hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
膜作用超ミニ蛋白質のデザインとその膜内トランスロケーションの界面化学的研究

膜蛋白質または膜に作用して生理活性を表す蛋白質の体液中から生体膜中へのトランスロケーションメカニズムは、未だ解決されるべき多くの問題を残す。特に、ある一定の高次構造を保った水溶性蛋白質が膜へ結合すると激しいコンホメーション変化を伴う場合が多い。近年そのコンホメーション変化は、膜の表面と体液中のpH差や膜内外の電位差などが要因となって体液中の高次構造が、膜表面に接触することによって二次構造(いわゆるモルテングローブル)に導かれ、露出された脂溶性部分が、膜中に挿入されることが指摘されている。我々は、今回は天然蛋白質により近いモデル系として一つあるいは二つの脂溶性a-ヘリックスを数個の両親媒性ペプチドが取り囲むミニ超蛋白質をデザインして、蛋白質が体液中から生体膜中へトランスロケーションするメカニズムを解明することとした。初期の目的のごとく、平成7年度において、超ミニ蛋白質のデザイン及び合成することができ、それをSGPと命名した。SGPは一つの脂溶性a-ヘリックスを取り囲む三つの両親媒性ペプチドの69残基からなるミニ蛋白質であり、次のシークエンスAc-AAAAAAWAAAA-GPNG-LYLKKKLLKKLLKLL-GNPG-LKLYKKLLKKLLLKL-GNPG-LLKLYKKLLKKLLKLLからなる。このものは、緩衝液中及び脂質膜存在下で円偏光二色性スペクトル(JASCO J-600型)の測定及び蛍光測定をした結果、バッファー中では脂溶性a-ヘリックスを中心にして3つの両親媒性a-ヘリックスがそれを取り囲んで、球状蛋白質の性質を示すことがわかった。さらにこのものは、平面膜中でイオンチャンネルを形成することが示された。このものの膜結合様式を。SGPのTrpの蛍光変化をラベル化リン脂質を用いて調べたところ脂溶性ヘリックスが膜中に取り込まれた。開いた傘状の構造をとっていることがわかった。チャンネルの性質とそれらを比較することによって、SGPは自発的に膜中に入り込み、膜内外の電位差によってチャンネルを形成し、膜の浸透性を変化させることがわかった。SGPは天然の細菌性膜作用蛋白質(コリシンやO-157毒)同様に、膜に作用することをしめす。このことは生理活性を表す蛋白質の体液中から生体膜中へのトランスロケーションメカニズムを探るモデルとして使用できることが分かる。特に、ある一定の高次構造を保った水溶性蛋白質が膜へ結合すると激しいコンホメーション変化を、伴う場合が多い。しかしそのコンホメーション構造変化の要因が何であるかは、未だほとんど分かってない。我々は、膜に作用する超ミニ蛋白質を系統的にデザイン合成し、その膜中へのトランスロケーションの要因を探ることによって、蛋白質の体液中から生体膜中へのトランスロケーションメカニズムを解明することを目的として、以下の実験を展開した。LLKLYKKLLKKLLKLLをデザインした。その合成はミリジェン社の自動ペプチド合成機(9050型)をもちいた。

合成物はHPLCで精製しFAB質量分析計でその分子量を確認した。超ミニ蛋白質のフォールデイングの様子を緩衝液中及び脂質膜存在下で円偏光二色性スペクトルの測定、及び蛍光測定(Trp-Tyr間のエネルギー移動)したところ、この蛋白質は、単独でα-ヘリックス構造をもつ球状のモルテングローブルな状態をとっていることが分かった。一方、この蛋白質は脂溶性色素を強く吸着し、また一つのbinding siteを有することなどから、このミニ蛋白質はmolten globule-likeではあるが、硬い安定な折れ畳み構造を有する(globularな側面も有する)こともわかった。これ等の事実はミニ蛋白質がfoldingのメカニズムを研究する格好のモデルになるだけでなく、将来、球状人工タンパク質の合成の基本モデルになると考えられる。膜蛋白質または膜に作用して生理活性を表す蛋白質の体液中から生体膜中へのトランスロケーションメカニズムは、未だ解決されるべき多くの問題を残す。特に、ある一定の高次構造を保った水溶性蛋白質が膜へ結合すると激しいコンホメーション変化を伴う場合が多い。近年そのコンホメーション変化は、膜の表面と体液中のpH差や膜内外の電位差などが要因となって体液中の高次構造が、膜表面に接触することによって二次構造(いわゆるモルテングローブル)に導かれ、露出された脂溶性部分が、膜中に挿入されることが指摘されている。我々は、今回は天然蛋白質により近いモデル系として一つあるいは二つの脂溶性α-ヘリックスを数個の両親媒性ペプチドが取り囲むミニ超蛋白質をデザインして、蛋白質が体液中から生体膜中へトランスロケーションするメカニズムを解明することとした。初期の目的のごとく、平成7年度において、超ミニ蛋白質のデザイン及び合成することができ、それをSGPと命名した。SGPは一つの脂溶性α-ヘリックスを取り囲む三つの両親媒性ペプチドの69残基からなるミニ蛋白質であり、次のシークエンスAc-AAAAAAWAAAA-GPNG-LYLKKKLLKKLLKLL-GNPG-LKLYKKLLKKLLLKL-GNPG-LLKLYKKLLKKLLKLLからなる。このものは、緩衝液中及び脂質膜存在下で円偏光二色性スペクトル(JASCO J-600型)の測定及び蛍光測定をした結果、バッファー中では脂溶性α-ヘリックスを中心にして3つの両親媒性α-ヘリックスがそれを取り囲んで、球状蛋白質の性質を示すことがわかった。さらにこのものは、平面膜中でイオンチャンネルを形成することが示された。このものの膜結合様式を。SGPのTrpの蛍光変化をラベル化リン脂質を用いて調べたところ脂溶性ヘリックスが膜中に取り込まれた、開いた傘状の構造をとっていることがわかった。チャンネルの性質とそれらを比較することによって、SGPは自発的に膜中に入り込み、膜内外の電位差によってチャンネルを形成し、膜の浸透性を変化させることがわかった。SGPは天然の細菌性膜作用蛋白質(コリシンやO-157毒)同様に、膜に作用することをしめす。このことは生理活性を表す蛋白質の体液中から生体膜中へのトランスロケーションメカニズムを探るモデルとして使用できることが分かる。
MIFの腹膜硬化症発症・進展における関与の基礎的解明

被嚢性腹膜硬化症(Encapsulating peritoneal sclerosis, EPS)は、PD治療が長期に渡る事によって著しくリスクが高まる疾患で、PD治療において最大の合併症といえる。その原因は未だ不明で、原因と治療法解明が試みられるべきである。本研究においては、主に動物モデルを用いて、マクロファージ遊走阻止因子(MIF)が腹膜線維症の進行にどのように関わるのかを検討した。腹膜組織におけるMIFの発現責任細胞はこれまで不明であったが、今回の研究により腹膜中皮細胞、中皮下緻密層に出現したmyofibroblast、マクロファージなどの炎症性細胞による発現が同定された。また、腹膜中皮細胞やmyofibroblastによるMIF発現は、腹膜線維症悪化の程度とよく相関し、MIFが本病態形成に深く関与している事が示された。また、MIFとTNF-αは、腹膜組織の同一の細胞に共発現し、病態変化に応じてクロストークしている事が、遺伝子改変動物を用いた実験で明らかにされ、腹膜線維症の発症とその進展には、これら向炎症性サイトカインのクロストークが重要な役割を果たしている事が示唆された。また、MIFは、腹膜中皮下組織fibroblastのFSP-1発現や中皮細胞の超微構造の変化と関連している事が示され、transdifferentiation(上皮間葉細胞転換)において何らかの役割を果たしている可能性がある事が示唆された。本事象については、現在、培養系を用いた実験で確認中である。マクロファージ遊走阻止因子(MIF)は、向炎症、血管新生、細胞増殖および抗アポトーシス作用などを有し、様々な病態において重要な役割を果たす多機能サイトカインとして着目されている。本研究では、腹膜透析(PD)医療における重大な合併症の一つである腹膜硬化症(PF)におけるMIFの関与を検討している。本年度の検討においては、薬剤(クロールヘキシジン)投与によるマウスモデルを中心に検討した。画像解析による検討から、MIF欠損マウスにおいては、対照マウスと比較し、薬剤による腹膜硬化症の進行が有意に抑制される事が見出された。またMIF中和抗体の腹腔内投与によってもその進行が抑制されることから、MIFは腹膜硬化症の治療における重要なターゲットとなり得る事が示された。次に、MIFの腹膜硬化症進展におけるメカニズムについて検討した。線維症をおこした腹膜組織中のMIFの発現箇所は、腹膜中皮細胞と中皮細胞下層の繊維芽細胞、マクロファージを中心とする浸潤細胞と考えられた。肥厚腹膜組織においては、代表的な向炎症性サイトカインであるTNF-αがMIFと共に強度に発現し、MIF欠損マウスにおいてはその発現が低下していることからMIFがその強力な向炎症効果を介して、他のサイトカイン発現や炎症細胞浸潤を促す事により腹膜線維症の発症進展を悪化させていることが示唆された。電子顕微鏡により超微細構造を検討したところ、腹膜硬化症組織では中皮細胞の形態異常や中皮細胞下層における細胞分布及び細胞外基質集積性の異常を認め、MIF欠損マウスではそれらの異常がより軽度に抑えられていた。以上から、腹膜硬化症におけるMIFの腹膜肥厚進行への関与とそのメカニズムの一部が示された。MIFは腹膜硬化症の進行において、その強力な向炎症作用を介した関与に加え、炎症細胞や繊維芽細胞の分布-構成に対して深く影響している事が示唆された。マクロファージ遊走阻止因子(MIF)は、向炎症、血管新生、細胞増殖および抗アポトーシス作作用を様々な病態で発揮する多機能サイトカインである。本研究では、腹膜透析(PD)医療における重大な合併症である腹膜硬化症(PF)におけるMIFの関与を検討している。また今回は、薬剤(クロールヘキシジン)投与によるマウスモデルを中心に検討した。MIF欠損マウスにおいては、腹膜硬化症の進行が有意に抑制され、MIF中和抗体の腹腔内投与によってもその進行が抑制される。

MIFは腹膜硬化症の治療における重要なターゲットとなり得る事が示された。線維症をおこした腹膜組織中において、MIFは、中皮細胞、中皮細胞下層の繊維芽細胞、マクロファージを中心とする浸潤細胞を中心に発現していた。腹膜中皮細胞は、腹膜線維症の発症、進展においてキー因子の一つとして注目されているが、MIFは、TNF-αと共発現し、その強度は線維症の進行に伴って増強した。またMIF発現の増強は、中皮下組織内のFSP1発現や、電子顕微鏡的な中皮細胞形態異常、中皮細胞下層における細胞分布、細胞外器質集積とも相関していた。以上の事から、MIFがその強力な向炎症効果を介して、他のサイトカイン発現や炎症細胞浸潤を促す事により腹膜線維症の発症進展を悪化させていることが示唆された。また、上皮-間葉転換との相関も示唆され、現在引き続き、モデル動物と培養細胞にて検討を継続している。
障害者の適応や社会的参画に関する社会生態学的研究

最終年度は、532名(F = 275, M = 258)の障害者を対象に大規模なweb調査を実施した。調査内容は、社会適応度や幸福感、精神的健康、自尊心、相対している社会的障壁、自分の住んでいる地域の都市度、自身や周囲の人々の対人関係の流動性など多岐に渡るものであった。障害の内訳は、最も多かったものが精神障害で約42%、次に肢体不自由で約17%、疾病等を理由とする障害(内部障害等を含む)が約13%、発達障害・視覚障害・聴覚障害がそれぞれ約8%であり、重複障害が約1.5%、知的障害が約1%、であった。自身の障害が初対面の他者から見てすぐにわかるものではないと回答した者は約81%にのぼり、障害者のインペアメントの多くは見た目上わからないことが示されている。人生満足感、幸福感、対人関係満足感、自尊心など多くの指標で一貫して重複障害や精神障害、発達障害者が低く、視覚障害者や聴覚障害者は、相対的に高い傾向にあった。特に精神障害者の社会適応度が低いことが顕著に示された。全ての障害種において自分の住んでいるコミュニティにおける周囲の人々の対人関係形成機会に対する認識は、自身の対人関係形成機会よりも高いことが示され、障害者は自分には人々よりも対人関係ネットワークを作る機会が少ないと認識をしていることが示された。また、都市度によって障害者が相対している社会的障壁が異なるか確認したところ、農村部の肢体不自由者が金銭的に苦労していると記述しており、田舎における肢体不自由者の雇用機会や雇用条件の悪さを示唆する結果が示された。都市度や障害の種別に関係なく、多くの障害者が生活上目的とする場所までの移動における困難を示していた。この調査により、予測通り、障害種別によって様々な違いが示された一方で、障害種別を越えて一貫してみられる傾向も示された。本研究では、障害者、社会生態学的環境、両者の相互作用に関する定量データ構築のため、インタビューと調査を組み合わせて主に3つの研究を実施する。まず、半構造化面接を用いたインタビュー調査を障害種ごとに実施し、各種障害者が置かれている状況や相対している社会的障壁を洗い出し、後の調査内容を決定する。次に、障害のある・ない者の両者に対して国際比較調査を実施し、社会的障壁の種類や多寡といった社会生態学的要因や文化の違い等の調整効果を検証する。ここでは、障害のない人々の障害者に対する認知や信念、行動規範という社会生態学的要因の影響も検討する。そして、国内地域間比較調査により障害者の取り巻かれる状況の地域差を調査し、社会環境を鑑みた上で障害者の適応や社会参加を促進する要因の特定を目指す。初年度は、各種障害者に対してインタビュー調査を実施し、各種障害者が日常で相対している社会的障壁が何かを検討した。さらなるデータ収集が必要である。また、障害者と彼らが取り巻かれている社会生態学的環境要因の関連を検討すべく、1500人以上に対して大規模プレ調査を国内で実施した。その結果、障害のある者は、障害のない者に比べて、人生満足感、家族満足感、友人満足感、自尊心、外向性が低く、神経症傾向、ストレスが高いことが示された。そして、自身の周囲の社会環境に対人関係組み替えの機会があると認識している障害者ほど、人生満足感や自尊心が高い傾向にあることが示され、障害のある人々にとって対人関係の重要性が示唆されている。研究代表者に、新たな兼任業務が発生し、インタビュー調査の進行に若干の遅れが出ているため。障害と性別、障害の視認性によって適応度が異なるかなどの検証も行い障害のない、かつ人々の障害者に対する認知や信念、行動規範という社会生態学的要因の影響も合わせて検討する。また、そして、国内地域間比較調査により障害者の取り巻かれる状況の地域差を調査し、社会環境を鑑みた上で障害者の適応や社会参加を促進する要因の特定を目指す。各種障害者に対して行ったインタビュー調査とプレ調査を基に、二年目は日米における大規模国際比較調査を実施した。日米合わせて5,000人以上を対象としたアンケート調査結果から、障害者間でも障害のある/なしにおいても、いくつもの心理的適応度指標(例、主観的well-being、家族満足感、友人満足感、自尊心、発達障害傾向など)に国間の差異が示された。また主観的well-beingや自尊心といった心理的適応指標と発達障害傾向に関連が示されたが、その関連の強さの一部は、当該社会の対人関係形成機会である関係流動性によって説明できる可能性も示されている。また、障害が視認できるものかどうかと性別によって上述の適応度指標が異なるかの検討した分析においても国間の差異が示されており、社会環境、または文化によって障害と適応の関連が異なることが示唆されている。調査費用を節約できたため。その分を合算して2019年度の調査を拡充する予定である。

最終年度は、532名(F = 275, M = 258)の障害者を対象に大規模なweb調査を実施した。調査内容は、社会適応度や幸福感、精神的健康、自尊心、相対している社会的障壁、自分の住んでいる地域の都市度、自身や周囲の人々の対人関係の流動性など多岐に渡るものであった。障害の内訳は、最も多かったものが精神障害で約42%、次に肢体不自由で約17%、疾病等を理由とする障害(内部障害等を含む)が約13%、発達障害・視覚障害・聴覚障害がそれぞれ約8%であり、重複障害が約1.5%、知的障害が約1%、であった。自身の障害が初対面の他者から見てすぐにわかるものではないと回答した者は約81%にのぼり、障害者のインペアメントの多くは見た目上わからないことが示されている。人生満足感、幸福感、対人関係満足感、自尊心など多くの指標で一貫して重複障害や精神障害、発達障害者が低く、視覚障害者や聴覚障害者は、相対的に高い傾向にあった。特に精神障害者の社会適応度が低いことが顕著に示された。全ての障害種において自分の住んでいるコミュニティにおける周囲の人々の対人関係形成機会に対する認識は、自身の対人関係形成機会よりも高いことが示され、障害者は自分には人々よりも対人関係ネットワークを作る機会が少ないと認識をしていることが示された。また、都市度によって障害者が相対している社会的障壁が異なるか確認したところ、農村部の肢体不自由者が金銭的に苦労していると記述しており、田舎における肢体不自由者の雇用機会や雇用条件の悪さを示唆する結果が示された。都市度や障害の種別に関係なく、多くの障害者が生活上目的とする場所までの移動における困難を示していた。この調査により、予測通り、障害種別によって様々な違いが示された一方で、障害種別を越えて一貫してみられる傾向も示された。遅れが出ているインタビュー調査を実施する。また、それらの解析を行い、国際比較調査の調査票を作成・実施する。節約できた調査費用を使用して、国内で障害者のみを対象とした調査を行う。また、国際比較調査をもう一度行い、得られている知見の頑健性を確認すると共に、国間の差異を生み出している新たな環境要因の影響を検証する。研究代表者に、新たな兼任業務が発生し、インタビュー調査の進行に若干の遅れが出ていることなどにより未使用額が発生している。調査費用を節約できたため。その分を合算して2019年度の調査を拡充する予定である。遅れているインタビュー調査の実施、大規模調査を実施することになっている。
遷移金属触媒ーSmI_2複合系を用いる三重結合の還元的活性化とその立体制御

触媒として第4周期および第5周期VIII属のFe.Co.Ni.Ru.Rh.およびPdの金属錯体を検討した結果、第4周期のFe.Co.Niのみが触媒能を示し、中でも特にCoCl_2PPh_3触媒が好結果を与えることを見いだした。本還元系は用いる触媒、添加剤、および水素源を適切に選ぶことにより、常温、常圧、中性条件下、Zーオレフィンのみを選択的に与えることができ(下表参照)、種々の二置換アセチレンに対して一般的に適用できるので有機合成上有用である。さらに本還元系を1.6ージイン化合物に適用すると分子内CーC結合が生じ5員環化合物が獲られることを見いだした。本反応はプロトン源が存在しないとまったく反応が進行しないことから、何らかの活性な遷移金属ヒドリド反応剤が系中で生成している可能性が高い。添加物としてHMPAを入れると立体選択性の逆転が起こり、Eーオレフィンが主生成物として得られた。これは中間体と考えられるビニルラジカルあるいはビニルアニオンの熱力学的安定性を反映しているものと思われる。また、水素源として重メタノ-ルを用いるとD原子が2個取り込まれたことからもビニルアニオン中間体の存在が示唆されるが、詳しい反応機構の解明は今後の研究を待たねばならない。
マウス海馬三シナプス回路を介する神経情報処理のin vivoイメージング

海馬の「三シナプス回路」を構成する歯状回(DG)、CA3野およびCA1野の各領野は、それぞれ異なる解剖学的・生理学的特徴をもつにも関わらず、CA1野以外の海馬のより深い領野を生きた動物でイメージングするには技術的な困難が伴っている。本研究は、マウス海馬のCA1野、CA3野とDGの活動を生体内でイメージングする手法の開発を通し、新たな深部脳イメージング技術を確立することを目指した。マイクロプリズムの利用、ウインドウ埋め込みによる直接イメージング、電気可変焦点レンズと屈折率勾配レンズの組み合わせ等の異なるアプローチにより、海馬深部のin vivoイメージングを行った。本研究は、マウス海馬のCA1野、CA3野と歯状回(DG)の活動を生きた動物で同時にイメージングする手法の開発を通して新たな深部脳イメージング技術の確立を目指す。本年度は、蛍光カルシウムセンサータンパク質を海馬に発現するトランスジェニックマウスを用いてマイクロプリズムの埋め込み条件を検討した。従来のプリズムを用いた場合、CA1野の断面からみた錐体細胞をイメージングすることはできたが、プリズム面が狭くCA3とDGまで届かなかったため、より大きなプリズムを使用するように実験条件を変更した。この大きなプリズムを用いると、CA1およびDGと思われる領野の断面のニューロンの形態を同時にイメージングすることはできたが、神経活動に伴う蛍光変化は見られなかった。その原因として、プリズム埋め込みによる海馬への侵襲が考えられた。またCA3を含んだ条件でイメージングするには、海馬の剖出位置を従来の場所から少しずらす必要があることも新たにわかった。プリズムの大型化に伴い、二光子レーザー顕微鏡の対物レンズを、これまでのレンズよりも視野が広く焦点距離も長いものに変えてイメージングしたが、このレンズは従来のものに比べて解像度で劣るため、場合による対物レンズの使い分けが必要であると考えられた。プリズムを脳に長期間埋め込むとコーティングが劣化して実験の継続が困難になってしまうため、コーティング面に保護剤を塗布したところ、良好な結果が得られた。現在のところ、プリズムは少なくとも短期の使用であれば再利用が可能である。今後は、マイクロプリズムと並行して、GRINレンズや光ファイバーを用いた海馬深部のイメージングも試すことと、バーチャルリアリティ環境下のナビゲーション課題を行っているときの海馬深部活動をイメージングすることを計画している。今年度の実験を通して、プリズム埋め込み手技の確立に必要な多くの情報を得ることができた。海馬の「三シナプス回路」を構成する歯状回(DG)、CA3野およびCA1野の各領野は、それぞれ異なる解剖学的・生理学的特徴をもつにも関わらず、CA1野以外の海馬の深部領野を生きた動物でイメージングするには現在のところ技術的な困難が伴っている。本研究は、マウス海馬のCA1野、CA3野とDGの活動を生きた動物で同時にイメージングする手法を開発し、新たな深部脳イメージング技術を確立することを目指した。前年度の研究で、マイクロプリズムを埋め込む手法は海馬組織に対する侵襲が大きく、神経細胞の活動に伴う蛍光強度変化を観察することが難しかったため、本年度は、イメージングウインドウの埋め込みによる直接的な二光子イメージングと、屈折率勾配(gradient refractive index, GRIN)レンズによる内視鏡イメージングを並行して進めた。蛍光カルシウムセンサータンパク質を海馬の錐体細胞に発現するマウスへのイメージングウインドウの埋め込みでは、海馬表面の剖出位置を少しずらすことで、海馬深部の錐体細胞を観察できた。そこから焦点をさらに下げることで、DGの顆粒細胞層までイメージングしようと試みたが、焦点面が約500-700マイクロメートル以上の深さになるために、鮮明な画像を得ることは難しかった。通常のGRINレンズを用いた内視鏡イメージングでは、GRINレンズ先端から焦点までの作動距離が固定されており、海馬CA1野の薄い層だけを外科的に除去してDGの顆粒細胞層を直接イメージングすることは技術的に難しかった。そこで電気可変焦点レンズ(electrically tunable lens)を用いてGRINレンズの焦点距離を伸ばすことにより、海馬深部をイメージングしようと試みた。本研究で用いたGRINレンズとETLの組み合わせによる可変焦点内視鏡の開発は、原著論文として発表した(Sato et al., Biomed. Opt. Express, 2017)。プリズム埋め込みの条件を引き続き検討し、三シナプス回路の神経活動イメージングを確立する。必要に応じてGRINレンズや光ファイバーを用いたイメージングを並行して行う。その後は、マウスをバーチャルリアリティ環境下のナビゲーション課題で訓練し、それぞれの領野の活動パターンの相違を明らかにする。神経科学
情報変換機能をもつ有機薄膜

1.第3回全体会議を昭和60年7月22日にこまばエミナース(東京)で開催した。計画研究班員と公募採択者の中から11名が、各自の研究目的、経過及び研究計画について発表し、協議を行った。また、班会議と総括班会議を行ない今後の日程について話し合った。2.第4回全体会議を昭和60年12月10日に工業技術院共同講堂(茨城県新治郡桜村)で開催した。11名の研究分担者より研究成果の報告があり、討論を行った。出席者は研究協力者及び一般参加者も含めて約220名であった。また、班会議と総括班会議を行ない研究成果報告書と経理報告書の作製に関する注意を行った。3.特定研究「有機薄膜」の公開シンポジウムを昭和60年12月11日に、工業技術院共同講堂で行った。研究分担者と研究協力者の中から6名が「有機薄膜」に関するレビュー講演をし、討論を行った。参加者は約200名であった。4.「有機薄膜」に関する国内外の研究内容や成果に関する情報を集積し各班員に情報を伝達するために「有機薄膜ニュース」を3回各300部発行し、分担者及び関係者に配布した。5.計画研究分担者と公募採択者の昭和60年度研究成果をとりまとめ、和文報告書と英文報告書「Organic Thin Films for Information Conversion」を各300部印刷し、分担者、関係者に配布した。6.本特定研究による研究成果を整理、集積すると共にその評価を行なうために、総括班会議と、また、各班長を構成メンバーとする幹事会を各々3回づつ東京,筑波,京都で開催した。7.本特定研究は学際領域に属するため、学問領域の異なる情報工学、情報処理工学等の研究者を積極的に加えた小規模の研究会を山形,東京,京都,福岡で開催し、学際領域の研究者との意見の交換を行うと共に、研究計画の推進法について協議した。
振幅可変型水晶発振子を用いる複雑系タンパク質間相互作用の解明

申請者らはこれまでに、水晶発振子の振動数がその電極上に結合する質量に比例して減少する(-1Hz=0.62ng cm-2)ことを利用して、様々な生体分子間相互作用の定量的解析を行ってきた。これまでは、水晶発振子の電圧を一定にして物質の結合による振動数の減少を見てきたが、本研究では、発振させる電圧を変化させることにより振幅を変化させ、結合している物質の解離と結合を制御できることを利用して、細胞内の複雑系タンパク質の相互作用の解析を定量的に行うことを目的にして研究を行い、以下の成果を得た。DNAポリメラーゼはテンプレート鎖に沿ってDNAを伸長する酵素であるが、ポリメラーゼはDNA鎖に横から挟み込むように結合しているだけであるので、それ単独ではDNA鎖を長く伸長できない。生体ではクランプとクランプローダーといわれるタンパク質と複合体を作ることによりポリメラーゼをはずれにくくし、長いDNA鎖を伸長できるようにしていると考えられている。水晶発振子の表面にDNA鎖とポリメラーゼ複合体を固定化し、振動電圧を3Vから5Vに増加させることにより振幅を大きくした。このことにより、弱く相互作用していたクランプやクランプローダーがDNA鎖から離れ、振幅を下げると可逆的に再結合する現象が水晶発振子の振動数変化から観察できた。このことからDNAポリメラーゼ複合体の結合の強さを定量化する事ができ、タンパク質複合体の再構築の制御が水晶発振子の振幅からできることがわかった。本研究では、水晶発振子の新しい使用法として、発振させる電圧を変化させることにより振幅を変化させ、結合している物質の解離と結合を制御できることを利用して、細胞内の複雑系タンパク質の相互作用の解析と構築と制御を行うことを目的に研究を行ない、以下の成果を得た。1)発振子上にDNAを固定化してDNAポリメラーゼ複合体を結合させた後で、水晶発振子に印加する電圧を変化させたときの振幅の研究から、DNA鎖は一本鎖の時より二本鎖になることによって剛直化することがわかった。2)発振子基板上にユビキチンを固定化し、ユビキチン分解酵素であるE1を添加するとユビキチンに酵素が結合し、蛋白の構造変化に由来する振動数変化が観察された。3)発振子基板上に多糖であるアミロペクチンを固定化し、アミロペクチン分解酵素であるグルコアミラーゼを添加すると、酵素の基質への結合過程による重量増加(振動数の減少)と。酵素が基質を加水分解することによる重量減少(振動数の増加)が連続的に観察できた。これにより酵素反応を発振子上で連続的に追跡できることがわかった。また発振子の振幅を変化させることにより糖鎖の柔らかさや酵素が結合したときの柔らかさの変化が追跡できることもわかった。振幅変動型の水晶発振子を用いれば、結合エネルギーを制御できるので複雑に相互作用しているタンパク質を順序よく解離・構築できることがわかり、今後のDNA-タンパク質や酵素間相互作用の研究に応用できることが明らかになり、有用な技術となる。
老人性骨粗鬆症におけるDNA修復系の関与

1.FEN-1のWRN結合領域の決定・^<35>SラベルしたFEN-1全長または各ドメインとhis-tagged WRN/FBRとの結合反応を行い、ニッケルキレートレジンを用いて結合たんぱく質を回収した。・SDS-PAGEにより結合たんぱく質の分析を行ったところ、FEN-1のC末33アミノ酸残基がWRNとの結合に重要であることが示唆された。2.In vivoにおけるFEN-1のWRNとの結合の確認・プラスミドベクターにFEN-1の全長、C末33アミノ酸残基を欠いたもの(FEN-1ΔC)、及びC末33アミノ酸残基(fragC)を挿入し、また同様にWRNのFEN-1結合及び核移行シグナル領域を挿入した。・上記FEN-1発現及びWRN発現プラスミドを293T細胞に導入し、それら細胞抽出液よりhis-taggedFEN-1及びその結合たんぱく質をニッケルキレートレジンを用いて回収した。・SDS-PAGEにより結合たんぱく質の分析を行ったところ、in vivoにおけるFEN-1とWRNの有意な結合は検出できなかった。3.FEN-1の細胞内局在の決定・pEYFP-C1にFEN-1全長またはfragCを挿入し、これらプラスミドをT24細胞株に導入した。・レーザー共焦点顕微鏡を用いてその局在を観察したところ、fragC領域に核小体移行シグナルが存在することが示唆された。4.トランスジェニックマウスの作成・I型コラーゲンプロモータの下流にmycタグを付けたヌクレアーゼ活性欠損型FEN-1を挿入したプラスミドを構築し、トランスジェニックマウスを作成した。・現在外来遺伝子を持つものが、オス1匹メス2匹確認できている。
稽古有文館蔵古典籍の研究

稽古有文館(河本雅通氏邸)は、鳥取県東伯郡赤碕町にある旧家で、鳥取県による指定保護文化財となっている。同館所蔵の古典籍の整理・解読が、ここでの研究目的であった。江戸時代初期から明治時代前期までに書写、印刷された写本・板本、約4000冊から成る蔵書の中には、学術上、極めて重要と思われる和書・漢籍も多数存する。既に蔵書目録は、昨年度に完成を見たので、本年度は具体的に古典籍そのものに目を通すことに重点を置いた。一方で、最新技術によるデジタル処理を活用し、新たな書誌学の可能性を示すことができた。本年度の研究実績は、以下の通りである。「稽古有文館蔵『百番歌合』翻刻と解題」(『専修総合科学研究』10号2002.11)として、同館所蔵の歌合集を公表した。地方の歌合を記し残したもので、幕末期の成立と考えられる。欠損部分も多いが、孤本であるため考察に値するところが多い。次に、「CD-ROM版徒然草古注釈書・青木宗胡著慶安元年初版本『鉄槌』」((株)エッグ2002.12)を公表した。『鉄槌』は、江戸時代を通じて最も普及した『徒然草』の注釈書である。本文をすべて載せた上、なおかつ注釈が簡便であるという形式は、読みやすさ、扱いやすさという点において、その当時、群を抜いていたと思われる。この度、稽古有文館から稀少である初版本が発見され、その保存状態も良好であったため、CD-ROM化を施した。加えて、総論として、『山陰中央新報』2003年1月17日付文化欄、『アドニス』30号2003.5(専修大学校友会総合情報誌)(予定)に、稽古有文館蔵書についてまとめたものを公表した。本年度の、主な研究成果は以下の通りである。まず、2001年5月12日に、稽古有文館の蔵書である『菅家世系録』について、「玉田永教著『菅家世系録』の資料的価値について」という題で、中古文学会春季大会(於専修大学神田校舎)にて口頭発表をした。本発表の内容は、『物語研究』2号に掲載予定であり、近世後期における菅原道真の人と作品の受容を問題にしている。また、2001年9月に、『寛文十年刊義経記CD-ROM版』を(株)エッグから公刊した。近年のデジタル技術の進歩による成果の一つであるが、国文学の資料研究の方法としては、まだまだ黎明期にあるものである。低コスト、高画質において保存と公表ができたことは、技術上の大きな進展であり、加えてズームアップ機能や、プリントアウト機能により、書物を越えた利便性が認められる。さらに、「稽古有文館(河本家)蔵古典籍目録」を、『米子工業高等専門学校研究報告』37号に、山藤良治氏と連名で発表した。この目録により、稽古有文館の蔵書が全面的に明らかになると同時に、一般に公開されたことの意義は大きいと思われる。事実、本目録に関して、多くの研究者からの反応があり、近世版本がその大多数を占めるとは言え、21世紀になった現在に、これだけのまとまった数(807種)の蔵書の発掘は例が少なく、学界ならびに地域にもたらす影響は少なくはないであろう。いずれにせよ、本年度に研究成果が大きく実ったことは明らかであり、来年度においても、さらに深い考察が可能なはずである。
課税所得計算における「一般に公正妥当と認められる会計処理の基準」に関する研究

法人税法22条は、会社が「一般に公正妥当と認められる会計処理の基準」に従って計算された会計上の利益に基づいて課税所得を計算することを要請している。他方、近年の財務報告制度においては、グローバルに活動する大企業向けの国際的共通化を志向する高度で複雑な企業会計基準等のほかにコストとベネフィットに配慮した中小企業向けの会計指針等が存在している。このような一般に公正妥当と認められる会計慣行の多様化に伴い、税務上の「一般に公正妥当と認められる会計処理の基準」の解釈について、企業と税務当局との間で争いが増加している。本研究では、「一般に公正妥当と認められる会計処理の基準」の内容を検討し、問題点を指摘した。初年度では、当初の計画どおり総論部分の研究を行い、次の論点について明らかにした。1.ドイツでは連単分離によって公正価値測定を多用するIFRSの課税所得計算に及ぼす影響を限定し、単体財務諸表では、原価ー実現主義会計が堅持されている。2.法人税法22条4項の立法趣旨である税制簡素化は、実務上の混乱の回避あるいは予測可能性の向上を図り、自主的経理を容認するという点から、各種の改正において実現されてきた。3.裁判例等では、「一般に公正妥当と認められる会計処理の基準」の内容について、課税の公平や担税力測定といった租税法の要請・観点から解釈する傾向がみられるだけでなく、「別段の定め」の規定のない事項について会社の税務処理を否認する、という立法趣旨とは異なる意図で、補完的否認規定的に適用される事例もある。4.原価ー実現主義を堅持する企業会計原則系統の会計基準書等は担税力指標としての課税所得の計算と親和性が高いが、公正価値測定を多用する企業会計基準系統の会計基準書等の出現によって、これらの要素を課税所得計算から排除するための「別段の定め」が必要とされる。5.収益認識について、租税法は、権利確定基準を原則とし、権利の確定が不明か遅れる場合に限って会計上の伝統的な収益の実現要件と整合的な管理支配基準が適用されている。原価・費用・損失の認識について、22条3項と4項で規定している内容は異なっており、3項は企業会計における費用の額が損金の基本であることを示し、また、4項は課税所得計算上の公正妥当性を満たすことを要求している。資本等取引について、株主の最終的な課税までを俯瞰する法人税法は、課税所得計算の枠外において22条5項を規定しなければならない。平成26年度の研究によって、各種規制における会計慣行等の内容を明らかにするとともに裁判例等を検討することを通じて、実務においては法人税法22条4項における「一般に公正妥当と認められる会計処理の基準」が必ずしも会計基準等を指すものではなく、税法の立場からその内容が解釈されていることを明らかにした。そこで、平成27年度では、個別事項ごとに税法における「別段の定め」等と裁判例等との検討を通じて、税法の立場からの「一般に公正妥当と認められる会計処理の基準」の内容を明らかにする研究を行った。研究の結果、個別事項によって、会計慣行等と会計基準等と税法上の「別段の定め」等の関係には相違があるため、会計基準等と「一般に公正妥当と認められる会計処理の基準」の関係についても相違のあることがわかった。たとえば、役員給与の会計処理では、まず会計慣行が先行し、それを税法の立場から規制するための「別段の定め」が置かれ、その後会計基準が設定されたことを受けて「別段の定め」も変更されたことから、役員給与に関する「一般に公正妥当と認められる会計処理の基準」は会計基準と同一と考えられる。これに対して、固定資産の減価償却のように、まず会計慣行が成立していたものの詳細な手続に関する会計基準等は存在しないために「別段の定め」が「一般に公正妥当と認められる会計処理の基準」となるどころか事実上の会計基準として機能している事項もある。このように、個別事項によって、会計慣行の成立過程や会計基準と「一般に公正妥当と認められる会計処理の基準」との関係は異なるので、個別項目ごとに「一般に公正妥当と認められる会計処理の基準」の内容を特定することは、企業会計と課税所得計算の関係に関する議論に資すると考えられる。当初の予定通り、平成26年度において総論部分の研究を終え、平成27年度から各論としての個別事項における「一般に公正妥当と認められる会計処理の基準」の内容を明らかにする研究を進めている。具体的には、収益認識、固定資産、リース、引当金、役員給与、過年度修正などに関して検討を行った。ただし、個別事項に関する検討の過程で、総論部分における裁判例等の検討の不十分な点も明らかになったので、個別事項の検討と並行して総論部分の見直しも行っている。前年度までの研究成果を受けて、裁判例等において示された「一般に公正妥当と認められる会計処理の基準」の解釈の観点とされる公平な課税所得計算の意味する内容をより深く検討するとともに、個別事項における「別段の定め」の性格と「一般に公正妥当と認められる会計処理の基準」の内容を明確にした。本年度の研究の結果、「一般に公正妥当と認められる会計処理の基準」をめぐる裁判例は、近年増加傾向にあり、そこで言及されている「一般に公正妥当と認められる会計処理の基準」と会計基準等との関係および公平な課税所得計算の意味するものは多様で首尾一貫性を欠いていることがわかった。各事例に共通して採用されている観点としては、企業の裁量を制限し恣意的な会計処理を排除するという点しか見出せず、担税力ある所得の計算という観点は抜け落ちていることもはっきりした。

従来、課税所得計算の仕組みに関しては、会計基準等に基づいて計算された会計上の利益に、「別段の定め」に基づく修正を加えることによって課税所得を誘導的に算定する、という2段階構造の説明が一般的に行われてきた。しかし、「一般に公正妥当と認められる会計処理の基準」と会計基準等との間に乖離が存在するとなると、従来の説明は正確ではなくなる。すなわち、課税所得は、まず会計基準等に従って計算された財務報告上の利益に、「一般に公正妥当と認められる会計処理の基準」に基づく修正が加えられて税務会計上の利益が算定され、これにさらに「別段の定め」に基づく修正が加えられて算定されるという3段構造をとることになる。従来の税務会計研究では、税法の立場からの「一般に公正妥当と認められる会計処理の基準」に関する研究がなおざりにされる傾向があった。本研究は、税務争訟において重要性が増しているにもかかわらず、従来の税務会計研究では欠けていた研究領域を示したことで、学界に貢献したといえる。法人税法22条は、会社が「一般に公正妥当と認められる会計処理の基準」に従って計算された会計上の利益に基づいて課税所得を計算することを要請している。他方、近年の財務報告制度においては、グローバルに活動する大企業向けの国際的共通化を志向する高度で複雑な企業会計基準等のほかにコストとベネフィットに配慮した中小企業向けの会計指針等が存在している。このような一般に公正妥当と認められる会計慣行の多様化に伴い、税務上の「一般に公正妥当と認められる会計処理の基準」の解釈について、企業と税務当局との間で争いが増加している。本研究では、「一般に公正妥当と認められる会計処理の基準」の内容を検討し、問題点を指摘した。平成26年度は13回にわたって研究会を開催した結果、当初の計画どおり、総論部分の研究を終えることができ、その成果についての学会発表や論文公刊も進んでいるため。既に研究代表者および研究分担者の担当事項は確定しているので、各自、分担事項の研究を進めるとともに、その成果を毎月1回開催する研究会で報告し、その成果を精緻化し共有する。また、研究成果を、定期刊行物等へ掲載することによって社会に発信していく。28年度が最終年度であるため、記入しない。税務会計当初の計画どおり、平成26年度における総論部分の研究成果を受けて、平成27年度は、個別事項に関する「一般に公正妥当と認められる会計処理の基準」の内容を明らかにし、会計基準書等の内容との共通点および相違点を明らかにする。
cMet/HGF受容体ON-OFF機能変換を介した再生・病態・発癌制御の研究

HGF-cMetシグナルのON-OFF調節メカニズムは長らく不明であった.cMet-Ser985のリン酸化が、細胞膜表面に存在するcMetの細胞内への吸収を調節することで、HGF依存的なシグナル発信を抑制することを明らかにした.さらに、cMetの生物活性は二量体化されたときにのみ発現され、モノマーの場合はたとえ強いリン酸化が引き起こされていても決して発揮されないことを明らかにした.本研究は、juxtamembrane(JM)ドメインを介したMet/HGF受容体依存的形態形成やキナーゼ制御の解析、形態形成・再生異常や病態・発癌の解析を行い、増殖因子受容体に備わっている自己抑制機能のメカニズムと意義を明らかにすることを目的とする。本年度は、化合物(ダイマライザー)によって人工的に目的蛋白質(cMet)を二量体化ならびに活性化させることのできるシステムを用い、WT MetあるいはJMドメイン欠損変異Metを発現させた細胞を用いたシグナル活性化制御の生化学的解析に取り組んだ。WT MetあるいはJMドメイン欠損変異Metの細胞内領域と二量体形成ユニット(FKBP)とを融合させたキメラ蛋白質(FKBP-Met)を発現させるための構築を完成させた。FKBP-Met WTを導入されたHCC827細胞は、ダイマライザー添加によるMetシグナルの活性として、イレッサ存在中において、AktやErkの活性化が認められた。一方、JMドメイン欠損変異Metの細胞内領域と二量体形成ユニットとを融合させたキメラ蛋白質を導入されたHCC827細胞はダイマライザー添加によって、イレッサ存在中において、AktやErkの活性化が認められたが、その大きさや持続性はFKBP-MetWTを導入されたもの同程度であった。したがって、本システムを用いた場合、MetのJMドメインがON-OFF機構を担う領域であるという仮説はネガティブな結果となった。一方、強制発現させたFKBP-Metは既に高レベルでリン酸化されている一方、AktやErkの活性化は認められず、ダイマライザー添加によるFKBP-Metの二量体化によって初めてAktやErkの活性化が認められた。この結果は、Metが生物活性を発現するためにはリン酸化されるだけでは不十分であり、二量体化されることが不可欠であることを示すものである。本年度は(1)JMドメイン欠損変異Met発現細胞を用いたシグナル活性化制御の生化学的およびコラーゲンゲル内形態形成(管腔形成)を指標とする細胞生物学的解析および、(2)Met受容体活性化のリアルタイム可視化による再生・発癌制御の解析に取り組んだ。(1)WT MetあるいはJMドメイン欠損変異Metの細胞内領域とTrk/NGF受容体の細胞外領域とを融合させたキメラ蛋白質(Trk-Met)を永久発現するMDCK細胞は、平面培養下において、NGF添加によるMetシグナルの活性によりスキャッターする現象が確認された一方、コラーゲン包埋された3D培養下において、NGFを添加したとき、Metシグナル特有の生物活性である管腔形成する現象が確認されなかった。おそらくNGFによるTrk-Metの二量体形成が不十分であるが為に十分なMetシグナルが喚起されていないと予想される。今後、管腔形成を誘導できるだけの強いMetシグナルを喚起する別のシステム(構築)を導入し、本研究課題を遂行する。(2)Metと活性化Met会合蛋白質であるGab1それぞれに分割したルシフェラーゼおよび分割GFPを融合させ、HGFシグナルがONになりMetにGab1が会合した時にルシフェラーゼの活性もしくはGFPの蛍光が誘導される系の構築に着手した。これまでにMetとGab1それぞれに分割したルシフェラーゼを結合させた構築を完成させた。今後、構築した両発現ベクターを細胞に導入し、HGF添加によるMetシグナルの活性化状態をリアルタイムに検出する。JMドメイン欠損変異Met発現細胞を用いたシグナル活性化制御の生化学的およびコラーゲンゲル内形態形成(管腔形成)を指標とする細胞生物学的解析において、本来、Trk-Metを永久発現するMDCK細胞を用いて、スキャッターや管腔形成誘導などのMDCK細胞に対するMetシグナル特有の生物活性を指標に、JMドメイン欠損変異による影響を解析する予定であった。しかしながら、Trk-Met WTを永久発現するMDCK細胞において、NGF添加依存的にスキャッターする現象は認められたものの、管腔形成する現象は認められなかった。この理由として、NGFによるTrk-Metの二量体形成が不十分であるが為に十分なMetシグナルが喚起されていないことが予想された。このことから、管腔形成を誘導できるだけの強いMetシグナルを喚起する別のシステムを取り入れる必要が生じ、新たな構築から始めることとなった。

その構築は、WT MetあるいはJMドメイン欠損変異Metの細胞内領域と膜結合領域を付加されたFKBP12とを融合させたキメラ蛋白質(FKBP-Met)をコードするものであり、2つのインディペンデントなFKBP12どうしを二量体化させるdimerizerを用いてFKBP-Metの二量体化を形成させることによりMetの生物活性を発揮させるシステムである。幸い、生化学的解析から、dimerizer添加依存的にMetシグナルが強く喚起されていることが確認され、新しいシステムがうまくワークしていることが確認されている。今後、FKBP-Metを永久発現するMDCK細胞等を樹立し、dimerizer添加依存的に誘導されるスキャッターおよび管腔形成を指標に、JMドメイン欠損変異による影響を解析する。組織傷害に伴うMet Ser985およびTyr1234/5のリン酸化状態の解析:ラット初代培養肝細胞を用いて、Met-Ser985リン酸化とMet活性化の制御、Ser985リン酸化Metの局在を生化学的に解析し、Ser985のリン酸化によってHGF依存的Met活性化が抑制される仕組みを解析する。Ser985変異Metを細胞に導入し、生化学的・細胞生物学的解析によって、Metの動態(細胞表面局在、エンドサイトーシスなど)を詳しく調べ、Ser985リン酸化を介したMet活性化抑制のメカニズムを解析する。JMドメイン欠損変異Met発現細胞を用いたシグナル活性化制御の生化学的およびコラーゲンゲル内形態形成(管腔形成)を指標とする細胞生物学的解析:内在のMet受容体の影響を除外するため、WT MetあるいはJMドメイン欠損変異Metの細胞内領域と膜結合領域を付加されたFKBP12とを融合させたキメラMet受容体をTet-OFFシステムにより発現レベル調節されるMDCK細胞の安定発現株を作成する。シグナル活性化、シグナル伝達分子の相違、細胞内分解・リサイクリング・局在を野生型Metとの比較のもとに解析し、Jxtドメインの生化学的機能を調べる。受容体の活性化にともなうコラーゲンゲル内管腔形成、細胞極性、増殖異常などの相違を詳しく解析し、Jxt領域の生物学的意義・機能を調べる。Met受容体活性化のリアルタイム可視化による再生・発癌制御の解析:HGFによるMet受容体の活性化をリアルタイムに検出・可視化するためにMet受容体とGab1の特異的結合にもとづくスプリットGFP再構成系を用いたレポーターを確立する。細胞にスプリットGFP再構成系に必要なレポーター遺伝子を導入・発現し、HGF依存的なMet活性化をリアルタイムに可視化することが可能か調べる。当初予定していたTrk-Metを永久発現するMDCK細胞を用いての研究を中止したために繰り越しとなった研究費を用いて、WT MetあるいはJMドメイン欠損変異Metの細胞内領域と膜結合領域を付加されたFKBP12とを融合させたキメラ蛋白質(FKBP-Met)を永久発現するMDCK細胞等を樹立し、2つのインディペンデントなFKBP12どうしを二量体化させるdimerizerを用いてFKBP-Metの二量体化を形成させることによりMetの生物活性を発揮させる系を立ち上げ、本研究課題の遂行にあたる。
モンテカルロ法により散乱線の情報を利用するX線スペクトラルCT

従来のX線CTにおいて、散乱線は断層像再構成に害を及ぼすため除去する事が通常行われてきた。しかし、エネルギー(スペクトル)情報とともに散乱線も被照射物体の形状・組成に関わる情報を持っている。計算機内におけるモデルの投影データと、実際の投影データが合致する事を目標にする事を原理とした再構成法において、側方・後方散乱も測定すれば再構成精度の向上を期待できる。本研究は問題を簡略化することで、この事に対して理論的な強い結果を得た。これを基礎にすれば、被曝の少ない装置を構成できる可能性がある。本年度の計画においては、線減弱係数を展開表現する基底関数を1個に限定した上で、散乱線の利用の方法論を構築する予定であった。その際、X線源のスペクトル構造は、実際のX線管のスペクトル分布を用いる事を想定していたが、やはり計算量が多くなる事を鑑み、さらに条件を簡略化させ、X線スペクトルは、単色として検討を行った。また、CT再構成対象領域の量子化を粗くする事(再構成する画像のピクセル数を8×8)で、原理的な可能性の検証を最優先とした。計算機によるシミュレーション実験により、まず、入射光子数を一定とした上で、散乱線を除去してCT再構成する従来の方式と、本研究で提案する散乱線をモンテカルロ法により考慮する方式を比較した。比較基準は真の減弱係数画像からの2乗誤差とした。その結果、散乱線を考慮する提案方式の方が誤差が小さくなる事を確認した。さらに、従来法において、入射光子数を増加させて行き、本研究の方式と同程度の誤差を与える入射光子数を測定した。その結果、従来方式では10倍程度の入射光子数が必要である事が判った。即ち、提案する方式は、従来の1/10の被曝で同程度の再構成像が得られる可能性がある事を意味している。これは、ある限定的な条件の下での結果であり、今後さらに広範な条件の下での検証をシミュレーションにより行い、被曝低減の期待できる効果について追求する必要がある。昨年度、グリッドを使用する方法(従来法)よりも散乱線を積極的に利用する方法(提案法)の方が被曝を減少させられる一つの数値実験結果を得た。しかしながら、異なる種々の条件での検証は本年度の検討となっていた。そこで、本年度は異なる条件、特に異なる乱数による多数回の検証実験をまず行った。即ち、8×8ボクセルの対象物に対しコーンビーム照射シミュレーションを行い、モンテカルロ法により散乱線を用いる再構成と従来からの直接線のみを用いる(理想的なグリッドを用いる)方法との間で再構成誤差を比較する検証数値実験を8種類実行した。その結果、直接線のみを用いる方法より誤差が低くなったのは2例にとどまった。これを受け、昨年度来の計画を変更し、安定に(平均的に)再構成誤差の低くなる条件の検討を最優先した。そのために、対象を細いシリンダ状の均一な物体とし、その長軸に沿ってペンシルビームX線を照射し、透過した直接線と、シリンダ周囲のリング状の検出器により計測された散乱線を測定し、直接線のみを用いた場合と、散乱線も用いる場合とで、減弱係数(1個)の推定誤差を比較する数値実験を新たに構成した。その結果、散乱線を測定するための補助的な検出器を付加する事が精度改善、即ち被曝減少のために必要である事が分かった。幾何学的な条件によっては、およそ1/100程度にまで被曝を減少させられる例も存在した。しかしながら、断層像再構成にその原理を活かせるか否かに関しては次年度以降の検討課題となった。昨年度、再構成誤差の低くなる条件の検討を行うために、撮像対象を簡略化し、均質で細いシリンダに対してペンシルビームX線をを照射し、透過した直接線と、シリンダ周囲の円筒状検出器により計測された散乱線から最尤法により減弱係数を推定する実験系を考案した。この体系では、直接線検出器には散乱線が混入しないため、散乱線補正は必要ない。従って従来の考えに従えば、減弱係数の推定精度は直接線検出器のみで十分な筈であり、散乱線の測定値をこれに加えれば推定誤差がさらに減少する事をモンテカルロ計算により数値的に示した。この事は散乱線の計測によって被曝軽減効果がある可能性を示唆している。本年度は、この細シリンダによる再構成問題を理論的に取り扱うために、さらに簡略化して「T字路モデル」を構成した。T字路モデルにはn個の光子が入射し、確率pで直接線が観測され、残りが散乱線として観測される。直接線、散乱線の光子数は2項分布で表現できる。これをk個連結したk連T字路モデルで減弱係数の有効推定量の分散(Cramer-Raoの下界)で評価すると、散乱線を計測する検出器を増やすほど、この分散が小さくなる事を理論的に導いた。すなわち、これまで、CTの領域において、不要とされて来た散乱線には、対象の減弱係数に関する情報が含まれている事を理論的に主張する事が出来た。散乱線補正に関する先行研究は、散乱線を不要なものとして除去することに専念しており、除去率100%ならば、それ以上の改善はない。一方、散乱線イメージングにおける先行研究では現行のCTとは得られる画像情報が別のものであるという認識が一般的である。従って、散乱線を用いる事で、直接線だけを用いるより再構成精度を上げられる事が理論的に言えるならば、大きな認識転換を当該分野に与えられる筈である。