hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
自律分散型適応アルゴリズム(Life Algorithm)のハードウエア試作に関する研究

本研究において、Life Algorithm(LA)をハードウエア化するため、研究費によって購入したステートレベルによる設計支援ツールにより、LAの基本的なモデルを作成した。その後、2種類の構成方法について検討を待った。(1)チップ内にLAの構成単位となるエージェントユニットを複数組み込み、その中に遺伝子モデルとして表現されたビット列に遺伝的オペレータを適用して、進化的な効果を期待できる方法。(2)ターゲットアプリケーションに遺伝子としてのビット列を提供するインターフェースチップとして構成し、このチップが組み込まれたシステムがLAのエージェントとして振る舞い、結果としてシステムに適応能力を持たせる方法。いずれの場合においても、LAの特徴である関係の多様性を作り出すためのメカニズムに関しては共通したモデルを採用した。その上で、過去遺伝的アルゴリズムにおいてFPGA上、モデル形成を行う際に使われた例が、前者であり、この構成方法は本研究においても構成することが可能であることが確かめられた。しかし、LAにおける構成数として適切な数が、数十から数百であることを考えると今回試作することが来たのは、予算の制限から5台構成であったため、その効果を正確に測定することは困難であった。後者のものに関してもHDL上における構成は、進めることができたが、完全な独立したハードウエア上に作りあげることは完了してはいない。今後は、2つの構成法における問題点が明らかになったことを踏まえて同様なLAチップ試作を更に行うことにより、実用的なレベルのコーディングにつなげていく。Life Algorithm(LA)のハードウエア化を行うにあたって、基本仕様である染色体の設計に関しては、ソフトウエア上でのシミュレーションによる同定を行った。その結果、4bitを単位ユニットとしても問題なく動作し、提案したHybrid Chromosome Modelを使い、実質的な設計を進めている。また、多くの場面で必要になる機能としての疑似乱数発生回路に関するさらなる調査、研究、そして試作が必要であることが明らかになった。最終的になアーキテクチャは、共有記憶型の並列システムが構築し、その上に自律分散適応アルゴリズムを展開する計画であり、その基礎的な技術である共有記憶の面で、メモリのディレクトリ構造について、新たな課題が試作段階において判明し、現在全力でその問題に取り組んでいる。
複合量子相関系における光誘起超伝導と非平衡相転移の理論

電子格子相互作用が強く働いた系において、超伝導と電荷秩序が共存する超固体相、および量子臨界点が存在することを明らかにした。非平衡動的平均場理論を用いて電子格子系の非平衡ダイナミクスを解析し、超伝導状態においてヒッグスモードと呼ばれる集団振幅モード以外にフォノンの振動と混成した新たな集団振幅モードが存在することを示した。超伝導体に振動電場がかかったときに、超伝導秩序パラメーターの振幅が振動電場の周波数の2倍で強制的に振動されること、さらに周波数の2倍がヒッグスモードの周波数と一致するときに強制振動を共鳴的に増幅できることを示した。この現象はテラヘルツ光を用いた実験によって実際に観測された。本年度は、光誘起超伝導の理論的解明に向けて、(1)強く相互作用した電子格子系の秩序相の平衡状態の性質を明らかにしたことと、(2)超伝導体に振動電場をかけると、ヒッグスモードと共鳴した巨大な非線形応答が得られることがわかった、という主に二つのテーマに取り組んだ。(1)ハバード・ホルシュタイン模型は電子格子系の基本的なモデルで、強結合超伝導を理解する上で出発点になるものであるが、電子・電子相互作用と電子・格子相互作用がともに強いときに超伝導、電荷秩序、反強磁性の各秩序相がどのように競合、共存するかわかっていなかった。動的平均場理論を使った解析により、超伝導と電荷秩序が共存した超固体相が存在することがわかった。それに伴い量子臨界点が存在することも明らかになった。また、超伝導相の臨界温度の振る舞いを、静的な有効モデルを使って理解できることを示した。(2)非平衡超伝導の性質を解明するために、光などの振動電場が照射されているときの超伝導体の時間発展をBCS理論をもとに解析した。その結果、超伝導秩序パラメーターの振幅の振動として表されるヒッグスモードと呼ばれる集団励起モードに共鳴した巨大な応答が得られることがわかった。ヒッグスモードと電磁場は非線形な結合を通して相互作用する。この現象は、最近テラヘルツ光を超伝導体に当てる実験で観測された。本年度は、光誘起超伝導転移の理論的理解に向けて、(1)電子とフォノンが互いに相互作用している電子格子系における非平衡緩和過程の解析、(2)d波超伝導体におけるヒッグスモード共鳴の平均場理論、の主に二つのテーマに取り組んだ。(1)電子格子系が外部から励起された後、どのように熱平衡へ緩和していくかは超伝導体の非平衡現象を理解する上で重要である。我々は、電子格子結合系の代表的なモデルであるホルシュタイン模型において、相互作用パラメーターを突然変化(クエンチ)させたときのダイナミクスを、非平衡動的平均場理論を用いて解析した。非平衡不純物ソルバーとしては、自己無撞着ミグダル近似を用いた。その結果、電子格子相互作用が弱いときはフォノンのコヒーレント振動が素速く減衰し長時間の緩和過程は電子自由度によって支配され、電子格子相互作用が相対的に強くなるとフォノン振動が長寿命になりフォノンが振動している各瞬間ごとに電子自由度の速い緩和が起こる。このような熱化過程のクロスオーバーは電子間相互作用と電子格子相互作用が並存するときに期待されるが、今回の研究により電子格子相互作用のみが存在する場合でも起こることがわかった。(2)前年度からの研究で、s波超伝導体にレーザー光を照射したときに、超伝導体の集団励起モードであるヒッグスモードを共鳴的に励起できることが実験的にも理論的にも明らかになっている。そこで高温超伝導体であるd波超伝導体でもヒッグスモード共鳴が起こるかが興味をもたれる。我々は平均場理論を用いてヒッグスモード共鳴の感受率を計算した。その結果、アンチノード方向のd波超伝導ギャップエネルギー付近にヒッグスモードの共鳴ピークが現れることがわかった。s波のときとことなり感受率は発散せず、ギャップレス超伝導であることを反映してピークエネルギーほどの大きな共鳴幅がつくことも明らかになった。本年度は、光誘起超伝導転移の理論的理解に向けて、電子格子相互作用が強く働いた超伝導体に外部から瞬間的な摂動を加えて非平衡状態にしたときの電子状態の時間発展の様子を理論的に明らかにした。超伝導体に摂動を加えると、クーパー対を壊す準粒子励起の他に、超流動密度の振幅が集団的に振動する励起モードが存在することが知られていてヒッグスモードと呼ばれる。これらの励起モードの性質は、平均場近似の範囲ではよく知られているが、電子格子相互作用が強く働いているような超伝導体においては未解明であった。そこで我々は、電子格子系の典型的なモデルであるホルシュタイン模型の超伝導相に対して瞬間的な摂動を加えた後の電子状態の時間発展を非平衡動的平均場理論に基づいて計算した。その結果、これまで知られていたヒッグスモード以外に「第2のヒッグスモード」と呼ぶべき新たな集団励起モードが存在することがわかった。これは直観的には、超流動密度の振動と格子のコヒーレントな振動が混成してできるモードであり、電子格子相互作用が強く働いた超伝導体に特有の励起モードである。このような励起モードは時間分解光電子分光によって観測が可能であることを示した。期間全体を通して、超伝導状態を光によって制御する方法を確立することができた。特に、超伝導擬スピンを光によって共鳴的に歳差運動させる擬スピン共鳴という現象を実験的、理論的に発見した。

これは超伝導体の電子状態を光によってコヒーレントに制御することを可能にしたという意味で、光誘起超伝導への応用の観点からも意義深い。さらに非平衡動的平均場理論に基づいて超伝導体の実時間発展をシミュレートする理論的手法を構築した。主にホルシュタイン模型などの理論モデルに適用したが、今後は第一原理計算により求めたより現実的なモデルへの応用も期待される。電子格子相互作用が強く働いた系において、超伝導と電荷秩序が共存する超固体相、および量子臨界点が存在することを明らかにした。非平衡動的平均場理論を用いて電子格子系の非平衡ダイナミクスを解析し、超伝導状態においてヒッグスモードと呼ばれる集団振幅モード以外にフォノンの振動と混成した新たな集団振幅モードが存在することを示した。超伝導体に振動電場がかかったときに、超伝導秩序パラメーターの振幅が振動電場の周波数の2倍で強制的に振動されること、さらに周波数の2倍がヒッグスモードの周波数と一致するときに強制振動を共鳴的に増幅できることを示した。この現象はテラヘルツ光を用いた実験によって実際に観測された。本年度予定していた、電子格子系のモデルであるホルシュタイン模型の非平衡ダイナミクスの解析を無事行うことができた。その解析には前年度開発した非平衡動的平均場理論の拡張が使われており、この点も当初計画していた通りに進んでいる。また、当初予期していなかった、ヒッグスモード共鳴という新しい現象が理論的に明らかにされ、またほぼ同時に実験的に観測されたことは予想をいい意味で裏切る進展である。ヒッグスモード共鳴はまさに本研究課題のテーマである超伝導体をコヒーレントに制御する例になっており、光誘起超伝導に向けて理解が進んでいる。物性理論今後は、ホルシュタイン模型の秩序相である、超伝導相(および電荷秩序相・反強磁性相)の非平衡ダイナミクスを解析する。特に、BCS理論や引力ハバード模型との違いは何か、ヒッグスモードを如何にして制御できるかを明らかにする。現実の超伝導物質は電子格子系であるので、この点は重要である。また、銅酸化物高温超伝導体を念頭に、d波超伝導のヒッグスモード共鳴を平均場理論を超えて強相関効果を取り入れて計算する。さらに、単一軌道(バンド)の超伝導体だけでなく、MgB2などの複数軌道の超伝導体へ拡張して、ヒッグスモード共鳴の解析を行う。ヒッグスモードを制御することで光によって超伝導を誘起する機構について考察する。当初の予定通り、本年度は電子格子系の平衡状態における秩序相の性質を解明することができ、またBCSモデルのような比較的単純化した超伝導のモデルで非平衡状態を考察した。これは次年度以降の、電子格子系の非平衡状態の解析に向けて、最初のステップをクリアしたと言える。また、当初は予測していなかった、ヒッグスモード共鳴という新しい超伝導体の現象を発見することができた点も大きい。これは超伝導の秩序をダイナミカルに制御することができる例になっており、光誘起超伝導という目標に向けて前進している。本年度は海外出張に複数回行く予定であったが、東京大学の実験グループとの共同研究が思いのほか進展し、そちらを優先したため海外出張を控えた。そのため、出張旅費が減り、次年度使用額が生じた。これまでの成果を踏まえて、次年度は電子格子系のモデルであるハバード・ホルシュタイン模型の非平衡状態を解析することを目指す。
脳画像法と分子生物学的手法による高機能自閉症の病態発生に関する研究

(1)脳画像研究PET:脳内セロトニン系に焦点をあてたPET研究を行った。自閉症では健常者と比較して,大脳皮質全般,基底核,中脳,小脳に渡る広範囲の部位でセロトニン・トランスポーターが有意に低下していた。視床のセロトニン・トランスポーターの低下が強迫症状の強度と有意な相関が認められた。自閉症は神経発達の段階、成長過程においてセロトニン系メカニズムの障害が派生していることが推測された。脳内ミクログリア活性に注目しトレーサーである末梢型ベンゾジアゼピンに焦点をあてたPET研究を行った。自閉症では健常者と比較して,大脳皮質全般,基底核,中脳,小脳に渡る広範囲の部位で末梢型ベンゾジアゼピンが有意に上昇していた。ゆえに脳全体においてミクログリア活性が上昇していることが明らかになった。自閉症は何らかの原因によって脳内に炎症反応が起こり継続していることが明らかになった(3)生化学計測,遺伝子解析(1)脳画像研究PET:脳内セロトニン系に焦点をあてたPET研究を行った。自閉症は何らかの原因によって脳内に炎症反応が起こり継続していることが明らかになった(3)生化学計測,遺伝子解析(1)脳画像研究本年度は脳内セロトニン系に焦点をあてたPET研究を行った。自閉症では健常者と比較して,大脳皮質全般,基底核,中脳,小脳に渡る広範囲の部位でセロトニントランスポーターが有意に低下していた。視床のセロトニントランスポーターの低下が強迫症状の強度と有意な相関が認められた。今回の結果によって、自閉症は神経発達の段階、成長過程においてセロトニン系メカニズムの障害が派生していることが推測された(2)臨床症状と認知機能の解析と脳画像所見との関連性自閉症に関しては抑うつ,不安、強迫症状、攻撃性などの臨床症状やこころの理論を含む各種の認知障害がある。PET画像との相関関係を明らかにし、強迫症状やこころの理論との関連を明らかにした。(3)生化学計測,遺伝子解析(1)脳画像研究本年度は脳内ミクログリア活性に注目しトレーサーである末梢型ベンゾジアゼピンに焦点をあてたPET研究を行った。今回の結果によって,自閉症は何らかの原因によって脳内に炎症反応が起こり継続していることが明らかになった(3)生化学計測,遺伝子解析今回の血清での所見は,自閉症においてneuroinflammationが生じていたという結果を支持するかもしれない。臨床症状との相関がなかったのでこれらの因子はstate markerではなくtrait markerとして有用と考えられた。
医療経営における需用者視点の自費医療の評価と体系化にむけた出産前後自費医療の分析

今年度の重要な成果は、2016年度の本研究で質問紙調査を行った出産前後4か月の妊婦褥婦に対し、コホート研究を行った結果の分析である。同じ調査対象者において、時期によりニーズが大きく変化すること、また、産科医療へのWTPも時期により変化することを明らかにした。本年度の産後約二年の調査では、仕事への復帰のニーズは増加している。社会で保育所の不足問題などで注目されている、出産後4か月以内の仕事への復帰のニーズはあまりみられなかったことと対照される。また、産後一年以内の褥婦の死因の第一位が自殺であるという問題に関連するが、産後約二年を経過した時点で、子育てに自信をなくしている割合が、出産後からの時間の経過でかなり増加していた。従って、出産後二年でもケアの必要な産後として捉えるべきであり、この時期に至るまで産後医療が重要であることが明らかになった。今後さらに時間の経過に焦点をあて、変化するニーズを詳細に分析する必要がある。WTPについては、産後の自費医療に対するWTPは低く、出産により変化したスタイルを回復するための医療以外へのWTPが高いという結果を得た。この結果の研究発表では、出産後のニーズのあり方が医療者に大きなインパクトを与えた。つまり、医療提供者が必要と考えて提供する産後医療と妊婦褥婦のニーズには乖離がある。時期によるニーズの変化を詳細に明らかにし、その変化するニーズを理解し、ニーズに沿った産後医療と、医療者が必要と捉える産後医療、社会が求める産後医療とが合致した産後医療を明らかにすることを、今後の研究課題としたい。これらの課題について2019年度に、パイロット調査を行った上で大規模調査を実施する予定である。2016年度に行った出産前後4か月の妊婦褥婦へのパイロット調査結果の分析から、2018年度に大規模調査を行う予定であった。しかしながら、次の2点から大規模調査計画デザインレビューのための時間を必要としている。1.出産後の時間の経過がニーズに大きな変化をもたらす。つまり、調査対象者が出産前後のどの時期にあるかによりセグメントして、割り付けする必要がある。そのためには、ニーズが変化する時期がいつであるか、分析しなければならない。2.数回の研究発表で、医療者から、リスク出産か通常出産であるか、経腟分娩か帝王切開による出産であるかが、調査結果に影響を与える可能性があると指摘を受けた。調査計画を変更し、質問項目に加えて追加でパイロット調査を行った上で、大規模調査を実施する。直近のコホート調査結果と分析について研究発表を行い、医療者の指摘を受けた上で、追加のパイロット調査を行う。具体的には、ニーズの変化とWTPの変化をもたらす時期を明らかにすることが目的である。また、臨床所見が、ニーズの変化やWTPの変化に与える影響も明らかにする。その結果を分析した上で、約1000名の妊婦褥婦に対する大規模調査計画をデザインし、実査を行い、出産前後の妊婦褥婦のニーズ及びWTPを明らかにし、需要される自費医療のあり方を発掘する。本年度はパイロット調査として、京都府助産師会に対する定量調査、助産師に対する聞き取り調査、出産前後3か月の妊婦ジョク婦に対する定量調査を行った。京都府助産師会の調査結果から、助産院開業助産師は出産の取り扱いに意欲を示していることが明らかになった一方、定量調査の結果からはほとんどの産婦は病院等を選ぶ。その理由は出産時に何かおこった場合のリスクマネジメントとしてである。また概ね出産に対する満足度は高いが、出産関連費用に対するWTPはかなり低い。その理由は出産は自費であるが、補助が手厚いからであろう。この結果から、出産は費用がかからないとの意識が強いので、費用を評価する技法の検討が必要であることが明らかになった。一方、自身に対する投資(産後の体系維持、リラックス、美容)などにはWTPがまだ高い。一見妊産婦のニーズは、出産や産後ケアにないようにみえる。一方子育てに悩む回答も多いので、産前産後ケアが子育てに悩むジュク婦のニーズを満たしておらず、ニーズが潜在化している可能性がある。聞き取り調査から、助産師の産婦をはじめとして、広い意味での女性の身体支援に対する強い関心が確認された。助産師の医療技術や知見は、少子化の低減や子供の虐待防止などの社会課題や女性の健康維持に大きく資するものであると考え、ニーズとシーズがマーケティングの視点から合致する経済価値とサービス品質を確定するため、29年度はさらに調査対象を拡大し、28年度得られた知見をもとに、産婦の出産前後の自費に対する経済評価を明らかにする。29年度にむけて、助産師に対する定量調査、産婦に対する定量調査、助産師への聞き取り調査を完了し、概ね双方のニーズが把握できたので、経済評価へとむけて研究をすすめることができる質問紙のブラッシュアップが可能となった。また、これらにさらに、産婦をとりまくNPOなどに対する聞き取り調査を加えることにより、産婦の潜在ニーズを明らかにし、助産院の経営モデルの提言を導く研究とすることができる。2017年度は、出産を契機とした妊婦と褥婦における健康上及び仕事や家事を行う上での変化に焦点をあてて調査を行った。具体的には、2016年度の助産師に対する調査結果から、助産師の助産の仕事に対するニーズを抽出し、そのニーズと対応する内容で妊婦と褥婦に質問紙調査を行った。その結果、助産師のニーズと妊婦・褥婦のニーズが対応していないことが明らかになった。

そこで、再度妊婦・産婦・褥婦の顕在ニーズおよび潜在ニーズをマーケティングの視点から発掘するため、出産前後の変化について自由回答形式で行った調査で、381人の回答を得て、その分析を行った。またその381人の中から、出産につき健康や生活の中で課題をもっていると考えられる7人を抽出し、インターネット上でのデプスインタビューを行った。これまでの研究では、日本での出産は公的補助があるためか、自己負担で出産前後のケアを行う場合は、それらのケアに対する妊婦や褥婦のニーズや評価は低いと考えられた。しかしながら、産後鬱の問題が注目されており、調査からも産後の不安や家事・育児に対する負荷へのストレスもかなりみられたことから、制度的な支援が必要であると考えられる。助産師の助産関連の仕事へのニーズはそこにあるが、日本では助産師のこれらのニーズが充足されているとは言えない。そこで、すべて正常出産を助産師が行っているオランダの出産医療と日本の出産医療を比較するため、オランダの地方医療行政者への聞き取り調査を行った。オランダでは医療費効率化のため、助産師が家庭で出産を補助する制度が一般的である。この調査からは、オランダの出産にかかわる制度および出産に関わる費用も明らかにすることができた。オランダと日本の出産費用比較調査は、日本ではまだ行われておらず、今年度の妊婦・褥婦のニーズと関連づけて、出産関連の費用評価に大きく参照できる結果を得ることができたと考えている。2016年度の助産師に対する調査から、妊婦・褥婦に対する調査を対照的に行うことにより、助産師と妊婦・褥婦のニーズが大きく乖離していることを明らかにすることができた。そこで改めて、妊婦・褥婦の潜在ニーズの発掘のための調査を行い、自己負担自費診療の費用評価への方向性を見いだすことができた。一方、日本における出産関連医療費に対する女性の受け取り方が、補助のでる費用として固定化していると考えられるため、オランダの地方医療行政者に対する聞き取り調査を行い、出産関連費用について国際的な視点からの評価を行うことができたことは、次年度へむけた大きな成果となった。出産費用を負担することによる少子化の抑制効果は確かにあると考えられるが、研究に期待されることは、従来と異なるアプローチも検討することにより、高品質な出産環境を維持しつつ医療費の効率化を同時に進める新たな方向性の可能性を見いだすことである。今年度の重要な成果は、2016年度の本研究で質問紙調査を行った出産前後4か月の妊婦褥婦に対し、コホート研究を行った結果の分析である。同じ調査対象者において、時期によりニーズが大きく変化すること、また、産科医療へのWTPも時期により変化することを明らかにした。本年度の産後約二年の調査では、仕事への復帰のニーズは増加している。社会で保育所の不足問題などで注目されている、出産後4か月以内の仕事への復帰のニーズはあまりみられなかったことと対照される。また、産後一年以内の褥婦の死因の第一位が自殺であるという問題に関連するが、産後約二年を経過した時点で、子育てに自信をなくしている割合が、出産後からの時間の経過でかなり増加していた。従って、出産後二年でもケアの必要な産後として捉えるべきであり、この時期に至るまで産後医療が重要であることが明らかになった。
セロトニンによる新たな男性不妊治療法の開発

セロトニンは神経伝達物質の一つですが、卵丘細胞でも作られ、受精の場で精子機能の調節に関与します。セロトニンはハムスターやマウスの精子受精能獲得を促進すると考えられています。ヒト精子でもセロトニンは運動速度を増加させますが、受精能獲得を惹起するかは不明です。そこでセロトニンがヒト精子の受精機能を促進するかを検討し、予想通りの結果を得ることができれば、男性不妊症患者に対して行う人工授精や体外受精の際に、培養液中にセロトニンを添加し、治療成績を向上させるかにつき検討する予定です。新たな男性不妊症治療法の開発に繋がることを期待しています。
アルツハイマー病病理におけるEPRイメージングを用いた酸化ストレス評価と病態解明

本研究はADモデル動物を用いて神経変性時および治療介入時の脳内酸化ストレスの動態を“in vivo EPRイメージング法"で解析し、行動評価、組織学的評価と比較してADの病態解明と治療応用を目的に開始した。本研究はアルツハイマー病(AD)モデル動物を用いて神経変性時および治療介入時の脳内酸化ストレスの動態を新規画像技術である“in vivo EPRイメージング法"で解析する。そして、その結果を免疫組織学的手法などによりAD様病理変化およびミクログリアを中心とした神経免疫システムの動態と比較検証してADの病態解明を試み、新規治療法を考案するための根拠となる基礎的データを提供することを目的に開始した。まずはADモデル動物として家族性ADのダブルトランスジェニックマウスであるAPdE9マウスとそのlittermatesである健常(WT)マウスを用意し、生後3、6、9、12、18ヶ月のAPdE9マウスおよびWTマウスについてEPR測定を行い月齢群ごとに脳内酸化ストレスを評価した。結果は、血液脳関門通過性プローブMCPの還元速度定数をRC(rate constant)、AD病理変化が顕著に起こる海馬RCと、病理変化をほとんど認めない中脳RCの比をRRHM(ratio of RC in the hippocampus tothat in the midbrain)と定義して月齢別にWTおよびAPdE9マウスのRRHM平均値を比較したところ生後9ヶ月以降のAPdE9マウスでRRHMが有意に減少し、酸化ストレス亢進が示唆された。未処置APdE9マウスやWTマウスのEPR評価は進捗し、結果を雑誌に投稿し掲載されたものの行動評価や生化学的評価は現在進捗中の状況で、まだ治療介入の段階には至っていない。そのため進捗状況としてはやや遅れていると判断している。本研究はアルツハイマー病(AD)モデル動物を用いて神経変性時および治療介入時の脳内酸化ストレスの動態を新規画像技術である"in vivo EPRイメージング法"で解析する。そして、その結果を免疫組織学的手法などによりAD様病理変化およびミクログリアを中心とした免疫システムの動態と比較検証してADの病態解明を試み、新規治療法を考案するための根拠となる基礎的データを提供することを目的に開始した。具体的なタイムコースとして(1)Aβ沈着が始まっていない生後3ヶ月からAβが沈着し始める生後6ヶ月までの10週間ガランタミンを投与する群、(2)生後6ヶ月からAβ沈着が有意に増加し、in vivo EPRイメージング法で有意な酸化ストレス亢進が示唆される生後9ヶ月までの10週間ガランタミンを投与する群、(3)生後3ヶ月目から生後9ヶ月目まで10週間ガランタミン投与、2週間休薬、10週間ガランタミン投与する群の3種類を設定し、マウス飲水量を5ml/日と想定して給水中に10μg/mlガランタミンを添加し5mg/kg/日経口投与を開始した。行動評価の検証を開始し、またα7nAChR刺激治療介入としてガランタミンの超早期介入実験を開始したが治療介入は開始し始めた所でまだ十分なデータ数が得られていない進捗中の状況であり、本来当該年度に開始する予定であった抗酸化ストレス的治療介入実験には至っていない。そのため進捗状況としてはやや遅れていると判断する。本研究はADモデル動物を用いて神経変性時および治療介入時の脳内酸化ストレスの動態を新規画像技術である“in vivo EPRイメージング法"で解析し、その結果を免疫組織学的手法などによりAD様病理変化およびミクログリアを中心とした神経免疫システムの動態と比較検証してADの病態解明を試み、新規治療法を考案するための根拠となる基礎的データを提供することを目的として開始した。ADモデル動物として家族性アルツハイマー病の変異型APP遺伝子および変異型プレセニン1遺伝子を導入したAD-Tgマウス(APPswe/PS1dE9:APdE9マウス)を用い、(A)ガランタミンを投与しないコントロール群、(B)Aβが沈着し始める生後6ヶ月からガランタミンを投与した群、(C)脳の病理的変化がほとんど認められない生後3ヶ月という早期からガランタミンを投与した群の3群に無作為に割り振って、各群いずれも生後9ヶ月目に認知行動評価としてnovel objective recognition test(NOR)を行った。結果は、NORにおいて「(B)生後6-9ヵ月投与群」および「(C)生後3-9ヵ月投与群」で共に「(A)ガランタミン非投与群」と比較して新規物質の探索時間割合が増大するという形で認知機能の改善を認めた。また、画像解析ソフトウェアImage Jを用いた脳組織学的評価においては抗Aβ抗体(6E10)によるAβ染色解析で皮質に占めるAβの面積の割合が「(B)生後6-9ヵ月投与群」群および「(C)生後3-9ヵ月投与群」で共に「(A)ガランタミン非投与群」と比較して減少していた。今後はモデル動物の行動評価法の確立、および酸化ストレスバイオマーカーや脳組織ホモジネートを用いたEPR測定など生化学的評価をまず試みる。その上でα7nAChR刺激薬や抗酸化ストレス薬などによる治療介入を開始したいと考えている。

現在進行中のα7nAChR刺激治療薬ガランタミンによる超早期介入実験を進め、in vivo EPR測定評価や免疫組織学的評価、生化学的評価を施行し、さらには抗酸化ストレス治療介入実験も開始したいと考えている。神経内科現在、APdE9マウスは当施設において繁殖しているが、平成27年度は繁殖状況が比較的良好で繁殖の際の母親になるマウスの購入をあまり多くは要さなかった。また、各種試薬も手持ちのものから使用し始めたため当初予定よりも研究費の支出が少なく次年度使用額が生じた。現在、APdE9マウスは当施設で繁殖しているが、平成28年度は繁殖状況が比較的良好で繁殖の際の母親になるマウスの購入をあまり要さず、各種試薬も手持ちのものから順次使用しているため当初予定より研究費の支出が少なく次年度使用額が生じた。平成28年度の使用計画としては、一つは繁殖用の母マウス購入費用ならびにマウス飼育の管理・維持費用としての使用を計画している。また、EPR用のプローブ試薬、組織学的評価や生化学的評価に用いる各種試薬や治療介入用の各種試薬、その他実験用の消耗品などの購入費としても使用を計画している。他には、研究成果の発表や、関連学会に参加して最新の知見を深めるための旅費への一部使用も計画している。平成29年度の使用計画として、引き続き繁殖用の母マウス購入費用ならびにマウス飼育の管理・維持費用、in vivo EPRイメージング用のプローブ試薬、免疫組織学的評価や生化学的評価に用いる各種試薬や治療介入用の各種試薬、行動評価用の器具、その他実験用の消耗品などの購入費用として使用を計画している。
全有機炭素の放射性炭素年代連続測定による海底地震堆積物の認定と年代決定手法の確立

半遠洋性泥は遠洋性泥と同じように深海底を一様に覆うと考えられることが多かったため,イベント堆積物が含まれるという認識がなく,イベント堆積物の研究対象とはならず,その解析手法もなかった.本研究は,一見イベント堆積物が含まれていないと見られる半遠洋性泥に,海底地震などに起因するイベント堆積物を認定し,その形成プロセスと形成年代を特定する手法を確立することを目的とした.1)有機炭素の放射性炭素年代連続測定による深海底イベント堆積物の認定堆積物に含まれる有機炭素を利用した放射性炭素年代を連続して測定することにより,半遠洋性泥の“観察"では確認できないイベント層を認定した.本研究では,下位層よりも有意に古い年代値を示す層準を,堆積物の再移動により本来の堆積年代よりも古い有機炭素が混入したことに起因するイベント層とした.南海トラフ沿い熊野トラフの半遠洋性泥には,過去約600年間に6層準のイベント層を認定することができ,17世紀以降に発生した海域地震と洪水に対比される可能性が示された.2)浮遊性有孔虫による放射性炭素年代測定半遠洋性泥のイベント層形成年代の見積もりには,イベント層ではない通常層の堆積物に含まれる浮遊性有孔虫の放射性炭素年代を測定し,堆積年代を推定する必要がある.イベント層の起源と堆積プロセスを検討した堆積物について,浮遊性有孔虫の拾い出しを行い,東京大学大気海洋研究所の加速器質量分析装置を使用して,放射性炭素年代測定を行った.29年度が最終年度であるため、記入しない。29年度が最終年度であるため、記入しない。
データ駆動科学の導入による「5 V」以上で超高速充放電可能な次世代Li電池の創製

次世代エネルギーデバイスの実現に向けて、全固体Li電池の高出力化は重要である。そこで本研究は、以下を達成することにより、「5 V」以上で高速充放電が可能なLi電池を創製する。1)エピタキシャル薄膜を用いた全固体電池を作製し、電池内部における反応を規定する。2)ベイズ推定などのデータ駆動科学の方法論を導入したインピーダンス解析を行い、5 V以上での律速過程の特定を行う。3)律速過程をピンポイントに狙う改善手法(緩衝層の導入、固体電解質の探索)を試みることで、10 Ωcm2以下の界面抵抗を達成し、5 V以上における充放電の超高速化とその実用に向けた改善指針を確立することを目指す。
真核細胞DNAポリメラーゼの発現調節機構

本年度は以下の2点で研究の主要な進展があった。(1)ショウジョウバエのDNA複製酵素であるDNAポリメラーゼ(以下pol)αの遺伝子とpolδの促進因子であるPCNAの遺伝子のプロモーターを活性化する共通の配列DREと特異的な結合因子DREFを見いだしたことは昨年報告した。DREFをほぼ均一に精製することに成功し、この因子が,86kDaのポリペプチドの2量体よりなることを証明した。また、精製したDREFが結合する配列がDRE内の8bpのパリンドローム配列であることを、確認した。両遺伝子のプロモーター活性はホメオドメインタンパク質の一つであるzerknullt(zen)によって抑制されるが、この抑制がDREF活性の低下によってもたらされることを見いだした。zen遺伝子の発現は、relがん遺伝子のショウジョウバエホモログであるdorsalによって抑制されることが知られており、この結果はがん遺伝子が分化を抑制すると同時に複製関連遺伝子発現を誘導する機構にせまるものである。(2)マウスの複製関連遺伝子であるPCNA遺伝子と修復遺伝子であるpolβ遺伝子遺伝子の発現調節機構にたいするアデノウイルスE1Aおよびp53の影響を調べた。両遺伝子のプロモーター活性ともE1Aで促進されるが、その標的配列はpolβ遺伝子ではプロモーター内にあるATF/CREB結合配列であるのに対し、PCNA遺伝子ではATF/CREB配列とB2F結合配列の2つであることがわかった。一方、野性型p53はPCNA遺伝子プロモーターを抑制するがpolβ遺伝子プロモーターは抑制しないことを見いだした。後者には、p53の抑制を排除する配列が存在することを証明した。これらの結果は、p53の機能が、DNA損傷の際に複製を抑制し、損傷が修復されるのを待つためのゲノム監視機構であるとの仮説に適合するので興味ぶかい。
生体防御分子の発現解析と活性測定に基づくマガキ属有用3種の健康評価と活力診断

(1)マガキ血球のもつ貪食能の標準値(適用範囲)の決定生体防御能の中心であるマガキ血球の3種類のカキで測定し、それぞれの種の標準値を、いくつかの垂下場所と季節に関して算定した。採取は年間を通して行った。その結果、同一場所で採取したカキであっても個体差が大きいものの、一定の傾向を把握することができた。すなわち、血球の生体防御能は季節変動を示すが、それは2つの要因、水温の変動と生殖年周期によって制御されていると考えられた。これは3種類とも同様であった。(2)マガキ血リンパのもつレクチン活性・リゾチーム活性標準値の決定血リンパに存在するレクチンおよびリゾチームの活性について、まず正常な個体のもつ正常な変動幅を知って標準値を定めた。次に、細菌接種の刺激を与えた時の活性の変化を調べた。その結果、レクチンは血リンパで高い活性が検出された。対照的にリゾチーム活性は血リンパでは非常に低く、外套膜、消化盲嚢といった組織において高い値を示した。細菌接種によって、レクチンのウマ赤血球を凝集する活性が有意に高くなった。しかし、組織のリゾチーム活性は変化しなかった。(3)マガキのもつ新規レクチン・キチナーゼ遺伝子配列の決定生体防御機構にとって重要なレクチンおよびキチナーゼについて、新規の遺伝子を特定し、その遺伝子発現を調べた。その結果、血球に特異的に発現する遺伝子が見つかった。細菌に対する反応などはまだ明らかではないが、生体防御関連遺伝子の可能性が高い。17年度では、これまでの研究でも取り組んだ「生体防御能・標準値」について、マガキ血球の値について適用範囲を含めて決定することを主眼とした。また、生体防御関連遺伝子の発現については、本研究ではじめて取り組む課題である。そこで、まず「通常時」のマガキ血球の遺伝子を調べることからはじめた。(1)マガキ血球のもつ生体防御能・標準値(適用範囲)の決定(担当:高橋)生体防御能の指標となるマガキ血球の能力を知り、さらにそれらの標準値を定める目的で年間を通して同一場所から採取したマガキ血球の異物に対する遊走能と貪能を測定した。その結果、同一場所で採取したマガキであっても個体差が大きいものの、一定の傾向を把握することができた。(2)マガキ血リンパのもつ酵素活性・標準値(適用範囲)の決定(担当:高橋)血リンパに存在する酵素の活性を指標として正常な個体のもつ正常な変動幅を知って標準値を定めた。対象とする酵素は、生体防御に強く関連するリゾチームとペルオキシダーゼとした。その結果、リゾチーム活性は血リンパでは非常に低く、外套膜、消化盲嚢といった組織において高い値を示した。一方、ペルオキシダーゼは血球、しかも顆粒球のみで検出された。(3)マガキ血球の生体防御関連遺伝子の発現解析(担当:鈴木)「通常時」のマガキの血球を試料として、生体防御関連遺伝子の発現を調べた。最近、マガキ血球遺伝子のEST解析が試みられ、55個の生体防御関連遺伝子のクラスターが得られている(Gueguen et al.,2003)。今回の発現解析もこれらを対象としたが、変動を知るには至らなかった。今後は、生体防御関連遺伝子の種類の解析だけではなく、発現量の定量的な解析を行う。18年度では、昨年度の研究で明らかにした「生体防御能・標準値」をふまえて、マガキ血球の生体防御能の季節変化、血球の2つの亜集団である「無顆粒球」と「顆粒球」それぞれの生体防御能を知ることを主眼とし、『それらを明らかにすることができた。

また、生体防御関連遺伝子については、重要な液性生体防御因子である溶菌酵素の「リゾチーム」と高い凝集活性を持つ糖タンパクの「レクチン」について、遺伝子配列の決定、マガキ組織における発現細胞の特定、細菌刺激による遺伝子発現量の変化を明らかにした。(1)マガキ血球のもつ生体防御能の季節変化(担当:高橋)生体防御能の指標となるマガキ血球の能力を年間を通して同一場所から採取したマガキ血球の異物に対する遊走能、貧食能、活性酸素産生能を測定した。その結果、同一場所で採取したマガキであっても個体差が大きいものの、それ以上に顕著な季節変動を示すことが明らかとなった。すなわち、血球の持つこれらの生体防御能は春季から夏季の初めに高く、その後は大きく低下して再び秋季に大きく上昇した。それは2つの要因、水温の変動と生殖年周期によって制御されていると考えられた。(2)マガキ血球亜集団、無顆粒球と顆粒球の生体防御能(担当:高橋)マガキ血球の2つの細胞亜集団、無顆粒球と顆粒球について、それぞれの生体防御能の特徴を把握した。その結果、顆粒球は無顆粒球に比べて貧食能が5倍8倍も高く、またペルオキシダーゼのような生体防御関連酵素の活性を持っことがわかった。(3)マガキ液性生体防御因子の遺伝子の発現解析(担当:鈴木)重要な液性生体防御因子である「リゾチーム」と「レクチン」について、それらの遺伝子の解析を行った。その結果、リゾチームについて全配列を決定することができた。推定されるタンパクは137個のアミノ酸から成り、無脊椎動物型(i-type)と呼ばれるリゾチームに特徴的な構造を示した。また、レクチン遺伝子については、3つの新たなレクチン遺伝子を見いだすことができた。19年度では、これまでの研究過程で明らかにした「生体防御能・標準値」、マガキ血球の貪食能、レクチンの凝集活性、リゾチーム活性値について3種類のカキで測定した。(1)マガキ血球のもつ貪食能の標準値(適用範囲)の決定(担当:高橋)生体防御能の中心であるマガキ血球の3種類のカキで測定し、それぞれの種の標準値を、いくつかの垂下場所と季節に関して算定した。採取は年間を通して行った。その結果、同一場所で採取したカキであっても個体差が大きいものの、一定の傾向を把握することができた。すなわち、血球の生体防御能は季節変動を示すが、それは2つの要因、水温の変動と生殖年周期によって制御されていると考えられた。これは3種類とも同様であった。(2)マガキ血リンパのもつレクチン活性・リゾチーム活性標準値の決定(担当:高橋)血リンパに存在するレクチンおよびリゾチームの活性について、まず正常な個体のもつ正常な変動幅を知って標準値を定めた。次に、細菌接種の刺激を与えた時の活性の変化を調べた。その結果、レクチンは血リンパで高い活性が検出された。対照的にリゾチーム活性は血リンパでは非常に低く、外套膜、消化盲嚢といった組織において高い値を示した。細菌接種によって、レクチンのウマ赤血球を凝集する活性が有意に高くなった。しかし、組織のリゾチーム活性は変化しなかった。(3)マガキのもつ新規レクチン・キチナーゼ遺伝子配列の決定(担当:鈴木)生体防御機構にとって重要なレクチンおよびキチナーゼについて、新規の遺伝子を特定し、その遺伝子発現を調べた。その結果、血球に特異的に発現する遺伝子が見つかった。
溶媒双極子場を利用した創薬プログラムの開発

本研究では、溶媒双極子場に基づいた創薬プログラムの開発を行った。このプログラムをALR2、CDK2、InhA、PDE5の4種類の蛋白質に適用し、バーチャルスクリーニング行ったところ、活性化合物がヒットすることが確認できた。また、既存のプログラム(FRED)を使用した場合よりも、高いヒット率が得られることが示された。本年度は、リガンド生成プログラムを作成するために必要な基礎事項の検討を行った。使用したタンパク質は、FKBP、p38(キナーゼ)、ER(核内受容体)、FXa(プロテアーゼ)の4種類であり、作成するプログラムの汎用性の検討も行った。まず、各タンパク質について、分子動力学計算を実行し、活性部位付近の水分子の双極子場のパターンを計算した。次に、このパターンと一致するsp3炭素のみで繋がれたリガンドの骨格を生成するプログラムを作成した。作成したプログラムを用いて、各タンパク質に対して100個のリガンド骨格を生成した所、これらの中に実際の結晶構造中のリガンドと形が一致する物が数多く含まれることが確かめられた。さらに、リガンドの骨格をsp3炭素だけではなく、sp2炭素も用いて形成されるようにプログラムの機能の拡張を行った。その結果、より多くの実物のリガンドと形が一致する骨格を作ることが可能となった。以上により、本研究で作成したプログラムを使い、活性部位の形と相補性の良いリガンドの基本骨格が、4種類のバラエティーに富んだタンパク質で得られることが確認された。また、水素結合を形成する部位を溶媒双極子場のパターンから同定し、その部分は炭素ではなくヘテロ原子にする機能をプログラムに組み込んだ。これにより、実際の化合物に近いリガンドの骨格が作成できるようになった。本年度は、初年度で得られたリガンドの基本骨格をもとに、平成20年度は、drug-likeなリガンドを生成することを目的とした。まず、既知の医薬品ライブラリー中の化合物をフラグメント化したフラグメントライブラリーを作成し、これと対応する溶媒双極子場のパターンとの"フラグメントー溶媒双極子場マップ"を作成した。そして実際のタンパク質に対して計算した活性部位内の溶媒双極子場を適当な大きさに分割し、これをあらかじめ作っておいた"フラグメント-溶媒双極子場マップ"を参照して、フラグメントに置き換え、初年度で得られたリガンドの基本骨格と重ね合わせ、重複する部分を上手く削除することで、リガンドを作成する機能をプログラムに組み込んだ。このプログラムを用いて生成されたリガンドが、相補性が良い形状を持ち、且つdrug-likeであるかどうかの検証を、初年度と同様に4種類のタンパク質、FKBP、p38(キナーゼ)、ER(核内受容体)、FXa(プロテアーゼ)に対して行った。その結果、これらのタンパク質の既知リガンドと同様の結合様式を持ち、タンパク質と相補性が良い形状の化合物を得ることに成功した。また、これらの化合物に対してopeneye社のfilterモジュールを用いてdrug-likeか否かを検証したところ、druglikeな化合物と判断されるものが数種類確認された。前年度までは、タンパク質を剛体と近似し、活性部位の形は結晶構造から得られる形をそのまま用いた。しかしながら、結晶構造は、タンパク質の取り得るさまざまな構造の一つであり、溶液中や活性発現過程ではさらに多数の構造が連続的に存在する。また、結合するリガンドの種類によっても、さまざまな構造を取り得る。この点を考慮することができれば、新規なリガンドを数多く生成できると考えられる。最終年度はこの問題に取り組んだ。具体的には、分子動力学シミュレーションでタンパク質の構造変化をシミュレートする。ただし、通常の分子動力学シミュレーションでは、系がエネルギー曲面の極小状態にとどまってしまい、大きな構造変化が起こらない場合も考えられる。そこで、この問題を解決するために拡張アンサンブル法を用いた0拡張アンサンブル法は、エネルギー極小状態から抜け出し、幅広い構造をサンプリングすることができる手法である。元々は、物性物理分野で開発された手法であるが、近年、タンパク質、核酸などの生体分子にも応用されるようになってきた。これにより得られたタンパク質のさまざまな構造の各々に対して溶媒双極子場を計算して、前年度までに開発したプログラムを用いてリガンドの骨格を生成する。生成したリガンドの骨格をクエリとして、CK2という腎炎治療薬の標的蛋白質に対して、300万化合物からなる市販試薬ライブラリーから100化合物を選抜し、実験で阻害活性を測定した。その結果、構造に多様性のある約30個の新規阻害剤分子を見出すことに成功した(30・Mで50%以上の酵素阻害能のあるものをヒットと定義した)。通常、コンピュータスクリーニングでのヒット率は10%もあれば良い方であるが、その3倍の30%のヒット率が得られた。
中性子散乱法による高分子電解質溶液の研究

重水素化した高分子電解質の合成が遅れたので、重水素化していない高分子電解質に添加塩を十分に加えたときの半希薄溶液の中性子小角散乱(SANS)測定から高分子セグメント間の二体及び三体のクラスター積分の値B_1及びB_2を求めることと、これらの値の添加塩濃度依存性を調べることを目的とした。1.高分子電解質の合成のために単分散ポリスチレン及び重水素化ポリスチレンを購入した。前者をVinrの方法でスルホン化し、ポリスチレンスルホン酸ナトリウム(NaPSSH)を得た。スルホン化度は93%以上である。また重水素化ポリスチレンスルホン酸ナトリウムも合成中である。2.3種の添加塩濃度Csの重水溶液の溶媒に、NaPSSHを溶解したものを試料とした。これらのCs濃度では透過率、散乱能を考慮するとX線小角散乱実験は不可能であるのでSANS測定した。SANS測定には高エネルギー物理学研究所のKENS-SAN装置を用いた。測定温度は40°Cとし、購入したデジタルプログラム温度調節計で温度調節した。3.Cs=417Mで、高分子濃度Cp=0.0243g/cm^3の散乱強度I (q)のKratkyプロフトは小角領域で明瞭な平坦部を示すことから、この塩濃度のG点は40°C近傍と考えられる。その折れ曲がり点(ガウス鎖の散乱から棒状粒子の散乱への転移)から求めた高分子の絡み合う濃度より、ここで用いたCpが低いので、希薄濃度領域であることがわかった。4.半希薄濃度領域のI (q)の角度依存性から求めた相関長のG依存性は貧溶媒系高分子非電解質半希薄溶液に適用できる理論と良く一致したので、B_1及びB_2を求めた。B_1は静電的遮蔽長K^<-1>とともに負から正の値へと単調に増加し、約15A (C=4.2M)でG点となった。B_2もK^<-1>とともに増加した。これらの挙動は、K^<-1>の増加とともに円筒状高分子電解質セグメントのcorrelation tubeの直径の増加によって説明できる。重水素化した試料の合成が遅れているので,重水素化していない試料を用いて下記3に示すように添加塩を加えられたときの中性子小角散乱(SANS)測定から高分子セグメントの二体及び三体クラスター積分の値B1及びB2を求めることを目的とした.1.単分散ポリスチレン及び重水素化ポリスチレンを購入し,それらをVinkの方法でスルホン化し,ポリスチレンスルホン酸ナトリウム(NaPSSH)を得た.スルホン化度は約93%である.また重水素化しポリスチレンスルホン酸ナトリウムも合成中である.2.NaPSSHを三種の添加塩濃度CSの重水溶液の溶媒に溶解したものを試料とした.SANS測定には高エネルギー物理学研究所のKENS-SAN装置を用いた.測定温度は40°Cとし,購入したデジタルプログラム温度調節計で温度調節した. Cs=4.17M,高分子濃度Cp=0.0243g/cm^3の散乱強度I(q)のKratkyプロットは, 0.04≦q≦0.1(A^<-1>)の範囲で,明瞭な平坦部を示すことから,この塩濃度のΘ点は40°C近傍と考えられ,その折れ曲がり点q^*から,平均持続長19〓を得た.

この値から回転半径を求め,高分子が絡み合う濃度を見積もったところ, 0.044g/cm^3となったので,このCpは希薄領域であることがわかった.3.半希薄濃度領域のI(q)の角度依存性は小角範囲でLoretz型となったので,相関長ξを求めた.各CSの値におけるξのCp依存性は貧溶媒系の高分子非電解質半希薄溶液に適用できるMoore理論と良く一致したので, B_1, B_2を求めた.これらの値に対する静電的相互作用の寄与を調べるために, Debyeの遮蔽長K^<-1>を計算した.B1はK^<-1>とともに負から正の値へと単調に増加し,約1.5〓(Cs=42M)でΘ点となった. B_2もK^<-1>とともに増加した.これらの挙動はK-1の増加とともに円筒状高分子電解質セグメントのcorrelation tubeの直径の増加によって説明できる.添加塩が十分存在するときの高分子電解質半希薄溶液の中性子小角散乱(SANS)測定から高分子セグメント間の二体及び三体クラスター積分の値B_1及びB_2を求めることと、これらの値の添加塩濃度依存性を調べることを目的とした。1.単分散ポリスチレン(分子量M=1×10^5、Mw/Mn≦1.06)をVinkの方法でスルホン化し、透析、中和、凍結乾燥させてポリスチレンスルホン酸ナトリウム(NaPSSH)を得た。イオウの元素分析測定からスルホン化度は93%以上であることを確認した。2.三種の添加塩濃度Csの重水溶液の溶媒に、NaPSSHを溶解したものを試料とした。下記のCs濃度では透過率、散乱能を考慮するとX線小角散乱実験は不可能であるので、SANS測定した。SANS測定には高エネルギー物理学研究所のKENS-SAN装置を用いた。測定温度は40°Cとした。3.Cs=4.17Mで、高分子濃度Cp=0.0243g/cm^3の散乱強度I(q)のKratkyプロットは、0.04≦q≦0.1KA^<0-1>)の範囲で、明瞭な平坦部を示すことから、この塩濃度のθ点は40°C近傍と考えられる。その折れ曲がり点(ガウスコイルの散乱から棒状粒子の散乱への転移点)から求めた高分子のからみ合う濃度は、ここで用いたCpより約2倍高かったので、このCpは希薄濃度領域であることがわかった。4.半希薄濃度領域のI(q)の角度依存性は小角度範囲でLorentz型となったので、相関長ξを求めた。ξのCp依存性は貧溶媒系の高分子非電解質半希薄溶液に適用できるMoore理論とよく一致したので、B_1及びB_2を求めた。B_1は静電的遮蔽距離K^<-1>とともに負から正の値へと単調に増加し、約1.5〓(Cs=4.2M)でθ点となった。B_2もK^<-1>とともに増加した。これらの挙動は、K^<-1>の増加とともに円筒状高分子電解質セグメントのcerrelation tubeの直径の増加によって説明できる。
DNAマイクロアレイを用いた赤痢アメーバ病原機構の網羅的解明

赤痢アメーバの病原機構の網羅的理解を目的に、全遺伝子をカバーしたDNAマイクロアレイを用いて、遺伝子発現の解析を行った。TIGRデータベースに存在するタンパク質をコードする全遺伝子9435のうち、重複を除いた7712遺伝子をカバーするアレイを作成した。ラボの標準株では80%以上の遺伝子の発現が確認された。次に、動物への反復感染とインビトロ培養により、遺伝的背景が同一で、病原性の異なる株を樹立した。これらは哺乳動物細胞の破壊、肝膿瘍の形成で明らかな病原性の相違を示した。更に、これらの株間での遺伝子発現比較を行った結果、200を超える遺伝子の発現量が変化していた。病原性に相関して発現が変化している遺伝子は30あまり、逆相関している遺伝子は約170であった。更に、病原性への関与が明示されているシステインプロテアーゼ(CP)の細胞内輸送、分泌を調節する内在性タンパク質ICPを発見しその機能を解明した。ICPは2種類のアイソタイプとして存在した。ICP2はシグナルペプチドをもち、ICP1はもたず、ICP1は細胞質に、ICP2はリソソーム・ファゴソームに局在した。いずれの組換えタンパク質も主要なCP(CP1,2,5)をいずれも阻害する能力を有した。特異抗体を用いた免疫沈降により原虫内での結合が直接証明された。CPとICPの細胞内での分子数比は約1000対1であった。更に、ICP1,ICP2を過剰発現した形質転換体における細胞内・分泌CP活性は60-90%減少していた。以上の結果、ICPは細胞内の複数の場所で、CPに結合・不活化・分解コンパートメントへ動員することでCP量・活性を調節していることが明らかにされた。赤痢アメーバの病原機構を網羅的に理解することを目的として、全タンパク質コード遺伝子をカバーしたDNAマイクロアレイを用いて、赤痢アメーバの遺伝子発現プロファイルの作成を試みた。米国TIGRの赤痢アメーバゲノムデータベースに存在するタンパク質をコードする全遺伝子9435のうち、重複を除いた7712遺伝子に関して、それぞれ8-16種類の25merのプローブをもつアフィメトリクス社製のアレイを作成した。ラボのリファレンス株を用いた発現プロファイル解析によると、80%以上の遺伝子の発現が確認された。結果の評価には同一検体のトリプリケートが必要であることが解った。次に、遺伝的背景が同一で病原性の異なる株を2系列作製することに成功した。病原性の増強はクリシジア原虫との共培養とハムスター肝臓への感染を5-10回繰り返すことで行い、逆に減弱は無菌培養の1年以上の継続により行った。更に、確立したインビトロ・インビボ病原性評価系を用いて、得られた株のインビトロ・インビボでの病原性の相違を確認したところ、哺乳動物細胞モノレイヤーの破壊、動物感染における肝膿瘍の形成いずれの基準でも明らかな病原性の相違を示した。更に、これら病原性の異なる株間での貪食胞(ファゴソーム)の酸性化・分解の動態を調べたところ、これらのパラメータは病原性と逆相関を示すことが明らかとなった。以上の成果により、次年度に計画されている、病原性の異なる株間での発現パターンの比較を行う準備が完全に整った。病原性の異なる分離株間での発現プロファイル解析を継続して行った。その結果、200を超える遺伝子が病原性の変化に応じて、発現量を変化させていることが明らかになった。