hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
シングルショット縦方向位相空間測定のためのチェレンコフリングカメラの開発

チェレンコフ光は光量が多いため、空気での波長分散の影響を抑制するために検出器の前段にバンドパスフィルタ等を設置しても、十分な光量を得られることが分かっていたが、今回実験的にそれを確認することができ、また縦方向位相空間測定時に課題となる光輸送路での時間分解能を評価することができた。100フェムト秒以下の極短バンチを生成する加速器の性能向上のためには、加速前のビームパラメータを把握することが必要不可欠である。本研究では、チェレンコフ光の放射角と電子ビームのエネルギーの間に強い相関関係があることを応用し、従来よりも高いビームエネルギーに対応できる縦方向位相空間測定システムの開発を目指して研究を行った。測定エネルギー範囲の拡張は、使用するラジエーターの屈折率を最適化することで実現できることが示唆された。また光検出器までの輸送に関しては、原理的に発生したチェレンコフ光すべてを輸送することが可能な光学系を開発・評価し、その性能を確認することが出来た。ミラー等の設置誤差に対する許容量が大きな光学系で、チェレンコフ光を輸送することが可能になれば、ミラー等の精密な位置調整機構が不要となり測定システムを容易に設置することが可能となるため、設置誤差に対するトレランスが大きな測定光学系の検討を進めていく。平成28年度に計画していた、チェレンコフリングカメラの測定実験に向け、チェレンコフ光の分光実験及び光輸送系の評価を進めるとともに、数値計算による測定誤差やアラインメント制度について検討行う。これらの評価・検討を早急に行った後にチェレンコフリングカメラをビームラインに設置し、その性能確認を行い本課題の目的を達成する予定である。加速器科学次年度使用額が生じた理由は、チェレンコフ光をストリークカメラまで輸送する光学系の検討が若干遅れ、実験装置の準備を次年度に延長したためである。チェレンコフ光を計測ステーションまで輸送する光学系を再検討した結果、従来の平面ミラーのみを用いた光学系に比べて、一部円錐ミラーを導入した光学系が望ましいとの結果が得られたため、光学系の構成を変更したことなどから、当初の研究計画から若干遅れが生じている。これらの理由から、測定システムが未完成であるため未使用額が生じた。当初の計画通り実験装置の構築に充当する。当初の計画通り測定システムの構築と学会発表等の経費に充当する。
孤立アト秒パルスの回折限界集光と世界最高強度 XUV 場発生

Schwarzschild光学系によるアト秒パルスの極限集光を実現すべく,40 nm域において極端紫外光用ミラーの開発を行い,最大反射率38 %を有するSiC/Mg多層膜ミラーを実現した.ミラーの反射帯域幅は500アト秒のパルス幅をカバーすることができ,反射率,バンド幅共にアト秒レーザーを集光する極限光学系に十分使用できる多層膜ミラーを製作することに成功した.またGW級の瞬間パワーを持つアト秒軟X線パルスを実現するための高出力励起レーザーの開発を行った.シュバルツシルト光学系に採用する多層膜材料の検討を行った.光学反射率計算Layer by Layer法を用いて様々な物質対における光学反射率を計算し,中心波長40 nm近辺における高反射率な多層膜材料の探索を行った.透明な物質が存在しないEUV領域で高反射率を得るには,できるだけ吸収が小さく,且つ屈折率の差が大きい物質対を選択する必要がある.理論計算を重ねることで50 %超える反射効率が期待できる物質対を複数見いだすことに成功した.次にマグネトロンスパッタ装置を使用し候補材料を用いた多層膜ミラーの成膜実験を行った.作成した多層膜の周期構造の評価には,X線回折装置(XRD)を用いた.XRDは周期長や多層膜形成の有無のデーターを与えるが,実波長における多層膜反射率を評価する事はできない.そこで試作した多層膜ミラーを理研で稼働中の高次高調波光源を用いて反射率評価を行った.測定結果より,SiC/Mgミラーにおいて40 %,Cr/Mgにおいても30 %を超える反射率を実現することに成功した.高次高調波発生用の二波長合成レーザー場生成のため,パラメトリック増幅段,及び電場シンセサイズ用マッハチェンダー干渉計の構築を行った.CWレーザーをマッハチェンダー干渉計内に通し,干渉イメージを計測することで,遅延光路に起因する二波長間のジッター計測を行った.さらに得られたジッター情報を元に二波長レーザー間の相対位相をアクティブフィードバックすることで,実験計画通り相対位相差50 mradを達成した.XUVミラーの材料候補であるSiC/Mg, Cr/Mg, Sc/Siの三種類の多層膜ペアーを各種成膜条件下において製作し,分子研UVSOR BL5Bを用いて実波長における反射率測定を行った.計算反射率には劣るもののSiC/Mgにおいて40 %近い反射率と2eVを超えるバンド幅を得ることに成功した.得られたバンド幅は500アト秒以下のパルス幅をカバーすることができる帯域量であり,反射率,バンド幅共にアト秒レーザーを集光する光学系に十分使用できる多層膜ミラーを製作することに成功した.一方,アト秒レーザーにおいてフーリエ限界パルスを実現するには,ミラー帯域だけでなく多層膜ミラーの反射位相を制御する必要がある.そこでTEY (Total Electron Yield)法を用いて製作した多層膜ミラーの反射位相の評価を行った.放射光による反射率測定の際,反射光強度と同時にミラー表面からの光電子の量を測定する.光電子の脱出深さは1 nm程度で,その量はミラー表面の光強度に比例する.また,ミラー表面には,入射光と反射光からなる定在波が生じており,定在波の節や腹の位置はミラーの反射位相により変化する.これら2つの関係を用いて,ミラーの反射位相を推定することができる.TEY法から得た反射位相は数値計算により求めた設計値と良く一致しており,作製したSiC/Mg多層膜ミラーにおいて,ほぼ設計通りの反射位相スペクトルが得られることが明らかになった.さらに,測定した反射位相,ミラー帯域,および理研において稼働中のアト秒レーザーのバンド幅を用いて本ミラーを組み込んだシュバルツシルト光学系により取り出すことができるアト秒パルスの時間プロファイルの評価を行った.放射光を用いた実波長におけるミラー効率評価により,シュバルツシルト光学系に採用する多層膜材料及びパラメーターの決定まで完了し,現在ミラペアーの成膜段階にあることから,おおむね順調に進んでいると考える,またTEY法により当初予定していなかった多層膜ミラーの反射位相スペクトルを実験的に決定できたことは,分散に敏感なアト秒パルスを取り扱う上で非常に重要な情報となる.一方,理研にて取り組んできたアト秒パルス生成用の2波長合成レーザー場発生装置の再立ち上げ,及び高安定化も全て完了した.東北大多元研にて,一昨年度より評価を続けてきた多層膜ミラーの蒸着実験を行った.極紫外(XUV)用のSchwarzschild型集光ミラーでは,光学系を構成する多層膜凹凸面ミラー上の動径座標に依存して光線の入射角が変化する.このため,動作波長において高スループットを得るには,多層膜ミラーの周期長を入射角の変化に応じ制御し,ミラー全面でBragg反射をおこす必要がある(周期長分布制御).これらを実現するため,ミラー基板が自転・公転運動を行うマグネトロンスパッタリング装置に適用可能な,多層膜ミラーの周期長分布制御機構を開発した.Schwarzschild対物ミラーに必要となる回転対称な周期長分布を得るため,ミラー基板は成膜装置内で自転及び公転運動を行う.また.スパッタターゲットと基板間には遮蔽板を配置した.制御機構は多元研技術室と共同で開発し,マグネトロンスパッタ装置(アネルバSPL-500)に組み込んだ.制御機構の評価のため、異なる周期長分布を持つMo/Si多層膜ミラーを作製した.基板の公転運動は,成膜装置の配置を基に解析的に速度関数V(θ)を求め,公転軸のモータを駆動することで制御した.成膜後X線小角

散乱により周期長のミラー面内分布を計測した.分布制御をしない場合、周期長は2次関数的に変化し最外周で2.2%減少した.この結果を基に速度関数を決定し,面内均一な周期長分布,および曲面ミラーに必要な2次関数的分布の試料を作製した。開発した制御機構により、0.1%の厚さ精度で周期長を制御できることが明らかになった.結果,アト秒パルス集光に最適化されたミラー成膜を行う事に成功した.Schwarzschild光学系によるアト秒パルスの極限集光を実現すべく,40 nm域において極端紫外光用ミラーの開発を行い,最大反射率38 %を有するSiC/Mg多層膜ミラーを実現した.ミラーの反射帯域幅は500アト秒のパルス幅をカバーすることができ,反射率,バンド幅共にアト秒レーザーを集光する極限光学系に十分使用できる多層膜ミラーを製作することに成功した.またGW級の瞬間パワーを持つアト秒軟X線パルスを実現するための高出力励起レーザーの開発を行った.研究成果を大きく左右するシュバルツシルト光学系用多層膜ミラーの設計には一定の目処が立っており,おおむね順調に進んでいる.またシュバルツシルト光学系を保持するミラーホルダは東北大多元研技術室で設計,構築が進んでいる.実験室の移設が行われたため,稼働中の二波長合成レーザー場発生装置を解体,再立ち上げを行った.その為,高次高調波発生用ビームラインの構築が予定より遅延しているが,研究の進捗には大きな影響を与えないと思われる.東北大にて製作中の特別設計のミラーホルダーに成膜された多層膜ミラーを組み込みシュバルツシルト光学系の立ち上げを行う.また開発されたシュバルツシルト光学系によるアト秒パルスの集光実験に取り組む.レーザー工学実波長による反射率計測からSiC/Mg, Cr/Mg, Sc/Siをシュバルツシルト光学系への多層膜コート材料の候補として採用する予定であるが,現在の設計では500アト秒のパルス幅を確保できる反射率帯域が確保されていないため,数値計算からミラーの広帯域化を検討する.また放射光施設(分子研UVSOR)を用いることで連続波長によるミラーの反射率評価を行う.高強度アト秒パルス発生においては,速やかに高次高調波発生用ビームラインの構築を進めると共に,発生したアト秒パルスの出力安定度の向上に取り組む.他予算からも本研究について補助が得られた為,本研究費から拠出する予算を抑えることができ,結果余剰金が発生した.他予算からも本研究について補助が得られた為,本研究費から拠出する予算を低く抑える事ができ,結果余剰金が発生した.ミラー成膜の為の多層膜材料,及びレーザー用光学部品を購入予定.本研究課題の実験装置に取り付けている真空排気装置が故障した為,それらの修理費用として使用する予定.
戦略的カスタマイゼーションのための意思決定モデルの開発とその解析

本研究では、消費者一人ひとりの個別のニーズに対応して多様な製品を提供しようとする「カスタマイゼーション」について、主に競争下における企業戦略の観点から意思決定を支援するためのモデルをゲーム理論を用いて構築した。従来の研究は、カスタマイゼーションの対象を製品企画や価格決定の枠組みに絞ったものが大半であるが、ここではそれを流通や広告といったマーケティングの諸活動にまで拡張して、幅広く検討を行った。モデル分析によって得られた様々なゲーム理論的示唆を通じて、企業が戦略的にカスタマイゼーションを提供する際の意思決定に多くの新たな知見を与えられたと考えている。交付申請書に記載した研究実施計画に基づき本年度は、企業が既に提供している「コア製品」から拡張する形でカスタマイゼーションを実施することに関する理論的知見を得るために、ゲーム理論を用いたモデルの作成とその解析を行った。結果として主に以下の具体的成果を得ることができた。(1)品質等によって差別化される垂直差別市場において、コア製品をもとにして新製品を提供する場合の品質・価格競争を分析し、各企業のコア製品の品質の関係によっては、コア製品の存在を仮定しない従来研究における「高品質優位性」や「先手優位性」といった定説が覆る可能性が存在することを示した。(2)顧客の嗜好に合わせて差別化する水平差別市場において、コア製品をもとに新製品を投入する場合のポジショニング競争について分析し、コア製品のポジションの関係及びリポジショニングの費用構造によっては、ニッチな製品の方が高い利潤を得る場合があり、コア製品を仮定しない従来研究における定説を覆す可能性が存在することを示した。これらは既に論文にまとめ、現在海外学術雑誌に投稿中または投稿予定となっている。また本年度は、交付申請書において次年度以降の実施計画として記載した内容の一部についての基礎的な検討を併せて行った。具体的には、流通戦略におけるカスタマイゼーションについて、カスタマイズされたプライベートブランドの提供に伴う製造業者と小売業者との戦略的相互作用をゲーム理論的にモデル化することの検討を行った。また、カスタマイゼーションを実施する上でのサプライチェーン・マネジメントに関する意思決定の検討準備として、非対称的に水平差別化された製品間での提携の安定性とその利益配分について、先行研究(自身による平成24-26年度の科研費課題における成果も含む)をより一般化したモデルを作成し、検討を行った。「研究実績の概要」の項に記載したように、今年度に計画していた「コア製品をもとにしたカスタマイゼーション」については、非常に興味深い知見を得ることができ、一定の成果を挙げることができたと考えている。しかしながら、論文の公刊までには至っておらず、その意味では期待以上の進捗をしたとは言い難く、引き続きの取り組みが必要であると考えている。一方で、やはり「研究実績の概要」の項に記載したように、本年度は次年度以降の計画の事前検討という形で、次年度の研究の円滑な導入に向けて準備を進めることができた。これらの点を総合的に勘案し、概ね順調に進展しているとの自己評価を行った次第である。交付申請書に記載した研究実施計画並びに昨年度の進捗状況を踏まえ、本年度は具体的に以下の研究成果を得ることができた。1.「コア製品をもとにしたカスタマイゼーション」に関しては、前年度に引き続き垂直差別市場での新製品の提供に関するモデル分析について拡張研究を行った。具体的に、コスト構造に関する仮定を一般化したモデルを作成して均衡分析を行った結果、これまでに得られた多くの結果についてその頑健性を確認することができ、大きな成果を得ることができた。2.主に次年度に実施を予定している「サプライチェーン・ネットワーク上の企業間の連携」については既に検討を開始しているが、「非対称的に水平差別化された企業間での提携の安定性」について、任意の企業数のもとでの安定性に関する十分条件の導出に成功することができ、大きな成果を得ることができた。3.「カスタマイズされたプライベートブランド(PB)提供に伴う製造業者と小売業者との戦略的相互作用に関するゲーム理論的分析」についても、前年度より継続して実施し、PBとして単一製品を提供した場合と、カスタマイズ製品を提供した場合のそれぞれについて、両者のコーディネーションが成立するための条件を解析的に導出することができた。4.今年度の実施計画の一部である「広告戦略(共創活動など)としてのカスタマイゼーション」や「プラットフォーム企業におけるカスタマイゼーション」についても進捗を行い一定の成果を得ることができた。さらにカスタマイゼーションのサプライチェーンに関連した研究(上述)について新たに、稀少品に関する生産マネジメント、ライセンスの戦略的供与、などに関する研究に着手した。なおこれらの研究成果のうち、3.については海外学術雑誌に既に掲載済み、1.と2.についてはそれぞれ現在投稿中及び投稿準備中である。「研究実績の概要」の項に記した4つの項目について、本年度は項目3.においてその成果が海外学術雑誌にて公刊され、また項目1.と2.について現在投稿中および投稿準備中ということで、研究は大きく進捗したと考えている。加えて、残る項目4.については主に次年度に実施を計画している課題に関する検討準備に相当するものであり、その円滑な導入に向けてやはり順調に進んでいることを示すものである。ただし項目1.と2.についてはまだ論文の公刊までには至っていないことから、期待以上の進捗をしたとまでは言えない。そういったことを総合的に勘案して、おおむね順調に進捗しているとの自己評価を行った次第である。

交付申請書に記載した内容ならびに昨年度の進捗状況を踏まえ、本年度は具体的に以下の成果を得ることができた。1.昨年度に研究成果を得ることのできた「コア製品をもとにしたカスタマイゼーション」、及び「サプライチェーン・ネットワーク上の企業間の連携」について、後述のようにそれぞれ論文にまとめることができ、いずれの論文も掲載または要請に基づき改訂中のステータスまで進めることができた。2.主に今年度の実施予定であった、「プラットフォーム企業のカスタマイゼーション」については、まずネットワーク外部性が非対称であるプラットフォーム企業間の製品ポジショニングの競争について均衡分析を行い、従来研究で得られていた対称な企業間による結果とは異なり、後手優位となる可能性が多々存在するという示唆を得ることができた。さらに、前年から着手した、稀少品に関する生産マネジメントについても、独占企業の多期間にわたる価格・生産戦略についての理論モデルを構築し、消費者の稀少性に対する諸パラメータに依存した最適戦略について、解析的な結果を導出することができた。3.「広告戦略(共創活動など)としてのカスタマイゼーション」については、プラットフォーム企業が個々の消費者と商品企画を進めるプロセスについて、ゲーム理論によるモデル化を進めた。加えて、消費者自らが金銭的インセンティヴを持たずに自主的に広告を行う「アンバサダー・マーケティング」についてのモデル化に着手した。これらについては期間内までに均衡分析を得るまでには至らなかったが、研究期間終了後も引き続き検討を進める予定である。なおこれらの成果について、今年度は2本の論文が海外学術雑誌に掲載され、2本の論文が現在、要請に基づき改訂中、さらに2本の論文が現在審査中のステータスとなっている。また、関連の内容で国際・国内学会発表も行った。本研究では、消費者一人ひとりの個別のニーズに対応して多様な製品を提供しようとする「カスタマイゼーション」について、主に競争下における企業戦略の観点から意思決定を支援するためのモデルをゲーム理論を用いて構築した。従来の研究は、カスタマイゼーションの対象を製品企画や価格決定の枠組みに絞ったものが大半であるが、ここではそれを流通や広告といったマーケティングの諸活動にまで拡張して、幅広く検討を行った。モデル分析によって得られた様々なゲーム理論的示唆を通じて、企業が戦略的にカスタマイゼーションを提供する際の意思決定に多くの新たな知見を与えられたと考えている。「現在までの進捗状況」の項に記載したように、今年度の研究成果に関する論文の公刊に向けては今後とも引き続き推進していくことが不可欠であり、状況に応じては追加研究が必要となる可能性もあると考えている。一方で、交付申請書において来年度以降の研究計画として記載した内容に関しては、「現在までの進捗状況」の項に記載した事前検討をもとに、流通戦略や広告戦略としてのカスタマイゼーションにまで検討範囲を拡げようとする交付申請書の内容を変更することなく推進していきたい。
ダイヤモンド複合体アンビルによる鉄合金融体の超高圧下粘性測定法の開発

非常に硬く、X線透過性に優れた性質を持っているダイヤモンド/SiC複合体を用いたアンビル製造法を確立し、X線落球法による超高圧下粘性測定法の技術を開発した。ダイヤモンド/SiC複合体アンビルを使った高温高圧実験により、最大2000°C、32 GPaまでの温度圧力発生に成功した。X線落球法による高温高圧下での鉄-硫黄系融体の粘性測定を行い、得られた高精度の粘性データから地球中心核の外核の粘性を決定した。本研究は、研究代表者らが開発、実用化を進めているダイヤモンド-SiC複合体アンビルを使って、これまで到達できなかった超高圧条件(30GPa以上)で、これまで測定不可能であった鉄-軽元素系融体の粘性測定法を確立することを目的とする。本年度は大型サイズのダイヤモンド-SiC複合体アンビル作成のための技術開発を行い、放射光を使って性能を評価した。またアルミナコーティング用スパッタ装置を立ち上げ、粘性実験のための予備実験も行った。1.大型アンビル作成技術の開発一辺26mm角立方体の大型アンビル作成のため、合成条件の最適化を行った。これまではHIP装置処理の際に割れることが多かったが、SEM分析を行った結果、酸素が十分に抜けていないことがわかった。このため、チタンを反応カプセル中に入れて合成した結果、酸素はほとんど取り除かれ、さらにHIP処理後も割れずにアンビルを作成することができた。また、作成された26mm角立方体アンビルを使ってSPring-8で高圧発生試験を行った。実験試料にNaClとMgOの混合粉末を用いて圧力を測定したところ、同サイズの超鋼アンビルでは到達できない32GPaの超高圧力発生に成功した。2.チアルミナコーティング技術の開発回転ステージ付きスパッタ装置を立ち上げ、真空度、RFパワー、窒素ガス流量、回転ステージ速度の条件を最適化することにより、アルミナをレニウム球体表面に数Åの厚さでコーティングすることに成功した。さらにコーティング球を鉄融体中に入れて高温高圧実験を行った結果、これまで不可能であった2000°C、15GPaの高温高圧条件下においても融体と反応せずに保持することができた。本研究では、超高圧発生を可能にするダイヤモンド-SiC複合体アンビル作成の技術開発と、粘性測定のための高温高圧実験技術の開発を進めており、本年度はダイヤモンド-SiC複合体アンビルの高品質化と、高温高圧実験セルの開発を中心に行った。1.ダイヤモンド-SiC複合体アンヒルの高品質化これまで行ってきた技術開発により、一辺14mm角立方体サイズのダイヤモンド-SiC複合体アンビルについての作成法は確立できたが、高圧発生試験の結果、個体によってアンビル強度に差があることがわかった。製造過程の見直しと分析を行ったところ、原料となるダイヤモンド、Si、SiC粉末に不純物が混入していることが判明し、これを除去する技術を開発することによって安定した強度のアンビル作成が可能になった。また昨年度、一辺26mm角立方体サイズの大型ダイヤモンド-SiC複合体アンビルの作成に成功したが、合成の際の酸素混入によってアンビル加工時に割れてしまう問題があった。これについては合成の際の真空度の向上、脱酸素剤の添加、アンビル研磨加工法の改良などを行うことで、歩留りに向上が見られている。2.高温高圧実験セルの開発本研究の目標である1500°C以上の高温条件では、実験圧力を計測するためのマーカー試料(NaCl、MgO)の結晶粒の成長によって、通常利用される1次元X線回折測定ではマーカー試料の回折線を観測できず圧力値を計測することができない。そこで単色X線とイメージングプレートを組み合わせた2次元X線回折測定を採用し、さらにマーカー試料の粒成長が起こっても回折線が検出可能な実験セルの開発を行った。試料にNaClとMgOを用いて実験を行った結果、12GPa、1500°C以上でNaClは融解したが、MgOの回折線は観測することができ、1750°Cの高温まで検出することに成功した。超高圧発生を可能にするダイヤモンド-SiC複合体アンビル、1700°C以上の高温発生を可能にする高圧セル、および落下球実験用のアルミナコーティングマーカー球作成の技術開発を行い、鉄合金融体の粘性実験を行った。1.アンビル原料となるダイヤモンド、Si、SiCの純度、粒径や、反応容器中の酸素濃度、真空度などの条件を変えて最適化し、より高圧高温下で安定なダイヤモンド-SiC複合体アンビルを作成した。高圧高温発生試験を行った結果、14mm角立方体サイズにおいて22GPa、1700°C以上の高圧高温条件においても割れないアンビル作成が可能になった。2. SPring-8の放射光とマルチアンビル型高圧装置を使って、1700°Cを超える超高温下においても実験可能な高圧セルを開発した。

ヒーター材料にランタンクロマイト、およびTiB2を用いた加熱方式の開発と、ヒーターを安定に加熱するための電源制御ソフトウエアを改良することにより、どちらのヒーター材料においても最大2000°Cまでの超高温実験が可能になった。3.本研究で導入したセラミックス成膜装置を使って、落下球実験用のアルミナコーティングマーカー球を作成する技術を開発した。成膜装置の条件(真空度、印加電力、アルゴンガス流量)を最適化することにより、3種類の金属球体(Ir、Pt、Re)表面にほぼ均等の厚みでアルミナをコーティングすることが可能になった。しかし、純鉄融体の実験においては10001300°C付近でいずれの金属種のマーカー球も溶解してしまう課題が明らかになった。鉄-硫黄系融体においては1750°Cまでの粘性実験を行い、得られた活性化エネルギー、活性化体積を用いて地球外核の粘性率について評価した。
マウス胚性未分化細胞を用いる遺伝子トラッピング

突然変異体の解析は生命現象を解明する上での手がかりとなり、変異体の集積量はその分野の研究に大きな影響力を与える。哺乳動物に於いてもクロ-ニングされた機能未知な遺伝子に付いてその機能を解析するための実験系は開発されつつあるが、ある現象に関わる未知遺伝子を探索するための方法の開発が大きな課題として残されている。無論この様な方法は遺伝子と表現型を直接結び付け得るもの出なければなない。導入DNAの染色体への無作為な組み込みを利用した挿入変異体の作成ー導入DNAをプロ-ブにした挿入部位遺伝子の同定が注目されるが、その頻度は10゚に1程度の頻度であり、これをマウス個体あるいは胚について行うことはできない。マウス4日胚より得られる胚性未分化細胞(ES細胞)が培養でき、ES細胞由来の子孫マウスの得られることは、マウス個体を1ケ1ケの細胞として取り扱えることを意味し、培養下では選別も可能である。そこで(1)ES細胞にLacZ遺伝子をレポ-タ-遺伝子として導入し、(2)ES細胞をin vivo,in vitroで分化させレポ-タ-遺伝子を特異的に発現するものを予備的にスクリ-ニングし、(3)キメラマウスを作成して特異的発現を解析、(4)ホモ変異マウスを作成して表現型を解析、(5)挿入部位遺伝子を導入DNAをマ-カ-として同定・解析することを試みることとした。文年度は(1)効率よくジ-ントラップを起こすためのベクタ-の改変を重ねると共に、(2)同ベクタ-を導入したES細胞を収集し、(3)in vitro.in vivoの分化系を用いLacZ発現様式を解析、(4)一部キメラマウス作成による検討を行った。
音声に特化したリスニングテスト・教材の開発

音声学的な知覚・認識能力を適切に判別するテストを作成するための基礎調査として,従来型のリスニングテストがこれらの能力をどの程度予測するのか調査を行った。1つ目のディクテーション・インタヴュー課題では従来型のリスニングテストで同程度の習熟度と判定された学習者間では,ある程度の傾向は見られるものの異なる特性も見られた。単音節語の語頭の子音のみを入れ替えたミニマルペア識別課題では,正答率についてはそれほど大きな差は見られないものの,反応時間においては学習者間・課題間に大きな差が見られた。これらの結果により従来型のリスニングテストは子音の識別能力を弁別できないことが明らかになった。本年度は、文献調査等を中心に英語のリスニングの構成要素の洗い出しに着手した。それと同時に、これまで行なってきたリスニングにおけるポーズの効果について、調査結果をまとめ、公表することに勤めた。菅井・神埼・山根の共同研究において英文の適切な位置にポーズを挿入することの効果はこれまでにも報告してきたが、効果が現れるポーズの長さについては、まだ未報告であった。初中級から中級の日本語母語英語学習者を対象に、文章が不自然にならない位置でかつ、ワーキングメモリの容量に収まると考えられる7音節程度の位置にポーズを置き、その長さを6段階(200msから700ms)に操作した課題を用いたリスニングテストを実施し、その影響を調査した。その結果、450ms以上の長さのポーズを置くことが、学習者のリスニングを助けることがわかった。この調査結果は、本研究課題の主題である、リスニング力の構成要素のなかの、超分節要素のひとつとして、非常に重要な位置を占めるものであり、意味のある結果を得られたと考えている。ただし、この調査はクラス規模で行ったものであるので、今後は、他の音声要素と共に、少数の実験協力者を対象により詳しく調査・分析を進めていく予定である。なお、本結果については、ことばの科学会オープンフォーラム2010「第二言語習得とワーキングメモリ」のシンポジウムにて発表するとともに、現在国際ジャーナルに投稿中である。本年度は,音声学的な知覚・認識能力を適切に判別するテストを作成するための第1段階として,学習者がリスニングの学習過程において直面している問題を洗い出すことを目的とし,以下の手順で調査を行った。まず,いわゆる同程度のリスニング能力の学習者を抽出するための30問のテスト(英検2・準2・3級の問題から60問を選び実施し,Rasche-Modelに基づき30問を抽出)を作成し,そのテストにおいて同じレベルと判定された上位群(27点)・下位群(12点)各3名の実験協力者を対象に,ディクテーション課題およびインタヴューを行った。ディクテーション課題からは,予想されたとおり,ある程度の傾向(上位群:内容語はほとんど聞き取れている,聞き逃しは機能語に集中している,下位群:音声レベルの聞き間違いが多い,音声変化に対応できていない)は見られたものの,同レベルと判定された学習者であっても,それぞれ異なる特性が見られた。この結果から,本課題の基本的なテーマである,リスニングを構成する音声知覚能力の切り分けというのは重要な意味を持つことが確認された。また,インタヴューによって,学習者のレベルにかかわらず,音声について十分な教育を受けた経験がなく,細かな指導を行うことの意義も最確認された。また,下位群のインタビューからは特に,音声の知覚の自動化が十分に進んでおらす,単純なディクテーション課題で会っても,処理速度が追いついていない可能性も見ることができた。今年度も,前年度に引き続きリスニング力の構成要素としての音声・音韻の知覚・認識を弁別するテストを作成するという最終目標へのステップとして,従来型のリスニングテストがこれらの能力をどの程度予測するのか調査を行った。特に,ボトムアップ処理の根幹をなす音素の知覚能力について調査を行い,語強勢の知覚についての調査を進めている。子音の知覚に関しては以下の手順で調査を行った。まず,従来型のテストでは弁別できない音声・音韻知覚能力を測定するという前提を満たすために,英検の過去問30問からなるリスニングテストを実施し,同程度のリスニング力とされる実験協力者を選別した。次に,その協力者に対し語頭の子音のみを入れ替えた17のミニマルペア(例:/bat/, /vat/)を用い正答率・反応時間を測定する課題を行った。その結果,正答率についてはそれほど大きな差ではないものの,反応時間においては学習者間・課題間に大きな差が見られた。次に語強勢の調査については,音素の知覚と同様の手順で実験協力者を選別し,単語レベルでの語強勢の知覚,キャリアセンテンスに挿入された語の強勢の知覚について調査が進行中である。

現時点のデータからは音素の知覚同様,従来型のリスニングテストでは語強勢の知覚能力については予測できていないという結果が見られそうであるが,詳細な結果については現在分析中である。音声面の能力を識別するためのテストの作成までは到達できなかったが,今回の調査によって,これまでのリスニングテストでは音声・音韻の知覚・認識といったリスニングの構成能力については弁別できないということが明らかになった。もちろんこれはいわゆるリスニングテストを批判するものではないが,音声に特化したリスニングテストを作成することにより,学習者が躓いている要因を具体的に特定し,より効果的な学習に結び付けられる可能性が示された。昨年度,従来型のリスニングテスト(英検等の内容理解を中心とするもの)で同程度と判定される英語学習者であっても,音声の知覚などの構成要素については学習者間でその能力に違いがある可能性が示された。今年度はその結果をふまえ,更なる調査を行った。具体的には,去年度と同様,英検を元に作成したリスニング力テストを行い,従来型のテストで同じレベルと判定される学習者を選別した。そして,そのテストに置いて同じレベルと判定された学習者に対し,子音知覚の能力を判定する調査を行った。実験課題は,過去の調査により日本語母語EFL学習者にとって判別が難しいとされている子音を選び,単音節語/_ad/の頭にその子音を入れて単音節語課題を作成した。その音節をText toSpeechソフトを用いて音声化し,刺激音を作成した。実験は,刺激音を聞き取りの難しいminimal pairにする形で,心理学実験ソフトSuperLabを用いておこない,その聞き取りの正解率と反応時間が測定された。実験の結果,前出のテストでは同じレベルと判定されているにも関わらず,全体の正解率や各子音の正解率も学習者間でかなり違いがあり,反応速度についても同様に学習者間でかなりの違いが見られた。この結果が示唆することは,やはり今までのリスニングテストでは音素の知覚といった下位要素は判別できていないことということであり,このような能力を正確にはかることが出来ればより適切なリスニング指導・学習にもいかせるのではないかという当初の目的に一歩近づくことが出来た。当初の想定よりも実際に研究を進めるうちに測定したい内容がより多く出てきており,調査準備等に多くの時間を要しているため。25年度が最終年度であるため、記入しない。実験課題作成などに予想以上に時間がかかり,思うように調査を進めることが出来なかった。大きな変更は現時点では考えていないが,研究の対象の焦点を少し狭くし,調査内容をより精緻なものにする可能性が出てきた。これについては,今年度前半の調査結果を見て方針を決定する。当初の計画では,テスト・教材の作成までをもくろんでいたが,あと一年で,テストを作成までを目標とし,テスト作成の元となる基礎データをしっかりと収集したい。
川崎病に対するCOX-1阻害薬の抗血小板作用に関する適正投与法の検討

アスピリンの抗血小板作用を基にした、COX-1阻害作用を有するフルルビプロフェンの川崎病に対する効果的な投与設計の方法論を開発することを目的に検討した。その結果、経口剤においては、ガイドラインの1回常用量を1日2回以上、投与することで十分な抗血小板作用が得られることが示された。さらに、小児を対象としたフルルビプロフェン経口剤および貼付剤の最適な抗血小板作用を発揮させるための投与設計法の方法論を構築することができた。川崎病は小児慢性特定疾患に指定されている難病であり、その急性期治療の目標は冠動脈瘤の発症を防ぐことにある。標準療法として、アスピリンや免疫グロブリンの併用療法が行われる。しかし、対象が小児であるため、アスピリンによる肝障害の誘発や、ライ症候群発症の危険性のため、インフルエンザ流行期には使用できないなどの問題がある。この場合の代替薬としてフルルビプロフェンが用いられているが、アスピリンと比べて、フルルビプロフェンにおける治療効果は低く、臨床上問題となっている。また、フルルビプロフェンの投与量は、成人における消炎鎮痛作用から算出されているため、必ずしも適切とは言い難い。そこで、本研究では、フルルビプロフェンの抗血小板作用に対する薬力学および薬物動態学に基づく、薬効解析モデルを作成することにより、川崎病患児に対する効果的かつ適切なフルルビプロフェンの投与設計の方法論の開発を目的に検討した。まず、予備調査として、川崎病罹患時のフルルビプロフェン使用に関する実態を検討した。そして、フルルビプロフェンの薬物濃度と血小板凝集抑制率との関連性についてin vitroおよびin vivoにて検討した。その結果、フルルビプロフェン濃度と血小板凝集抑制率の間に濃度依存性が認められた。さらに、in vitroおよびin vivoにおいて、血小板に対するフルルビプロフェンの反応性は同等であることが示された。また、健常成人にフルルビプロフェン錠を40mg単回投与した場合、投与後8時間の血小板凝集抑制率は高値を示し、1日3回の用法で効果的なフルルビプロフェンの抗血小板効果を期待できる可能性が示唆された。標準療法として、アスピリンや免疫グロブリンの併用療法が行われているが、アスピリンによる肝機能障害や、ライ症候群発症の危険性のためインフルエンザ流行期にはアスピリンを使用できない等の問題がある。この場合の代替薬としてフルルビプロフェンが使用される。フルルビプロフェンは抗血小板作用の適応を有しておらず、投与量は成人における消炎鎮痛作用から算出されているため、必ずしも適切とは言い難い。そこで、本研究では、フルルビプロフェンの抗血小板作用に対する薬効解析モデルを作成することにより、川崎病患児に対する効果的かつ適切なフルルビプロフェンの投与設計の方法論の開発を目的に検討した。当該年度では、フルルビプロフェンとアスピリンの抗血小板作用の比較に基づく最適投与法と、フルルビプロフェンの貼付剤を用いた場合の投与法について検討した。アスピリンの常用量を繰り返し投与した場合の定常状態におけるトラフの血漿中TXB2生成阻害率は95%であり、これまでの報告と同様の結果が得られた。そのため、この時の血小板凝集抑制率を測定し、十分な抗血小板作用が得られる値(基準)として設定した。この値を利用し、フルルビプロフェンの最適な薬物投与法を検討した結果、用法が効果に与える影響が非常に大きく、1日2回以上の投与回数が必要であることが示唆された。さらに、フルルビプロフェンの貼付剤を用いた投与法においては、薬力学的パラメータは前年度の結果を、薬物動態学的パラメータは既報告の血漿中濃度推移から算出した結果を用いて、血小板凝集抑制率をシミュレーションした。その結果、1回に10枚以上貼付しなくてはならず、現在利用可能な貼付剤のみで効果的な血小板凝集抑制率を得ることは臨床的に難しいことが示された。川崎病は小児慢性特定疾患に指定されている難病であり、冠動脈瘤を合併することがある。その標準治療薬としてアスピリンが用いられるが、肝機能障害やライ症候群発症の危険性のためインフルエンザ流行期にはアスピリンを使用できない等の問題がある。この場合の代替薬としてフルルビプロフェンが使用されるが、抗血小板作用の適応を有していない。そこで、本研究では、フルルビプロフェンの抗血小板作用に対する薬効解析モデルを構築することにより、川崎病患児に対する効果的かつ適切なフルルビプロフェンの投与設計の方法論の開発を目的に検討した。当該年度では、小児を対象としたフルルビプロフェンの貼付剤の投与法およびフルルビプロフェンの適切な投与設計のための方法論の開発について検討した。小児におけるフルルビプロフェン貼付剤投与時の血漿中濃度推移のデータを得ることができなかったため、注射剤投与時の小児/成人比を用いて小児の薬物動態学的パラメータを算出した。そして、薬効解析モデルを考案し、貼付剤の最適投与法について検討した結果、1回4枚(40 mg、10×14 cm)、1日2回、または1回6枚、1日1回の投与法であることが示された。ただし、3歳児の体表面積では1日9枚までしか貼付できず、1日1回では貼付ローテーションを行えないことが示唆された。

そこで、小児におけるフルルビプロフェンの適切な投与設計を検討した結果、貼付剤1回4枚1日2回、経口剤1回1.3 mg/kg 1日2回、および経口剤1回1.3 mg/kg 1日1回朝と貼付剤1回3枚1日1回夜貼り替えの3種類の投与法が有用であることが示された。本研究では、フルルビプロフェンの経口剤および貼付剤を用いた場合の、小児および成人に対する適切な投与設計法の方法論を確立することができた。今後、患者背景を基に本方法論を利用した個別の投与設計を実施したい。アスピリンの抗血小板作用を基にした、COX-1阻害作用を有するフルルビプロフェンの川崎病に対する効果的な投与設計の方法論を開発することを目的に検討した。その結果、経口剤においては、ガイドラインの1回常用量を1日2回以上、投与することで十分な抗血小板作用が得られることが示された。さらに、小児を対象としたフルルビプロフェン経口剤および貼付剤の最適な抗血小板作用を発揮させるための投与設計法の方法論を構築することができた。平成26年度の当初の研究実施計画に則り、研究を遂行できた。現在は、研究成果を論文公表するため、論文投稿および投稿準備を行っている。医療薬学現時点においては、当初の研究計画通りに概ね順調に進展してきた。平成27年度においても、実施計画通りに研究を遂行していく予定である。また、平成27年度は、これまでの研究成果を多く公表していくため、準備している。平成25年度の当初の研究実施計画に則り、研究を遂行できた。さらに、現在、論文公表のための準備を行っている。また、研究実施計画3.フルルビプロフェンにおける抗血小板作用に関する薬効解析モデルの構築において、抗血小板作用の指標として、血小板凝集抑制率に加え、血漿中トロンボキサンB2生成阻害率についても検討した。平成25年度において、当初の研究実施計画通りにおおむね順調に進展した。そのため、平成26年度においても、当初の実施計画通り、フルルビプロフェンとアスピリンの抗血小板作用の比較に基づく最適投与法の構築を中心に研究を展開する。さらに、平成25年度の研究成果について、早急に論文にて公表する予定である。
腫瘍組織の循環病態生理の解析とそれに基づく選択的癌化学療法の基礎的・臨床的研究

本研究の目的は、腫瘍組織の循環病態生理を解析し、それに基づきより有効な選択的癌化学療法を確立するにある。そのため、昨年度までに明らかにした腫瘍組織の循環特性の解析をさらに進めるため、腫瘍組織の血管走行および腫瘍血管の形成過程について観察し、とくに腫瘍血管の新生は従来いわれていた細靜脈よりは終末細動脈が真性毛細血管に分岐する部位で高率に起ること、腫瘍血管化した宿生血管のアンギオテンシン【II】(A【II】)に対する収縮機能は、増殖ステージの後期まで保持されていることを明らかにした。また、ヒト消化器癌を対象として宿主動脈を検索した結果、いずれの癌でも宿主動脈は癌巣内に到達すると中膜の平滑筋細胞を失い、腫瘍血管化していくことを認めた。これらの所見から、これまでに得られたA【II】昇圧時の腫瘍組織血流の選択的増加の現象が設明され、さらに制癌剤の腫瘍組織への到達量の選択的増加が期待された。事実、実験腫瘍およびヒト腫瘍を用いて血流量、靜注ならびに動注時の薬剤の薬理動態の検討において、昇圧時に血流量および薬剤到達量が増加するのを証明した。また、固形腫瘍においてEPR(enhanced per mebility and vetention)効果の観点から、制癌剤の担体となる物質の探索が進められており、さらにSmancs/Lipiodol動注療法におけるA【II】昇圧療法の有用性が検討されている。一方、実験レベルではあるが、昇圧療法の改良が検討されており、他の血管作用薬の併用で昇圧療法の効果がさらに増強された成績が得られ、また、昇圧を併用した改良2経路化学療法が孝案され実験的に成果をあげている。臨床的には、昇圧癌化学療法の効果を評価するため、胃癌、膵癌を対象として無作為化比較試験を実施中であるが、その成果に期待したい。
未来のガリレオ育成のための天文教育―天体・宇宙観測教育と地域貢献―

天文教育のため、小中学生を対象とする公開講座としての「天体観測会ー君も未来のガリレオだ!ー」を12回開催した。望遠鏡操作係を担当する補助学生はこれらの公開講座により相互教育されている。学生はまた食連星や太陽系外惑星の観測に取り組んだ。2015年12月、我々は東天体観測室の天体望遠鏡システムを更新した。新システムには赤道儀と口径35cm ACF鏡筒が装備されている。この赤道儀のスターロックシステムは、イメージングセンサーで対象を捉え、露光中に正確なオートガイドを実行する。また、我々は食連星(おとめ座HW星)の測光解析も行った。地域貢献としての未来のガリレオ育成活動:世界天文年2009から行っている小中学生対象の公開講座「天体観測会ー君も未来のガリレオだ!ー」については、第1回5/16(金)19:3021:00「口径35cm望遠鏡で火星、土星、木星を見よう」、第2回8/4(月)18:3021:00「夏休みスペシャル手作り望遠鏡で月を見よう」、第3回9/2(火)19:1520:45「口径35cm望遠鏡で火星と土星を見よう」、第4回10/8(水)18:1520:45「皆既月食を見られるかな?」を開催した。保護者等も参加することと、なるべく多くの天体を見てもらうため受講生定員は1回当たり20名としていた。計4回の講座の受講生は89名、保護者等も含む参加者は約191名であった。講座の肯定的な評価が96%、普通の評価が3%、否定的な評価が1%であった。高専生に対する未来のガリレオ育成活動:上記天体観測会に対し、本校3年チャレンジゼミナール学生10名には補助学生として、望遠鏡操作や「手作り望遠鏡」「ペーパークラフト」作成指導などで主体的に参加してもらった。また、岡山県の美星天文台「101cm望遠鏡公募観測」にて、3年チャレンジゼミナール学生9名と10/17(金)22:0010/18(土)04:00、12/20(土)22:0012/21(日)04:00に「短周期食変光星の測光観測」行い、連星系の物理量を引き出す研究を行った。地域貢献としての未来のガリレオ育成活動:世界天文年2009から行っている小中学生対象の公開講座「天体観測会ー君も未来のガリレオだ!ー」については、第1回5/21(木)「口径35cm望遠鏡で金星と木星、土星を見よう」、第2回7/22(水)「夏休みスペシャル手作り望遠鏡で月を見よう」、第3回9/18(金)「口径35cm望遠鏡で土星を見よう」、第4回10/19(月)「夏秋の星座を見よう」を開催した。計4回の講座の受講生は83名、保護者等も含む参加者は152名であった。講座の肯定的な評価が95%、普通の評価が4%、否定的な評価が1%であった。また、津山市公民館天体観測教室を8/3(月)に開催し46名の参加があった。また、岡山県の美星天文台「101cm望遠鏡公募観測」にて、学生延べ8名が2015年7/10(金)22:007/11(土)02:00、12/18(金)22:3012/19(土)05:00まで測光観測を行った。学生1名は2016年3月に日本天文学会第18回ジュニアセッションにて題目「小惑星ペネローペ(201 Penelope)の測光観測」についてポスター発表と口頭発表を行った。津山高専東天体観測室の改良:経年劣化した口径35cmシュミットカセグレン式望遠鏡を、競争入札を経て、新天体望遠鏡Meade LX850-35ACFに換装した。主鏡筒が対象を捕らえた後、その視野内でガイド星を自動的に選択しガイディングするスターロックシステムが特徴である。我が国でも導入事例の少ない望遠鏡であり、正しい運用のための調整が大変であったが、現在は学生教育及び研究に供している。地域貢献としての未来のガリレオ育成活動:公開講座「天体観測会ー君も未来のガリレオだ!ー」については予定通り開講し、概ね好評であった。地域の小中学生に天文教育を行うという意味で、完全に達成できたと考える。高専生に対する未来のガリレオ育成活動:上記天体観測会に対し本校3年チャレンジゼミナール学生10名が補助学生を務め「教えることで教えられる」相互教育を実施した。「短周期食連星」および「小惑星」の探求も含めて、達成できたと考える。我が国でも導入事例の少ない望遠鏡であるが、調整を経て学生教育及び研究に供している。予定外の入札及び調整のためスケジュールがやや遅れているが、機材を活用して教育研究を進める方向性が決まったので「おおむね順調」とした。

地域貢献としての未来のガリレオ育成活動:世界天文年2009から行っている小中学生対象の公開講座「天体観測会ー君も未来のガリレオだ!ー」については、第1回5/23(月)「口径35cm望遠鏡で木星、火星、土星を見よう」、第2回8/8(月)「夏休みスペシャル手作り望遠鏡で月を見よう」、第3回10/18(火)「口径35cm望遠鏡で土星と火星を見よう」、第4回11/7(月)「夏秋の星座を見よう」を開催した。なるべく多くの天体を見てもらうため受講定員は1回当たり20名としているが、実際は保護者や兄弟も参加するので40名程度の参加がある。計4回の講座の受講生は80名、保護者等も含む参加者は166名であった。講座の肯定的な評価が92%、普通の評価が7%、否定的な評価が1%であった。高専生に対する未来のガリレオ育成活動:上記天体観測会に対し、本校3年チャレンジゼミナール学生10名には補助学生として、望遠鏡操作や「手作り望遠鏡」「ペーパークラフト」作成指導などで主体的に参加してもらった。また、岡山県の美星天文台「101cm望遠鏡公募観測」参加の他、チャレンジゼミナール学生2名が、8月22日(月)24日(水)まで兵庫県立大学西はりま天文台観測実習に参加し、太陽系外惑星HAT-P-16bの観測を行った。この学生2名は2017年3月日本天文学会第19回ジュニアセッションにて「太陽系外惑星Kepler-17bの測光解析」についてポスター発表と口頭発表を行った。津山高専東天体観測室の改良:新天体望遠鏡Meade LX850-35ACFを導入している。主鏡筒が対象を捉えた後、その視野内でガイド筒を自動的に選択しガイディングするスターロックシステムが特徴である。我が国でも導入事例の少ない、特徴的な望遠鏡である。先進的な反面、難しい部分があるが、調整を続けながら学生教育及び研究に利用している。天文教育のため、小中学生を対象とする公開講座としての「天体観測会ー君も未来のガリレオだ!ー」を12回開催した。望遠鏡操作係を担当する補助学生はこれらの公開講座により相互教育されている。学生はまた食連星や太陽系外惑星の観測に取り組んだ。2015年12月、我々は東天体観測室の天体望遠鏡システムを更新した。新システムには赤道儀と口径35cm ACF鏡筒が装備されている。この赤道儀のスターロックシステムは、イメージングセンサーで対象を捉え、露光中に正確なオートガイドを実行する。また、我々は食連星(おとめ座HW星)の測光解析も行った。地域貢献としての未来のガリレオ育成活動:公開講座「天体観測会ー君も未来のガリレオだ!ー」については予定通り開催し、概ね好評であった。地域の小中学生に天文教育を行うという意味で、完全に達成できたと考える。高専生に対する未来のガリレオ育成活動については、上記天体観測会に対し本校3年チャレンジゼミナール学生10名が補助学生を務め「教えることで教えられる」相互教育を実施した。また「短周期食変光星の測光観測」と合わせ、達成できたと考える。津山高専東天体観測室の改良については、現在の経年変化した口径35cmシュミットカセグレン式望遠鏡を新天体望遠鏡Meade LX800-35ACFに換装の上、科学的観測を進める予定であった。しかし年度途中に、初めての競争入札とすることとなり、導入計画が遅れてしまった。仕様書の準備は終了しているので、手続きを経て導入を急ぎたい。この点で「やや遅れている」と評価した。地域貢献としての未来のガリレオ育成活動:公開講座「天体観測会ー君も未来のガリレオだ!ー」を継続・進化させる。観望だけでなく望遠鏡操作やスマートフォン撮影も取り入れる体験型観測会を目指したい。高専生に対する未来のガリレオ育成活動:本校3年チャレンジ
クラスCβ-ラクタマーゼHelix8,9間ループの基質特異性に与える影響

クラスCβ-ラクタマーゼのα8-α9間ループ構造へのアミノ酸挿入変異によるオキシイミノ系β-ラクタム剤への基質特異性拡張の要因を調べるために以下の2テーマで変異β-ラクタマーゼを作成し、解析を行なった。アミノ酸挿入数変化:210位Arg以後にAlaを1から4残基までそれぞれ挿入したAVRA,AVRAA,AVRAAA,AVRAAAAの配列を持つ変異酵素を作成した。精製酵素の酵素化学的解析より、挿入Ala数の上昇とともに段階的なオキシイミノ系β-ラクタム剤分解のκcatとKm値の上昇が観察さた。アズトレオナム分解反応中間体として2種類の不活化体が観察され、より安定性の高い不活化体の割合はκcat値の上昇に伴い低下した。アミノ酸挿入位置変化:α8-α9間は約50残基からなる長いループ領域である。GC1β-ラクタマーゼでの3アミノ酸挿入位置を含む5箇所にAla-Ala-Ala挿入を導入した変異遺伝子をそれぞれ作成した。GC1β-ラクタマーゼの変異部位と異なる位置へAla-Ala-Alaを挿入した変異遺伝子導入大腸菌でもオキシイミノ系β-ラクタム剤への基質特異性拡張が観察された。以上の結果からα8-9間ループ上の挿入変異はオキシイミノ系β-ラクタム剤を基質としたときのアシル中間体のコンフォメーションに影響を及ぼし、その安定性を低下させ分解活性を上昇させることが明らかとなった。またその範囲もGC1β-ラクタマーゼで報告した位置以外にα8-9間ループの広範囲にわたっており、α8-9間ループはアミノ酸置換のみならず挿入変異においても基質特異性拡張変異のホットスポットであることが明らかとなった。