hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
時間分解分子間相互作用検出システムの開発とタンパク質反応機構の解明

過渡回折格子法をストップドフローシステムと組み合わせて反応中間体の拡散係数を測定するため、液体の乱流を軽減する工夫を凝らした装置を組み立てた。また、高速でサンプルを流すための装置構築も行い、数100ミリ秒で乱流を押さえることに成功した。次に、タンパク質に応用するため、使用する溶液量を格段に減らすサンプルセルの工夫を行った。この結果、数マイクロリットルの溶液で高速混合し、信号を取れるようになった。この装置を用いて光センサータンパク質フォトトロピンの酸変性過程の時間分解検出や、ATPとの混合によって誘起される時計タンパク質KaiCの会合反応を調べることに成功した。生体分子の機能メカニズムを調べるうえで、タンパク質間相互作用は非常に重要である。これまで申請者が開発してきた、光化学反応でタンパク質が起こす構造変化や分子間相互用変化を時間分解で検出できる独創的な過渡回折格子(TG )測定法を、もっと一般的な手法へと拡張する。具体的には、ストップドフローシステムとTG測定を組み合わせ、酵素-基質反応へも適用できるようにする。更に、ここで培った技術を利用してクロマトグラフィーとの組み合わせを行い、全く新しいフローバイオセンサーシステムを開発する光で開始できない生体分子反応でも時間分解で計測できるように、ストップドフロー法と組み合わせたシステム開発を試みる。まず、TG法をストップドフローシステムと組み合わせて反応中間体の拡散係数を測定する際に最も問題となるであろう液体の乱流を回避、あるいは軽減する工夫を凝らす。まず、ストップドフローシステムを、我々が開発してきた過渡回折格子測定装置の中に組み込む試みをした。標準溶液を流すことで、光励起で生じる熱の信号が再現性良く取れる方法を確立した。次に、光異性化を起こす分子を流して、拡散係数を正確に測定できるかどうかを試みた。当初の予想通り、溶液の揺乱のために溶液を止めてから100ms以内では正確な拡散係数が測定できないことが分かった。しかし、セルの配置を工夫することで、ある程度その乱流効果を押さえられることがわかってきた。光励起を使って、PixDなどの光センサーの分子間相互作用の時間変化を測定することに成功し、その反応機構を議論できた。タンパク質間相互作用は、生体分子の機能メカニズムを明らかにするために、非常に重要である。ここでは、これまで申請者が開発してきた、光化学反応でタンパク質が起こす構造変化や分子間相互用変化を時間分解で検出できる独創的な過渡回折格子(TG )測定法を、もっと一般的な手法へと拡張することを目指した。具体的には、ストップドフローシステムとTG測定を組み合わせ、酵素-基質反応へも適用できるようにし、ここで培った技術を利用してクロマトグラフィーとの組み合わせを行うシステム開発を試みる。まず、TG法をストップドフローシステムと組み合わせて反応中間体の拡散係数を測定する際に最も問題となるであろう液体の乱流を回避、あるいは軽減する工夫を凝らした。次に、タンパク質に応用するうえで、その量は非常に重要なパラメーターとなることがわかった。通常のストップドフローシステムでは、大量のタンパク質溶液が必要となり、応用が困難であった。そのため、使用する溶液量を格段に減らすためのサンプルセルの工夫を行った。また、高速でサンプルを流すためのフローシステムの構築も行った。一方で、分子間相互作用を検出するために、通常のセルで光励起を使ってPixDなどの光センサーの分子間相互作用の時間変化を測定することを試みた。時間分解で熱力学量を検出することに成功し、反応途中での顕著な揺らぎ増大を見出すことができた。それに基づいて、反応機構を議論できた。タンパク質間相互作用は、生体分子の機能メカニズムを明らかにするために、非常に重要であるがそのダイナミクスの検出は非常に困難であった。ここでは、これまで申請者が開発してきた、独創的な過渡回折格子(TG )測定法を、もっと一般的な手法へと拡張することを目指した。そのために、ストップドフローシステムとTG測定を組み合わせる試みを行った。TG法をストップドフローシステムと組み合わせて反応中間体の拡散係数を測定する際に最も問題となる液体の乱流を回避するため、溶液混合の混合口の形状の工夫を行った。これによって、乱流の効果を軽減することができた。次に、タンパク質に応用するうえで、使用する溶液量を格段に減らすため、サンプルセルを小型化した。これによって10μLでの測定が可能となった。また、高速混合のために、バルブシステムの改良を行った。一方で、分子間相互作用を検出するために、通常のセルで光励起を使ってフォトトロピンなどの光センサーの分子間相互作用を調べた。圧力によってその反応が劇的に変化することを見出し、その原因を探った。時間分解で熱力学量を検出することによって、反応途中での揺らぎが反応性をコントロールしていることを結論付けた。ストップドフローシステムとTG法を組み合わせ、時間分解能と必要な液量の改良を行った。また、幾つかの光センサータンパク質において、タンパク質間相互作用を時間分解で観測することに成功した。この成果と機能との関係も明らかにしつつある。ここでは、これまで申請者が開発してきた独創的な過渡回折格子(TG )測定法を、もっと一般的な手法へと拡張することを目指した。

TG法をストップドフローシステムと組み合わせる場合に、通常のストップドフローシステムでは、大量のタンパク質溶液が必要となり、応用が困難であることがわかった。そのため、使用する溶液量を格段に減らすためのサンプルセルの工夫を行った。マイクロ流路を用いた結果、数マイクロリットルの溶液で高速混合し、TG信号を取れることに成功した。また、高速でサンプルを流すためのフローシステムの構築も行い、数100ミリ秒で乱流を押さえることに成功した。この装置を用いて光センサータンパク質フォトトロピンの酸変性過程の時間分解検出を行った。酸性溶液と混合して光励起で拡散係数変化を追跡することができた。最初の100ミリ秒以内に大きな変性過程があり、それから数秒の時間で徐々に変性していく2段階の過程を検出することに成功した。この過程で反応分子と生成分子の拡散係数に変化はなかったので、2状態的に変性すること、酸変性によって反応効率が落ちていることなどがわかった。また、分子間相互作用を検出するために、ATPとの混合によって誘起される時計タンパク質KaiCの会合反応を調べた。その結果、7秒程度の会合を検出することに成功した。光トリガーでない会合反応をTG法でとらえたのはこれが初めてである。過渡回折格子法をストップドフローシステムと組み合わせて反応中間体の拡散係数を測定するため、液体の乱流を軽減する工夫を凝らした装置を組み立てた。また、高速でサンプルを流すための装置構築も行い、数100ミリ秒で乱流を押さえることに成功した。次に、タンパク質に応用するため、使用する溶液量を格段に減らすサンプルセルの工夫を行った。この結果、数マイクロリットルの溶液で高速混合し、信号を取れるようになった。この装置を用いて光センサータンパク質フォトトロピンの酸変性過程の時間分解検出や、ATPとの混合によって誘起される時計タンパク質KaiCの会合反応を調べることに成功した。ストップドフローシステムとTG法を組み合わせることに成功した。また、幾つかの光センサータンパク質において、タンパク質間相互作用を時間分解で観測することに成功している。この成果と機能との関係も明らかにしつつある。さらなる時間分解能向上と感度向上を達成できれば、より詳細で有用な知見が得られるため、再現実験も含めて、追加で研究を行う。また、本システムを用いて、重要なタンパク質反応への応用を更に進める。28年度が最終年度であるため、記入しない。生物物理化学本年度に引き続いて、溶液混合によってTG信号を得る工夫を行う。特に計画の変更などはない。幾つかの光センサータンパク質において、タンパク質間相互作用を時間分解で観測することに成功している。また、ストップドフローシステムを、我々が開発してきた過渡回折格子測定装置の中に組み込む試みを行い、ある程度の成果を得ている。
ミリスチル化脂質修飾を標的とした個体レベルの時空間モニタリングとその定量解析

本研究では、ゼブラフィッシュをモデル動物として、受精卵(1細胞)からの発生・分化過程という「時間的・空間的な動態」におけるミリスチル化脂質修飾酵素ならびにその標的タンパク質を介した時空間動態の定量的解析法の確立を目指した。最終年度となる今年度は、ミリスチン酸(myr)-グリシン(Gly)残基に対する抗体を作製し、ミリスチル化ペプチドに対する抗体の免疫学的力価の検討を行った。その結果、50ng以上のミリスチル化ペプチドに対して直線的な相関が得られた。さらに、大腸菌発現系を用いてゼブラフィッシュzNMT1遺伝子の組換え体酵素を精製し、標的ペプチドに対するミリスチル化の反応産物を質量分析器を用いてMyr付加の有無を検討した。その結果、組換えzNMT1は標的ペプチドをミリスチル化し、ミリスチル化ペプチドに予想通りの分子量の変動が確認された。最後に、ゼブラフィッシュ遺伝子発現系を用いて蛍光共鳴エネルギー移動(FRET)によるタンパク質間相互作用について検討を行った。当研究室で開発したpZexベクターならびに全身細胞で発現するpXIを組み合わせて、孵化腺細胞におけるFRETを観察した。その結果、受精後24-48時間において強いFRETが観察され、高等動物におけるタンパク質間相互作用解析が可能となった。今後は、発現が困難である膜タンパク質についてのミリスチル化とタンパク質間相互作用解析を組み合わせることで、タンパク質ミリスチル化が関与する生命現象の解明を進めていく予定である。そこでまず、ゼブラフィッシュの初期発生過程におけるN-ミスチル転移酵素(NMT)遺伝子による初期胚内のミリスチル化を観察するために、蛍光タンパク質(GFP)にミリスチル化モチーフ(M-G-X-X-X-S/T)を付加した融合タンパク質を当研究室で開発した孵化腺特異的な発現ベクター(pZex)で発現させた。その結果、受精後72時間の初期胚においてミリスチル化モチーフを保有しない野生型GFPでは蛍光が完全に消失していたが、ミリスチル化モチーフを持つGFP融合タンパク質では受精後72時間においても細胞膜上に蛍光が検出されていた。以上の結果から、ゼブラフィッシュ孵化腺では自然なミリスチル化が起こっており、様々なミリスチル化標的タンパク質を発現させることで、ミリスチル化タンパク質のバイオイメージングが可能になった。さらに、ゼブラフィッシュNMT遺伝子に対するモルフォリノアンチセンスオリゴ(MO)およびsiRNAを合成して遺伝子ノックダウンを行い、得られた受精後48時間の胚を用いたDNAチップによる網羅的な遺伝子発現解析を行った。すなわち、MOはNMTの翻訳を阻害し、siRNAはNMT遺伝子の転写・合成を阻害する。また、MOおよびsiRNAによるNMT遺伝子ノックダウンによる両者の表現型はほぼ同様であったことから、遺伝子発現レベルの影響を調べることで、NMT遺伝子ノックダウンによる表現型に必須の遺伝子群を同定できると考えた。その結果、MOおよびsiRNAでともに上昇する遺伝子、あるいは、ともに減少する遺伝子が得られたので、今後はこれらの遺伝子を基にしてタンパク質ミリスチル化の制御について定量的解析を併せて検討していく予定である。
大脳皮質視覚連合野における形と色彩情報の統合の神経機構の研究

サルの下側頭皮質は複雑な視覚対象の認知判断にかかわるとされていている。この研究では視覚対象の認知判断の過程で、形と色の情報がいかに処理をされているかを調べるために、サルに次のような行動課題を行わせ、下側頭皮質のニュ-ロン活動を記録した。まず、試行中小光点から目を動かさないように訓練しておく。次に、視野の中央付近の2カ所に図形または色彩刺激を2つ同時に提示して、それらの形または色が同じか否かを判断する課題を習得させた。また、1つの刺激ををO.5秒先行させる課題も行わせ、単独刺激に対する応答をも調べた。この課題は、概念的な判断を必要とするためサルには難しいものであったが、下側頭皮質のニュ-ロンは刺激によく応答し、296個に応答があった。そのうち90個は異なる図形に対して、67個は色に対して選択的に応答した。形に対して選択的に応答するものは下側頭皮質の背側部に、色に対して選択的な応答をするものは腹側部により多く分布する傾向がみられた。また、1つの刺激と同じ刺激を2つ同時に提示した時の応答を比べた場合、応答の選択性は基本的には同じであった。このことは、2つの離れた図形に対して、下側頭皮質ニュ-ロンの受容野内では2つの独立した形として処理されると考えられた。一方2つの異なる刺激を提示した場合、応答の変化はニュ-ロンによって異り、応答が減少するものと増大するものとがあった。このような異なる刺激による線形または非線形の相互作用は、2つの刺激に対するニュ-ロンの選択性が強いほど大きく変化した。以上の実験では、形と色は別々の試行系列で提示された。記録されたニュ-ロンのうち形と色の両方に対して選択性を示したものはあまりなかった。さらに別のサルにおいて色彩の異なる図形を用いて、形の同一性の判断課題を行わせた。まだ実験は継続中であり、数は多くないが形と色の両方に選択性を示すニュ-ロンが観察されている。
玄学から空海へ-六朝言語哲学の東方展開-

本研究課題のうち、平成22年度は魏晋玄学から六朝文論へ至る思想的展開についての研究成果を発表し、また六朝文論からその東方展開、とりわけ空海の言語思想に至るまでの思想史的展開について資料調査・整理・検討をおこない、研究成果を発表してきた。魏晋玄学の言語思想は、きわめて精緻な形而上学的思索を背景とするものである。本研究はそのことに着目し、王弼の言語思想および形而上学についての探究をおこなった。これについては英語論文1本が公刊され、日本語での共著論文が印刷中である。また、王弼から六朝文論への展開については、劉〓『文心雕龍』の「隠」という概念に着目し、これが単に修辞上の隠喩のみを意味するものではなく、言語以外に『周易』の交操作「互体」のような何らかの体系性を措定するものであったことを論じた。これについては論文1本が公刊された。劉〓と同時代に、沈約は言語の音律的整合性こそが「文」たる条件であるとした。言語の音律的側面についての議論は、空海『文鏡秘府論』に収録されており、空海の言語思想の基層的部分をなしていたと思われる。そこで本研究は、沈約の言語思想を探究することで、中国学の立場から空海の言語思想へ接近しようと試みた。まず、沈約の『宋書』謝霊運伝論について、訳注を作成し、公刊した。また、沈約があらゆる「文」を儒教的正統性、当時の士大夫における文化的価値の内部に位置づけようとしたことについて、『宋書』謝霊運伝論における「辞人」の位置づけに着目し、これについての検討をおこなった。これについては全国学会のシンポジウムにおいて口頭発表をおこなった。また、沈約においては「文」の音律的整合性こそが儒教的規範と合致するものであったことについて、口頭発表をふまえた論文を用意している。本研究課題のうち、平成21年度は主に魏晋玄学から六朝文論へ至る言語思想の展開について資料調査・整理・検討を行い、研究成果を発表してきた。「言不尽意(言は意を尽くさず)」というのは、『周易』繋辞上伝を根拠とする思想的立場である。魏晋期には「言尽意」「言不尽意」双方の立場が見られたものの、時代的風潮としては、「言不尽意」であるとする伝統的立場が優勢であった。これに対し、魏の王弼『周易略例』は、「言」と「意」との中間に「象」を挿入することによって、「意」を卦象という体系において捉えようとした。これは、「言不尽意」を前提としながらも、言語以上のところを、言語とは別の知的な構造において把捉しようとするものであった。本研究では、かかる言語思想の六朝期への展開を、六朝文論に求めた。とりわけ、王弼同様の問題関心が劉〓『文心雕龍』に見えていることに着目し、論じてきた。劉〓は『文心雕龍』隠秀篇で「隠」を「文外の重旨」とする。そしてそれを「珠玉」や「互体」の例えによって述べる。この「隠」すなわち「文外の重旨」は、従来、言外の含蓄や余韻として理解されてきた。本研究では、劉〓が立脚する先秦から漢魏以降に至る資料的堆積についてあらためて調査、検討を行い、劉〓が「隠」を『周易』の爻操作である「互体」と同様の構造的なものとして見ていたことを導いた。すなわち、劉〓の思索とは、言語を超えつつ、それとは別の何らかの理知的な構造・構想において「文外」を捉えようとするものであった。以上の内容については文献調査と並行して、複数の全国学会での口頭発表およびその他のシンポジウム、研究会において継続的に口頭発表を行っており、また、その統合的成果としての論文を全国学会誌に投稿中である。これに加え、報告者は六朝期文論について、言語思想や音韻論的観点からの分析を進めており、さらなる研究成果として、論文および訳注の準備中である。

そこで本研究は、沈約の言語思想を探究することで、中国学の立場から空海の言語思想へ接近しようと試みた。まず、沈約の『宋書』謝霊運伝論について、訳注を作成し、公刊した。また、沈約があらゆる「文」を儒教的正統性、当時の士大夫における文化的価値の内部に位置づけようとしたことについて、『宋書』謝霊運伝論における「辞人」の位置づけに着目し、これについての検討をおこなった。これについては全国学会のシンポジウムにおいて口頭発表をおこなった。また、沈約においては「文」の音律的整合性こそが儒教的規範と合致するものであったことについて、口頭発表をふまえた論文を用意している。
epsilon法によるEMアルゴリズムの加速化と数理的構造解析の研究

本課題研究では,EMアルゴリズムの単純性と安定性を失うことなく収束スピードを加速するe-accelerated EMアルゴリズムを提案した.この加速化アルゴリズムでは,従来の改良型EMアルゴリズムが反復関数を改良するのではなく,EMアルゴリズムにより生成される推定値の列を利用して収束スピードの加速をおこなう.この加速化EMアルゴリズムでは, vector epsilonアルゴリズムを組み込みの加速をおこなった.数値実験によるEMアルゴリズムとの性能比較では,精度と収束までの反復回数,収束スピードの比較を行い以下の結果を得た.-最尤推定値に収束するまでの反復回数がEMアルゴリズムの1/3から1/10である-e-accelerated EMアルゴリズムにより生成される推定値の反復列の収束に至るまでの振る舞いが,EMアルゴリズムの加速法になっている(EMアルゴリズムよりも必ず速く収束する)また,収束性に関する理論的特性についてもe-accelerated EMアルゴリズムがEMアルゴリズムと同じ停留点に収束するという収束性の定理と,EMアルゴリズムより速く収束する(加速化性)の結果を証明することができた.さらに,対数線形モデルにおけるEM/ECMアルゴルズムに適用において,その収束スピードをAtikenデルタ二乗法によって加速化EM(ECM)アルゴリズムを提案し,収束性と加速化性についての数学的証明を与えた.本課題研究では,EMアルゴリズムの単純性と安定性を失うことなく収束スピードを加速するe-accelerated EMアルゴリズムを提案した.この加速化アルゴリズムでは,従来の改良型EMアルゴリズムが反復関数を改良するのではなく,EMアルゴリズムにより生成される推定値の列を利用して収束スピードの加速をおこなう.この加速化EMアルゴリズムでは,vector epsilonアルゴリズムを組み込みの加速をおこなった.数値実験によるEMアルゴリズムとの性能比較をおこなった.具体的には,推定精度と収束までの反復回数,収束スピードの比較を行い以下の結果を得た.-最尤推定値に収束するまでの反復回数がEMアルゴリズムの1/3から1/10である-e-accelerated EMアルゴリズムにより生成される推定値の反復列の収束に至るまでの振る舞いが,EMアルゴリズムの加速法になっている(EMアルゴリズムよりも必ず速く収束する)さらに各反復において,対数尤度関数の値が単調増加(厳密には非減少)となっており,EMアルゴリズムの好ましい特性を保持していることもわかった.これは,これまでに提案されたEMアルゴリズムの加速化法にはない特性であり,e-accelerated EMアルゴリズムの安定性を示す結果となっている.これらの結果は,提案したe-accelerated EM法の高い性能性と有効性を十分に示すものであった.理論的には,e-accelerated EMアルゴリズムがEMアルゴリズムと同じ値に収束するという収束性の定理と,パラメータが1変数の場合は,EMアルゴリズムより速く収束する(加速化性)の結果を得た.本課題研究では,EMアルゴリズムの単純性と安定性を失うことなく収束スピードを加速するe-accelerated EMアルゴリズムを提案した.この加速化アルゴリズムでは,従来の改良型EMアルゴリズムが反復関数を改良するのではなく,EMアルゴリズムにより生成される推定値の列を利用して収束スピードの加速をおこなう.この加速化EMアルゴリズムでは, vector epsilonアルゴリズムを組み込みの加速をおこなった.数値実験によるEMアルゴリズムとの性能比較では,精度と収束までの反復回数,収束スピードの比較を行い以下の結果を得た.-最尤推定値に収束するまでの反復回数がEMアルゴリズムの1/3から1/10である-e-accelerated EMアルゴリズムにより生成される推定値の反復列の収束に至るまでの振る舞いが,EMアルゴリズムの加速法になっている(EMアルゴリズムよりも必ず速く収束する)また,収束性に関する理論的特性についてもe-accelerated EMアルゴリズムがEMアルゴリズムと同じ停留点に収束するという収束性の定理と,EMアルゴリズムより速く収束する(加速化性)の結果を証明することができた.さらに,対数線形モデルにおけるEM/ECMアルゴルズムに適用において,その収束スピードをAtikenデルタ二乗法によって加速化EM(ECM)アルゴリズムを提案し,収束性と加速化性についての数学的証明を与えた.
顕微鏡画像処理による植物細胞のオルガネラ定量解析法の開発

植物の細胞内構造をとらえる蛍光像について顆粒状構造、膜蛍光像、内腔蛍光像、繊維構造の4パターンに大別し、分布、形態、速度、共局在性を評価する一連の画像解析手法を開発した。また核・染色体の蛍光像からの細胞周期の推定など機械学習に基く画像の自動分類に関して、高精度な分類ソフトウェアを生成するアルゴリズムを開発した。その結果、表層微小管の配向制御機構、小胞体流動と低温ストレスの関係、アクチン繊維と細胞分裂の関係、小胞輸送系関連タンパク質の局在とその変化など、植物細胞学の多岐にわたる分野で顕微鏡画像解析に基く定量的知見を提供した。定量化のターゲットとする画像の種類を2次元画像から多次元画像,具体的には時系列画像・動画像ならびに多重蛍光標識画像(マルチバンド画像)へと拡張し,植物の器官・組織・細胞に対するイメージング解析法の開発を行なった.シロイヌナズナの葉と根の表皮組織等を対象として各種細胞内構造の撮影および収集を続け,既に取得済の植物培養細胞画像とあわせて,画像リソースとして拡充した.その撮影法は共焦点顕微鏡や全反射顕微鏡を含む蛍光顕微鏡法を中心とし,それに加えて本年度からデジタルマイクロスコープによる明視野画像および透過型電子顕微鏡画像にも対象を広げた.なお蛍光画像および明視野画像に関しては連続撮影によって得られる時系列画像や動画像からの動態解析法の開発に重点を置いた.また複数の蛍光プローブを用いて撮影されたマルチバンド画像を対象としてタンパク質の共局在解析についての取り組みを開始した.時系列画像・動画像の解析に関しては,オルガネラや細胞骨格などの細胞内構造の動きや植物器官・組織の成長について速度測定を行なうために,オプティカルフロー法に基く手法の開発を行なった.また花粉管や根のような伸長成長する対象に対しては,その表面の模様や形状が部位によって異なることを利用して画像内の各所にマーカーを設定し,時間経過にともなうマーカー位置の変位を画像内探索によって求める手法を用い,オプティカルフロー法の適用が困難な画像条件でも安定した測定を可能とした.その適用例として,細胞の増殖と成長の協調によって成し遂げられている根の伸長過程について,塩ストレスによる影響を定量的に明らかにした.共局在解析に関しては,緑色および赤色蛍光タンパク質によって二重標識された植物細胞の時系列画像を対象に,バンド間での相関係数を指標として膜輸送阻害剤に対するタンパク質の共局在性の変化を計測することが可能となった.植物の細胞内構造をとらえる蛍光像について顆粒状構造、膜蛍光像、内腔蛍光像、繊維構造の4パターンに大別し、分布、形態、速度、共局在性を評価する一連の画像解析手法を開発した。タバコ培養細胞BY-2とその形質転換ライン,およびシロイヌナズナ表皮組織について各種細胞内構造の蛍光画像の撮影を行なうと共に,植物細胞画像データベースからの蛍光顕微鏡画像の収集を行なった.これらを画像上の特徴によって(1)粒状構造の蛍光像(エンドソーム等),(2)膜等の境界を標識した蛍光像(液胞膜,細胞膜等),(3)内腔全体を標識した蛍光像(液胞内腔等),(4)繊維構造の蛍光像(細胞骨格系)に分け,各カテゴリーに適した解析戦略の構築を進めた.カテゴリーごとに空間周波数フィルタや輝度に基く二値化処理といった基本的な画像処理工程の組み合わせを設定し,各工程で調整する必要のある多数のパラメタの決定を自動化するため粒子群最適化アルゴリズムを用いたチューニングシステムを開発した.このシステムの利用により,表層微小管の配向・密度解析,エンドソームの分布・形態解析,小胞体の分布・形態解析,細胞質内の顆粒構造の計数,抗体染色組織像からの標識強度の定量について,それぞれの特性に応じてカスタマイズされた画像解析ソフトウェアの作成を行なった.さらに,小胞輸送関連タンパク質およびチューブリンに関する共局在解析,温度変化に伴う小胞体の流動速度変化の測定,花粉管伸長過程の自動追跡に関する画像データの前処理工程へも本システムを活用した.また,カテゴリーを問わず利用可能なアプローチとして,多量の画像群の比較を効率化し,その分類を自動化する手法を検討した.半教師付きデータとして入力した画像群から多数の特徴候補を抽出し,遺伝的アルゴリズムにより適切な画像特徴を探索するシステムを開発した.これにより上述した4カテゴリーへの分類についても自動化の見通しが立った.これはデータベースやウェブ上に展開する大規模な植物細胞画像群の網羅的解析への道筋をつけるものである.最終年度にあたる平成26年度においては、互いに遺伝学的あるいは細胞学的な関係性が推察される場合に行われる、複数の蛍光プローブによるそれぞれの生体分子もしくは細胞内構造の別の蛍光波長領域での可視化と、そこから同時撮影で得た多重蛍光画像からの共局在解析手法の開発のために、マルチバンド画像の収集と撮像を行うとともに、共局在の有無や強さを推定する手法を複数開発した。このうち蛍光バンド間の輝度相関係数によって共局在性を評価する方法については、ノイズや細胞内のバックグラウンドの影響を抑制して、細胞内輸送系に係るタンパク質の経時的な局在変化を捉えることが可能となった。

また細胞核や細胞質といった細胞内の特定の領域内での共局在性の解析にあたっては、当該領域内で細胞内構造がとりうる局在パターンをモンテカルロシミュレーションによって求め、実際の観察結果を評価する方法を新たに開発した。これにより2つのタンパク質の共局在性だけでなく、それらが相互排他的に分布するケースについても捉えることが可能となった。研究期間全体を通して、植物の細胞内構造をとらえる蛍光像について顆粒状構造、膜蛍光像、内腔蛍光像、繊維構造の4パターンに大別した上で、分布や形態、速度、そして相互の位置関係を客観的に評価するための一連の画像解析手法を開発した。また核・染色体の蛍光像からの細胞周期の推定など機械学習に基く画像の自動分類に関して、速やかに高精度な分類ソフトウェアを生成するアルゴリズムを開発した。その結果、表層微小管の配向の形成と制御の機構、小胞体流動と低温ストレスの関係、アクチン繊維と細胞分裂の関係、核内構造体の形成制御、小胞輸送系関連タンパク質の局在とその変化など、植物細胞学の多彩な研究分野に顕微鏡画像解析に基く定量的かつ客観的な知見を提供した。バイオイメージインフォマティクスこれまでの研究計画の内,時系列画像の収集についてはデジタルマイクロスコープを用いたシロイヌナズナの根の伸長測定の撮影システムを導入することによって蛍光像だけでなく明視野像にも解析範囲を広げることができた.また,共同研究者をはじめ国内外の複数の植物研究グループからマルチバンド画像および動画像のデータ供与を受けることにより,撮影系の違いに対して堅牢なアルゴリズムの検討が可能となった.時系列画像・動画像からの速度測定のうちオプティカルフロー法については,電荷増倍式のカメラを用いて得られた高速撮影データなどシグナル-ノイズ比が芳しくない状況で起こる速度ベクトルの誤検出が問題となっていたが,これに対して細胞内構造の一定時間内における等速運動を仮定し,3フレーム以上にわたる画像データから1つの画像相関スペクトルへの集約を行なうことにより安定性を向上する方法を確立した.また根や茎のような互いに相似的な細胞が積み重なって形成されている器官では,これらの表面の模様(テクスチャ)が反復的・自己相似的なパターンをとっていることが伸長解析の自動化を阻んできた.これに対して本研究では高速な画像内領域のクラスタリング手法を活用して,異なる時間フレーム間での領域探索と同時に,同一時間フレーム内での類似領域探索を行なうことで対応した.それにより根の伸長測定において手動でのマーカーの設定の必要性をほぼ解消することができた.これまでの研究計画の内,画像解析戦略の構築と画像収集に関しては,オールインワン型蛍光顕微鏡の活用によって撮影工程の効率化を行なうことができ,順調に進められた.とくにタバコBY-2細胞の核・染色体蛍光像については約一万細胞の撮像を行なうことができた.核・染色体は細胞周期の進行にともなう構造変化が著しいため,細胞内構造の画像解析のターゲットとして好適である.
高血糖による血液脳関門障害におけるペリサイトの役割

ラット脳より内皮細胞,ペリサイト,アストロサイトを分離した.アストロサイト由来のAngIIがBBBの機能調節に関与することが報告されているため、脳毛細血管内皮細胞とアストロサイトとの共培養系を作製し,カンデサルタンの影響を検討した.通常の培養状態では、カンダサルタンを投与するとTEERは単層モデルでは変化なく、共培養モデルでは上昇した.低酸素負荷によりTEERの低下とNaFの透過性亢進を認め,BBB機能の低下が観察されたが,カンデサルタンはこれらを有意に抑制した.claudin-5とoccludinの発現量はカンデサルタンの投与の有無で変化はなかったが,内皮細胞の形態が敷石状に変化し,カンデサルタンはそれを抑制した.ラット脳より血管内皮細胞を分離培養し,血液脳関門のin vitroモデルを作成した.Glucagon-like peptide-1 (GLP-1)の血液脳関門に対する作用を評価した.GLP-1の投与により経内皮電気抵抗は上昇し,sodium fluoresceinの透過性は低下した.GLP-1は用量依存性に血液脳関門の機能が上昇することが示された.GLP-1のアンタゴニストであるexendin3はその作用を抑制した.GLP-1蛋白電気泳動でoccludin, claudin-5の発現を増加させた.血液-脳関門のin vitroモデルを作成し,Glucagon-like peptide-1の作用を検討した.今後,高血糖負荷における作用を評価する予定である.高血糖と血液-脳関門の機能について検討できているが,その作用の細胞内情報伝達経路をさらに追求する必要がある.ラット脳血管内皮細胞を分離培養し,血液-脳関門のin vitro modelを作成した.高血糖状態では認知症を呈することも多く,その原因として血液-脳関門障害を検討した.高血糖負荷の状態で,糖尿病治療薬のGlucagon-like peptide 1 (GLP-1)の関与を評価した.血液-脳関門モデルを使用した透過性の検討では高血糖状態ではsodium fluoresceinの透過性が増加し,血液-脳関門機能が低下したが,GLP-1はsodium fluoresceinの透過性を減少させ,血液-脳関門機能が回復した.その効果は容量依存性,時間依存性の結果であった.GLP-1は蛋白電気泳動ではtight junction蛋白のoccludin, claudin-5の発現を増加させた.血液-脳関門機能への効果はtight junctionを強固にすることが関与していた.GLP-1 antagonist exendin-3はそれらの作用を抑制した.GLP-1の効果はcAMP/PKAシグナルを介して作用していた.また,GLP-1は高血糖で誘導される活性酵素を抑制し,血液-脳関門機能を回復した.高血糖状態では動脈硬化が進行し,脳梗塞や脳内出血を併発することで血管原性認知症を来すと考えられるが,高血糖状態そのものが血液-脳関門を傷害し,血液中の物質の脳への移行が制御されないことで脳神経細胞が機能低下したり,減少することで認知症が進行することが考えられる.適切に血糖コントロールしたり,糖尿病薬を使用することで,血液-脳関門を保護し認知症を防ぐことができる可能性が示唆された.血液-脳関門のin vitro modelを作製し,カンデサルタンの影響を評価した.今後,高血糖負荷の影響を検討する予定である.血液-脳関門のin vitroモデルを作成し,Glucagon-like peptide-1の作用を検討した.論文執筆している.今後,高血糖負荷における作用を評価する予定である.脳神経外科学血液-脳関門のin vitro modelに高血糖負荷を与え,その病態を評価し,制御を試みる予定である.結果の一部は既に関連学会で発表し,論文投稿に至っている.実験機器,試薬が見積もりより安価に購入できたため,次年度に使用額が生じた.細胞内情報伝達経路の検討がやや遅れており,それに企てる研究費が残っている.実験機器,試薬が見積より安価に購入できたため,次年度使用額が生じた.次年度使用額で試薬を追加購入し,多面的に評価できるように計画する.免疫染色用や蛋白泳動法用の抗体,試薬などに使用を予定している.次年度使用額で試薬を追加購入し,多面的に評価できるように計画する.
ナチス時代の女性の大学教育と大学卒専門職の社会史的研究

本研究は、ナチス時代(1933-45年)に、女性の大学教育と大学卒専門職沽動がどのように展開されていたかを社会史的に考察することを目的としていたが、研究代表者の時間的制約と史資料的制約のために、研究の対象を主として、量的にも質的にも最も顕著な「活動」を展開した女子医学生、女性医師に集中した。その結果以下のことがわかった。1.ナチス政権成立前のヴァイマル末期に、女子学生のなかで医学専攻は3割弱に達し、最も人気のある分野となり、ユダヤ教徒女子学生にその傾向が強かった。2.ナチス政権は、ユダヤ教徒と女子の大学入学を抑制したので、ユダヤ教徒学生は男女ともに皆無に近づくが、女子学生は、第二次世界大戦開始とともに増加に転じ、全女子学生のなかで医学専攻は5割を占めた。3.ヴァイマル時代に、自発的に作られた「女性医師同盟」は、ナチス政権発足後、ナチスにとっての政治的「敵」と非アーリア系を組織から強制排除して、存続を図るが、36年12月に「自発的」に解散し、ライヒ医師指導部の傘下に入る。4.反ナチス的・非アーリア系のものの排除には抵抗しなかった「女性医師同盟」も、既婚女性医師からの健康保険医資格剥奪に強く抵抗した。しかし、35年末にそれは強行された。5.開戦後、女性医師は増加に転じたが、開業医としての道には制約があり、ナチス政府・党の諸機関・団体の勤務医として働き、ナチス体制を支えた。以上のことから、ナチス政権は、反ナチス・非アーリア系の排除については、徹底していたが、女性医師の例に見られるように、女性の排除には限定的であった。女性医師は、責任ある地位を奪われつつも、ナチスのドイツ民族共同体のなかで、応分の役割を果たし、女性団体のなかでは、エリートとしての活躍した。本研究は、ナチス時代(1933-45年)に、女性の大学教育と大学卒専門職活動がどのように展開されていたかを社会史的に考察することを目的としているが、本年度はまず、当該部分に関して量的にも質的にも最も顕著な活動を展開した女子医学生、女性医師について研究を進めた。1.その結果以下のことがわかった。(1)ナチス政権成立前のヴァイマル時代に、全学生の2割を占めていた女子学生のなかで医学専攻は3割弱に達し、そのなかでもユダヤ教徒女子学生にその傾向が強かった。(2)ナチス政権は、ユダヤ教徒と女子の大学入学を抑制したので、ユダヤ教徒学生は男女ともに皆無に近づくが、女子学生は、第二次世界大戦開始とともに増加に転じ、全女子学生のなかで医学専攻は5割を占めた。(3)ヴァイマル時代に、女性医師は女性医師同盟という職業団体を創って、とくに社会衛生分野で多様な活動を展開した。(4)ナチス政権は、ユダヤ教徒・女性医師に対する抑圧・排除政策を強めたが、開戦後女性医師は増加に転じた。しかし開業医としての道には制約があり、女性医師はナチス諸団体の勤務医として働き、ナチス体制を支えた。2.以上の成果を2000年11月25-26日の大学史研究会第23回研究セミナーにおいて報告した。3.平成13年度は、女性医師については、さらに一次史料を読み進めて具体的内容の検討を進めるとともに他の専門職についても研究を進めて、ナチス政権下の女子学生、女性専門職について、ナチズム研究、ジェンダー研究の成果を吸収して、歴史的社会的位置を考察する。

本研究は、ナチス時代(1933-45年)に、女性の大学教育と大学卒専門職活動がどのように展開されていたかを社会史的に考察することを目的としていたが、研究代表者の時間的制約と史資料的制約のために、研究の対象を主として、量的にも質的にも最も顕著な「活動」を展開した女子医学生、女性医師に集中した。その結果以下のことがわかった。(1)ナチス政権成立前のヴァイマル末期に、女子学生のなかで医学専攻は3割弱に達し、最も人気のある分野となり、ユダヤ教徒女子学生にその傾向が強かった。(2)ナチス政権は、ユダヤ教徒と女子の大学入学を抑制したので、ユダヤ教徒学生は男女ともに皆無に近づくが、女子学生は、第二次世界大戦開始とともに増加に転じ、全女子学生のなかで医学専攻は5割を占めた。(3)ヴァイマル時代に、自発的に作られた「女性医師同盟」は、ナチス政権発足後、ナチスにとっての政治的「敵」と非アーリア系を組織から強制排除して、存続を図るが、36年12月に「自発的」に解散し、ライヒ医師指導部の傘下に入る。(4)反ナチス的・非アーリア系のものの排除には抵抗しなかった「女性医師同盟」も、既婚女性医師からの健康保険医資格剥奪に強く抵抗した。しかし、35年末にそれは強行された。(5)開戦後、女性医師は増加に転じたが、開業医としての道には制約があり、ナチス政府・党の諸機関・団体の勤務医として働き、ナチス体制を支えた。以上のことから、ナチス政権は、反ナチス・非アーリア系の排除については、徹底していたが、女性医師の例に見られるように、女性の排除には限定的であった。そのような状況下で、女性医師は、責任ある地位を奪われつつも、ナチスのドイツ民族共同体のなかで、応分の役割を果たし、女性団体のなかでは、エリートとしての役割を果たした。
２つの誘電絶縁体の界面ダイポルの起源の解明

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
脊椎動物に共通な遺伝子発現調節領域のゲノムワイドマッピング

本研究では、比較ゲノム解析とツメガエルの高効率トランスジェニック技術とを組み合わせて、発生や遺伝病に関与する遺伝子のシス調節領域のゲノムワイドな探索をおこなった。その結果、Paxファミリーからポリコーム関連遺伝子に至る様々な遺伝子について、脊椎動物で保存されているエンハンサーの同定に成功した。またナメクジウオの相同領域との比較解析から、進化におけるパラログ遺伝子間の発現様式の多様化には、エンハンサーの変化よりもサイレンサーの獲得が重要なことを発見した。(1)解析対象遺伝子の選定脳神経系の発生調節あるいは遺伝病の発症に関与するものとして、まずPaxファミリーを初年度の解析対象に選んだ。また研究コミュニティーからの要望に応え、Otx及びSixファミリー等も解析対象とした。(2)保存非コード領域の同定とそのエンハンサー活性の解析選定した遺伝子群について、ヒトからフグまで保存されている非コード領域を同定し、トランスジェニク実験によって初期神経胚期あるいは尾芽胚期のエンハンサー活性を調べた。Pax2/5/8遺伝子群は、進化の過程でゲノムの重複により、1つの祖先型遺伝子から形成されたパラロググループである。同じパラロググループの中では、祖先型のシス調節機構が部分的に保存されている可能性が考えられ、実際、ゲノム重複によって生じたと考えられる相同なエンハンサーのペアがPax2とPax8の間で1組、Pax2とPax5の間で5組見つかった。Pax2とPax5の間で見つかったペアの1組は前腎で活性を示したが、通常、前腎ではPax2だけが発現し、Pax5は発現しない。しかしPax2の発現を阻害したところ、前腎でPax5が発現し、Pax2の代わりに下流遺伝子を活性化して前腎形成を補償することが明らかになった。この結果から、ゲノム重複によって生まれたエンハンサーの1つが進化の結果、パラログ遺伝子の間で発現を補うためのフェイルセーフ機構を発展させたことが示唆された。Otx2遺伝子については、マウスの臓側内胚葉エンハンサーに相同なゼノパスのゲノム領域がシュペーマンオーガナイザーに隣接する深部内胚葉でエンハンサー活性を示すことを発見した。Six1遺伝子については両生類と哺乳類の間で保存されているプラコードエンハンサーを同定した。1、解析対象遺伝子の追加脳神経系の発生調節あるいは遺伝病の発症に関与する遺伝子として、昨年度解析したPax2/5/8等に加えて、さらにSix6、Soxファミリー、核内受容体ファミリー、NeuroDファミリー、Nkxファミリー、Mab21Lファミリー等を解析対象とした。また研究コミュニティーからの要望に応え、Pax/9も解析対象とした。2、保存非コード領域の同定とそのエンハンサー活性の解析選定した遺伝子についてゲノム配列の比較解析をおこない、ヒトからフグまで保存されている非コード領域を同定し、トランスジェニク実験によって初期神経胚期あるいは尾芽胚期のエンハンサー活性を調べた。その結果、例えばSix6の網膜エンハンサーやNeuroD6の終脳エンハンサー、Nkx6.1の脊髄エンハンサー、Pax1の咽頭嚢エンハンサー等、それぞれの遺伝子に対して組織特異性を担うエンハンサーを同定することができた。また、昨年度に解析したPax2/5/8遺伝子群の場合と同様に、5つのパラロググループ(Sox2/3、Nr2f1/Nr2f2、Nkx6.1/Nkx6.2、Mab21L1/2)について、それぞれのグループ内で相同なエンハンサーが保存されていることを発見した。例えば、核内受容体遺伝子Nr2f1のエンハンサーとNr2f2のエンハンサーはそのコア領域100bpの配列が67%保存されており、いずれも後脳で活性を示した。また、Nkx6.1とNkx6.2のエンハンサー配列も部分的に保存されており、いずれも脊髄で活性を示した。これらのエンハンサー活性の重複は、昨年度Pax2とPax5の間に発見したのと同様にダイナミックな発現補完のメカニズム(フェイルセーフ制御)が、パラログ間に一般に存在する可能性を示唆している。1、トランスジェネシスによるエンハンサー活性のスクリーニング発生や遺伝病に関与する遺伝子の中でも、特に組織再生に関与するものとして、Foxファミリーやエピジェネティック制御遺伝子群(Ezh2やUtx等)に注目して、シス調節領域を同定した。Ezh2とUtxの遺伝子産物はそれぞれクロマチンの凝縮と脱凝縮に働くが、胚発生においては、Ezh2とUtxのエンハンサーは共に脳や脊髄などで活性を示し、ツメガエル幼生の尾部を切断した後には、再生中の脊髄で再び活性化することを発見した。またPax8とPax2は、脊椎動物の祖先種で起きたゲノム倍化により、共通の祖先遺伝子から形成されたパラログペアであるが、それらの発現様式は現生の脊椎動物において大きく異なる。一方、原索動物のナメクジウオはゲノム倍化を経験しておらず、Pax8とPax2に対する祖先型Pax遺伝子を1つもつ。

これらの遺伝子のシス調節領域の比較機能解析から、Pax8とPax2の発現様式の違いはエンハンサーの変化によるのではなく、特定の組織でエンハンサーの働きを抑制するサイレンサーをゲノム倍化の後にPax8が獲得したためであることがわかった。この発見は、遺伝子の活性化に働くエンハンサーの変化にのみ注目してきた従来の分子進化学の考え方を覆すものである。2、エンハンサーデータベースとゲノム調節ネットワークモデルの構築エンハンサー活性のスクリーニング結果は、所属機関のホームページで公開し、その一部は学術論文として発表した。ゲノム調節ネットワークについては、特にPax2、Pax5、Pax8のパラログペアに注目して、エンハンサーやサイレンサーに転写因子の結合モチーフをマッピングし、さらに進化におけるそれら結合モチーフの獲得過程についてモデルを立てた。
N-3計脂肪酸の摂取と脂質過酸化反応パラドックス

本研究では、DHAを中心としたn-3系脂肪酸の摂取と各組織における過酸化脂質・フリーラジカルの生成について、主に過酸化脂質スカベンジャー成分の変化と総脂質、中性脂質及び各種リン脂質の脂肪酸組成変化との関連から検討した。その結果、DHA摂取レベルの増加に伴う各組織(肝臓、腎臓、脳、睾丸)の過酸化脂質生成は、いずれも総脂質の脂肪酸組成から算出された酸化され易さの指標であるPeroxidizability Indexから予測されるほどには上昇せず、組織細胞の傷害も認められなかった。その理由としては、1)水溶性抗酸化剤のアスコルビン酸およびグルタチオンの生成が高まり、トコフェロキシルラジカルからトコフェロール(VE)への還元再生反応が賦活化され、抗酸化能が亢進していると考えられること、2)組織ごとにn-3系脂肪酸、特にDHAの取り込みが著しく異なり、DHAの取り込みの少ない組織においては過酸化脂質の生成が高まらないこと、3)DHAのホスファチジルエタノールアミンへの取り込みが増加し、VEの抗酸化作用に対するホスファチジルエタノールアミンのシネルギスト作用により、ホスファチジルエタノールアミンに取り込まれたDHAの酸化安定性が高まると考えられること、4)リン脂質中で立体的に安定なコンフォメーションを取ることによる酸化に対する感受性が低下すると考えられること、5)ペルオキシゾームβ-酸化系でのDHAの分解促進がおこること、等が考えられた。高度に精製したドコサヘキサエン酸(DHA)を飼料脂質中でのレベルを変えてラットに摂取させた。そして、DHAの摂取レベルの変化に伴う組織脂質過酸化反応感受性の変化を、主として過酸化脂質スカベンジャー成分の変動、さらに、総脂質、中性脂質および各種リン脂質中の脂肪酸組成の変化の面から検討した。また、投与するVEレベルの影響についても併せて検討した。その結果、DHAの摂取レベルの増加に伴う各種組織(肝臓、腎臓、脳、睾丸)の脂質過酸化反応は、いずれも総脂質の脂肪酸組成から算出した酸化され易さの指標であるPeroxidizability Indexから予測されるほどには上昇しなかった。また、組織細胞の傷害も認められなかった。その理由としては、抗酸化剤としてのアスコルビン酸やグルタチオンの生成増加に伴うVE再生系の賦活化による抗酸化能の亢進、組織ごとのDHAの取り込みの顕著な変化、DHAの組織中性脂質への蓄積と、アミノリン脂質であるフォスファチジルエタン-ルアミン(PE)へのDHAの取り込みの増加およびPEによるVEに対する抗酸化能の増強作用が推察された。なお、組織の過酸化脂質生成量および脂質脂肪酸組成のそれぞれの変化に対して、VE摂取レベルの影響はほとんどみられなかった。このことは、DHAのような高度不飽和脂肪酸を多量に摂取した時には、生体内でのVEの抗酸化能には限界のあることを示唆している。実験1では、ドコサヘキサエン酸(DHA)の摂取に伴う組織脂質過酸化(LP)反応感受性の変化を、主として過酸化脂質(LPO)スカベンジャー成分の変動、さらに、総脂質、中性脂質および各種リン脂質の脂肪酸組成の変化の面から検討した。この際、DHA摂取期間を従来の15日から1ヶ月強に延長するとともに、低レペルVE摂取の影響についても検討した。得られた結果は、平成9年度の知見と基本的には同様であるが、とくに、DHAの摂取期間を倍にすることおよび低レベルのVEの摂取で新たに次の知見が加わった。1.長期間の投与によりVEの抗酸化効果が肝臓以外の組織で発現し易くなっており、一穐の適応現象が認められた。2.低レベルVEの投与では、組織総脂質の脂肪酸組成から計算されるPeroxidizablity Index(PI)とLPO生成がほぼ一致しており、PIを指標として用いることの妥当性が示された。また、この時には組織の障害も観察された。3.組織中性脂質およびリン脂質種中のDHAの含量を定量し、H9年度の結果を定量的に再確認した。実験2では、n-3系脂肪酸のα-リノレン酸、エイコサペンタエン酸、DHAの摂取に伴う組織LP反応感受性の変化を実験1と同様に検討した。

得られた結果は、実験1と基本的に同様であるが、とくに、各種n-3系脂肪酸の摂取に伴う組織におけるLPOの生成は、組織総脂質脂肪酸のPlの増加と直接的に関連するとともに、DHAの取り込みがLPO生成冗進に重要であることを示唆していた。しがし、この場合にあっても、総脂質脂肪酸のPl程には、いずれの組織でもLPOの生成は高まらず、組織傷害も認められなかった。以上の結果から、通常レベル以上のVEの摂取が傷害の防止には必須であることおよびn-3系脂肪酸の組み合わせをどの様にするかが、LPO生成の抑制とその有効な生理効果を引き出す上で重要なことが示唆される。実験1では、成熟ラットを用いてドコサヘキサエン酸(DHA)の摂取変化に伴う組織脂質過酸化反応感受性の変化を過酸化脂質スカベンジャー成分の変動と組織脂質脂肪酸組成の変化との関連から検討するとともに、フラボノイド系抗酸化剤であるルチンの影響についても検討し、以下の結果を得た。(1)血清と肝臓において、摂取するDHAのエネルギー%の上昇とともに過酸化脂質が増加し、スカベンジャー成分ではVEが減少した。飼料中DHAレベルの上昇は生体内過酸化脂質を増加させるとともにVEの要求量を高めることが成熟ラットでも確認された。(2)肝臓では、TBA値はP-Indexから予測されるほどには高まらなかったが、共役ジエン量とケミルミネッセンス強度は、組織総脂質の脂肪酸組成から計算される過酸化脂質生成の指標であるperoxidizability index(P-Index)の変動とほぼ一致していた。こうした変化は、幼若ラットでは見られない変化であった。(3)他の組織においては、過酸化脂質の生成は高まらず、VEの減少も比較的少なかった。従って、幼若ラットと比べると、成熟ラットでは過酸化脂質の生成を抑制するメカニズムが効果的に働いていると推測された。(4)ルチンによる影響は、血清の過酸化脂質生成に対しては抑制傾向が認められたが、組織の過酸化脂質生成に対しては有意な影響は見られなかった。実験2では、n-3系高度不飽和脂肪酸のα-リノレン酸、EPA、DHAの組み合わせ投与による血清脂質改善作用と組織過酸化脂質生成との関連を幼若ラットで検討した結果、n-3系高度不飽和脂肪酸を摂取した場合でも、組織の過酸化脂質を著しく高めず、なおかつ、血清脂質の改善効果を充分に引き出すための組み合わせは、α-リノレン酸を豊富にしたとき(α-リノレン酸:EPA:DHA=5.5:1.0:1.0)、およびα-リノレン酸、EPA、DHAの各脂肪酸を等量ずつ混合したときが最適と推察された。
超高酸素圧合成法による記録的高臨界温度を有する新規高温超伝導体の探索

本研究課題は、従来に無い高い酸素分圧下での合成や後熱処理による新規酸化物高温超伝導体の開発を目的としたものである。特性としては臨界温度の最高記録を目指すもので、平成10年度、11年度の2年間にわたる課題であった。主要備品である高圧酸素雰囲気発生装置を平成11年度に購入し、装置の立ち上げと性能検査を兼ねた基礎的な研究によって、所期の目標とした合成環境(酸素分圧500気圧以上)が達成可能であることを確認した。様々な銅系複合酸化物超伝導体のなかで従来最高の臨界温度を持つ水銀系超伝導体にまず着目し、広い範囲での化学組成比制御、元素置換や酸素量制御を試みてきた。結果的に、この系では高圧酸素雰囲気発生装置を用いても臨界温度を更新することはできず、タイ記録にとどまった。平行して、新規酸化物高温超伝導体の探索研究を様々な元素の組合わせで実施したが、このなかで新たに鉄を基本構成元素とする新超伝導体を平成11年末に発見した。化学組成式はFeSr_2RECu_2O_y(REは3価希土類元素、酸素量yが7.66以上のとき超伝導を示す)である。この元素の組合わせで合成できる相は従来半導体と考えられていたが、還元前処理に加えて高酸素圧下熱処理によって酸素量yを7.66以上にしたことにより初めて超伝導を発現した。この物質は銅以外に第一遷移金属元素を主構成元素として含む初めての高温超伝導体であり、新しい超伝導物質の設計・探索の切り口を開いたものである。さらに遷移金属特有の磁性と超伝導を合わせた新しい機能が期待できる。以上の成果についてはこの2月の高温超伝導国際会議で発表し内外から広く注目を集めた。本研究課題は、従来に無い高い酸素分圧下での合成や後熱処理による新規酸化物高温超伝導体の開発を目的としたもので、特性としては臨界温度の最高記録を目指すものである。また、これは平成10年度、11年度の2年間にわたる課題であるが、主要備品である高圧酸素雰囲気発生装置の安全性を確認するためのテストにより、納入が12月となり、これまで3か月の間は主に装置の立ち上げと性能検査を兼ねた基礎的な研究を行ってきた。所期の目標とした合成環境(酸素分圧500気圧以上)が達成可能であることを確認し、様々な銅系複合酸化物の高酸素圧下熱処理を実施し臨界温度制御の指針を探り始めたところである。例えば酸素欠損が生じやすい組成のランタン系超伝導体において、高圧酸素雰囲気下での熱処理によって、超伝導面の欠陥が減少し臨界温度が2K程度上昇することや、ビスマス系超伝導体において鉛の置換による超伝導面の平坦化が5K以上の臨界温度の向上をもたらすものの高圧酸素処理によっては超伝導相の相分離が起こることなど新しい事実がいくつかわかってきている。現在最高の臨界温度を持つ水銀系超伝導体については、高圧酸素処理が臨界温度の上昇に有効な金属組成の探索を始めたところであるが、今のところ臨界温度の最高記録には至っていない。次年度は、既存の超伝導体に対して高圧酸素雰囲気下での平衡条件が臨界温度に適したキャリアドープ状態になるように金属元素置換やその比を調節するとともに、高圧酸素雰囲気下での熱処理が相の形成に有利な物質を設計し臨界温度の最高記録(135K以上)を目指す。本研究課題は、従来に無い高い酸素分圧下での合成や後熱処理による新規酸化物高温超伝導体の開発を目的としたもので、特性としては臨界温度の最高記録を目指すもので、平成10年度、11年度の2年間にわたる課題である。