hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
吊り下げ式トレッドミルによる脳性麻痺者のトレーニング効果

吊り下げ式トレッドミルを使用した脳性麻痺者の歩行トレーニングは、継続トレーニングが可能な被験者の協力を得ること事態が、障がい者の置かれている様々な環境等によって、非常に困難であることが分かった。しかし、継続的にトレーニングを行える者は、GMFCS LevelIII程度の被験者であっても、時速1km、5分間、週2回以上を目安にしてより歩行トレーニングをはじめ、1カ月前後で距離を延ばすことが可能となり、トレーニング効果が大いに期待できることが予測できた。本研究は、歩行可能な脳性麻痺者がより長く歩行できる身体を保つために、吊り下げ式トレッドミルでの定期的トレーニングを実施し、その効果を体力と歩行コーディネーションの両面から検証する。そして、より効果的な吊り下げ式トレッドミルのトレーニング方法を構築するものである。今年度は、吊り下げ式トレッドミルを活用している研究論文を収集し、吊り下げ式トレッドミルを使用するにあたっての基礎的資料を整理した。また来年度に向けて長期間被験者として実験に協力してくれる協力者を、いくつかの団体及び個人的なルートで探した。被験者に関しては1)地上での歩行動作分析の結果を被験者に伝え、歩行の特徴を被験者自身が把握した上で、現在の歩行状況の問題点を被験者自身が把握・理解できる。2)歩行維持や歩行改善に向けてのトレーニングの必要性を感じている。3)具体的なトレーニング方法を試みたいという意欲と、トレーニング期間内、それに向けて努力できる意思があり、本人の研究協力への身辺環境が整っている。という3項目全てに一致する者を探すことが難しかった。皆無ではないので、被験者を3段階レベルぐらいに分けて、できることをやってもらうようにするかというのが次年度への課題となった。また、今年度は、健康な成人男性がトレッドミルで歩行軽いランニングをしてもらい、基礎的資料を得るための測定をさらに行った。その時の動作分析は、歩行動作を2次元映像で撮影し、大腿四頭筋とハムストリングスおよび前頚骨筋と腓腹筋の波形を筋電図によって測定した。しかし、身体を吊り下げた時の高さ調節によって、毎回の測定に誤差が生じたことにさらなる工夫が必要であることが分かったこと、また筋電図測定の部位は、相反する各両筋のコーディネーションをよく観察できるように、更に数回の測定を重ねて正しい位置を決める必要性が指摘された。本研究は、歩行可能な脳性麻痺者がより長く歩行できるような身体の状態を保つために、吊り下げ式トレッドミルを使用した運動プログラムが可能かどうかを調査し、定期的なトレーニングの効果と歩行コーディネーションの両面を検証することが目的である。26年度は、25年度に収集した研究論文を整理し本研究に必要な知識を習得した結果、より多くの健常者(被験者)データを蓄積すること。さらにトレッドミルに慣れた状態で脳性麻痺者の測定を行う事が必須であることがわかり、昨年度に引き続いて基礎資料を得ることをための測定を行った。今回は、定期的な運動を意識して行っていない、運動習慣のない19歳から20歳の女性を数名対象として、トレッドミル上で速度、免荷を微調節しながら、歩行動作分析、酸素摂取量、心拍数を測定した。その結果、個々人の差が開き、トレッドミルでの継続トレーニングを行う際の免荷数値(パーセント)の一定基準を求めるよりも、身体を支えることに重点を置いた方法でのトレーニングが、よりやりやすく継続できるのではないかと推測された。2014年度に、健常者の歩行分析をを吊り下げ式トレッドミルを使用して行った。その結果、健常者であっても吊り下げ式トレッドミルでの測定においてはハーネスの取り付けがうまくいかず股関節への負担や歩行のしにくさなどが挙げられ、よりよい測定方法を再考案しなければならなくなった。2015年度は、健常者の被験者の再測定を行い、免荷をしていくプロセスや歩行時の状況を詳しく調査した。その結果をもとにして、測定協力者をリクルートした。リクルートでは、「被験者:GMFCSレベルIIIVの脳性麻痺で、過去1年間整形外科の手術をうけておらず、また今後1年間手術の予定がなく、骨折の既往、循環器疾患、てんかん等の合併症がない生徒を対象とする。研究の主旨を先生、保護者に説明し、協力してくる生徒および保護者にインフォームドコンセントを得る」とし、評価はベースライン、3か月後、6か月後、および1年後の評価パラメータ:酸素脈とした。体重負荷および速度は、ほぼ60%HHR相当となる組み合わせとする。場合によっては100%でも構わないこととする。あるいは、ハーネス装着下に足が接地し、交互に足を運ぶことができた状態での体重を測定し、この状態で適当な速度とする。1回20分間週4回を目安とするとした。リクルートに時間がかかったが、2015年度後半より被験者選別のディスカッションが繰り返され、現在は5名の被験者(身体障害者入所施設)で測定を進めようとしている。

脳性麻痺者のリクルートを行いつつ、実際に障がいのある方々を被験者とし、トレッドミルに乗せて測定を行うためには、事前の準備をあらゆる方向から行っていかなければならない。そのためにも測定に使用する機器の使用方法を熟知し、かつ健常者で様々なレベルの免荷に対してどのような不具合が起きるかを事前調査する必要がある。コントロール群のデータという意味からの測定でもあるが、健常者のデータの蓄積は、その後に測定する脳性麻痺者の測定をスムーズに無理なく行うことに役立つと考える。トレッドミル上で不手際によって脳性麻痺者の体力を消耗させないことも理由の1つである。また、確実に学会でその成果を発表している。体育方法学2015年度は最終年度であるため、リクルートした被験者をさらにセレクトし、トレッドミル上での測定を定期的に行う予定である。しかし、リクルートした被験者の体調不良や継続的な運動の実施が不可能な環境になったことなど、いくつかのマイナス面が浮上したので、早急に被験者を増やすことと、特に青年期の被験者獲得に向けての新たなアプローチも行い、本研究をさらに継続していけるような基盤を作る予定である。脳性麻痺者のリクルートは、多くの脳性麻痺者と面談し慎重に行う必要があるため、相当の時間がかかると予測されていたが、現段階では被験者候補数は少ないものの、今年度に実施可能な被験者を確保できそうであるという見通しがついたこと。また今年度は簡易式の吊り下げ式トレッドミルを購入することから、現在継続中の健常者の測定回数も増やせる。さらには脳性麻痺者のプレ測定も実施できるから。交通費として使用する予定であった費用が、共同で車による移動に変更した。また新しい機器を購入する予定であったが、研究グループの他の研究者が機器を購入したため、それを借用して測定を行うことができたから。脳性麻痺者の身体的状態が個々人によって差があるため、脳性麻痺者の吊り下げ式トレッドミルのトレーニング効果を求めるためには、何を基準とすればよいのかを探れるまでに至るかという不安はある。しかし、障害者の体力、トレーニング効果は個々のケースの積み重ねが真実であり、平均化、標準化した数値を出すことの必要性についても今後測定を行っていく上で考えるべき重要な観点であるため、被験者には丁寧な測定を心掛け、一つ一つのデータから読み取れる数値を手がかりとしたい。そこから個々人のトレーニング方法を1件ずつ構築していきたい。今年度は、被験者のリサーチを行うために施設および学校への訪問回数が増えるため、その費用として使用する。今年度の3月にオランダに行き、脳性麻痺の体力に関する本業界トップレベルの研究者との交流を予定していたが、本務校の業務と重なり参加できなくなったため。次年度は吊り下げ式トレッドミルを購入することになった。その金額が495000円であったため、その資金の一部として使用したいと考えている。
機械学習および統計モデルに基づく音声対話システムの応答生成の研究

音声情報案内システムが広く使われるようになった.しかし用例ベースのシステムの応答性能と応答文の多様性の点では改善の余地がある.そこで,応答性能向上に向けて機械学習によるトピック分類を,応答文の多様化に向けて統計的翻訳技術の援用を検討した.自動翻訳技術を用いた応答文の多様化については変換元の質問文と変換先の応答文との対応付けの点で課題があることが示唆されたが,機械学習によるトピック分類では,SVMやpboostによる分類,またそれらの識別器の出力を用いた二段階識別の有効性が示された.また,今後開発が期待されるパーソナルなシステムでのそれらの実現に向けて個人向け雑談ロボットの開発も行った.音声をユーザ入力とした情報案内システムはユーザ負担が少ないことから、万人に優しい情報アクセス方法として期待されている。我々は用例ベースで応答生成を行うアプローチを採用した実環境システムを開発し、子供、大人に対して60%、70%の応答正解率を達成しているが、本課題では更なる応答性能向上のため機械学習によるトピック分類と自動翻訳技術による応答文生成技術に取り組んでいる。本研究課題ではこれまで、応答生成に先立ちユーザ発話を10数個のトピックに分類する課題を設定し、用例ベースによるトピック分類を有意に卓越する成果を実現した。これは機械学習の入力特徴量として音声認識結果のBOW(Bag-of-Words)を用いることと、複数の識別器の出力結果を再度識別器への入力として用いるStacked Generalization手法の導入で実現された。昨年度は我々が10年間に及ぶシステム運用で得た大量の、ラベル付けしていないユーザ発話を用いた半教師あり学習による自動的な性能向上の可能性を調査した。加えて、応答生成の前処理である不要入力(雑音や不要発話)棄却性能の向上にも取り組んだ。特徴量として従来の音響的特徴量の音声・雑音モデル尤度に加え、やはりBOWを導入した。その結果、従来手法を超える棄却率を実現した。これらと並行して応答生成に自動翻訳技術を導入する研究にも取り組んだ。翻訳モデルにより質問文を応答文に変換することは新奇性が高く、複数仮説が得られる自動認識結果が変換元学習データとして利用できるためローコストになるという利点もある。音声認識結果からの応答文生成の結果、書き起こし文で構築した翻訳モデルより適切な応答文が生成されることが分かった。しかしながら従来手法である用例ベースの応答性能には到達しておらず、H25年度は課題点の分析を中心に調査を行った。音声情報案内システムはユーザ負担が少ないことから、万人に優しい情報アクセス方法として期待されている。すでに我々は用例ベースの実環境システムを開発し7060%の応答正解率を達成しているが、更なる性能の向上のため機械学習によるトピック分類と自動翻訳技術を導入した。H24年度は、機械学習によるトピック分類に2段階分類を導入することで、大人・子供発話とも分類性能を改善した。具体的には15カテゴリーの分類をタスクとした教師あり学習による実験を行った。まず1段目の識別処理として音声認識結果のBOW(Bag-of-words;単語頻度ベクトル)を特徴量としてサポートベクターマシン、最大エントロピー法、pboostの3手法による識別を行い、それらの出力結果を特徴量としたサポートベクターマシンにより2段目の最終的な識別を行う、Stacked Generalization手法を導入した。加えて、実システムにおいてトピック分類処理の前段階に必要となる不要入力(雑音や不要発話)棄却実験も行った。特徴量として従来用いられている音響的特徴、音声・雑音モデルの尤度等に加えここでもBOWを追加した。応答生成に自動翻訳技術を導入する研究では、音声認識結果がシステム入力であることをふまえ、翻訳モデルの翻訳元データとして音声認識を用いた実験を行った。音声認識結果を用いることは翻訳モデル構築コストにも繋がる。音声認識結果は一つの音声データから順位付きで複数の候補仮説が得られるので学習、テストに複数の候補仮説を用いた評価も行った。これらの方法を導入することで、書き起し文による翻訳モデルのものより適切な応答文が生成された。しかしながら、質問文データベースの探索による用例ベースの方式の応答性能にはまだ到達しておらず、誤りの要因分析が必要な状況となっている。話し言葉を使ってユーザに情報を提供する情報案内システムは、システムの利用にあたってユーザ側の負担が小さい情報提供システムとして期待されており、現在ではモバイル端末を介した雑談対話システムも実用化されている。本研究は情報提供とともに日曜的なあいさつや雑談的なやりとりを行うことができる音声情報案内システムの応答性能向上を、ユーザ発話からの自律的学習により実現する手法を研究するものである。ここで応答生成に用いている手法は、事前に準備した質問用例の中からユーザ発話の認識結果と類似したものを検索してそれに対応付けられた応答を出力するという、用例ベースのアプローチである。これまで、類似用例をより高精度に検索するために前段にトピック分類処理を導入することを提案し、文章に含まれる単語のベクトル(Bag-of-Words, BOW)を特徴量とし、機械学習(SVM(Support Vector Machine)、pboost)による質問カテゴリ識別の有効性を示した。また10年間にわたる運用で得られたユーザ発話のうち、ラベルやタグを付与していないデータを用いて識別モデルを改良する、半教師学習によるトピック分類の実験も行った。H26年度の段階で教師なしデータを用いた場合の有意なトピック分類性能改善には至っていないが、異なる特徴量、分類手法の観点からの豊富なユーザデータを利用した実験が可能である。

またH26年度は、ユーザにとって応答性能の改善は提供する情報のみでなく、システムがユーザの声をきちんと聴いていることを伝えることが有効であるという考えから、対話中に相槌やユーザ発話の反復を行うシステムも開発した。また、インタフェイスとして従来のCGエージェントでなく、身体性を持ち動作を伴うロボットを用いたシステムの開発も行った。最終年度である本年度は、個人向け雑談ロボットの開発を行った。研究計画では最終年度は構築したシステムを公共施設(コミュニティセンター)に設置し、施設を訪問した一般市民の発話に対する応答性能を評価する予定であったが、研究成果のまとめとして個人が継続的に利用するポータブルなシステムの開発を行うこととした。計画を変更した理由は、これまでの実験ですでにコミュニティセンターの不特定多数のユーザ発話データを使って性能向上を確認しているため、新規に収録した音声で実験する意義が大とはいえず、それよりも個人ユーザが継続的に利用できるポータブルなシステムを開発し、個々のユーザからの評価がどのように変遷するか継続的に観察できる環境を整備することが成果物の活用の点で重要だと判断したためである。最終的に個人向け雑談ロボットのプロトタイプの開発を行った。研究期間を通した本課題の成果として、実環境音声対話システムへの発話から、その音声認識結果の単語の組(Bag-of-Words)を使ったSupport Vector Machineによる機械学習が発話カテゴリー分類が有効であることが分かった。テキスト分類で用いられた手法であるが、時間長が2,3秒程度と短く、環境雑音が重畳されており、発話者の年齢層も多岐にわたるデータに対しても既存の用例マッチング手法より頑健な手法であることが示された。また統計に基づく機械翻訳技術を援用し質問発話から応答発話への自動変換技術の研究も進めたが、本課題で用いている音声認識結果を用いた場合、テキスト間のフレーズの対応づけの学習に課題があることが分かった。自由発話は表現の省略が散見されることと認識結果の挿入誤りへの適切な処理と学習データ数の拡大が課題である。音声情報案内システムが広く使われるようになった.しかし用例ベースのシステムの応答性能と応答文の多様性の点では改善の余地がある.そこで,応答性能向上に向けて機械学習によるトピック分類を,応答文の多様化に向けて統計的翻訳技術の援用を検討した.自動翻訳技術を用いた応答文の多様化については変換元の質問文と変換先の応答文との対応付けの点で課題があることが示唆されたが,機械学習によるトピック分類では,SVMやpboostによる分類,またそれらの識別器の出力を用いた二段階識別の有効性が示された.また,今後開発が期待されるパーソナルなシステムでのそれらの実現に向けて個人向け雑談ロボットの開発も行った.提案手法のうち機械学習によるトピック分類の有効性についてはすでに示すことができた。
プラズマディスプレイの理論設計を実現するマルチフィジックス量子分子動力学法の開発

研究代表者らが開発済みのSCF-Tight-Binding量子分子動力学法に基づき、MgO保護膜の破壊現象、2次電子放出能、結晶成長プロセスを解明可能な量子分子動力学シミュレータを開発した。さらに、開発シミュレータを活用し、高耐久性、高2次電子放出能を有するMgO保護膜の理論設計に成功した。また実験的には、大気暴露することなく2次電子放出能の測定が可能な2次電子測定装置を開発した。最終的には、計算科学と実験の共同により、高耐久性、高2次電子放出能を有するMgO保護膜の提言と開発に成功した。プラズマディスプレイは、高輝度、高精細の画質を大画面・薄型で実現するディスプレイとして、現在、熾烈な開発競争が続けられている。具体的に現在のプラズマディスプレイにおける最大の開発課題はその長寿命化にあり、その劣化原因はMgO保護膜のプラズマ状態下における構造破壊である。そこで本研究では、「プラズマ場での化学反応ダイナミクス」を解明可能なマルチフィジックス量子分子動力学法の開発、MgO保護膜の破壊現象ダイナミクスの理論的解明、高耐久性MgO保護膜の理論設計を目的とした。さらに、プラズマ場におけるMgO保護膜の2次電子放出能を評価可能なマルチフィジックス量子分子動力学シミュレータの開発、高耐久性・高2次電子放出能を有するMgO保護膜の作製プロセスの理論設計、理論的に設計したMgO保護膜の実験的検証をも本研究の目的とした。本年度は、申請者らが独自に開発した「化学反応ダイナミクス」の解明を可能とする量子分子動力学法と同じく申請者らが開発した「プラズマ場」の解明を可能とする古典分子動力学法を統合することで、プラズマ場での化学反応ダイナミクス」を解明可能なマルチフィジックス量子分子動力学法の開発に成功した。さらに、上記プログラムを活用して、MgO保護膜へのXe照射による構造破壊ダイナミクスを明らかにした。また、MgO保護膜の耐久性評価には、構造破壊ダイナミクスの解明のみならず、再結晶化過程を評価することが極めて重要であることを明らかにした。また、MgO(001)面に比較して、MgO(111)面は再結晶化が非常に速く、MgO保護膜として優れることを予測した。さらに、実験的にはMgO保護膜の2次電子放出能を評価可能な新たな実験装置を開発し、Xe照射時とNe照射時で2次電子放出挙動が大きく異なることを明らかにした。本年度は、申請者らが昨年度開発したマルチフィジックスシミュレータを活用し、MgO保護膜へのXe照射による構造破壊ダイナミクスに対する表面吸着水の影響を検討した。その結果、MgO保護膜の構造破壊過程において、吸着水分子が解離反応を起こし、さらにイオン半径の小さい水素イオンがMgO保護膜内に侵入することを明らかにした。さらに、このMgO保護膜に侵入した水素イオンがMgO保護膜の再結晶化を阻害し、MgO保護膜の劣化を促進させることを明らかにした。また、MgO保護膜の2次電子放出能を評価可能な量子分子動力学シミュレータの開発に成功した。さらに、実験的にはMgO保護膜のイオン励起による2次電子放出と発光スペクトルを同時計測可能な実験装置を開発し、2次電子放出量と発光スペクトル強度が入射イオンエネルギーに対して同じ依存性を示すことを明らかにした。

本年度は、申請者らが昨年度開発したMgO保護膜の2次電子放出能を評価可能な量子分子動力学シミュレータを活用して、様々なMgO保護膜の電子放出能を評価した。その結果、MgO保護膜のMgサイトに比較して、0サイトにXeが衝突することが電子放出に有効であること、さらにO原子で表面を被われているMgO(111)面の方がMgO(001)に比較して、電子放出に有効であることを明らかにした。さらに、実験的には昨年度開発したMgO保護膜のイオン励起によるカソードルミネッセンスとフォトルミネッセンスを同時測定可能な装置を活用し、低温ではエキシトン発光が起こるのに対し、高温では不純物発光が起こるという、温度により発光メカニズムが異なる現象を明らかにすることに成功した。
内戦に伴う食糧自給状況の変化と汚染食品摂取による放射線内部被ばく量との関連

本研究は、2013年に端を発したウクライナ情勢の不安定化及び内戦に伴い、国内の農村地域、特にチェルノブイリ原発事故に伴う汚染が確認されている地域において住民の食生活がどのように変化したかを捉える初めての調査研究である。内戦による食生活と健康への影響を早期に、かつ科学的に調査するため、対象となるウクライナ国ジトーミル州ナロージチ地区において、<1>経済状況、農畜産物・食事摂取状況に関する実態調査、<2>ホールボディカウンターによる住民の内部被ばく量の実測、を並行して開始するとともに、<3>内戦開始前後での比較を速やかに行うことを目的とした。平成28年度には、ナロージチ地区中央病院との研究体制の構築と、予定していた11家族34名を対象とした、食事調査およびホールボディカウンターによる測定のデータ収集を完了した。平成29年度には、研究の背景となる内戦前後の経済状況や物価の指標の収集を行うとともに、データ分析を実施した。内戦の激化に伴い、2015年1月1日にチェルノブイリ被災者救援策が縮小され、その中心を占めていた経済的支援がなくなっている。一方、収集された資料によると、武力衝突が続いた影響で、2014年から2015年にかけてはウクライナ国内の実質GDPの減少、消費者物価指数の上昇、食品消費量の減少などが見られた。平成30年度は、平成28年度に収集した食事調査およびホールボディカウンターによる測定データの分析を行い、内部被ばく量の変動等について確認を行った。内戦による食生活と健康への影響を早期に、かつ科学的に調査するため、対象となるウクライナ国ジトーミル州ナロージチ地区において、<1>経済状況、農畜産物・食事摂取状況に関する実態調査、<2>ホールボディカウンターによる住民の内部被ばく量の実測、を並行して開始するとともに、データ収集が完了次第、<3>内戦開始前後での比較を速やかに行うことを目的とした。平成28年度は、当初予定していた研究体制の構築と、ナロージチ地区の11家族34名を対象とした12ヶ月分のデータ収集を完了した。また、研究の背景となる内戦前後の経済状況や物価の指標についても、現地研究者との連携により政府機関の統計や文献の収集が進んでいる。これまでの暫定的な分析の結果、対象者の摂取している食品には農作物の他に森林で採取した食品が多く、放射性セシウムが一定量含まれていることが確認できた。放射性セシウムの量には季節変動が見られ、現在も、原発事故による植物等への影響が続いており、それが一般家庭の食事にも含まれていることが示唆される。内戦が激化し、2015年1月1日にチェルノブイリ被災者救援策が縮小されたが、救援策の中心を占めていた経済的支援がなくなったことにより住民生活にどのような影響が出ているかは報告されていない。本研究はそうした実態の一端を初めて明らかにすることに寄与できるものと考えられる。平成28年度に実施予定としていた対象者の選定、ナロージチ地区中央病院への協力依頼及び研究体制の整備については完了した。調査参加可能な対象者は当初予定より少なくなったが、すでに月1回の食事調査及びホールボディーカウンタによる内部被ばく量の測定を開始し、12ヶ月分のデータ収集が終了。現地研究機関との連携によりデータ分析が順調に進んでおり、現在、調査結果の第一報をまとめている。今後、対象者を当初計画の規模に拡大して実施できるかどうか検討している。本研究は少人数を対象としたものではあるが、このような状況が影響をもたらしているかについて、平成30年度に考察する。予定していたジトーミル州ナロージチ地区におけるデータ収集、および背景となるウクライナ国内の資料の収集が概ね終了しているため。現地研究機関との協議の結果、対象者の途中からの拡大については行わず、現時点で得られているデータを詳細に報告することが望ましいという結論に至ったため、平成30年度にデータ分析を行い、論文等での報告を目指して作業を進める。

現在、ウクライナ国内の研究協力者が測定データの整理・入力等を行っており、確認ができ次第、分析を行う。本研究は、2013年に端を発したウクライナ情勢の不安定化及び内戦に伴い、国内の農村地域、特にチェルノブイリ原発事故に伴う汚染が確認されている地域において住民の食生活がどのように変化したかを捉える初めての調査研究である。内戦による食生活と健康への影響を早期に、かつ科学的に調査するため、対象となるウクライナ国ジトーミル州ナロージチ地区において、<1>経済状況、農畜産物・食事摂取状況に関する実態調査、<2>ホールボディカウンターによる住民の内部被ばく量の実測、を並行して開始するとともに、<3>内戦開始前後での比較を速やかに行うことを目的とした。平成28年度には、ナロージチ地区中央病院との研究体制の構築と、予定していた11家族34名を対象とした、食事調査およびホールボディカウンターによる測定のデータ収集を完了した。平成29年度には、研究の背景となる内戦前後の経済状況や物価の指標の収集を行うとともに、データ分析を実施した。内戦の激化に伴い、2015年1月1日にチェルノブイリ被災者救援策が縮小され、その中心を占めていた経済的支援がなくなっている。一方、収集された資料によると、武力衝突が続いた影響で、2014年から2015年にかけてはウクライナ国内の実質GDPの減少、消費者物価指数の上昇、食品消費量の減少などが見られた。平成30年度は、平成28年度に収集した食事調査およびホールボディカウンターによる測定データの分析を行い、内部被ばく量の変動等について確認を行った。平成28年度に協力の得られた対象者のうち、同意の得られた者について月1回の食事調査及びホールボディーカウンタによる内部被ばく量の測定を継続し、データの信頼性確認を行うとともに、対象者を当初の計画通りに拡大できるかどうか現地協力機関と検討を行っている。すでに得られたデータについては、平成29年度から30年度にかけて実施予定だった分析と結果評価を前倒しで行い、調査対象者、調査対象地域住民、現地研究機関へのフィードバックを速やかに行うことを目指す。ジトーミル州ナロージチ地区での対象者について、家族または個人ごとの食事摂取内容と内部被ばく量について、内戦の時期や経済状況を鑑みて分析を行い、論文等で報告するための作業を進める。ウクライナ国の通貨との為替レート等の関連で差額が生じた。物品購入等に充当し、30年度の早い段階で使用予定である。
内因的防御系ヘムオキシゲナーゼを標的とした動脈硬化性疾患制御の試み

HO反応によって産生されるビリルビン・ビリルビン、CO、遊離鉄・フェリチンのいずれが抗酸化能や抗炎症能を発揮しているのかについて血管内皮細胞、マクロファージにおいて検証を試みた。血管内皮細胞ではHO-1の賦活化が酸化LDL、TNF-α、炎症性サイトカインによる血管内皮細胞の活性化や機能不全を抑制しうることを明らかにした。すなわち、HO-1の賦活化は催炎症刺激によるMCP-1,MCSF,VCAM-1等の産生を有意に抑制し、且つ、内皮型NO合成酵素(eNOS)の発現低下を軽減した。この作用はHO-1反応産物の、うちCOではなくビリルビンの作用が主である結果を得た(2002年アメリカ心臓学会で講演)。実際、HO賦活化による摘出大動脈リング標本でのアセチルコリン依存性内皮弛緩反応の改善を動脈硬化血管で観察できた。一方、マクロファージ/泡沫細胞では酸化LDLを取り込み処理する際に発生される活性酸素種(ROS)量がHO-1賦活化により大きく減少するという知見を得た。HOが酸化LDL由来のlipid peroxyradicalの消去に貢献している可能性が高いが、ROS消去にはHO産物の1つであるCOが必須であることが判明した。マクロファージにおける活性酸素種の主たる生成系と考えられるNADPHoxidase各サブユニットへのCOの影響を検討し、その内容に対して2003年のアメリカ心臓学会のポスター発表で優秀賞が与えられた。COの動脈硬化に与える影響については、in vivoモデルでも検討中でApoE欠損マウスおよび高脂肪食負荷したLDLレセプター欠損マウスで形成される動脈硬化病変がCOによりどの様な影響を受けるかを観察し、発表準備中である。HO-1欠損マウス胎児細胞を培養し細胞内の活性酸素種が野生型に比べて3-5倍に増加していること、plasminogen activator inhibitor-I(PAI-1)を含む炎症性遺伝子が賦活化されていることを観察し、この結果に関しても2003年のアメリカ心臓学会で報告し投稿中である。また、研究代表者が留学期間中に作成を開始したHO-1過剰発現マウスを用いた心移植モデルでレシピエントでのHO-1高発現が移植心の拒絶を著明に抑制することが確認された(J.Immunol.2003:171,1572)。研究実績の概要誘導型ヘムオキシゲナーゼ(HO-1)が内因的防御系として動脈硬化性疾患の発生と進展に与える影響をいくつかのテーマについて検討した。<HOと動脈硬化>血管内皮細胞におけるHO-1の機能を検討した。HO-1の賦活化は酸化LDLや炎症性サイトカインによる血管内皮細胞の活性化や機能不全を抑制しうることが明らかになった。すなわち、MCP-1, MCSF, VCAM-1等の産生が抑制され、一方、内皮型NO合成酵素の発現低下が抑制された。この分子機序についてはHO-1反応産物であるビリルビンが関与することが明らかになった。

本結果は平成14年秋のアメリカ心臓学会及び日本分子生物学会ワークショップにて口演した。<HOと血管傷害後の新生内膜形成>マウス頸動脈結紮モデルを用いてHO1が新生内膜形成を抑制することが明らかになった。平成14年春の国際血管生物学会において結果を発表した。<HOによる虚血心筋細胞保護効果>ラット冠動脈狭窄モデルにおいてHO1の誘導が左室収縮能を改善し、心室リモデリングを抑制することが明らかになった。平成15年春の日本循環器学会において発表予定である。<臨床指標としてのHO-1変動捕捉>急性心筋梗塞患者においてHO-1産物であるビリルビンの酸化ストレスによる生成物である尿中biopyrrinを測定し、心筋梗塞急性期に臨床的な重症度と相関する形で一過性に上昇する結果を得た。HO反応によって産生されるビリルビン・ビリルビン、CO、遊離鉄・フェリチンのいずれが抗酸化能や抗炎症能を発揮しているのかについて血管内皮細胞、マクロファージにおいて検証を試みた。血管内皮細胞ではHO-1の賦活化が酸化LDL、TNF-α、炎症性サイトカインによる血管内皮細胞の活性化や機能不全を抑制しうることを明らかにした。すなわち、HO-1の賦活化は催炎症刺激によるMCP-1,MCSF,VCAM-1等の産生を有意に抑制し、且つ、内皮型NO合成酵素(eNOS)の発現低下を軽減した。この作用はHO-1反応産物のうちCOではなくビリルビンの作用が主である結果を得た(2002年アメリカ心臓学会で講演)。実際、HO賦活化による摘出大動脈リング標本でのアセチルコリン依存性内皮弛緩反応の改善を動脈硬化血管で観察できた。一方、マクロファージ/泡沫細胞では酸化LDLを取り込み処理する際に発生される活性酸素種(ROS)量がHO-1賦活化により大きく減少するという知見を得た。HOが酸化LDL由来のlipid peroxyradicalの消去に貢献している可能性が高いが、ROS消去にはHO産物の1つであるCOが必須であることが判明した。マクロファージにおける活性酸素種の主たる生成系と考えられるNADPHoxidase各サブユニットへのCOの影響を検討し、その内容に対して2003年のアメリカ心臓学会のポスター発表で優秀賞が与えられた。COの動脈硬化に与える影響については、in vivoモデルでも検討中でApoE欠損マウスおよび高脂肪食負荷したLDLレセプター欠損マウスで形成される動脈硬化病変がCOによりどの様な影響を受けるかを観察し、発表準備中である。HO-1欠損マウス胎児細胞を培養し細胞内の活性酸素種が野生型に比べて3-5倍に増加していること、plasminogen activator inhibitor-I(PAI-1)を含む炎症性遺伝子が賦活化されていることを観察し、この結果に関しても2003年のアメリカ心臓学会で報告し投稿中である。また、研究代表者が留学期間中に作成を開始したHO-
キセノンによる麻酔作用の分子メカニズム解明に関する研究-不活性ガス・キセノンによる麻酔は特異的それとも非特異的作用によるか-

本研究の目的はキセノンの麻酔作用が非特異的それとも特異的かということを明らかにすることである。1)X線回折法を用いた紫膜に対する吸入麻酔薬の結合部位の同定:揮発性麻酔薬を作用させた紫膜と作用させない紫膜の双方のX線回折結果から得られた位相、強度比から差フーリエ図を作成し、さらにモデル計算による結合位置の精密化を行った。その結果、麻酔薬分子はバクテリオロドプシン3量体内のタンパク質/脂質境界付近に結合していることが明らかになった。さらに、膜厚方向のX線散乱強度の変化から、麻酔薬分子は膜表面に存在することがわかった。さらに、耐圧測定セルにキセノンおよび亜酸化窒素を1,2,3,4,5気圧の各濃度で封入した紫膜試料においてX線回折を試みている。2)GABA_A受容体およびNMDA受容体に対するキセノンと亜酸化窒素の作用:抑制系受容体の再構成GABA_A受容体(α1β2とα1β2γ2s)のイオンチャンネル機能に対するキセノンの作用を亜酸化窒素や揮発性麻酔薬と比較検討した。その結果、GABA_A受容体のClカレントに対してキセノンが亜酸化窒素とともに賦活作用を示さないことを明らかにした。そこで、キセノンや亜酸化窒素は他の受容体に特異的に作用するのではないかと仮定し、興奮性受容体であるNMDA受容体に対する作用を検討した。再構成NMDA受容体(ζ_1ε_1)のイオンチャンネル機能に対するキセノンの作用を亜酸化窒素や揮発性麻酔薬と比較検討した。2電極固定法を用いてNMDAにより誘発されるNMDA受容体Ca^<2+>/Na^+電流に対する各麻酔薬の効果を測定した。イソフルランとセボフルランは0.5MACさらに1.0MACにおいてNMDA受容体Ca^<2+>/Na^+電流に影響しなかった。一方、臨床濃度のキセノンと亜酸化窒素はNMDA受容体Ca^<2+>/Na^+電流を濃度依存的および可逆的に抑制した。これらの結果は、揮発性麻酔薬はGABA_A受容体系に対して、キセノンと亜酸化窒素はNMDA受容体に特異的に作用することを示唆している。本研究により、キセノンは不活性ガスであるにもかかわらず作用特異性を有するという結論が得られた。本研究は、キセノンの麻酔作用が非特異的または特異的メカニズムのどちらに因るのかを明らかにすることを目的とする。体内水分を重水で置換したマウスと正常マウスに対する揮発性麻酔薬イソフルレンおよびキセノンの麻酔作用をMACにより比較して、キセノンのクラスレート形成作用が麻酔現象と関連するかどうかを調べた。生後8週のマウスに50%重水を含んだ水を2週間与えて重水置換マウスを作成し、同期間普通の水を与えた対照群と比較した。容量20Lの加温装置の付いた透明密閉容器に重水群および対照群マウスを5匹ずつ入れ、一定濃度のキセノンを含んだ酸素で30分間潅流した。マウスの尾を一分間クランプして体動の有無を判定した。

最初のイソフルレン濃度を0.8%に、キセノン濃度を40%にして、10%の間隔で全部のマウスが反応しなくなるまで麻酔薬濃度を上昇させる。以上の測定をマウスを換えて3回行い、プロビット法によりイソフルレンおよびキセノンのMACを算定した。揮発性麻酔薬イソフルレンのMACは重水投与群および対照群でそれぞれが1.22%、1.33%で、重水投与群で有意に低値であった。また、キセノンのMACは対照群で82%であったが、重水投与群で現在測定中である。以上の結果より、マウスの体内水分を重水に置換することによって麻酔薬の作用が増強することが判った。これは、水構造の変化によって麻酔作用が影響を受けることを示しており,吸入麻酔薬の作用が非特異的なものであることを示唆する。本研究は、キセノンの麻酔薬作用が非特異的または特異的メカニズムのどちらに因るのかを明らかにすることを目的とする。全身麻酔薬の作用部位としてGABA_A受容体が注目され、麻酔薬はGABA_A受容体に特異的に作用して麻酔を引き起こすという仮説がある。そこで、recombinant GABA_A受容体(α1β2とα1β2γ2s)のイオンチャンネル機能に対するキセノンの作用を亜酸化窒素や揮発性麻酔薬と比較検討した。2電極固定法を用いてGABAにより誘発されるGABA_A受容体Cl^-電流に対する各麻酔薬の増強効果を測定した。0.5MACのイソフルランとセボフルランはα1β2GABA_A受容体のCl^-電流をおのおの229%および326%増強し、α1β2γ2sGABA_A受容体のCl^-電流をおのおの203%および194%増強した。一方、0.5MACのキセノンと亜酸化窒素はα1β2およびα1β2γ2sGABA_A受容体に対して有意な変化を示さなかった。これらの結果は、キセノンと亜酸化窒素は臨床濃度ではGABA_A受容体系に対する作用がほとんどなく、揮発性麻酔薬とは異なる系に作用する可能性を示唆している。さらに、揮発性麻酔薬とキセノンで作用部位が異なるという今回の結果は吸収麻酔薬の作用に特異性があることを示唆している。本研究は、キセノンの麻酔作用が非特異的または特異的メカニズムのどちらに因るのかを明らかにすることを目的とする。平成11年度に、抑制性受容体のGABA_A受容体のClカレントに対してキセノンが亜酸化窒素とともに賦活作用を示さないことを明らかにした。そこで、キセノンや亜酸化窒素は他の受容体に特異的に作用するのではないかと仮定し、興奮性受容体であるNMDA受容体に対する作用を検討した。マウスの脳NMDA受容体cDNA:ζ_1ε_1より作成したcDNAテンプレートによりmRNAを作成する。アフリカツメガエルの卵母細胞にインジェクターにてmRNAを注入して、20°Cで48時間インキユベーションし、再構成NMDA受容体を発現した卵母細胞を作成した。再構成NMDA受容体のCa^<2+>/Na^+電流を2電極電位固定法にて測定した。recombinant NMDA受容体(ζ_1ε_1)のイオンチャンネル機能に対するキセノンの作用を亜酸化窒素や揮発性麻酔薬と比較検討した。2電極固定法を用いてNMDAにより誘発されるNMDA受容体Ca^<2+>/Na^+電流に対する各麻酔薬の効果を測定した。イソフルランとセボフルランは0.5MACさらに1.0MACにおいてNMDA受容体Ca^<2+>/Na^+電流に影響しなかった。一方、臨床濃度のキセノンと亜酸化窒素はNMDA受容体Ca^<2+>/Na^+電流を濃度依存的および可逆的に抑制した。
延伸成形ポリ-L-乳酸膜を用いた骨造成法に関する基礎的研究

組織誘導再生法(CTR法)は歯周病によって失われた歯根膜と歯周組織の結合を元に戻す、すなわち新付着の獲得を主目的としたものであったが、その開発の過程で骨のみを選択的に誘導再生する方法として、骨誘導再生法(GBR法)が試みられるようになった。そこで我々は、口腔外科領域における顎骨の辺縁切除あるいは区域切除を行った症例に対し、延伸成形によって作製したポリ-L-乳酸(PLLA)膜を用いて顎骨の再建を行うことを目的とし以下の実験を行った。実験方法:ビ-グル犬の両側下顎第3および第4前臼歯を抜歯し、抜歯窩が上皮にて被覆されるまで約3ヶ月間放置。両側下顎骨の辺縁切除(8×10×5mm)を行い片側はこの欠損部にPLLA膜を適合させ実験群とし、反対側は膜を置かずに対照群とした。これらを12週で屠殺し骨の吸収、添加の状態を軟X線写真・組織染色により評価した。結果:X線上でも組織学的にも、対照群と比較して実験群ではあきらかに骨の造成が認められた。考察:GBR法に用いる膜は、歯周治療のためのGTR用の膜と同様、細胞遮断性や生体親和性が要求される。今回我々が用いたPLLA膜は、吸収性高分子材料であるため除去する必要がない。また、延伸成形することにより、強度及び圧電性が付与されており、長期の治療期間に合わせて落込みを防ぐスペースメ-キング機能を強化させたことと同時に、骨の新生を誘導すると考えられた。
ステップ型リーフ上で高波を受ける消波ブロックの挙動と安定性の研究

ステップ型リーフ上に設置された堤防前面の消波ブロックが台風の高波で繰り返し被災してきた問題に対し、本研究では消波ブロックの安定を検討する上での基礎となるブロックの挙動を実験的に調べた。予備実験から水平床上に23層に積まれたブロックの安定を論ずるためには個々のブロックの波による挙動を肥握する必要性が考えられたので、単体としてのブロックが受ける波力や戻り流れによる力を調べるとともに、ブロックの動きを波の条件やリーフ上での位置との関連で調べた。長さ30m,幅1m,高さ1.2mの造波水路に設けられたリーフ模型に現地換算50トン相当のブロック模型を一つは固定し、一つは自由にして置いた。固定したブロックには圧力センサーを取りつけて波圧を測定したが、ブロックの動きとの関連を考える上で合波圧としての波力と戻り流れによる力を調べる必要があり、歪ゲージを用いて波力を測定する測定糸を作りブロックの受ける力を評価した。また、ブロックの動きを知るべく三成分の加速度計をブロックに埋め込んでの測定を試みたが、実験のモニターならびに波の測定に用いたビデオの映像の方がより有意な情報を与えてくれることから、数波の波の作用の結果としてのブロックの移動をビデオ画像から求めた。入射波高5種類,周期3種類,設置場所3ケ所,堤防の有無の条件の組合せで実験を行った。その結果、入射波の波力は波高に比例して大きくなる。一方、リーフ先端からの距離に逆比例して小さくなる。また、堤防でセキ上げられた水は戻り流れとなるが、それによる力は波周期によって最も影響されるが、波高や場所との関連は波力とは異って複雑である。それらの結果としてリーフ上の場所毎に岸側に作用する力と海側に作用する力の関係が複雑に変化し、ブロックを動かすしきい値をこえる時間の長い方へブロックは動くことが知れた。これは消波工の崩壊過程を理解する上で意義あるものである。
ホソヘリカメムシ共生器官で特異的に発現する遺伝子群の網羅的機能解析

ホソヘリカメムシは中腸後端の盲のうという部位にたった1種類のBurkholderia細菌を保持しているが、この特異的な共生関係を支える分子基盤は不明な点が多い。本研究では、盲のうで特異的に発現している“システインリッチペプチド"の腸内共生に果たす役割の解明を目指している。研究3年目の今年度は、Burkholderia共生細菌の昆虫腸内への適応機構を総合的に理解するために、試験管培養時(in vitro)および昆虫腸内共生時(in vivo)の2種類の細菌細胞を用意し、共生に伴う細胞形態、生理状態および遺伝子発現の変化を網羅的に調査した。その結果、概ねその全体像を掴むことに成功し、システインリッチペプチドの腸内共生に果たす役割に迫ることができた。In vivoのBurkholderia共生細菌は、硫酸塩やアラントインなど宿主由来の老廃物を利用して活発に増殖し、LPS構造が欠損し各種ストレスに弱くなっていることが明らかになった。また、Burkholderia共生細菌は、他の昆虫の共生細菌で報告されているような必須アミノ酸・ビタミン類の生合成経路のin vivoでの高発現は見られなかった。先行研究ではカメムシ消化管M4B部において消化酵素の高発現が報告されており、この部位において共生細菌が消化されその栄養素がまるごと宿主カメムシに吸収されている可能性が考えられている。盲のう特異的システインリッチペプチドはBurkholderia共生細菌の細胞膜に作用し、Burkholderia共生細菌に対する抗菌活性を有していたことから、それらシステインリッチペプチドがin vivoのBurkholderia共生細菌にみられたLPS構造の変化やストレス感受性の向上を引き起こし、カメムシ消化管内での菌体消化の効率化に寄与している可能性が高いものと考えられる。28年度が最終年度であるため、記入しない。ホソヘリカメムシは中腸後端に存在する盲のうと呼ばれる共生器官にBurkholderia共生細菌を保持し、共生器官で多数の機能未知なシステインリッチタンパク質が発現していることが知られている。本研究課題ではシステインリッチタンパク質がBurkholderia共生細菌に及ぼす影響を明らかにし、共生における機能を解明することを目的として今年度は以下の研究を行った。(1)システインリッチタンパク質の経時的トランスクリプトーム解析共生細菌の感染個体および非感染体を用意し、感染後24時間ごとにカメムシを回収した。中腸各部位のM3部、M4B部およびM4部からそれぞれRNAを抽出し、RNA-seqを用いて経時的トランスクリプトーム解析を行った。その結果、システインリッチタンパク質は中腸の各部位で特異的に発現し、その発現パターンは多様であることが明らかとなった。中腸各部位特異的なシステインリッチタンパク質は少なくともM3部で3種類、M4B部で9種類、M4部で78種類を同定することができた。特に、M4部は盲のうと呼ばれる袋状組織が無数に発達し、共生細菌が定着する部位であるが、M4特異的な78種類のうち少なくとも60種類以上のシステインリッチタンパク質が共生細菌の感染2日後から高発現していた。感染2日後には、共生細菌が盲のう内で増殖し始めることから、共生細菌の感染によって多くのシステインリッチタンパク質の発現が誘導されることが示唆された。(2) in situハイブリダイゼーションによるシステインリッチタンパク質の発現部位の観察CCR0043およびCCR0061という2種類のシステインリッチタンパク質に着目し、それぞれのDIGプローブを作成し、共生細菌の感染個体および非感染個体を用いてin situハイブリダイゼーションを行った。その結果、CCR0043およびCCR0061いずれも共生細菌感染個体のM4部で特異的に発現することが明らかとなった。ホソヘリカメムシは中腸後端に存在する盲嚢と呼ばれる共生器官にBurkholderia共生細菌を保持し、共生器官で多数の機能未知なシステインリッチペプチド(CRs)が発現していることが知られている。本研究課題ではCRsがBurkholderia共生細菌に及ぼす影響を明らかにし、共生における機能を解明することを目的としている。研究2年目にあたる本年度は、(1)in vitroにおけるCRsの抗菌活性評価、(2)CRsに対するRNAi実験を行った。(1)については発現量の高い3つのCRs(CR0008, CR0179, CR0480)について、化学合成したCRsを共生細菌に添加し、in vitroにおける抗菌活性を調べた。その結果、すべてのCRsが共生細菌に対して高い抗菌活性を持つことが明らかになった。特に、培養した共生細菌よりも共生器官から単離した共生細菌に対して高い抗菌作用を示し、この結果はCRsが共生細菌に対してカメムシ腸内で発達した機能があるのではないかということを示唆している。(2)については発現量の高い4つのCRs(CR0008, CR0037, CR0043, CR0480)を同時にターゲットにしたカクテルRNAiを行ったところ、ターゲットにしたすべてのCRsの発現がRNAiによって抑制されていたものの、共生細菌の個体数、細胞サイズ、そして、DNA量に変化が見られなかった。その要因としてはシステインリッチペプチドの冗長性が1つの原因であると考えられた。網羅的なCRsの発現制御を試みるために、CRsの制御因子としての可能性があった免疫関連遺伝子および転写因子に対するRNAiを行った。その結果、宿主免疫系はCRsの発現に直接関与していないこと、および転写因子はCRsの発現および共生細菌の個体数に影響を及ぼすことが明らかになった。

ただし転写因子はさまざまな遺伝子の発現を制御していることから、他の遺伝子発現の影響についてさらなる調査が必要である。本研究によって得られた成果について国内外の学会において発表を行い、また論文として発表した。今年度行ったRNAiの実験はCRsの多様性が原因で機能解析に苦戦しているものの、in vitroにおけるCRsの抗菌活性を確かめるなど大きな進展がみられた。また、CRsの発現調節に免疫系遺伝子や転写因子が関わる可能性をさまざまな実験により検討していることから、本研究課題は全体としてはおおむね順調に進展していると考えられる。ホソヘリカメムシは中腸後端の盲のうという部位にたった1種類のBurkholderia細菌を保持しているが、この特異的な共生関係を支える分子基盤は不明な点が多い。本研究では、盲のうで特異的に発現している“システインリッチペプチド"の腸内共生に果たす役割の解明を目指している。研究3年目の今年度は、Burkholderia共生細菌の昆虫腸内への適応機構を総合的に理解するために、試験管培養時(in vitro)および昆虫腸内共生時(in vivo)の2種類の細菌細胞を用意し、共生に伴う細胞形態、生理状態および遺伝子発現の変化を網羅的に調査した。その結果、概ねその全体像を掴むことに成功し、システインリッチペプチドの腸内共生に果たす役割に迫ることができた。In vivoのBurkholderia共生細菌は、硫酸塩やアラントインなど宿主由来の老廃物を利用して活発に増殖し、LPS構造が欠損し各種ストレスに弱くなっていることが明らかになった。また、Burkholderia共生細菌は、他の昆虫の共生細菌で報告されているような必須アミノ酸・ビタミン類の生合成経路のin vivoでの高発現は見られなかった。先行研究ではカメムシ消化管M4B部において消化酵素の高発現が報告されており、この部位において共生細菌が消化されその栄養素がまるごと宿主カメムシに吸収されている可能性が考えられている。盲のう特異的システインリッチペプチドはBurkholderia共生細菌の細胞膜に作用し、Burkholderia共生細菌に対する抗菌活性を有していたことから、それらシステインリッチペプチドがin vivoのBurkholderia共生細菌にみられたLPS構造の変化やストレス感受性の向上を引き起こし、カメムシ消化管内での菌体消化の効率化に寄与している可能性が高いものと考えられる。本研究課題の目的はシステインリッチタンパク質がBurkholderiaとの共生に果たす役割の解明であり、今年度は、共生細菌の感染過程におけるシステインリッチタンパク質の発現パターンを解析し、共生細菌の感染によってシステインリッチタンパク質の発現が誘導されることが示された。また、次年度に行う予定であるin vivoにおけるシステインリッチタンパク質の機能を解明するため、システインリッチタンパク質に対するRNAiを行い、共生細菌における表現型の解析を始めている。
アセトニトリルの化学励起反応における同位体効果の配向分子線による解明

1.配向分子ビ-ム源のパルスバルブ部の改良により、高密度のアセトニトリルおよびその重水素化物の超音速パルスビ-ムを発生させることができ、さらに2メ-トル六極不均一電場を用いて回転状態選択を行なった。CH_3CNおよびCD_3CN配向分子ビ-ムのキャラクタリゼ-ションをおこなうために、飛行時間測定で並進速度分布をつづいてモンテカルロ軌跡シミュレ-ションで回転温度を決定した。これらの結果に基づいて六極電場選択後の分子ビ-ムの配向分布関数を求めた。2.準安定励アルゴン原子と上記の配向分子との衝突で生成する反応生成物の散乱分布測定を行なうため、反応室中で回転可能な四重極質量分析計を設置した。これは市販の質量分析計を真空中で作動可能なものに改造することで実現した。またコンピュ-タ制御のパルスモ-タ-駆動系の製作で回転角精度0.1度の角度分布測定が可能となり、CD_3CN配向分子ビ-ムの空間プロファイルを決定した。3.表題の化学励起反応で生成したB電子状態に励起したCNラジカル化学発光過程における同位体効果の詳細な解析から、準安定励起アルゴン原子からのエネルギ-移動過程においてアセトニトリルの少なくとも2つの異なった分子軌道が関与していることが明らかとなった。その一つはCN基端に局在した空間的に異方性をもつ7a_1分子軌道で、もうひとつは等方的な分子軌道である。現在、この同位体効果の要因を相補的に検討するためアセトニトリルから脱離した水素原子の散乱分布測定を行なっており、またデ-タの定量性の向上を目指している。同時に、同位体効果の機構に関する理論的考察も行っている。
雌ずい特異的タンパク質の同定とその受粉・受精過程における役割の分子的解析

本研究は雌ずいに特異的に存在するタンパク質を二次元電気泳動などの方法で同定し、アミノ酸配列分析と遺伝子の単離を通じてその構造と受粉・受精過程における役割を明らかにしていくことを目的とする。本年度は、リンゴの雌ずいにおける、タバコTTS様タンパク質の同定とcDNAの単離を行った。タバコTTSは、花粉管伸張促進・誘導活性を持つと報告された、雌ずいに局在するPro-richな糖タンパク質である。TTSはN末端領域がProに富んでおり、Pro残基の多くがハイドロキシル化されてO結合型の糖鎖が結合している。TTSの分子量の約70%は糖鎖が占めており、はTTSの花粉管伸張促進・誘導活性に必須とされている。リンゴの花柱タンパク質を二次元電気泳動で解析したところ、TTSと類似した特徴的な挙動(糖鎖の不均一性によると考えられる弱塩基性高分子側から強塩基性低分子側へのスメア)を示すタンパク質を見いだした。このタンパク質を二次元電気泳動ゲルから回収し、N末端ならびに内部アミノ酸配列分析を行った。得られたアミノ酸配列に基づく縮重プライマーを用い、3'RACEによってcDNA断片を増幅し、クローン化してシーケンスした。その結果、解析したアミノ酸配列を含み、TTSと類似したアミノ酸配列をもつクローンが得られた。得られたTTS様のcDNA断片をプローブとしてリンゴ花柱cDNAライブラリーをスクリーニングし、相互に83%の相同性を示すアミノ酸配列をコードする2種類のcDNAクローンを得、MdPRP1、2(Malus domestica Pro-rich protein)と仮称した。これらのクローンの推定アミノ酸配列はタバコのTTSと約45%の相同性を示した。リンゴTTS様タンパク質であるMdPRPとタバコTTSのアミノ酸配列を比較すると、Proに富むN末端側は相同性が低いが、Cysに富むC末端側は比較的保存されていることが明らかになった。cDNAのC末端側を増幅するPCRプライマーを設計し、バラ科植物であるナシ(リンゴと同様ナシ亜科)、アーモンド(サクラ亜科)、サクラ(サクラ亜科)、ハマナス(バラ亜科)の花柱RNAを用いてRT-PCRを行ったところ、すべての植物種からPCR産物が得られた。