は新たに、4つの頂点がすべて疎水基で占められるようなDelaunay四面体を含む局所構造を、コード番号が付けられた局所構造を収集したデータベースから検索し、モチーフと呼べるような何か特徴的構造が浮かび上がって来るかどうか調べてみた。これは、疎水コアと呼ぶことができるような局所構造モチーフをイメージしたものであったが、はたして、結果は期待どおり、疎水コアを形成する特徴的なパターンがいくつか浮かび上がってきた。出現頻度の多かったものは次の3つの局所構造モチーフであった。これらの構造について、各部位におけるアミノ酸の出現頻度などを調べ、それぞれのモチーフの特徴を調べた。異なるタンパク質の立体構造間に共通に見出される局所構造モチーフを同定し、分類するためにDelaunay四面体を利用する方法を開発しているが、これまでにすでに、次の難点があることが指摘されていた。(1)取り扱うことのできる局所構造の大きさに制限がある。(2)サブユニット間の接触部位にある局所構造モチーフには適用できない。本年度は、これらの指摘に対応するために、次のことを行った。(1)Delaunay四面体に付けるコード番号を決めるルールを改訂して、複数のサブユニットに属するアミノ酸残基で構成される局所構造にも適用できるようにした。