hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
金ナノロッドを用いた分子モーター構造ダイナミクスの高速１分子計測

回転分子モーターF1-ATPaseは、固定子の3つの触媒サブユニットβが共同的に順番を守ってATPを加水分解して構造変化することで、回転子サブユニットγを一方向に回転させるトルクを発生する。結晶構造中では3つのβは“open"と“closed"の2つの状態を主にとることが知られている。本年度は、ATP加水分解の遅いβ(E190D)変異体の3つのβの1つに金ナノロッドを結合させ、ATP加水分解が律速となる条件下で構造変化をサブミリ秒で検出することに成功した。Open構造の持続時間の分布は指数関数的減衰でフィットされ、時定数は350 msであった。一方、closed構造の持続時間の分布はピークを持つ山形となり、2つの同一な時定数を持つ逐次反応で良くフィットされ、得られた時定数は321 msとopen構造の時定数とほぼ同程度であった。これらの結果は、ATP加水分解律速条件では3つのβのうち2つは常にclosed構造を取っているという従来のモデルとよく一致する。さらに、openとclosedの中間状態である一過的なhalf-closed構造の検出にも成功した。Half-closed構造はopen-to-closed、closed-to-openの両方の遷移で観察された。それぞれの持続時間の分布は指数関数的減衰でフィットされ時定数として6 ms、21 msが得られた。また、金ナノロッドの角速度と粘性係数から、個々のβが発生するトルクの値を求めることにも成功した。27年度が最終年度であるため、記入しない。1.金ナノロッド高速配向イメージング法の開発と評価後方散乱型レーザー暗視野顕微鏡と高速度CMOSカメラを組み合わせ、金ナノロッドの配向をマイクロ秒の時間分解能と1°の角度分解能で決定するための下記2種のイメージング法を開発して評価した。(1)金ナノロッドのフォーカス像を直交する偏光2成分に分割して結像させてその強度比から配向を求める方法、(2)金ナノロッドのデフォーカス像の点像分布関数の形状から配向を求める方法の2種である。ガラス基板に固定した金ナノロッドの方位角の決定精度(偶然誤差)は10 μ秒の時間分解能で共に1°程度であったが、正確さ(系統誤差)は(2)の方が高く5°程度であった。また、(2)のデフォーカス像を計算像でフィットすることで、方位角だけでなく極角も精度1°程度で決定することが可能であった。2.回転分子モーターF1-ATPaseの1分子高速回転計測1の評価の結果、(1)よりも(2)の手法が角度決定の正確さにおいて優れていると結論した。さらに(1)の手法では測定できる方位角の範囲が原理的に0-90°に限定されるのに対し、(2)では0-360°の範囲で決定することが可能である。そこで(2)の手法を適用し、回転分子モーターF1-ATPaseの回転子に結合させた金ナノロッドの回転運動を3.3 μ秒の時間分解能で高速イメージングすることに成功した。また得られた画像を解析することにより、F1-ATPaseの化学反応素過程の時定数や発生するトルクを計測することに成功した。金ナノロッドのデフォーカスイメージングによる配向決定法を開発し、3.3 μ秒の時間分解能で回転分子モーターF1-ATPaseの回転運動を高速イメージングすることに成功した。成果は原著論文として発表した。開発した手法を用い、回転分子モーターF1-ATPaseの触媒サブユニットβの構造変化の詳細を明らかにし、トルク発生のメカニズムを理解する。さらに、金ナノロッドのフォーカス像から配向を決定する手法を開発し、リニア分子モーターキネシンの構造変化と並進運動を同時に検出する。
場の理論の基礎的諸問題の探求

まず申請者が提案した一般化された格子上のフェルミ演算子の局所性および摂動的な性質を考察した。局所性は厳密な意味では証明できなかったが、自由な演算子の局所性は証明され、従ってゲージ場が十分弱い場合には局所性が成立するという結果が得られた。格子理論に関係しては、新しいクラスの演算子に対してはマヨラナ粒子を定義するのは一般に困難であることを示し、またCPもカイラルな理論では作用のレベルでは一般に破れることを示した。このCPの破れの量子論における意味の詳細も議論し、純粋なゲージ理論では分配関数の規格化因子に大部分吸収できることを示した。このカイラルな理論におけるCPの破れは、いわゆるドメインウォール型のフェルミ粒子でも一般に現れることを示した。その他、超対称性を格子上で表現する時のLeibniz則の破れとそれを解決するひとつの処方を与えた。また2次元の場の理論における経路積分を用いたboson化における相殺項はゲージ理論におけるものとは全く異なることを示し、経路積分方の基礎付けを与えた。さらには、2次元のN=2超対称な理論にソリトン解が現れる場合に、中心拡大に量子異常が現れうることを、超空間における経路積分で解明し、さらにこの量子異常の意味を解明した。今年度は、まず量子統計力学の基礎的な側面を考察し、過去に提案していたスキームを精密化して雑誌の発表した。これは、Shannonの情報理論における推測の理論でもって統計力学の基礎的な仮定である等重率の原理の一部を置き換え、熱平衡への緩和を従来とは違った角度から理解しようとする試みである。さらに、スピンと統計の定理を経路積分の定式化でどのように証明するかの処方を与えた。これは古くから知られていた定理の再考察であるが、特に新しい点は負のエネルギーが存在しないということをFeynmanのm-iε処方で表現することを提案したことである。すなわちFeynmanのm-iε処方は、経路積分では導く必要はなく、むしろエネルギー条件として要請することを提案いたことである。こうすることにより、スピンと統計の定理の証明は非常に明快になった。第3の研究テーマとしては、一般化した格子上のフェルミ演算子の可能性を考察した。とくに、負でない整数Kにより特徴付けられた無限個のフェルミ粒子の演算子の可能性を指摘し、この演算子の局所性の研究を行った。具体的に構成した無限個のフェルミ演算子が自由場の場合実際に局所性を満たすことを証明し、さらにゲージ場が存在する場合にも考察を広げた。この結果、このような無限個のフェルミ演算子は格子理論としての最低限の要請は満たしていることが示された。今年度は、格子ゲージ理論のフェルミ粒子の問題に関する考察を続けた。とくに、超対称性を格子上で定義する問題の考察を行った。まず、格子上では一般に微分演算子がLeibniz則を満たさなくなるが、この原因を紫外での場の理論の振る舞いと関係付けた。すなわち、連続理論で微分を定義するときに既に、問題が現れていることを指摘した。同時に、この問題を回避するには、理論が有限であることが、一つの解決法であることを示し、事実4次元のWess-Zumino模型と呼ばれる超対称な模型を矛盾なく定義する一つの方法を与えた。またこの処方の一般性を見通しよく理解するために、2次元の簡単化された模型を用いて、詳細を吟味した。もう一つの研究テーマとして、格子ゲージ理論におけるGinsparg-Wilsonの関係式を用いて定義されたフェルミ演算子の研究を続けた。一般的にこのような演算子を用いてカイラルな理論を構成するときには、CP対称性の破れは避けることができないことを示した。量子化したときに、このCPの破れがどのような形で現れるかは重要なことであるが、その詳細な分析も行った。Higgs機構が起こるときには、現実的に問題となりうることを指摘した。このCPの破れは、より一般にはDomain wall型と呼ばれる格子上のフェルミ粒子にも共通したものであることを示した。まず藤川は過去に自分自身が提案した一般化された格子上のフェルミ演算子の局所性および摂動的な性質を考察した。

局所性は厳密な意味では証明できなかったが、自由な演算子の局所性は証明され、従ってゲージ場が十分弱い場合には局所性が成立するという結果が得られた。格子理論に関係しては、新しいクラスの演算子に対してはマヨラナ粒子を定義するのは一般に困難であることを示し、またCPもカイラルな理論では作用のレベルでは一般に破れることを示した。このCPの破れの量子論における意味の詳細も議論し、純粋なゲージ理論では分配関数の規格化因子に大部分吸収できることを示した。このカイラルな理論におけるCPの破れは、いわゆるドメインウオール型のフェルミ粒子でも一般に現れることを示した。藤川はその他、超対称性を格子上で表現する時のLeibniz則の破れとそれを解決する一つの処方を与えた。また2次元の場の理論における経路積分を用いたboson化における相殺項はゲージ理論におけるものとは全然異なることを示し、経路積分方の基礎付けを与えた。さらには、2次元の$N=2$超対称な理論にソリトン解が現れる場合に、中心拡大に量子異常が現れうることを、超空間における経路積分で解明しさらにこの量子異常の意味を解明した。一方、研究分担者の川野は超弦理論を研究した。超弦理論の低エネルギー有効理論としての超重力理論には,多くの反対称テンソル場が含まれている。このようなテンソル場が入っているコンパクト化には,これまでのCalabi-Yau空間へのコンパクト化にはなかったような現象論的にもおもしろい性質を示すことがあり,最近興味が持たれている。このようなコンパクト化をした空間に,さらに幾何学的性質として平行化可能という条件を課したもので,超重力理論の運動方程式の解になっている空間の分類を,Figueroa-O'Farrill氏と山口哲氏との共同研究で,type II超重力理論ではNS-NS場のみを入れた空間のみを扱い,Heterotic超重力理論では超対称性を持つ空間のみを扱うことで,遂行することに成功した。
大学生にe-ラーニングを用いた健康教育プログラムの開発

大学生の身近な健康に関する項目であると結果がでた「運動」、「栄養」、「喫煙・飲酒」、「こころの健康」に関するコンテンツを制作した。コンテンツには図や、挿絵を取り入れ見易さ、読みやすさを重視した。そして参加する学生を募りe-ラーニングを実施した(継続中)。また、e-ラーニング参加前に健康に関してアンケートをとった。今後、予定のe-ラーニングが終了したところで、実施前後を比較し健康に関するコンテンツの評価を行う。医療系大学生(理学療法学科、作業療法学科、言語聴覚学科、看護学科)300人、医療系以外の大学生(経営学科、社会情報学科、児童教育学科、韓国語学科)300人を対象に、健康(食事、喫煙、アルコール、こころの健康、睡眠、歯、身体活動量)に関する知識、意識、行動について調査を行った。その結果から、身体活動、食事、喫煙、アルコール、こころの健康)について瓦版を作成した。瓦版だけでは、行動変容につながらないことが先行研究から明らかにされている。そのことを踏まえ瓦版に載せた身体活動、食事、喫煙、アルコール、こころの健康に関する内容をさらに基礎的な知識を問う内容作成し直し、知識を問うコンテンツを作成した。それを学生が閲覧できるようにWeb上にのせた。22年度は、前年度の調査をもとにして、大学生が特に忘れやすいまた、身近な健康に関する項目であると結果がでた「運動」、「栄養」、「喫煙・飲酒」、「こころの健康」に関するコンテンツを制作した。「運動」では、運動不足によってどのような問題が起こるかまた、運動活動量を算出する計算方法を入れ実際にどれぐらい運動をすればどの程度の活動量になるのかがわかる様にした。「栄養」では、メタボリックシンドロームと栄養との関係や成人男性、女性が必要とする栄養素やエネルギーについてわかる様にした。「喫煙・飲酒」では、アルコールと喫煙の作用や害について最近のデータを基に数値を情報として示した。「こころ健康」では、ストレスとコーピングについて図を用いてわかりやすくするなどした。原則的に、大学生の興味と関心を引くために、簡単な内容の解説から始めた。また、挿絵を取り入れ見易さ、読みやすさを重視した。更に各項目に解説を読んだことから、どれだけの理解が図れたかを確認するための問題を各項目ごとに10問制作した。それをe-ラーニングに載せた。大学生の知識の定着と継続するための工夫を検討するためにプレテストを計画した。プレテストを実施するために、e-ラーニングを実施希望する大学生を募り(30名程度)、調整を図った。しかし、運営のために必要な人材の確保が出来なかったことから、コンテンツを制作しe-ラーニングに載せるところまで実施するに留まった。「運動」、「栄養」、「こころの健康」について基礎的な知識の解説と知識に関する問題とさらに解答に対する解説を書いたものを各30題作成した。大学のホームページにある学生を対象とした「学習支援システム」に「健康入門」というコンテンツを作成し、そこに「運動」、「栄養」、「こころの健康」に関する問題を毎週更新することにした。このコンテンツは、e-ラーニングで学生が主体的に学ぶサイトである。問題の更新は「運動」、「栄養」、「こころの健康」から各3問5問(合計9問15問)行う。また、学生が問題に関して質問等がある場合はコメントを入れられるようにした。学生が自分の健康に関心を持ち、知識を得ることで自ら行動変容が見られることをねらいとしているので、興味・関心を持ちやすく問題と解説はなるべく絵などをいれ、わかりやすくなる工夫をした。本学の理学療法学科と言語療法学科、看護学科の学生から、健康に関するe-ラーニングに参加する学生募り、参加してもらった(合計84名)。e-ラーニングに参加する前に健康に関する意識や知識に関するアンケートを実施した。現在、e-ラーニングによる学習を実施している最中である。今後、予定のe-ラーニングが終了したところで、実施前と同様のアンケートを実施する。e-ラーニングを実施しているが、学生からの問題に関する質問など見られないことから学生の反応はほとんどなく、興味・関心を引き出すためには内容や表現の仕方に、更なる工夫が必要であることが示唆された。
ディラック型作用素の局所指数の理論と幾何学的量子化

本研究では,これまで古田幹雄氏(東京大学)と藤田玄氏(日本女子大学)との共同研究で得られたWittenによる作用素の摂動のアイディアに基づく解析的手法による開多様体上のDirac型作用素の指数理論について,指数のコボルディズム不変性を考察し,指数を定義する際に用いた付加構造に指数がどの程度依存するか研究を行った,また,我々の理論のK理論などを用いた定式化について研究を行った.さらには,先行結果との関連を調べ,他分野への応用を図った.申請者はこれまで,古田幹雄氏(東大数理)と藤田玄氏(日本女子大学)との共同研究において,WittenがMorse不等式を示すときに用いた作用素の摂動のアイディア(以下,Witten摂動)に基づく解析的手法によって,閉多様体とは限らない多様体上のDirac型作用素に対する指数を定式化する枠組みを与えた.この定式化で得られる指数を局所指数と呼ぶことにする.本研究の目的は,次の3点である.1.局所指数が(それを定義するために用いた)付加的な幾何構造にどの程度依存するのかを明らかにし,局所指数を計算する組織的な方法を探ること.2.開Riemann多様体上のDirac型作用素に対する局所指数について,K理論を用いて定式化し,指数定理の一般化を目指す.3.断熱極限との関係を明らかし,局所指数の理論の幾何学的な理解を深めること.これに対して今年度は,1について,acyclic compatiblesystemが二通りある場合にそれぞれを用いて定義される局所指数の関係を指数のコボルディズム不変性の観点から考察した.また,2について,非可換幾何の専門家からC*環やKホモロジーについての専門知識の提供を受け,特異ファイバーを持たないLagrangeファイバー束の場合にこれまでに得られた局所指数のKホモロジーなどを用いた定式化について考察を行った.専門家と計5回にわたり,研究打ち合わせを行い,専門知識の提供を受けた.これまでの研究成果について論文1本にまとめ投稿し,また国内外の研究集会で研究報告を行った.本研究では,これまで古田幹雄氏(東京大学)と藤田玄氏(日本女子大学)との共同研究で得られたWittenによる作用素の摂動のアイディアに基づく解析的手法による開多様体上のDirac型作用素の指数理論について,指数のコボルディズム不変性を考察し,指数を定義する際に用いた付加構造に指数がどの程度依存するか研究を行った,また,我々の理論のK理論などを用いた定式化について研究を行った.さらには,先行結果との関連を調べ,他分野への応用を図った.前量子化可能な閉シンプレクティック多様体に特異ファイバーを持つLagrangeファイバー束の構造があるとき,Spin-c Dirac作用素の指数がBohr-Sommerfeldファイバー(以下BSファイバー)の個数と一致することが様々な例で知られている.これは,Spin-c Dirac作用素の指数がBSファイバーの近傍への局所化現象と見ることができる.これまでの研究では,この現象のメカニズムを解明するために(non)BSファイバーの解析的な特徴を抽象化したacyclic compatiblesystemという構造を考え,これを用いてDirac作用素を摂動することによって局所指数を定義した.しかし,二つのacyclic compatiblesystemから定まる局所指数が一致するための条件は分かっていなかった.そこで今年度は,2次元シリンダーの例を考察することによって,二つのacyclic compatiblesystemから定まる局所指数が一致するためのひとつの十分条件を得た.またその応用として,非特異射影的トーリック多様体の同変Riemann-Roch指数に関するDanilovの定理の局所指数の理論を用いた別証明を与えた.局所指数の理論を幾何学的量子化に応用するためには,さまざまな例について局所指数を具体的に計算する手段が必要になる.そこで今年度は,U(1)作用のシンプレクティクカットのカットローカスの同変局所指数を計算する手段を確立し,それを用いて複素旗多様体上の測地流の零点の局所指数を計算した.本研究を円滑に遂行するためにセミナーを6回開催し,様々な分野の研究者から専門知識の提供を受け,情報交換を行った.本研究では,これまで古田幹雄氏(東京大学)と藤田玄氏(日本女子大学)と共同で研究してきたWittenによる作用素の摂動のアイディアに基づく解析的手法による開多様体上のDirac型作用素に対する指数理論(以下,局所指数の理論)について,次の3点について研究を行ってきた.1.これまでの理論に於いて,局所指数がそれを定義するために用いた付加的な構造にどの程度依存するのかを明確にし,局所指数の計算方法をさぐること.2.局所指数のK理論などを用いた定式化3.局所指数の幾何学的な性質を明らかにし,種々の応用をさぐること.これまでの研究では,互いに反交換子が非負であるような作用素の族を用いてDirac型作用素を摂動することにより局所指数を定義し,理論を展開してきた.この作用素の族の反交換子の非負性条件は局所指数がwell-definedであるための十分条件であるが,応用を図る上で非常に扱いづらい条件である.そこで今年度は,この条件を扱いやすい条件に置き換えることができないか,いくつかの具体例について曲率の評価の観点から考察を行った.また,他分野への応用として,局所指数の理論のトポロジカル絶縁体のバルクエッジ対応への応用を探るべく研究打ち合わせを行い,専門知識の提供を受けた.シンプレクティック幾何学acyclic compatible

systemが二通りある場合に,それぞれを用いて定義される局所指数の関係を指数のコボルディズム不変性の観点から考察することによって,初年度に得られた結果を進展されることが出来た.それによって,研究目的1にある「局所指数が(それを定義するために用いた)付加的な幾何構造にどの程度依存するのかを明らかにする」について研究が大きく進展した.特異ファイバーを持たないLagrangeファイバー束の場合に,局所指数の理論をC*環などの道具を用いた定式化について考察を行い,研究目的2にある「開Riemann多様体上のDirac型作用素に対する局所指数について,K理論を用いて定式化し,指数定理の一般化を目指す」について研究が進展した.ふたつのacyclic compatiblesystemが等しい局所指数を定めるためのひとつの十分条件が得られた,その結果,ある重要な例で,acyclic compatiblesystemを十分条件の範囲内で取り替えることによって,これまではできなかった局所指数の計算ができるようになった.これによって,本研究の目的のひとつである「局所指数がそれを定義するために用いた付加的な幾何構造にどの程度依存するのかを明らかにすること」が達成されたため.局所指数のコボルディズム不変性を応用し,楕円型やnodal型の特異ファイバーの局所指数の計算を実行する.特に,楕円型特異ファイバーを持つLagrangeファイバー束のRiemann-Roch指数がBohr-Sommerfeldファイバーの個数と一致することを示す.また,トーリック多様体の同変Riemann-Roch指数に関するDanilovの公式を同変局所指数の理論を用いて再現する.さらに,局所指数のKホモロジーなどを用いた定式化について研究を推進する.数学の他分野、さらには物理学などへの応用を探る.ふたつのacyclic compatiblesystemが等しい局所指数を定めるためのひとつの十分条件が得られた,そこで今度は,acyclic compatiblesystemを十分条件の範囲内でうまく取り替えることにより局所指数を計算する組織的な方法を探る.また,K理論などのホモロジー代数を利用することで,局所指数を計算する方法を探る.閉多様体上の楕円型微分作用素の指数を計算する最も有効な手段の1つに,コンパクトLie群作用のある場合の同変指数に対するLefschetzの公式を用いる方法がある.局所指数についてもU(1)作用がある場合にこの公式を一般化とそのHamilton U(1)作用への応用を試みる.これまでの研究で,HamiltonU(1)作用に対して,同変局所指数が運動量写像の整数値の逆像の近傍へ局所化することが明らかになっており,整数値が運動量写像の正則値の場合には近傍からの寄与を幾何学的に計算する公式を得ている.そこで今度は,整数値が臨界値である場合に近傍からの寄与を計算する方法を探る.開Riemann多様体上のDirac型作用素に対して指数を定式化する方法は,我々の局所指数の他にも,Braverman,Zhangらによるものもある.
精密な界面ラフネス制御による超選択的・高感度HPLC固定相の開発

本研究は、高感度かつ高選択的なHPLC用分離剤の開発を目的として遂行されたものであり、具体的には、(1)物理的な界面強調構造の形成とその形態制御と(2)ポリマーグラフト化による化学的強調構造の形成、の両面から研究を進めた。(1)物理的な界面強調構造の形成とその形態制御ナノサイズのシリカ粒子からなる薄膜をシェル成分とするコア・シェル粒子の製造プロセスを確立した。同法の長所は、一段階の懸濁共重合によって製造できること、シリカ粒子の界面修飾率や粒径を選択することにより、シングルレーヤーやダブルレーヤーからなるコア・シェル粒子の作製が可能となること、また、シリカ粒子として多孔質粒子を使用した場合、希アルカリ水によって容易に除去することができ、結果として粒子表面にディンプル構造を形成させることなど、優位性は多岐にわたる。(2)精密ポリマーグラフト化による化学的界面強調とHPLCへの応用化学的な界面増強法として、モノマーにカルバゾールやオキサゾール、ビニルピリジンなどのヘテロ環を有するビニル化合物を使用し、これらのポリマーをシリカ表面にグラフト化させた。得られた粒子は、多環芳香族類に対して著しく高い選択性を示すHPLC分離が可能となることを確認した。加えて、グラフト化の方法としてN-アルキルフタルイミドを用いた交互共重合を採用した。その結果、選択性が飛躍的に向上することを確認した。交互共重合のためのコモノマーを系統的に変化させることにより、選択性発現の相互作用点であるカルボルニル基のミクロ環境を変化させることが可能となった。とくに優れた選択性としてトコフェロールの分離があり、従来、HPLCによるベースライン分離が不可能であったβ、γの異性体に対する完全分離に成功した。本研究は,高感度かつ高選択性な液体クロマトグラフィー用の新規な固定相の開発を目指すものであり、固定相の界面ラフネスを物理的および分子レベルでの両方の視点から精密に制御することを特徴とする。具体的な研究目標は以下の通り。(1)シリカ微粒子をポリマー担体界面上に単分子膜状に配向・固定化することによって均質な物理的界面増強をはかる(物理的ラフネスを精密制御)。(2)シリカ界面あるいはポリマー界面上に、リビング重合およびテロメリゼーションを通じて、高分子性有機相の導入を行う。また、有機相の密度制御を試みる(分子レベルでの界面制御)。(3)モノマーの選択により、弱い相互作用点をグラフト化高分子性有機相中に集積し、配向と多重相互作用を活用して分子形状識別型の精密な分離機構を発現させる。本研究はるる、高感度かつ高選択性な液体クマとグラフィー用の固定相の開発を目指すものであり、固定相の界面ラフネスを物理的および分子レベルでの両視点から精密に制御することを特徴としている。液体クロマトグラフィーは、現代の分離・分析科学において必要不可欠な技術・システムとなっており、超微量分析から大量の分取・精製にまで幅広く利用されている。本年度は、新規な分離基材を指向した粒子の作製を行った。具体的には、ポリマー粒子界面にシリカ粒子を単分子膜状に被膜・固定化した粒子-on-粒子を作製した。まず、メタクリロキシプロピルトリメトキシジランをシリカ粒子に導入する事により、シリカ粒子のビニル化および疎水化処理を行った。次に、スチレン、エチレングリコールジメタクリレー、ビニル化シリカ粒子の混合液をPVA水溶液中で懸濁重合することで粒子の調製を行った。走査型電子顕微鏡観察により、得られた粒子はシリカ粒子をポリマー粒子界面に単分子膜状に被膜・固定化した粒子であることが確認された。

さらに、得られた粒子に対して臭素付加を試みたところ、元素分析より、臭素付加前後でのC%値の減少から粒子-on-粒子表面のシリカ粒子にビニル基が残存していることが推察された。一方、分離機能相となるポリマー鎖の導入についても併せて検討した。従来の"graft to"にかわり,ATRP"graft from"法を採用することによりポリマー相の高感度化が達成され解選択性も向上した。本研究課題は、高感度、かつ高選択的なHPLC用分離剤の開発を自的ととして、シリカ担体の界面増幅・強調法の開発に焦点を絞り、1,物理的な界面ラフネスの形成・制御と2,高分子グラフト化による化学的な界面形成の両面から研究計画を立案している。当該年度において実施した研究成果は以下のように要約できる。1.物理的な界面ラフネスの形成・制御ナノサイズの直径を有する無孔質シリカの界面を、重合性のビニル基を有するシランカップラーによって処理し、スチレン、ジビニルベンゼンとの共重合を実施することにより、架橋ポリスチレン微粒子の界面上にシリカナノ粒子が固定化された、コア・シェル型の複合微粒子を作製ずるごとが可能となった。きらに、残存するビニル基の反応性を利用して、付加反応により新たな機能性教授導入できることも可能となり、同法が物理的な界面増幅の手法として有用なだけでなく、化学的な界面増強法としても展開可能なことを明らかにした。2.高分子グラフト化による化学的な界面形成化学的な界面増強法として、カルボニル基やピリジル基のような弱い静電相互作用を示す官能基をシリカ界面上に集積し、多重相互作用によって静電相互作用の増幅、さらには分子識別能の増強を図った。具体的には、ビニルピリジン単独や、メチルアクリレートとの共重合物を調製し、シリカ上に固定化した。また、アルキル鎖を有するアミノ酸誘導体についても同様な検討を行った。その結果、固定化法を選択することにより、高密度充填が可能となり、分子形状識別能が高くなることを確認した。3.HPLCにおける分子認識能についての調査グラフト化された高分子の物理状態を懸濁および固体NMRスペクトルによって観察した。固定化密度が高くなるほど流動性は低下し、流動性と選択性の間の密接な関係が裏付けられた。本研究課題は、高感度、かつ高選択的なHPLC用分離剤の開発を目的として、充填材担体の界面増幅・強調法の開発を目指している。具体的には、1、物理的な界面ラフネスの形成・制御と2、高分子グラフト化による化学的な界面形成の両面から研究を進めており、当該年度において実施した研究成果は以下のように要約できる。1、物理的な界面ラフネスの形成・制御昨年度までに確立した、シリカ粒子をシェル成分とするコア・シェル粒子の製造プロセスにおいて、シリカ粒子の化学修飾率や粒径を選択することにより、シングルレーヤーやダブルレーヤー、マルチレーヤーからなるコア・シェル粒子の作製が可能となった。また、シリカ粒子として多孔質粒子を使用した場合、希アルカリ水によって容易に除去することができ、結果として粒子表面にディンプル構造を形成させることが可能となった。2、高分子グラフト化による化学的な界面形成とHPLCへの応用化学的な界面増強法として、モノマーにカルバゾールを有するビニル化合物を使用し、ステロイドの異性体において従来にない高い選択性を示すHPLC分離が可能となることを確認した。一方、グラフト化の方法としてN-アルキルフタルイミドを用いた交互共重合を採用した。
放射線によるアポトーシスと照射効果との関連に関する基礎的・臨床的研究

放射線による細胞死の形式の主体が分裂死であるとしてきた,これまでの概念には疑問がなげかけられている.新部らは,長年にわたり間期死に注目し,照射後数時間後に出現する腫瘍細胞の核濃縮像あるいは,核片を貧食した組織球の存在を指標として放射線感受性の放射線病理学的研究を行ってきた.その結果,これらの所見の出現頻度の高い腫瘍の放射線感受性は高く,腫瘍縮小効果も良好なことがわかった.また,逆に,核濃縮像などの出現頻度の低い腫瘍では放射線感受性が低いことがわかった.ところで近年注目されてきたアポトーシスの形態学的所見と,新部らが中間死としてきた形態所見とは,極めて類似しており,同一のものである可能性が高い.そこで,最近開発されたアポトーシスを特異的に検出できる抗体を用いての,免疫組織化学的ならびにフローサイトメトリー法による検討,PCR-SSCP法による遺伝子変異の検索などを行い,放射線感受性の定量的解析を行おうとするものである.(1)ヌードマウス移植腫瘍を用いてのアポトーシス発現の検討:脳腫瘍および肺癌のヌードマウス可移植ヒト腫瘍を用い,アポトーシスと放射線感受性との関係を明らかにした.(2)線質の差によるアポトーシスの発現の検討:子宮頸部癌を対象として照射後6時間後に試料を採取し,X線と重粒子線とでのアポトーシスの発現頻度の比較はサイクロトロンの使用が可能となったので,近々,結果がでる予定である.(3)放射線感受性株と抵抗性株の培養細胞を照射して,in vitro実験でのアポトーシスの発現頻度とを対比し,両者間に関連性のあることを示唆する所見をえた.今後はがん遺伝子やがん抑制遺伝子についても検討する.放射線による細胞死の形式の主体が分裂死であるとしてきた,これまでの概念には疑問がなげかけられている.新部らは,長年にわたり間期死に注目し,照射後数時間後に出現する腫瘍細胞の核濃縮像あるいは,核片を貧食した組織球の存在を指標として放射線感受性の放射線病理学的研究を行ってきた.その結果,これらの所見の出現頻度の高い腫瘍の放射線感受性は高く,腫瘍縮小効果も良好なことがわかった.また,逆に,核濃縮像などの出現頻度の低い腫瘍では放射線感受性が低いことがわかった.ところで近年注目されてきたアポトーシスの形態学的所見と,新部らが中間死としてきた形態所見とは,極めて類似しており,同一のものである可能性が高い.そこで,最近開発されたアポトーシスを特異的に検出できる抗体を用いての,免疫組織化学的ならびにフローサイトメトリー法による検討,PCR-SSCP法による遺伝子変異の検索などを行い,放射線感受性の定量的解析を行おうとするものである.(1)ヌードマウス移植腫瘍を用いてのアポトーシス発現の検討:脳腫瘍および肺癌のヌードマウス可移植ヒト腫瘍を用い,アポトーシスと放射線感受性との関係を明らかにした.(2)線質の差によるアポトーシスの発現の検討:子宮頸部癌を対象として照射後6時間後に試料を採取し,X線と重粒子線とでのアポトーシスの発現頻度の比較はサイクロトロンの使用が可能となったので,近々,結果がでる予定である.(3)放射線感受性株と抵抗性株の培養細胞を照射して,in vitro実験でのアポトーシスの発現頻度とを対比し,両者間に関連性のあることを示唆する所見をえた.今後はがん遺伝子やがん抑制遺伝子についても検討する.
間隙性貝形虫類(甲殻類)にみられる爆発的種分化と祖先的分類群の保存に関する研究

潮間帯域より,80種以上の間隙性貝形虫類の未記載種を明らかにし,10新種の記載を行った.DNAに基づいた系統解析が行われ,間隙性貝形虫類は複数の科から並行的に派生したことが明らかにされた.また,間隙性環境に適応してゆく際に,いくつかの形質段階があることが示された.多くの間隙性貝形虫類は,表在性種と比べて小型であるが,それは脱皮の際の成長率を大きく抑制することによって,達成されていることが明らかになった.間隙性貝形虫について,特に以下の7点を重点的な研究指標とする.(1)爆発的種分化の実態を把握する.(2)祖先的形質を多くもつ分類群「生きている化石」に対する考察を行う.(3)「所属不明」,「類縁分類群なし」,「遺存的」分類群に対する系統学的評価を行う.(4)「間隙性生物化」への形態進化の過程をとらえる.(5)「間隙性生物化」への生態的特性をとらえる.(6)日本周辺の間隙性貝形虫類相を明らかにし,分類学的多様性の概念を一新する.(7)地理的に隔てられた地域の間隙性貝形虫類を比較し,形態的・遺伝的距離を考察する.潮間帯域より,80種以上の間隙性貝形虫類の未記載種を明らかにし,10新種の記載を行った.DNAに基づいた系統解析が行われ,間隙性貝形虫類は複数の科から並行的に派生したことが明らかにされた.また,間隙性環境に適応してゆく際に,いくつかの形質段階があることが示された.多くの間隙性貝形虫類は,表在性種と比べて小型であるが,それは脱皮の際の成長率を大きく抑制することによって,達成されていることが明らかになった.駿河-相模湾沿岸,八丈島,房総半島沿岸,紀伊半島沿岸において野外調査を行なった。その結果,新たに20以上の未記載分類群を発見した。この中で,特にPolycope科の種については,これまで同一種であると考えられていたものが,上唇の形態から数種類に形態分類され,交尾器の形態と関連付けてみると,それらが独立した種である可能性が高くなった。また,Cytheroma科の種については,DNAの塩基配列の解析を開始し,特に駿河湾-相模湾沿岸に分布するMicroloxoconcha属について,生物地理学的な知見とともに,その種分化の過程を明らかにした。特に,交尾器も含めた他の形質はほとんど同じで,大きさだけがおよそ脱皮1段階(1齢)分異なる大小2つの形態群については,種としては分化していない可能性を示唆した。また,1つの種が伊豆半島を隔てて東西に分かれて分布することに関しては,東西では遺伝的交流が絶たれており,それが伊豆半島の成立に関連していることを示唆した。同時に,表在性種との系統関係が不明だった間隙性種についても,DNAの塩基配列から,祖先-子孫関係が明らかになりつつある。さらに間隙性種が水分,塩濃度,温度等の変化の激しい環境に生息していることに着目し,表在生種との耐温度,耐塩濃度に関する比較実験を行ない,間隙性種が極めて高い耐性を持つことを明らかにした。上記の研究成果は学術誌,学会大会,単行本,市民講座,テレビ番組において公表された。分類学的多様性の把握:駿河湾沿岸,紀伊半島沿岸,沖縄本島の海生種,富士山麓湧水,興津川の淡水生種について,およそ20種の未記載種を確認した.順次記載し,投稿および準備中である.生態的多様性の把握と新たな考察:貝形虫類のメイティングシステムを行動と形態から考察し,オスによるメスの捕握,上唇による接触刺激の伝達,交尾栓の形成をつきとめた.また,オスの交尾器がメスとの「軍拡競争」によって特殊化してゆく過程を,分子系統を指標にして明らかにした.分子系統解析:海生間隙性貝形虫類10種について,18S r DNAおよびmtCOIDNAの塩基配列を明らかにしてこれを比較し,系統関係を推定した.これにより,Cobanocythere属における形態形質中から,複数の共有派生形質を割り出すことができた.進化的新奇性の理解:間隙性微小甲殻類を用いて,目の退化に関して考察し,目を構成する器官の間には,発生学的に見て階層性のモジュールが存在すること,目の退化は幼形成熟的進化(paedomorphosis)が関与していることを明らかにした.また,閉殻筋の配列を共焦点顕微鏡を用いて観察し,様々なパターンができるメカニズムを明らかにしつつある.上記の研究成果は学術誌,学会大会,新聞において公表された.間隙性種の中で,特に産出頻度の高い20余種について,分子系統解析を行い,ミトコンドリアCOIおよび核18SDNAの塩基配列を明らかにし,分子系統樹の構築を試みた.この結果,間隙性貝形虫類は,多くの分類群の集合体であり,平行進化としての所産であることを示すことができた.また,交尾器の形態解析から,機械的隔離機構や形質置換などの現象を捉えることに成功した.野外調査として,研究代表者にとっての近隣地域である伊豆半島沿岸をはじめ,三浦半島,房総半島,紀伊半島,沖縄本島,宮古島,石垣島,国外ではタイ南部において野外調査を行った.各地域において,多数の未記載種が見出され,現在新種として論文執筆中である.

本年度研究代表者である塚越およびその指導する学生,分担研究者が発表した論文件数は7件で,そのうち間隙性貝形虫類に関するものは5件である.また,国内外での学会等でも活発に発表を行い,同じく25件が行われ,内22件が間隙性貝形虫類に関する内容のものであった.特にブラジルで行われた第16回オストラコーダ(貝形虫)国際シンポジウムでは,生物多様性と進化の視点からの研究が高く評価された.また研究代表者はIRGO(国際オストラコーダ研究部会)の財務委員となった.さらに,藤原ナチュラルヒストリー振興財団のウェブサイト上に,本研究の研究成果の一部が公表された.以上のように,本年度は,本研究が大きく発展し,成果が形となって表れる年となった.前年度より引き続き,未記載種の発見と記載が行われた.6種が新種として記載されて学術誌に公表された.これに続き,現在5種について学実論文に公表準備中である.堆積環境とそこに生息する貝形虫類の関連性についての調査が行われた.伊東市内にある隣接した2つの海岸,小網代とイルカ浜を調査地とした結果,両者には全く異なる貝形虫類相が成立していることが明らかになった.また中粒砂からなる小網代は,粗粒砂からなるイルカ浜に比べて種数個体数密度ともに高く,概ね小型種が多いことが明らかにされた.さらに堆積物中のクロロフィルaと酸可溶性有機物量の測定が行われ,これらの量が小網代においてイルカ浜よりも著しく高いという結果が得られた.これは,貝形虫類の餌の量を反映していることを示唆するものであり,2つの浜の貝形虫類相と個体数密度の違いに密接にかかわるものと思われる.間隙性貝形虫類の交尾行動についても新たな発見がなされた,背腹方向に極端に扁平な背甲をもつCobanocythere科貝形虫類は,いずれも雄の第二歩脚が縮退していることが以前から知られていたが,この縮退した第二歩脚は,交尾行動時にはメスの背甲を内側から捕握する機能を有し,同時にメスに接触刺激を与える,もしくは雄自身が自分の交尾ポジションを確認するための感覚器官として働いていることが示唆された.発生についても新たなデータが得られ,間隙性貝形虫類の小さな体サイズは,脱皮ごとの成長率を通常の1.2-1.4倍であるのに対して1.2倍以下に抑制することによって成り立っていることが示された.
S殻ハイパー核の非中間子的弱崩壊の相対論的研究

ハイパー核の弱崩壊には,中間子放出を伴うものと中間子放出を伴わないもの(非中間子的弱崩壊とよぶ)がある.本研究は,後者をあつかい,その理論的理解を試みたものである.非中間子弱崩壊では,核内の中性子,陽子が放出されるが,その分岐比がこれまで理論的に説明できず,その機構が議論されて来た.ここでは,従来考えられてきた2体機構にくわえ,3体機構を導入することによって,実験値とのずれがかなり改善されることを明らかにした.その際,放出陽子の運動エネルギー分布(スペクトル)が非常に重要な意味を持つが,その点は,従来,あまり議論されて来なかった.また,非相対論的な扱いの不十分さを明確にし,相対論的な枠組のなかで扱うことの重要性をあきらかにした.一方,本研究では十分には扱えなかった点もある.3体機構については,その代表的なもののみに絞って議論している.また,素過程としての弱崩壊もπ中間子以外が関与する崩壊も理論的には存在できる.放出陽子が残留核と相互作用する終状態相互作用の効果(s殻ハイパー核の場合には小さいが)も議論すべきであろう.これらの寄与も取り込んだ,より包括的な研究が現在すすめられている.ハイパー核の弱崩壊には,中間子放出を伴うものと中間子放出を伴わないもの(非中間子的弱崩壊とよぶ)がある.本研究は,後者をあつかい,その理論的理解を試みたものである.非中間子弱崩壊では,核内の中性子,陽子が放出されるが,その分岐比がこれまで理論的に説明できず,その機構が議論されて来た.ここでは,従来考えられてきた2体機構にくわえ,3体機構を導入することによって,実験値とのずれがかなり改善されることを明らかにした.その際,放出陽子の運動エネルギー分布(スペクトル)が非常に重要な意味を持つが,その点は,従来,あまり議論されて来なかった.また,非相対論的な扱いの不十分さを明確にし,相対論的な枠組のなかで扱うことの重要性をあきらかにした.一方,本研究では十分には扱えなかった点もある.3体機構については,その代表的なもののみに絞って議論している.また,素過程としての弱崩壊もπ中間子以外が関与する崩壊も理論的には存在できる.放出陽子が残留核と相互作用する終状態相互作用の効果(s殻ハイパー核の場合には小さいが)も議論すべきであろう.これらの寄与も取り込んだ,より包括的な研究が現在すすめられている.
新しい蛋白導入法を用いた膵内分泌細胞への分化誘導と膵島移植への臨床応用

インスリン依存状態糖尿病の治療として膵島移植が実施されているが、特に、2000年にカナダのグループが発表したエドモントンプロトコール以降、安全性および効果が高い治療法として世界的に症例数が増加している。我が国では、京都大学移植外科の膵島移植チームにより2004年に、初めての心停止ドナーからの臨床膵島移植を開始した。一方、膵島移植の課題として、ドナー不足の解消、移植膵島の生着率向上、長期の膵島の生存率を改善が挙げられる。この研究の目的は、膵島分離後に膵臓の97%を占める通常は移植されない膵非内分泌組織(膵管細胞,膵外分泌細胞など)を研究協力者の野口が発見した新しい蛋白導入法を用いてインスリン分泌細胞へ分化させる方法を応用確立し臨床膵島移植へ利用することである。通常移植されない部分から移植可能なβ細胞を作り出すことにより、移植効率の向上が期待でき、さらに、ドナー不足の緩和につながる可能性がある。我々は、2004年以降、17例の心停止ドナーからの臨床膵島移植を8名の1型糖尿病患者へ実施した。移植膵島は全例において機能し、患者の血糖値は全例で安定した。さらに、膵島移植に関する重篤な合併症もなく、欧米での膵島移植の再現が可能であった。尚、我が国の膵島移植の大半は我々のグループで実施されている。一方、我々はPDX-1そのものが蛋白導入ドメインを持つことから、PDX-1はペプチドでありながら、そのままで細胞内そして核内に移行することを見つけた。また、別のβ細胞誘導因子であるBeta2/NeuroDも蛋白導入ドメインを持つことを明らかにした。このため、PDX-1およびBeta2はそのまま臨床応用できることが判明した。今後、我々の行っている臨床膵島移植との組み合わせが、医学的に可能となった。臨床膵島移植の開始;我々は平成16年4月7日、日本で初めてとなる膵島移植を成功させた。以後6名に対して膵島移植を行い全例で血糖値改善を認めインスリン離脱症例も得られるなど良好な成績である。一方、我々は平成17年1月19日に世界で初めて生体膵島移植を成功させ、日本はもちろん世界のメディアに広く報道された。タンパク導入法の膵島移植への応用;タンパク導入法を用い細胞内のカルシニューリンの下流のシグナルを特異的に阻害することで糖尿病性の無い免疫抑制剤を開発し、膵島移植での有効性を示しNature Medicineに発表した。体性幹細胞の入手・培養;本研究で使用する細胞は膵島分離後の膵非内分泌細胞(主に膵管細胞および膵外分泌細胞)であるが、我々はマウス、ラットおよびブタおいて膵非内分泌細胞から、幹細胞の特徴である自己複製能・多分化能をもつ細胞群を集めることに成功した。これらの細胞を未分化のまま維持する培養系を確立するため様々な因子を調査したが、EGF、HGF、IGF-1などの成長因子が、未分化能を維持するのに必須であることが証明した。平成16年1月より心停止ドナーからのヒト膵島移植が開始され、京都大学医の倫理委員会でも、膵非内分泌細胞の研究に関して承認を得た。体性幹細胞のインスリン分泌細胞への分化誘導;インスリン分泌細胞への分化誘導は、当研究員の野口らの報告(Diabetes 2003)による蛋白導入法を用いて行っている。今回申請の研究ではこの蛋白導入のメカニズムも解明した(Cell Transplant in press)。この技術を応用して、効率よい蛋白導入システムの使用方法も確立することに成功し(FEBS Lett 2004)ラット膵幹細胞にこの技術を用いて分化誘導をかけると、この細胞はインスリンのmRNAをはじめとする、膵内分泌組織特異的な遺伝子を発現するようになった。
毛髪含有元素分析による金属アレルギー診断法の開発

毛髪は生体金属の排出器官の一種であることが知られており,最近では,大型放射光施設(SPring-8)で,数ミリ単位での経時的金属元素分析が可能となっている.また,ヒ素中毒患者の毛髪中のヒ素量やクロム化合物取り扱い作業者のクロム量,脳腫瘍患者の銅・亜鉛・セレンの量については,相関があったとの報告がなされている.毛髪含有金属の分析はICP(Inductively Coupled Plasma)原子発光分析法を利用して行われることが多いが,本研究では歯科用金属アレルギー患者治療時の歯科用金属分析に用いられる蛍光X線分析装置を利用して,毛髪中の金属元素分析を行い,歯科用金属アレルギーに対する健常者群と歯科用金属アレルギー患者群において比較検討した.その結果,一定量の毛髪を採取することにより蛍光X線分析装置でも金属元素を検出することは可能であった,しかし,健常者群内でも検出金属元素の種類には,ばらつきが大きく,さらに健常者群と患者群で比較しても,アレルギー陽性金属に特異的な検出傾向は認められなかった.また,各患者におけるアレルギー陽性金属と毛髪含有金属についても検討したが,アレルギー陽性金属元素が特異的に毛髪に多量に含有されることはなく,アレルギー陽性金属除去前後数ヶ月間の経日的な変化も認められなかった.本研究の結果より,金属アレルギー症状のような少量の金属イオンの状態でおこりうる疾患においては,毛髪分析が有用な指標になり得ないと考えられた.毛髪は生体金属の排出器官の一種であることが知られており,ごく最近,大型放射光施設(SPring-8)で,数ミリ単位での経時的金属元素分析が可能となり,ヒ素中毒患者の毛髪中のヒ素量や脳腫瘍患者のCu・Zn・Srの量についての研究が報告されており,健康診断に用いようとする研究も始められている.また水銀中毒については以前よりICP質量分析装置による毛髪中水銀量の定量分析により生体内金属元素濃度の評価が可能であると報告されている.しかし,金属アレルギーと毛髪中金属元素との関係については未だ明らかにされてはいない.そこで本研究者は,市販されている蛍光X線分析装置の中で,高いエネルギー分解能を持ち,毛髪中の金属元素分析も可能である島津社製EDX-900を用い,毛髪中の金属元素分析を試みた.本年度は,健常者の毛髪中金属元素濃度をEDX-900で測定し,本装置による測定条件を検討した.その結果毛髪中の元素分析に多く利用されるICP質量分析装置やICP発光分光分析装置と比較して,本装置による測定は前処理が不要で簡便に測定できる一方,検出限界が高いため検出元素は限られ,健常者といえども含有金属元素には個人差があった,今回は1人あたり2本の毛髪を採取して測定したが,測定結果より採取量を増やす必要があった.本装置で測定する場合,どの程度の毛髪を採取し,どのような条件で測定するかが本研究結果を大きく左右するため,測定条件を十分に検討する必要があり,来年度は再度健常者の毛髪を測定した上で,歯科用金属アレルギー患者の毛髪分析に取りかかる予定である.毛髪は生体金属の排出器官の一種であることが知られており,最近では,大型放射光施設(SPring-8)で,数ミリ単位での経時的金属元素分析が可能となっている.また,ヒ素中毒患者の毛髪中のヒ素量やクロム化合物取り扱い作業者のクロム量,脳腫瘍患者の銅・亜鉛・セレンの量については,相関があったとの報告がなされている.毛髪含有金属の分析はICP(Inductively Coupled Plasma)原子発光分析法を利用して行われることが多いが,本研究では歯科用金属アレルギー患者治療時の歯科用金属分析に用いられる蛍光X線分析装置を利用して,毛髪中の金属元素分析を行い,歯科用金属アレルギーに対する健常者群と歯科用金属アレルギー患者群において比較検討した.その結果,一定量の毛髪を採取することにより蛍光X線分析装置でも金属元素を検出することは可能であった,しかし,健常者群内でも検出金属元素の種類には,ばらつきが大きく,さらに健常者群と患者群で比較しても,アレルギー陽性金属に特異的な検出傾向は認められなかった.また,各患者におけるアレルギー陽性金属と毛髪含有金属についても検討したが,アレルギー陽性金属元素が特異的に毛髪に多量に含有されることはなく,アレルギー陽性金属除去前後数ヶ月間の経日的な変化も認められなかった.本研究の結果より,金属アレルギー症状のような少量の金属イオンの状態でおこりうる疾患においては,毛髪分析が有用な指標になり得ないと考えられた.
ランゲルハンス細胞に発現したCD1a分子の新しい機能の解明

ヒト表皮ランゲルハンス細胞は、抗原特異的な皮膚免疫応答において重要な役割を担う樹状細胞である。このランゲルハンス細胞にはCDla分子が高発現するがその機能は不明であった。研究代表者らの研究から、CDla分子は種々の脂質抗原を結合し、脂質抗原特異的T細胞に抗原提示する機能を有することが明らかとなってきた。しかし、免疫研究に有用なマウスやラットはCDla分子を欠失しているため、個体レベルでの解析が進んでいない。そこで、ヒトCDla遺伝子を導入したトランスジェニックマウスを樹立し、その機能発現を検証することを目的として、本研究を展開した。まず得られたCDlaトランスジェニックマウスは、皮膚の所見も含め、明らかな異常を認めなかった。また、表皮ランゲルハンス細胞と未熟胸腺T細胞に限局したCDlaタンパク質の発現を認め、ヒトと同様の発現パターンを示すことを確認した。さらに、ランゲルハンス細胞内のバーバック顆粒においてCDla分子の特異的な発現を認める点もまた、ヒトと類似していた。このCDlaトランスジェニックマウスの皮膚にウシ型結核菌弱毒化株であるbacillus Calmette-Guerin (BCG)を接種したところ、脾臓においてBCG由来脂質特異的CDla拘束性T細胞が誘導されることをインターフェロンガンマELISPOT法を用いて実証した。このことは、このCDlaトランスジェニックマウスにおいて、CDla拘束性T細胞のポジティブセレクションが起きていることを示している。以上の結果から、CDla分子を機能発現したトランスジェニックマウスが樹立され、皮膚免疫応答におけるCDla分子の機能解析に有用なマウスモデルが確立された。ヒトグループ1CD1分子(CD1a、CD1b、CD1c)は主として樹状細胞に発現し、脂質抗原をT細胞に提示する新しい抗原提示分子である。表皮の樹状細胞であるランゲルハンス細胞はCD1a分子を高発現し、皮膚における脂質特異的免疫応答において重要な役割を担うと考えられるが、その詳細は明らかではない。そこでモルモットやCD1Aトランスジェニックマウスを用い、脂質抗原に対する皮膚免疫応答を検証する研究を展開した。まずヒトと類似したCD1システムを有するモルモットを用い、種々の脂質抗原を皮内投与することにより誘導させる免疫応答を検討した。その結果、抗酸菌よりクロロホルム・メタノールを用いて抽出した脂質成分を、抗酸菌感染モルモット投与することにより、表皮への免疫細胞の浸潤を主体とした顕著な皮膚炎が惹起されることを観察した。脂質成分をさらにメタノール、アセトン、クロロホルムを用いて抽出したところ、抗原活性は主としてアセトン分画に存在することが明らかとなった。一方、この観察をさらに詳細に解析するため、解析に適した小動物モデルの確立を目指した研究を展開した。免疫研究に有用なマウスはヒトグループ1CD1に相当する分子を持たない。そこでヒトCD1Aゲノム遺伝子を単離し、これを導入したトランスジェニックマウスを作製した。得られたトランスジェニックマウスの骨髄よりCD11c陽性樹状細胞を誘導し、フローサイトメトリーによりCD1a蛋白の特異的発現を確認した。