hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
多重画像の統合に基づく多機能高精度カメラシステムの開発

本年度の研究では、まず、フォーカスはずれによって生じるぼけの明度変化パターンの幾何学的、光学的な構造を数理的に分析し、その大局的な特徴をモデル化した。次にそのモデルと観測された多重フォーカス画像との間でモデル当てはめを行うことにより、少数枚(3枚)の多重フォーカス画像からでも高精度に3次元距離計測が行えるアルゴリズムを考案した。また、反復計算なしでモデルの当てはめを行う計算アルゴリズムを考案し、高速計算を可能とした。2.3枚の多重フォーカス画像を同時撮影できる多重フォーカスカメラの開発:電動レンズでは、対象が運動している場合に多重フォーカス画像を撮影することは不可能となる。この問題を解決するために、通常の3CCDカメラを改良し、CCD面の位置を光軸の沿って互いにずらせたカメラを試作し、フォーカスの異なった3枚の画像が同時に撮影できる多重フォーカスカメラを開発した。3.多重フォーカスカメラを用いた距離計測:1、2で開発したアルゴリズム、カメラシステムの性能評価を行い、実用に耐えられる精度が得られることを実証した。来年度は、カメラの改良、アルゴリズムの実時間実行、距離画像・完全合焦画像の生成を行い、研究の完成を目指す。本年度は、昨年度開発した多重フォーカスカメラの改良および以下に示すハードウェア、ソフトウェア上の新たなアイデアを導入することにより、実用に供することが可能な多機能高精度カメラシステムを実現した。これにより、本研究の目的は十分達成できたといえる。1.多重フォーカスカメラの光学的改良:昨年度開発した多重フォーカスカメラでは、レンズに入射した光がRGBの3色に分光されるため、色の付いた対象の距離を測ることができなかった。本年度開発した2号機では、色分解が生じないように分光プリズムの反射・透過特性を設計しなおし、色分解を行うことなく入射光を丁度1/3ずつに分けるプリズムを導入した。これによって、対象に色が付いている場合でも距離が測れるようになり、実用レベルの多重フォーカスカメラが実現できた。2.構造化瞳の導入:多重フォーカスカメラの前面焦点位置に、空間的パターンを持った開口(構造化瞳)を装着したカメラシステムを開発した。このシステムでは、フォーカス変化によって像の大きさが変わることがないため、3次元距離計測処理が簡素化・高速化される。3.構造化瞳付き多重フォーカスカメラによる3次元距離画像と完全合焦画像の計測:昨年までの距離計測アルゴリズムでは明度エッジにおける3次元距離しか測れず、テクスチャを持った対象表面の3次元形状は計測できなかった。この問題を解決するために、2で開発した構造化瞳付き多重フォーカスカメラによって撮られた、ボケの度合いが異なる3枚の画像から3次元距離画像とボケのない完全合焦画像を求める新たなアルゴリズムを考案し、実験によってその有効性を実証した。
トキソプラズマ抗原遺伝子の構造と発現

トキソプラズマ症の免疫診断への実用化を目的としてToxoplasma gondii抗原蛋白のcDNAのクローニングをおこなった。tachyzoiteからのRNAの調製法を検討し、グアニジンチオシアネートと熱フェノールを用いる方法がもっとも翻訳活性の高いRNAを得ることができた。さらに、翻訳産物を感染ヒト血清をもちいて免疫沈殿した結果、抗原活性をもつ27KD、31KDおよび35KDの分子量の蛋白を認めた。この中で、27KD蛋白は最も強く感染血清と反応し、診断用抗原として有効と考えられた。そこで、この蛋白のcDNAを得るためにtachyzoite由来λgt11cDNA expression libraryを作製し、感染ヒト血清をもちいて免疫学的スクリーニングをおこなった。3×10^4個のクローンをスクリーニングし、26個の陽性クローンを得た。epitope selectionをもちいて精製した抗体をて抗原とcDNAの対応関係を決定し、27KD蛋白に対応するcDNAクローン(λTg18)を同定した。そこで、27KD抗原遺伝子の構造と発現について調べるため、このcDNAをプローブとして、tackyzoite由来のゲノムDNAおよびmRNAをもちいてSouthernおよびNorthern blot assayをおこなった。その結果、27KD蛋白はゲノムDNAの約13kbのEcoRI断片にコードされ、約1400ヌクレオチドのRNAとして転写されることが示された。このRNAより翻訳された蛋白は27KDと32KDの蛋白としてtachyzoiteに存在することが、Nativeな蛋白をもちいたWestern blot assayの結果、明らかとなった。大腸菌に合成されたλTg18とβーgalactosidaseの融合蛋白はT.gondii感染血清と特異的に反応し、他の原虫感染血清とは交叉反応を認めなかった。さらに、cDNAの塩基配列を決定し、174アミノ酸残基のopen neading frameをλgt11のβーgalactosidase遺伝子とin frameの状態で認めた。既知の遺伝子との相同性は認められなかった。トキソプラズマ抗原遺伝子のクローニングを研究目的として,まず,虫体からのRNAの抽出条件を検討した.全長に近いmRNAを得るために,リボゾームRNAの泳動パターンとin vitroの翻訳活性を指標として用いた.各種のRNA抽出方法を試みた結果,従来の真核細胞に有効であったバナジルリボヌクレオシド複合体を用いたフェノール抽出法やグアニジンチオシアネートと超遠心を用いたChirgwinら(1979)の方法では不十分であり, Feramiscoら(1982)によるグアニジンチオシアネートと熱フェノールを用いた方法によってリボゾームRNAの鮮明な泳動パターンをみとめ, in vitro翻訳系においても内在性の取り込みに比較して4.3倍の^<35>S-メチオニンの取り込み活性を認めた.次にmRNAのin vitro翻訳産物中にトキソプラズマ感染血清と反応する抗原蛋白が存在するか否かを調べた.すなわち, ^<35>S-メチオニンでラベルされた翻訳産物をヒトおよびマウス感染血清と反応させ免疫沈澱後, SDS-PAGEによるオートラジオグラフィーで解析した.

その結果,マウス感染血清中のIgG抗体は47, 39, 34, 33, 31Kdalton(KD),ヒト感染血清中のIgG抗体は34, 33, 31, 27KDの蛋白とそれぞれ反応した.しかし,正常ヒトおよびマウス血清,または他種の寄生虫感染血清(施毛虫,マンソン性血吸虫,小型条虫,赤痢アメーバ,熱帯熱マラリア)中のIgG分画と反応する蛋白は認められなかった.以上の結果より,トキソプラズマmRNAの翻訳産物中には複数の特異抗原が存在し,特にヒト感染血清と特異的に反応する27kD蛋白が診断用抗原として重要と考えられる.さらに,抗原遺伝子のクローニングのためにλgt11をベクターとしたcDNAライブラリーの作製を試みた. 200μgのtotal RNAを材料として2×10^〓のライブラリーを得たが,感染血清を用いたイムノスクリーニングにおいて陽性のクローンは現在までのところ認められていない.トキソプラズマ症の免疫診断への実用化を目的としてToxoplasma gendii抗原蛋白のcDNAのクローニングをおこなった。tachyzoite由来のmRNAをrabbit reticulocyte lysateをもちいてin vitro翻訳をおこない、合成された蛋白を感染ヒト血清をもちいて免疫沈澱した結果、抗原活性をもつ27KD、31KDおよび35KDの分子量の蛋白を認めた。この中で、27KD蛋白は最も強く感染血清と反応し、診断用抗原として有効と考えられた。そこで、この蛋白のcDNAを得るためtachyzoie由来λgt11cDNA expression libraryを作製し、感染ヒト血清をもちいて免疫学的スクリーニングをおこなった。3×10^4個のクローンをスクリーニングし、26個の陽性クローンを得た。この中から27KD蛋白をコードするクローンを同定するためにepitope selectionをもちいて感染血清中からクローン特異的な抗体を分離した。この抗体を翻訳産物と反応させて抗原とcDNAの対応関係を調べた。その結果、27KD蛋白に対応するcDNAクローン(λTg18)を同定した。そこで、27KD抗原遺伝子の構造と発現について調べるため、このcDNAをプローブとして、tachyzoite由来のゲノムDNAおよびmRNAをもちいてSouthernおよびNorthern blot assayをおこなった。その結果、27KD蛋白はゲノムDNAの約13KDのEcoRI断片にコードされ、約1400ヌクレオチドのRNAとして転写されることが示された。このRANより翻訳された蛋白は、27KDと32KDの蛋白としてtachyzioteに存在することが、Nativeな蛋白をもちいたWestern blot assayの結果、明らかとなった。大腸菌に合成させたλTg18とβ-galactosidaseの融合蛋白はI・gondit感染血清と特異的に反応し、他の原虫感染血清とは交叉反応を認めなかった。さらに、cDNAの塩基配列を決定し、174アミノ酸残基のopen reading frameをλgT11のβ-galactosidase遺伝子とin frameの状態で認めた。既知の遺伝子との相同性は認められなかった。
レーザ複合計測による瞬時拡散火炎構造の基礎的研究

火炎構造を調べる場合には瞬時の空間的温度分布の検出は重要な測定要因となる.レ-リ散乱光は比較的散乱断面積が大きいために散乱光強度を測定する場合に適している.本研究では,Nd:YAGレーザの2倍波(532nm)を用いたレ-リ散乱光の瞬時多点同時測定を行うための装置を構成し,層流火炎から消炎近くの高乱流拡散火炎内の瞬時火炎温度分布測定を行った.測定対象としてはステンレス円管から周囲空気流中にガス燃料を噴出させる同軸流拡散火炎である.燃料ガスとしては燃焼ガスのレ-リ散乱断面積が空気とあまり変わらないようにするため水素と窒素を3:7の体積分率で混合したものを用いた.さらに,四塩化チタンを燃料ガスに混入し,反応領域で主に生成される酸化チタンをトレーサ粒子とし,Nd:YAGレーザを用いたレーザ・シート法により流れの可視化を行い,瞬時の火炎内の流れ構造について考察した.以下得られた知見について要約すると,(1)低レイノルズ数の場合は火炎の内側における小さなスケールの渦が温度変動に影響を与えること,そして,レイノルズ数が高くなるにつれて,火炎の外側において比較的大きなスケールの渦が温度変動に影響を与えるようになる.(2)低レイノルズ数の火炎では内側には渦を伴う流れが現れ,外側は層状化している.高レイノルズ数の火炎では渦を伴う流れは火炎の外側にも現れ,その渦の形状が偏平化して,巻き込まれる方向に引き延ばされている場合がある.(3)レイノルズ数が増加するにしたがって,火炎の瞬時最高温度が低下する傾向がある.(4)消炎に近い状態になると,高温度領域が途切れて,孤立して存在する場合がある.火炎構造を調べる場合には瞬時の空間的温度分布の検出は重要な測定要因となる.レ-リ散乱光は比較的散乱断面積が大きいために散乱光強度を測定する場合に適している.本研究では,Nd:YAGレーザの2倍波(532nm)を用いたレ-リ散乱光の瞬時多点同時測定を行うための装置を構成し,層流火炎から消炎近くの高乱流拡散火炎内の瞬時火炎温度分布測定を行った.測定対象としてはステンレス円管から周囲空気流中にガス燃料を噴出させる同軸流拡散火炎である.燃料ガスとしては燃焼ガスのレ-リ散乱断面積が空気とあまり変わらないようにするため水素と窒素を3:7の体積分率で混合したものを用いた.さらに,四塩化チタンを燃料ガスに混入し,反応領域で主に生成される酸化チタンをトレーサ粒子とし,Nd:YAGレーザを用いたレーザ・シート法により流れの可視化を行い,瞬時の火炎内の流れ構造について考察した.以下得られた知見について要約すると,(1)低レイノルズ数の場合は火炎の内側における小さなスケールの渦が温度変動に影響を与えること,そして,レイノルズ数が高くなるにつれて,火炎の外側において比較的大きなスケールの渦が温度変動に影響を与えるようになる.(2)低レイノルズ数の火炎では内側には渦を伴う流れが現れ,外側は層状化している.高レイノルズ数の火炎では渦を伴う流れは火炎の外側にも現れ,その渦の形状が偏平化して,巻き込まれる方向に引き延ばされている場合がある.(3)レイノルズ数が増加するにしたがって,火炎の瞬時最高温度が低下する傾向がある.(4)消炎に近い状態になると,高温度領域が途切れて,孤立して存在する場合がある.
慢性化した精神分裂病者の身体面の健康問題に関する看護についての研究

平成12年度での予備調査を経て、身体合併症病棟を有する関東地区のA精神病院の精神科老人病棟と精神科慢性期病棟で平成13年3月から5月に身体症状が発生した事例について、発生後約1年間と発生前の生活様式、患者の言動、身体状態に関する検査所見等についてデータ収集を行った。精神科老人病棟では、入院期間が10年から50年(平均31.5年)、72歳から79歳(平均75.3歳)の女性5名および男性1名、慢性期病棟では入院期間が8年から26年(平均15年)の52歳、68歳、73歳(平均64.3歳)の女性3名が調査対象となった。合計9事例の身体疾患の既往をみると、70歳未満の2名では抗精神病薬の長期服用に起因した慢性便秘症が主要なものであったが、70歳以上のケースではこれに貧血症、高血圧症、虚血性心疾患などが加わっており、脳室拡大・脳萎縮を指摘されているケースが大部分を占めていた。精神科老人病棟には食事や水分摂取、排泄、清潔保持を適切に維持するためには工夫と時間をかけた援助が必要な患者が多く存在したが、調査対象となった6事例について縦断的に経過を分析していくと、発熱やイレウス様の症状など、何らかの身体症状を繰り返す"Repeater"現象が起こっていることが明かになった。身体機能と意思決定の両面からセルフケア能力が低下した老年期の患者の生活を援助するためには、高度のアセスメント能力とヒューマンパワーの投入が必要であり、こうした患者を対象としている精神科病棟での看護度調査の必要性も示唆された。以上の結果をもとに、加齢に伴なう生理機能の変化と抗精神病薬の長期服用が身体機能に与える影響に関する文献を再度検索しながら、精神面と身体面の問題が複雑に影響し合う状態をアセスメントする際のポイント、精神科病棟における身体ケアのあり方を中心に今後も検討を重ていく。先ず、調査を開始する準備として「身体合併症」をキーワードに医学中央雑誌を用い1991年から2000年までの文献を検索した。多くの論文で精神障害者の身体合併症に関する医療体制の確立が急務であることを提言していたが、慢性化した精神分裂者の生活様式や行動の変化と身体状態の変調との関連に関する論文はなかった。次に精神科患者の身体合併症治療病棟を有する関東地域のA精神病院の協力を得て、精神科の慢性期病棟に勤務する看護婦3名、看護士1名および精神科老人病棟に勤務する看護婦3名とのグループインタビューを実施し、それぞれの病棟で発生する身体面の問題の特徴について聴取した。精神科老人病棟の患者は70歳以上が大半で、老齢化による身体機能の低下が根底にあり、活動性が高く動き回るタイプでは転倒による骨折が多く、自発性が全般に低下したタイプでは呼吸器感染、尿路感染、不明熱、低アルブミシや貧血に数日間の臥床が加わると褥創が形成されやすい等が挙げられた。慢性期病棟では3040歳代の患者に身体症状の発生が多く、長年の食習慣に由来して肥満、高脂血症、動脈硬化症、過活動による心肺機能への過剰な負荷から生じる意識消失発作、狭心症発作などの問題が挙げられた。また、両病棟ともに基本的には内科医の往診を受けながら病棟内で治療を実施し、多くの場合、身体合併症のために転棟しないことが判明した。そこで、今年度は、研究計画を一部変更し、前述の2つの病棟での調査を実施している。精神分裂病の患者に発生した身体症状と確認された前後の期間における身体状態に関する検査所見、生活様式(対象病院が使用するOrem-Underwoodのセルフケアモデルの枠組みから作成)、患者の発言・主訴等の調査項目に従って、各事例の経過について、現在もデータ収集中である。

以上の結果をもとに、加齢に伴なう生理機能の変化と抗精神病薬の長期服用が身体機能に与える影響に関する文献を再度検索しながら、精神面と身体面の問題が複雑に影響し合う状態をアセスメントする際のポイント、精神科病棟における身体ケアのあり方を中心に今後も検討を重ていく。
有機溶媒中の生体触媒によるケトンの不斉還元

光学活性化合物の有用性は、医薬、農薬などの開発をはじめ、多岐に及んでおり、その効率良い不斉合成法の確率は有機合成化学上の重要な研究課題である。本研究においては、現在までにほとんど開発されていない有機溶媒中の生体触媒によるケトンの不斉還元を実用的な合成法として開発する目的で、生体触媒反応に及ぼす有機溶媒の影響を検討した。その結果以下に示す成果を得た。1)パン酵母による有機溶媒中の還元に成功し、特にα-ケトエステルの還元においては水中と有機溶媒中とで得られるアルコールの絶対配置が異なることを見い出した。また、それらの立体選択性の違いを調べるために酵素を単離し、酵素反応を検討することにより、有機溶媒中の生体触媒による還元の反応機構を解明した。2)チチカビによる芳香族ケトンの還元では水中では収率および不斉収率共に良くないが、菌体を吸水性樹脂で固定化し、有機溶媒中で反応を行うと99%以上の不斉収率で光学活性アルコールが得られた。このように反応系を水系から有機溶媒系にすることにより微生物反応の立体制御を達成することができた。3)リパーゼを利用した有機溶媒中の酵素反応では有機溶媒の種類により反応の立体選択性が変わり、また、その選択性は溶媒の極性および形に依存することを見い出した。この傾向は微生物還元においても存在すると考えられ、今後の有機溶媒を使用した還元に大きな示唆を与えるものである。以上のように、本研究では生体触媒によるケトンの還元を有機溶媒中で進行させ、立体選択的に光学活性アルコールを得るための基礎研究および方法の開発を行った。有機溶媒中の生体触媒を利用してケトンを不斉還元する方法の開発を行なった。1)生体触媒としてはパン酵母が入手容易であるため、パン酵母の利用を考え、また、パン酵母から酵素の単離を行なった。パン酵母の利用では反応をベンゼンやヘキサンのような極性の低い有機溶媒中で行なうことに成功し、また、その際、還元における立体選択性が水中と異なることを見いだした。その原因を探るためにパン酵母より酵素を単離し、各酵素の立体選択性や性質および速度論的解析を行なった。その結果7種類の酵素が単離出来た(YKER-17と命名した)。有機溶媒を使用するとパン酵母の中の基質濃度が極端に低下するために取り込み定数の小さな酵素(YKER-4)が活性になり、有機溶媒中の還元の立体選択性はYKER-4が選択的に働いていることで説明が可能となった。2)パン酵母では還元できる基質に限りがあるために他の微生物の利用を考えた。乳カビの一種であるゲオトリカムが多様な基質を還元出来ることを見いだしたので、生体触媒としてゲオトリカムを用い、有機溶媒中で芳香族ケトンを還元した。菌体としてゲオトリカムを用いるとイソプロパノールや2-ヘキサノール等の2級アルコールが還元剤として利用出来ることを見いだした。この発見により有機溶媒中で効率良く還元反応を進行させることが可能となった。芳香族ケトンのゲオトリカムによる還元は水中では立体選択性は非常に悪いが、ヘキサン中では高い選択性で還元が進行することを見いだした。以上の様に生体触媒としてはパン酵母とゲオトリカムを使用し、有機溶媒中でケトンの還元が進行することを見いだし、有機溶媒中の生体触媒による還元反応の開発に成功した。また、有機溶媒中の反応は水中とは立体選択性が異なることを見いだし、新しい立体制御法を開発した。生体触媒を用いる反応は有機合成に広く応用されているとは言い難い。その主な原因は生体触媒は水中で活性であり、有機合成に使用される種々の基質は有機溶媒に可溶で水にとけにくくいことであると考えられる。従って、有機溶媒中で生体触媒の反応を進行させることが出来るならば有機合成に非常に役立つことになる。現実にリパーゼは有機溶媒中の反応が可能となっているので多くの有機合成化学者に用いられている。

本研究で取り上げた還元反応においては有機溶媒中の反応はほとんど例がないので、基礎的な研究を行なった。平成7年度はパン酵母を有機溶媒中で反応させる際にどのような酵素が主として働いているかを検討するためにパン酵母より酵素を単離して酵素学的研究を行なった。前年度の研究でケトンを還元する際にパン酵母を水中で反応させるのと有機溶媒中で反応させるのとでは得られるアルコールの立体選択性が異なることを見いだした。従って、水中では立体選択性が良くない反応系でも有機溶媒を使用することにより改善出来たり、異なる絶対配置を持つアルコールを合成出来ることが分かった。本年度で得られた結果と、実際に有機溶媒中で反応させた場合に得られた立体選択性と比較することにより、取り込み定数(Km)の小さな酵素が有機溶媒中では非常に有利であり、反応はKmの小さな酵素を触媒として進行していることを見いだした。また、本年度は有機溶媒に可溶な還元剤の開発を行なった。有機溶媒中で還元が進行するためには、良く用いられているグルコースの様に水に溶けるが有機溶媒には不溶の還元剤は効果がないので、生体触媒による還元を進行させるためには有機溶媒に可溶な還元剤の開発が必要である。種々検討した結果、一級のアルコールは還元剤とならないが、2-アルカノールが非常に効果的な還元剤となることを見いだした。このことは生体触媒による不斉還元を有機溶媒中で行なうために有用な指針となると考えられる。光学活性化合物の有用性は、医薬、農薬などの開発をはじめ、多岐に及んでおり、その効率良い不斉合成法の確率は有機合成化学上の重要な研究課題である。本研究においては、現在までにほとんど開発されていない有機溶媒中の生体触媒によるケトンの不斉還元を実用的な合成法として開発する目的で、生体触媒反応に及ぼす有機溶媒の影響を検討した。その結果以下に示す成果を得た。1)パン酵母による有機溶媒中の還元に成功し、特にα-ケトエステルの還元においては水中と有機溶媒中とで得られるアルコールの絶対配置が異なることを見い出した。また、それらの立体選択性の違いを調べるために酵素を単離し、酵素反応を検討することにより、有機溶媒中の生体触媒による還元の反応機構を解明した。2)チチカビによる芳香族ケトンの還元では水中では収率および不斉収率共に良くないが、菌体を吸水性樹脂で固定化し、有機溶媒中で反応を行うと99%以上の不斉収率で光学活性アルコールが得られた。このように反応系を水系から有機溶媒系にすることにより微生物反応の立体制御を達成することができた。3)リパーゼを利用した有機溶媒中の酵素反応では有機溶媒の種類により反応の立体選択性が変わり、また、その選択性は溶媒の極性および形に依存することを見い出した。この傾向は微生物還元においても存在すると考えられ、今後の有機溶媒を使用した還元に大きな示唆を与えるものである。以上のように、本研究では生体触媒によるケトンの還元を有機溶媒中で進行させ、立体選択的に光学活性アルコールを得るための基礎研究および方法の開発を行った。
ヘム誘導体の分子集合と動的電子過程に関する研究

両親媒性置換基を導入したテトラフェニルポルフィリン、及びプロトポルフィリン誘導体をリピドヘムとして10種類精密合成し、それらが水相系で形成する組織体の分子集合構造を解明した。電顕(TEM,Cryo-TEM,SEM)から形態(小胞体、紐状など)を観察。分光測定(UV-Vis.、蛍光)、特に励起子カップリングモデルによる計算から、ポルフィリン環の積層や配向など微細構造を決定した。リピドヘム集合体の形態形成の支配因子は、環境条件に加え錯体分子自身の親-疎水平衡とその立体構造に在ることが明確にされた。リピドテトラフェニルヘム誘導体の自己集合を利用した環境構築により、錯体部における内圏型電子移動の抑制が可能となり、生理条件下における安定な酸素錯体が実現した。特に特定の立体構造(置換基)を持たないリピドヘムでも、自己集合体形成により酸素錯体形成が初めて観測された。酸素配位素過程をレーザー閃光時間分解分光法を用いて動的解析を行った。第5配位座の軸塩基配位子の電子供与度調節が中心鉄の電子密度を制御して、酸素親和度を調節する結果と成る。更に、酸素配位座近傍の分子環境が酸素親和度に影響を与えることも定量的に明確にされた。4置換リピドプロトポルフィリンは、リン脂質小胞体の二分子膜中に自発的に取り込まれ、分子集合体(二分子膜)中で会合体を形成しない。リピドプロトヘムの酸素配位平衡は二分子膜のゲル-液晶相転移点に支配され、それが酸素配位速度定数の差に起因することが初めて解明された。更に、ポルフィリン集合体では分子充填状態により相互作用可能な分子が識別され、選択度の高い電子移動が三重項励起状態にあるポルフィリン中心から起こる電子移動過程として明らかにされた。以上、ポルフィリンの分子集合形成により電子過程や特定分子との相互作用の相違からこれを分子識別に利用できるので、新しい分子変換系構築に必要な知見と成り得ることが明らかに成った。初年次(平成5年度)は研究計画に従い、分子集合組織と電子過程の相関解明のための基礎知見集積に焦点を絞って研究を推進した。両親媒性置換基を導入したポルフィリン誘導体(リピドヘム)計10種を精密合成、それらが水相系で形成する組織体の集合構造を解明した。電顕観察(凍結割断など)から形態(紐状、tubular(管状)、小胞など)を観察、分光測定(UV.Vis.、蛍光、NMR)の結果とあわせてその微細構造(ポルフィリン環の積層や配向)を決定できた。リピドヘム集合体の形態支配因子は、環境条件に加えて錯体分子自身の親疏水平衡とその立体構造にある。さらに、リピドヘムの自己集合を利用した環境構築により錯体部における内圈電子移動の抑制が可能となり、生理条件下(pH7.4,<40°C)における安定な酸素錯体形成が実現した。酸素配位の素過程を時間分解分光法(ストップドフロー、レーザーフラッシュホトリシス)を駆使して動的解析、酸素親和度の決定因子を整理すると共に、条件により酸素配位定数が調整できることを実証した。また、第5配位座に配位させた内部型塩基の電子供与度調節により、中心鉄の電子密度を制御、中心金属の電子状態と配位分子の電荷分極の相関を明らかにした。立体枠組みの効果など酸素親和度(酸素配位定数)の決定因子を把握。

酸素配位座近傍の分子環境は、酸素親和度に影響を与えることを定量的に解明した。第2年次(平成6年度)は研究計画に従い、分子集合組織の微細構造と電子過程の相関解明、分子集合空間を利用した分子識別に焦点を絞った研究展開ができた。(1)両親媒性置換基を導入したポルフイリン誘導体(リピドポルフイリン)計5種を合成、それらが水相系で形成する組織体の微細構造を詳細に解明した。特殊電顕(Cryo TEMなど)から形態(紐状、小胞など)を観察、分光測定(UV.-Vis.、蛍光)の結果からポルフイリン平面の積層や配向距離A単位で初めて決定できた。この成果はポルフイリン集合体における電子過程制御のための重要知見となった。(2)分子環境構築により水相系でも可逆的な酸素配位錯体系が実現できた。特定の立体構造(置換基群)を持たないヘムでさえ自己集合体形成により酸素錯体を生成できることを初めて実証。リピドヘム小胞体内では、ポルフイリン環が距離(<5A)に配向するので、励起状態からの高速電子移動反応が存在することも観測。ポルフイリンが高密度に配向したこの集合体では、電荷分離を利用した分子変換系の構築が可能である。(3)リピドプロトポルフイリンがリン脂質小胞体の二分子膜層間に自発的に取り込まれ、ハイブリッドを形成することを確認。特に4置換ポルフイリンが二分子膜中で会合体を形成しない事実の発見は、分子環境の動特性を利用した錯体部電子過程制御の実現につながった。集合体空間に識別配置されたポルフイリンの電子過程が、周辺分子環境に影響を受けることを実証。プロトヘムの酸素配位平衡は二分子膜のゲル-液晶相転移に支配され、それが酸素結合速度の差に起因すること(酸素の識別配位)を初めて解明した。第3年次(平成7年度)は、研究計画に従い、分子集合体を利用した環境構築による酸素配位錯体の電子過程制御に焦点を絞って研究を推進した。両親媒性置換基を導入したリピドヘムはリン脂質小胞体の二分子膜相間に包接され、酸素配位錯体を形成する。その酸素配位平衡定数は、リン脂質小胞体の持つゲル-液晶相転移温度(Tc)を境に変化する。分子集合体へ包接したヘムの酸素配位平衡が、ポルフィリン平面の配向状態、マトリックスとなるリン脂質二分子膜の相状態に支配されることを明らかにした。この結果は、錯体部周辺分子環境の動的構造変化が、酸素の識別配位に利用できることを示すものである。また、リピドヘムは水中で容易にに自己組織化し、紐状、小胞状、板状、その他の分子集合体を形成する。今回、直径約70A、長さ数mmのリピドヘム繊維状集合体がO_2あるいはCOを可逆的に吸脱着することを明確にした。酸素錯体の半減期(τ1/2):約10minであり、繊維状分子集合系で酸素配位錯体が形成された初めての例である。これは、高度に規制された繊維状集合体中におけるアルキル鎖の構築する疎水的な環境が、ヘムの電子移動を抑制するためである。更に、中心金属間の距離が接近(35A)した系については、金属間相互作用(電子過程)が観測されるはずである。
消化のよいものから元気がでる食事へ、胃切除患者の食生活の再構築に対するアプローチ

2013年度より、胃がん術後患者が退院後の生活に与える影響について調査を行ってきた。インタビュー調査の結果、消化器症状、食事内容、食事方法、ダンピング症候群、痩せによる虚弱、意欲や気力の低下、および職場復帰に対して不安を抱えることが明らかとなった。また、文献検討の結果よりs-1補助化学療法による体調の変化が生活に大きく影響を与えることが分かり、2018年度は、退院後の生活において胃がん術後患者が抱える問題に対する医療従事者の認識調査を行った。対象者は、胃がん術後患者を担当する消化器外科に所属する医師、胃がん術後患者と接する機会がある外来看護師、胃がん術後患者へ栄養指導を行っている管理栄養士の3職種であった。調査内容は、退院後の受診時に患者が消化器症状、食事内容、食事方法、ダンピング症候群、痩せによる虚弱、意欲や気力の低下、職場復帰、およびS-1補助化学療法に対する不安8項目を外来受診の際に訴えた場合の医療従事者としての治療や援助の必要性の有無、そして具体的治療および援助内容について調査を行った。59施設に所属する医師、看護師、管理栄養士、各177名を対象に自記式質問紙を用いて調査を行った。3職種ともに90%以上が胃がん患者がそれぞれの項目に対して不安を訴えた際には、治療および援助が必要と回答した。食事内容、食事方法、ダンピング症候群に対する必要な支援として、多くの医師および看護師が栄養士への相談を挙げていた。また、多くの看護師、栄養士が食事内容、食事方法、ダンピング症候群、痩せによる虚弱、意欲や気力の低下に対して、食事状況、生活状況、および心理面の把握が必要と回答していた。また、仕事復帰に対する訴えについては、医師および看護師は、ソーシャルワーカーへの相談の必要性を示していたが、栄養士についてはソーシャルワーカへの相談の必要性は示されなかった。本年度の研究目的は、胃切除術を受けた、補助化学療法を必要としない患者の退院前後の食事に対する認識と実際の食事の差異、および術後一年間で食事を再構築していく過程とその過程における障害となる要因を明らかにすることであった。本年度は、患者11名に対して退院前の栄養指導場面での参加観察とインタビューを行った。そして、退院後1、3、6か月の実際の食事内容や食事方法、食事に伴う症状について、食事の写真の収集とインタビュー調査を行った。術前の食生活に対する認識は、98サブカテゴリ、32カテゴリ、4コアカテゴリに分類された。患者は、術前の食事に対して【偏った食事をしていた】、【胃に負担をかける生活をしていた】、【胃がんと分かって胃に負担をかけない食生活を送っていた】というように認識していた。また、術後の食生活に対する認識は、141サブカテゴリ、48カテゴリ、8コアカテゴリに分類された。患者は、術後の食事に対して【胃に負担をかけない食べ方をする】、【術前と変わらない食生活を送っている】、【退院後の生活や体のことが心配である】というように認識していた。退院後1ヶ月での食生活に対する認識は174サブカテゴリ、52カテゴリ、12コアカテゴリに分類された。12コアカテゴリのうち、【胃に負担をかけないものを食べる】、【胃に負担をかけない食べ方をする】、【思うように食事ができない】、【食事により苦しい体験をした】等の8コアカテゴリが、術後の食生活に対する認識で抽出されたコアカテゴリと一致した。また、退院後1ヶ月では、【家族に負担をかけている】、【食生活に困っていない】、【術前に近い食生活を送っている】、【目標を持って食生活を再構築している】の4コアカテゴリが新たに抽出された。なお、食事の写真の栄養素は、現在分析中である。26年度は、胃切除術を受けた患者の食生活を再構築していく過程とその過程にある障害について明らかにするために、昨年度から実施していた退院後12ヶ月のインタビュー調査の実施、および7名の患者により写真撮影された術後1ヶ月、3ヶ月の食事の栄養分析を行った。1年間のインタビュー調査から、術後3ヶ月、6ヶ月と経過するにつれ、術前に近い食生活を営むことができるようになることが明らかとなった。また、術後1ヶ月では乳類や魚類をタンパク質源とする食事であったが、3ヶ月では乳類や肉類をタンパク質源とする食事へと変化していることが明らかとなった。そして、術後1年では術前と同じ食生活を営み、食事に伴う消化器症状も見られず、術前に近い日常生活を送ることができていた。しかし、食事に伴い消化器症状やダンピング症候群を体験する患者は、術前のような食生活を営むことが難しいことから、食事の摂取量および摂取カロリーも低いまま、活動量および範囲が増加・拡大しづらい状況が術後1年まで続いていることが明らかとなった。この結果を踏まえて、食生活を再構築するにあたって障害を感じている患者と感じていない患者の要因を明らかにするため、アンケート作成およびアンケート調査を行った。現在は健常人を対照群として実施したアンケート調査の内容を分析中であり、患者を対象としたアンケート調査の準備を行っているところである。27年度は、胃切除術を受けた患者が食生活を再構築するにあたって、障害を感じている患者と感じていない患者の要因を明らかにするため、アンケート調査の準備を行った。そのためにまず、26年度に健常人を対象に行った、消化器症状、食生活および日常生活におけるQOLに関するアンケート調査(26年度)のデータを分析した。

胃切除患者へのアンケート調査結果との比較には至っていないが、昨年までの調査で明らかとなった胃切除患者が抱える消化器症状に対する不快感や日常生活における不自由さ、著しい体重の変化というものは、健常人には全く認められなかった。しかし、消化器症状や栄養摂取量の変化が著しい胃切除患者を対象にアンケート調査を行った際、より精密な栄養評価にあたり、生体データの必要性が示唆された。また、障害を感じている患者と感じていない患者の栄養状態の相違を確認するためにも整体データを追加することは、非常に重要であると考えた。したがって、当初患者を対象に行う予定であったアンケート調査の内容に血液データ(血清総タンパク、血清アルブミン、血清コレステロール、コリンエステラーゼ、ヘモグロビン)および体脂肪率に関する項目を追加した上で、調査を行うこととした。現在、患者を対象としたアンケートの作成を終え、調査施設の選定および倫理申請の手続きを行っている。・26年度に対照群として健常者へのアンケート調査が追加されたことで、27年度はその分析に時間を要した。そして、その分析過程において、当初予定されていた胃切除患者を対象とするアンケートの調査内容に生体データの必要性が示唆され、調査内容の追加することとなり、胃切除患者を対象としたアンケート調査を28年度に行うことになった。また、調査にあたり施設への依頼に時間を要していることも予定より遅れている理由と考える。平成28年度は、胃切除術を受けた患者が食生活を再構築する際の食事の実態を把握するために、平成27年度に引き続き胃切除術を受けた患者を対象としたアンケート調査を行うための、倫理申請の準備と調査を協力していただける施設への依頼文書および施設での倫理審査に必要な文書の作成を行った。なお、倫理申請および施設の依頼文書作成にあたり、研究内容の説明に必要である先行研究に関連した文献検討を実施し、文書作成に必要な内容の充実化を図った。また、今後実施予定である胃切除術を受けた患者の食生活に対する医療従事者の認識調査にあたり、平成29年度に予定している医療従事者を対象としたアンケート調査に向けて、先行研究に関連した文献収集を実施しているところである。今後の予定として、胃切除術を受けた患者の食生活に対する医療従事者の認識を明らかにするために、まず医療従事者を対象としたアンケートの作成に向けて、健常者と胃がん患者の食生活に関する調査結果を分析し、文献検討の内容を加味したアンケート内容を検討する必要がある。そのため、胃切除術を受けた患者の食生活に関する実態調査を速やかに実施し、医療従事者を対象とした研究への移行ができるようにする必要がある。また、医療従事者を対象としたアンケート調査の実施に向けて、倫理申請の準備も進める必要がある。そして、協力していただける施設での倫理審査の準備も行っていく必要がある。自身の妊娠に伴い、平成28年度に予定していた胃切除患者へのアンケート調査に必要な倫理申請や調査施設依頼のための準備に時間を要した。また、遠方の施設への依頼は、妊娠により負担が生じることが予測されたため平成29年度に行うこととした。本調査を開始するにあたり、再度文献検討を行った結果、家族のサポートや労働の有無等が新たに胃切除術を受けた患者の食生活への影響要因の可能性が示唆されたため、新たにアンケート調査に項目を加えアンケートを作成した。
アセチルコリン受容体とNa^+,K^+-ATPaseの細胞膜上での局在化の制御機構…ナノメートル計測-ピコニュートン操作法による1分子レベルでの解析による研究

本年度は金コロイドをNa^+,K^+-ATPaseに結合させて、細胞の自由表面上のそれらの運動を一分子レベルで観察した。光ピンセットによる牽引に対する応答を調べた結果、約20%が細胞骨格結合型であること、約80%の分子は、細胞骨格非結合型で、膜骨格フェンスで仕切られたコンパートメント間をホップしていく様な拡散運動をしていることが示された。自由表面での運動を調べているのは、これらのタンパク質の局在化の機構を調べたいからである。これらの運動の大部分がホップ拡散であることがわかってきたので、1分子レベルでのホップ拡散を記述するための数学的な枠組みを整備することにした。まず、1次元空間に一定の間隔で不完全反射壁をおき、この空間での粒子の拡散運動を記述する簡易式を導いた。完全な解も得られるが、複雑すぎて、コンピュータ上での計算時間を考えると、実際の実験データの解析には不向きである。さらに、単純拡散運動や、一箇所に閉じ込められた運動と区別するための統計的手法を確立した。これらを用いて、やはりホップ拡散をおこなっている粒子が全体の80%であること、微視的拡散係数は1.7x10^<-9>cm^2/s、コンパートメントの面積は平均0.25μm^2、1つのコンパートメント内の滞在時間は平均5秒であることなどが示された。
ドイツ教育学におけるコンピテンス概念の史的展開と今日の教育改革での意義

研究によって、ドイツ語圏のコンピテンス概念が伝統的な人間形成の理念に対照化されながら活発に論議され内容を深めながら普及し、教育学や教育分野に革新をもたらしていることを明らかにできた。これまで日本で見過ごされてきたコンピテンス概念の歴史研究を通して、見えにくくなっていたドイツ教育学・教授学の変遷や新しい動きも見通せるようになった。この結果から、研究を継続し成果をまとめるという課題が生まれている。2013年度は、チョムスキーのコンピテンス概念がドイツに紹介されて活発に論議された1980年代と、「80年代の論議の再燃」と呼ばれる現在の論議について文献研究とインタビュー調査を実施した。その結果、1980年代のコンピテンス論議がチョムスキーのコンピテンス論の一面性をとらえそれをどのように補完あるいは他分野に応用できるかをめぐるものであったことがわかってきた。レンツェンが注目したのは、チョムスキーがコンピテンスを「認知的な規則システム」と呼び、意味上の解釈を決定する「深層構造」と音韻論的解釈を決定する「表層構造」に区分しその変形規則を問うならば、これを教育プロセスに参加する人の深層構造と固有の教育行動に表れる諸規則を問うことに応用できるとした。ピアジェは、二つの区分が図式的でコンピテンスを生得の諸原理とチョムスキーはみなしているが、そこには「内的均衡あるいは自己調整の過程が存在する」とし、思考の発達とは学習者が環境と相互作用する自己調整の過程」ととらえた。このとらえ方は構成主義に発展し現在のコンピテンス論に継承されている。ハーバーマスがチョムスキーのコンピテンス論を一面的と捉えたのも、「さまざまな談話の局面の一般的構造自体がさらに言語行為によっても作りだされることを考慮に入れていないことである。個人に表層構造をもたらす深層構造、基礎的コンピテンスの構造的概念が必要だとして、「コミュニケーション・コンピテンス」の次元を人間的コンピテンスシステムの部分として説明を試み、深層構造にあると思われるその他のコンピテンスを提唱した。現在のコンピテンス論議については、ボローニャ・プロセスのもとでコンピテンスを学習目標に設定した大学教育改革の懸案事項(コンピテンスの評価)について研究した。2014年度は、近年の「コンピテンス・パラダイム」の状況でコンピテンス概念がどのように捉え直されているか、研究動向を調査し、以下の点を明らかにできた。コンピテンス概念の歴史的論述が、チョムスキーが源流とする新人文主義に遡って論じられる傾向がある。例えば、チョムスキーがW.フンボルトの言語思想にみた「コンピテンス的概念の端緒がペスタロッチの〈子どもの思考力や技術力〉に相当する」とK.コベルトはいう。また、P.クライナーは、ペスタロッチがいう「頭・心・手」の領域をコンピテンス志向の学習目標と関連づけるなど。日本では知られていない、M.ウェーバーのコンピテンス概念は1920年代に社会学的文脈で導入された。学習過程を視野に入れたコンピテンス概念は、さらに「すべての人間に備わる学習過程における自己組織化(selbstorganisiert)の能力」と捉えなおされ、1980年代には、教育学分野でこの概念が活発に論議され、コミュニケーション学や教育学、教授学、成人学習論、発達心理学、認知心理学、学習心理学などの展開に大きな影響を与えてきた。H.エブリは、これを包括的な教育学的概念へ発展させた。ドイツ教育審議会の構造計画(1974年)において、コンピテンスは当初、バーダー案に基づいた「行為コンピテンスの次元3要素」として漠然と導入された。現在は、「教育スタンダード」下で「行為コンピテンス」を中核として展開されている。成人教育学・職業教育学分野では「インフレ気味のコンピテンス」に批判があり、キー資格ではなく「コンピテンス開発」に関する論議が盛んである。大学では、ボローニャ・プロセスのもとで、「自己組織能力とメタ認知面への要請も考慮」して学問的行為コンピテンス志向の学習・教育改革が進められている。コンピテンス志向の教育や評価の面でドイツは遅れが指摘される(HRK nexus 2012)。2015年度の研究調査は、欧州高等教育圏構想のもとで「雇用可能性」を重要な改革キーワードの一つとして行われている、「コンピテンス指向」の高等教育改革が、ドイツの大学関係者の中で「人間形成という伝統的な大学理念の軽視」「政治経済的合理化・規格化方略」と批判されながら、進んでいるのはなぜかを中心に、歴史的実践的アプローチで実施し、以下の知見が得られた。1.コンピテンスの今日の定義(「すべての人間がもつ学習過程における自己組織化能力」)が、大学の理念を成立させたフンボルトやフィヒテら新人文主義者の言語哲学論、「言語の人間形成作用」に遡る点が史的研究によって指摘されている。例:B.レデラー2014年『コンピテンスと人間形成?』、R.ライヘンバッハ2014年「ソフトスキルズ」等。2.コンピテンス指向の課程(特に学士課程)への学生による評価は高く(Nickel 2011)、教育・学習プロセスでの主体として学生を解放する可能性があると理解されるようになった。

例えば、ハイデルベルク・モデルは「フンボルトの教育原理を今日の社会的要請に則して解釈し直し深められた」と説明されている(Chur2012,S.294)。3.2011年には、「コンピテンス指向」は良い教授の重要な特徴とされたが、その普及は自己調整学習の指導50%、新しい思考文化の伝授30%程で(Nickel S.13)、質や課程の管理運営のための新しい専門職、「コンピテンス指向」部門が大学に設置されるようになった。4.「コンピテンス指向」の高等教育改革とは「教育・学習プロセスを変えること」という了解のもとで、「刺激で生じる学生の人間形成プロセス」の観点から、専門的内容と一般的職業的(キーコンピテンス)能力の指導と評価が構想され、単位制度下で具体化されている。後者は部局や学生と連携しながら、大学付属施設で提供される場合が多い。本研究は、日本でのコンピテンス概念のあいまいな捉え方、不十分な歴史的理論的検討を打開するために、今日の教育改革において国際的に重要なコンピテンス概念がドイツ教育学分野ではどのように捉えられ、どのように意義づけられてきているか、明らかにすることであった。これまでの研究調査から、以下の重要な相違点を把握することができたことから、「おおむ順調」とする。1.コンピテンス概念は、大学理念を成立させた新人文主義者の人間形成思想にさかのぼることを確認でき、ドイツにおける今日のコンピテンスの捉え方は、日本における米国経由の「業績」を重視するコンピテンス概念とは異なり、「人間形成」の観点を継承発展させるものである。2.欧州やドイツで進むコンピテンス指向の高等教育改革では、「教育・学習プロセスを変えること」という共通認識がある。2016年度の研究調査は、コンピテンス指向の教育改革の動向と、それに対する伝統的なBildung概念に基づく批判的論議について実施した。その結果得られた知見は、以下のとおりである。1.日本の学校教育ではコンピテンシー(コンピテンス)が重視されるが、大学教育では、学士課程教育の目的とされる「学士力」(文部科学省2008年)は「bachelor competencies」と英訳されてコンピテンスが用いられるものの、コンピテンスという概念は大学教育研究者の間でもほとんど注目されていない。学校教育研究者の間では、ドイツ語圏のコンピテンス指向の教育改革はPISAショックによると理解され、背景となっている欧州の新経済・社会戦略2020(リスボン戦略2000を継承発展)のもとでのEU資格枠組みに視野が及んでいない。2ドイツ語圏の学校教育および大学教育では、EU資格枠組みをもとにした国単位の資格枠組みによりコンピテンス指向の教育改革(カリキュラム開発、授業開発)が進んでいる。この改革の必然性は「国際的に起きているパラダイム転換」として実証済みとみなされている(Endbericht EPIK)。3.コンピテンス指向のカリキュラム開発の代表例として、EPIK(国際的文脈でのプロフェッショナル開発)や「ラインラント=プファルツ州基礎学校枠組みプランの倫理に関する部分的枠組みプラン綱領」などがある。4.この改革動向の下で、伝統的な人間形成(Bildung)の理念がコンピテンス化し、知識の伝授が疎かにされている」という論争がGBW(教育と知識学会2010創設)などを中心に展開されてきた。コンピテンス指向の教育改革推進派(学術審議会、教育行政関係者、研究者)は、批判を真摯に受け止めつつ、卒業生のコンピテンス調査をもとにした改革論(G.Eberhard2010)のような、実証的実践的研究を奨励している。
極化と対極表現の位置づけ

否定の意味論的、語用論的機能を検討する一環として、否定対極表現(NPI)にとくに重点をおいて調べた。否定表現の選択の背後にある条件として、統語論、意味論、語用論的なさまざま条件が考えられるが、ここでは、否定される成分と否定の意味関係が一様でないことにまず着目し、矛盾対立をなすものの中で双対性と等価性、反対対立をなすものの中では二極性と漸進的を区別し、また、その他のものとしては中間型と排除型を区別した。統語論的に文構造から、あるいは意味論的に否定の作用域を設定することだけでは説明しきれない否定のふるまいが、このような否定の対象・範囲を区別することによって明らかにされると考えたからである。その際、NPIを取りあげて分類の目安とした。それぞれの型に応じて否定表現と共起するNPIの種類が異なるから、NIPは否定の型の分類の基準として使えるだけでなくそのNPIの性質を吟味することによって否定の性格がより明確にされた。対極表現は言語によって現れ方がかなり異なるが、共通したものとして、何らかのスケールを前提としたNPIが存在する。何をスケールにとるかは具体的な数目盛りからきわめて抽象度のたかいものまで一様でないが、いずれも最小スケールを軸に肯程・否定反転が行われる仕組みになっている。英・独・仏のような言語では直接的なスケールが用いられることが多く、日本語のような言語ではメタファー的なスケールが多く用いられていることを明らかにした。
補体のホメオスタシス機能を活用した魚類粘膜の自然免疫バリアの強化

体全体が粘膜組織に覆われている魚類にとって、その粘膜上皮の完全性は病原微生物の新入・感染を防御する第一線の機能として極めて重要である。本研究は、魚類補体制御因子CD46およびアポトーシス細胞認識分子として知られる補体成分C1qおよびプロパージンが果たすホメオスタシス機能に着目し、魚類上皮組織の健全性維持・強化の補体系による制御機構を解明することを目的とした。これまでに、膜型補体制御因子の一つであるCD46様分子が、コイおよびギンブナ上皮細胞の増殖、上皮シート形成を促進し、上皮の健全性維持に寄与していることを解明した。さらに、哺乳類でアポトーシス細胞認識分子として知られる補体成分プロパージンが、恋では2種のアイソタイプとして存在し、それらが補体成分C3のアイソタイプを異なる親和性で相互作用することを明らかにした。本年度は、上皮細胞に覆われた魚類の生体防御の第一線として機能する体表粘液における、補体活性化経路の存在を検討した。その結果、体表粘液中に、実際にCD46のリガンドとなるC3と、C3の第二経路による活性化を促進するためのポジティブ・レギュレーターであるプロパージンが存在することを、特異抗体を駆使したウエスタンブロッティングで突き止めた。以上の結果を総合すると、魚類の体表上皮細胞を覆う粘液中で、主に補体第二経路の活性化が起こり、その結果生じた活性化型C3(おそらくC3b)がCD46のリガンドとして上皮細胞を刺激し、その増殖・シート形成を促して微生物の侵入を最小限にとどめている、という感染防御メカニズムが提唱される。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。体全体が粘膜組織に覆われている魚類にとって、その粘膜上皮の健全性は病原微生物の侵入・感染を防御する第一線を左右する。本研究は、魚類補体制御因子CD46およびアポトーシス細胞認識分子として機能する補体成分C1qおよびプロパージンが果たすホメオスタシス機能に着目し、魚類上皮組織の健全性に基づくバリア機能と補体系との関連を解明することを目的とした。まず、CD46の特異的機能阻害および高感度検出に必要な抗体を作成した。pCold-Iベクターによって大腸菌で発現させたコイCD46のSCR1-2ドメインおよびSCR3-4ドメインを精製し、これらでウサギを免疫して抗血清を得た。これらポリクローナル抗体の特異性を、コイおよびギンブナの上皮細胞株KF-1およびCFSを用いて解析するとともに、これらと、すでに樹立済みのモノクローナル抗体をプローブとして用い、本年度は下記の知見を得た。KF-1細胞を上記抗体で処理してCD46を活性化すると、KF-1細胞の接着能が上昇した。さらに、KF-1は抗体で表面をコートした培養プレートに対して接着亢進を示した。一方、KF-1細胞の増殖を指標とした創傷治癒モデル実験において、上記抗体はKF-1細胞の増殖を有為に促進することが判明し、CD46が体表の創傷治癒に重要な役割をはたすことが示唆された。以上の結果から、体表の上皮細胞において、CD46は増殖や接着能に大きな影響を及ぼすことが明らかとなった。その他の補体成分については、体表粘液中から、補体活性化の正の制御因子であるプロパージン単タンパク質を検出することに成功したことから、体表におけるプロパージンのホメオスタシス機能についても解析を進める基礎的知見が得られた。コイCD46に対する抗体作製が順調に進んだ。また、それら抗体の特異性も満足すべきものであった。さらに抗体を用いた機能解析においても、当初予想したようなCD46による上皮細胞の増殖等の機能に対する影響を認めることができた。CD46以外の補体成分・補体制御因子についても、これまでに樹立していた抗体を用い、体表粘液中のプロパージンをウエスタンブロットで検出することに成功したので、今後、プロパージンのホメオスタシス機能を評価するための基礎的知見を得ることができている。本年度は、まず、コイで同定されているプロパージンアイソタイプ(Pf1、Pf2)の機能分化を、C3アイソタイプとの相互作用の観点から解析した。コイC3の主要なアイソタイプであるC3-H1とC3-2の活性化型アナログをヒドラジン処理によって生成させ、その結果C3分子表面に出現した遊離チオール基を介して、各C3アイソタイプをActivated-thiol Sepharoseビーズ固定化した。このC3固定化Sepharoseを充填したマイクロカラムに部分精製Pf1およびPf2を負荷して通過させて、溶出の遅れを測定してPfとC3との相互作用を解析した。その結果Pf2がPf1よりも両C3アイソタイプに対して高いアフィニティーを示すことが判明し、体表におけるホメオスタシス機能においても、Pf2アイソタイプが重要な役割を果たすことが示唆された。CD46については、KF-1およびCFS上皮細胞株による上皮シート形成に与える、CD46の影響を解析した。