hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
光を用いた舌癌組織内照射の治療効果の予測及び晩期合併症の早期診断に関する研究

1.時間分解分光測定装置の調整・測定方法の改良を平成12年度に引き続き施行した。舌癌発生部位にプローブを密着させた際の疼痛を軽減させるため,プローブ等の材質・形状について再検討を行った。2.舌癌および正常舌の光学的情報を得るために,時間分解分光測定装置を用いてin vivoにて光学的パラメータを測定した。対象:舌癌に対する組織内照射前の新規治療症例4例,照射後局所制御が得られ6ヵ月以上が経過した既治療症例2例,正常ボランティア5例において光学的パラメータを測定した。方法:測定プローブを舌側縁に密着させ,光ファイバー間距離25mmにて反射光を測定した。時間分解分光測定測定装置により得られた時間分解曲線を理論式にフィッテングさせ,750nmと808nmにおける光吸収係数や光散乱係数等のパラメータを算出することを試みた。結果:新規治療症例では,波長750nmでの吸収係数は0.1110.134/cm(中央値0.126/cm),波長808nmでの吸収係数は0.1090.138/cm(中央値0.130/cm)であり,既治療症例および正常例に比べて高い傾向にあった。散乱係数は波長750nmおよび808nmで各々7.839.72/cm,7.7010.26/cmの値であったが,理論式へのフィッティングが不完全であった。新規治療症例の全例に局所制御が得られたため,局所制御の有無による光学的性質の差異についての検討はできなかった。結論:舌癌の吸収係数は,正常組織に比べ高い傾向にあることが明らかとなった。症例数が少なく,放射線治療効果の予測因子になり得るかについては検討不可能であったが,組織内照射前の新規症例と治療後のCR症例・正常例との間には吸収係数の差異が認められ,治療効果判定に有用である可能性が示唆された。今後は症例を蓄積し,放射線治療効果の予測因子となり得るか検討するつもりである。時間分解分光測定法により舌の光学的パラメータを精度よく測定するために,測定用プローブの開発・改良を行うとともに,時間分解曲線の解析方法を検討した。1.舌用測定光プローブの考案・作製:舌縁部に照射用及び受光用光ファイバーを適切に配置するためにプローブを設計した。先端にプリズムを装着した光ファイバー(以下,プリズムファイバーと略す)を用いることによりヘッド部をコンパクトな形状・大きさに成型し,舌との密着性を確保した測定が可能となった。2.プローブカバーに関する基礎実験:プリズムファイバーの耐久性の問題から滅菌操作が困難なためプローブカバーを使用することにした。各種材質を検討した結果,ポリエチレン製の材質において透過率,時間分解曲線の波形・光学的パラメータへの影響が小さいことを確認し,同材質でカバーを製作した。3.装置関数測定用補助器具の製作:プリズムファイバーをプローブより脱着させることなく装置関数を測定可能な様にミラー・拡散板を用いた補助器具を製作した。その結果,測定を簡易化でき,プローブの耐久性も向上した。4.解析方法の検討:測定によって得られる時間分解曲線を理論式にフィッテングさせることにより、光吸収係数や散乱係数等のパラメータを求めることにした。照射用と受光用ファイバー間距離は20mm以上で理論式にフィッテング可能であり,プローブの大きさと解析誤差の観点から当該研究ではファイバー間距離を20または25mmに設定した。5.時間分解分光測定装置の調整:固体ファントムを用いて装置の調整及び再現性の確認を行った。以上の研究成果により測定方法を確立し得たため、今後は生体での測定を進め,健常な舌組織の光学的性質の把握,舌癌組織内照射の治療効果及び合併症発生と光学的パラメータとの関連について検討していく予定である。

症例数が少なく,放射線治療効果の予測因子になり得るかについては検討不可能であったが,組織内照射前の新規症例と治療後のCR症例・正常例との間には吸収係数の差異が認められ,治療効果判定に有用である可能性が示唆された。今後は症例を蓄積し,放射線治療効果の予測因子となり得るか検討するつもりである。
積層型水素吸蔵合金の水素吸蔵・放出特性向上因子の抽出と高機能化に関する包括的研究

Mg/Cu超積層体(Mg:Cu=2:1)の初期水素化課程において起こる反応は、1Mgの水素化、2MgとCuの合金化、3MgとCuの合金化により生成したMg2Cuの水素化の3つあり、1の反応が2より早く起こるか、3より早く起こるか、3より遅く起こるかにより、3つの反応プロセスが存在し、それぞれ異なる3種類の微細組織を形成し、それら3つのプロセスでは、水素吸蔵量や構成相がそれぞれ異なる事が解った。また、Mgの水素化に関しては、MgH2の脱水素化時に明瞭な潜伏期が出現する一方、Mgの水素化時には潜伏期が認められないことが分かった。第一に、初期水素化過程において2つの反応プロセスが存在し、生成される微細組織が異なることを、SEM観察により明らかにした。すなわち、反応(2)は、良く知られたMg2Cuの水素化反応であるが、反応(4)は、水素雰囲気下での水素化物の分解反応で有り、一般には知られていない。そこで、MgH2とCuの混合ペレットを水素雰囲気下で加熱し、MgH2とCuの間にMgCu2が生成することをSEMならびにXRDで確認し、実際に反応(4)が起こることを証明した。次に、反応(3)式のMgの水素化に関しては、MgH2の脱水素化時に明瞭な潜伏期が出現する一方、Mgの水素化時には潜伏期が認められないことが分かった。そこで、MgH2の脱水素化過程を測定しを古典的な核生成モデルに基づいて、潜伏期に関するデータ解析を実施した。その結果、MgH2の脱水素化過程において、1潜伏期τは、古典的な核生成モデルからの予測と実験誤差の範囲で一致すること、2τと拡散の活性化エネルギーEaの関係から求められたEaは、水素放出速度のデータから求められたEaと一致すること、3潜伏期τは、駆動力⊿rGの1.2乗に逆比例し、球形核モデルから得られるτ∝(⊿rG)の-2乗の関係からは、ややずれる事が分かった。今年度は、詳細な観察の結果、次の事がわかった。初期水素化課程において起こる反応は、1Mgの水素化、2MgとCuの合金化、3MgとCuの合金化により生成したMg2Cuの水素化の3つあり、1の反応が2より早く起こるか、3より早く起こるか、3より遅く起こるかにより、3つの反応プロセスが存在し、それぞれ異なる3種類の微細組織を形成する。すなわち、プロセス1:MgとCuの合金化とその後のMg2Cuの水素化がMgの水素化に先んじる場合。4Mg(s) + 2Cu(s) = 2Mg2Cu(s) (1)、2Mg2Cu(s) + 3H2(g) = 3MgH2(s) + MgCu2(s) (2)という反応が起こり、3MgH2(s) + MgCu2(s)の3次元網目組織となる。この場合、網目組織はオープンな組織で、クローズしていない。プロセス2:MgとCuの合金化は水素化がMgの水素化に先んじるが、Mg2Cuの水素化がMgの水素化より遅い場合。プロセス1と同様の反応により、3MgH2(s) + MgCu2(s)の3次元網目組織となる。しかしながら、この場合、Mg2Cuの周りにはMgH2が存在し、3MgH2(s) + MgCu2(s)網目組織は、周りのMgH2にエピタキシャルに成長する事が優先し、オープンな組織にならず、クローズした鞘構造をなす。圧延組織の微細さ(純Mgと純Cuの層の厚さ)の異なる3種類(Fine、Medium、Coarse)のMg/Cu超積層体(Mg:Cu=2:1)を作製し、ジーベルツ装置でH2圧3.3MPa、573Kでの初期水素化、hp-DSC装置を用いた繰り返し水素化・脱水素化を行い、試料の水素吸蔵・放出特性、構成相、微細組織を調べた。理想的な水素化過程では、純Mgと純Cuが反応してMg2Cuになり、そのMg2Cuが水素化して1.5MgH2+0.5MgCu2の混合物となると考えられている。Fineな試料では、hp-DSC装置でわずか1サイクルの加熱・冷却で、純Mgと純Cuの初期構造から最終状態である1.5MgH2+0.5MgCu2の混合物となり、10サイクルまでの繰り返し水素放出・吸蔵に関してMg2Cuの水素吸蔵・放出一段階反応が安定かつ速やかに継続できた。

一方、Medium、Coarseな試料では、10サイクル後でさえCuと未反応のMgの残留を示唆するM単独の水素吸蔵・放出反応を含むMg2CuとMgの水素吸蔵・放出二段階反応であり、Mg2Cuの水素化を示す発熱ピークが低温側にテールを引くなど、明らかに水素化が遅いことが分かった。さらにXRD測定より20サイクル後のCoarseの試料には未反応のCuが残存し、Mg2Cuの生成が完了しないことも分かった。初期構造の微細さの違いにより、Mg2Cuの水素化とMgの水素化のどちらが支配的か変化し、それに応じて吸蔵量、水素吸蔵・放出特性も異なることが明らかになった。また、MgH2の水素放出時の潜伏期と水素放出速度についての情報を得るため、一定温度での水素放出量ー時間測定を行った。駆動力一定の測定では、温度の上昇とともに潜伏期が著しく短くなる傾向があり、構成原子の拡散の影響が大きいことが伺えた。本研究では材料組織と材料物性を結び付けて材料設計指針を提案していくが、初初期微細構造の違いによる吸蔵量、水素吸蔵・放出特性の違いを実証し、微細組織が材料物性に大きな影響を与えていることを示した。水素吸蔵・放出特性の違いが、反応プロセスの違いによる生成微細組織の違いとして説明できる事の重要な証拠をつかんだため。本研究では材料組織と材料物性を結び付けて材料設計指針を提案していくが、初年度において早くも初期微細構造の違いによる吸蔵量、水素吸蔵・放出特性の違いを実証し、かつその基本的な反応メカニズムについてもほぼ解明できたため。1.今年度、Mgの水素化が、1MgとCuの合金化より先に起こる場合、2MgとCuの合金化後、Mg2Cuの水素化より先に起こる場合、3Mg2Cuの水素化の後に起こる場合の3つの場合で、生成する微細組織が異なることを提案した。この提案を証明するため、Mg2CuとMgH2の粉体ペレットを水素雰囲気下で加熱し、3MgH2(s) + MgCu2(s)の3次元網目組織の最外殻はMgCu2の鞘構造になることを実証する。2.初期活性化条件を振り、異なる組織を持ったMg2u積層体の作製とその組織と水素吸蔵・放出特性の評価。(1)2Mg+Cu→Mg2Cu ⇒Mg2Cu+1.5H2→1.5MgH2+0.5MgCu2、という初期水素化過程と競合する次の反応:2Mg+2H2→2MgH2 ⇒2MgH2+Cu→1.5MgH2+0.5MgCu2、が実際に起こることを証明する。(2)MgーMg2Cu共晶組成など、更なる微細組織の形成が期待されるバルク組成を持つ超積層体の作製とその組織と水素吸蔵・放出特性の評価。計画および方針に基づき、実験及び理論計算を実施するための消耗品等に支出するが、特に学会等での発表に重点的に研究費を充てる予定。計画および方針に基づき、実験及び理論計算を実施するための消耗品等の支出に主として研究費を充てる予定。
極低温マトリックス分離分光法を用いた有機化学反応素過程の研究

本研究では、研究代表者がこれまでの研究において修得した極低温マトリックス分離技術と実験結果を基礎にして、今までこの手法の対象とならなかった有機化合物用いることによってこの手法の適用範囲の拡大を図り、さらに今まで重要視されていなかった反応中間体の反応素過程を直接研究する手段としてこの手法を応用することを試みた。本研究において新たに設計・製作した装置では、従来型の装置にクライオスタット内部回転機構の導入という改良を加えたが、本装置を用いてマトリックス単離させた試料、およびそれに光を照射して生成する不安定化学種の赤外吸収スペクトルを、従来型の装置を用いて得られたものと比較した結果、本装置は従来型と少なくとも同程度の機能を有することが判明した。この結果に基づいて、本研究の目的である不安定化学種と反応性分子との反応の研究に着手した。不安定化学種としてp-ニトロフェニルジアゾメタンから光化学的に発生するカルベンを、また、反応性分子としてアセトニトリルを選び、極低温、不活性マトリックス中における両者の光化学中、および熱的反応の赤外、および紫外可視分光法による直接観測を試みた。その結果、アセトニトリルを含むアルゴンマトリックス中に単離されたカルベンは、光照射を継続させるか、あるいはマトリックスを30Kに昇温することによってアセトニトリルと反応し、それぞれ異なる生成物を与えることが判明した。現在、アセトニトリル-N^<15>を用いた赤外吸収波数における同位体シフトの検出などの実験、さらに予想される化学種の密度汎関数法を用いた基準振動計算を行ない、カルベンとアセトニトリルとの反応で生成した化学種の構造について鋭意検討している。この様に、極低温マトリックス分離法は、有機化学反応の素過程の研究に有効であることが示された。本年度は、極低温マトリックス分離分光法を、有機化学反応の過程に介在する短寿命反応中間体の一般的、かつ総合的研究手法として確立させることを目的として、従来の研究におけるこの手法の問題点を探索し、それらを解決するための実験手法の改良等を行った。この研究手法が有機化学反応素過程の一般的な研究手法として利用されるための最も大きな障害になっているのは、(1)低揮発性試料の導入方法が室温付近において気化、あるいは昇華させた試料を蒸着直前にホストガスと混合する方法に限られていること、(2)反応中間体の発生方法が光化学反応に制限されていること、と考えられる。これらの問題を解決し、さらに、従来この手法が適用できなかった不揮発性有機化合物を前駆物質として用いることができるようにするために、(1)加熱導入管を装着した低揮発性試料の直接導入用ジャケットの設計、(2)クライオスタット内部回転機構を導入した装置の改良、を試みた。現在、それらの製作が進行している。改良を施した極低温マトリックス分離分光装置によって、この手法に適用できる前駆物質の範囲が拡大するとともに、観測手法も赤外、紫外可視分光法だけでなく発光スペクトル等が適用できる可能性があり、極低温マトリックス分離分光法を用いて様々な有機化学反応の素過程が研究できるものと期待される。本年度は、前年度において設計、改良を行なった極低温マトリックス分離装置の製作が完了し、その装置を用いて光化学的に発生させた反応中間体の赤外、または紫外可視分光法による直接観測を試みた。従来型の極低温マトリックス分離装置を改良した最も大きな点は、クライオスタット内部回転機構を導入した点にある。

このことは、(1)低揮発性試料を反応中間体前駆物質として用いること、(2)光化学反応以外の方法を反応中間体の発生方法として用いること、(3)測定手段として発光スペクトルの使用を可能にすること、の三点によって、本手法を有機化学反応の過程に介在する短寿命反応中間体の一般的、かつ総合的研究手法として確立させるという本研究の目的に基づくものである。本装置を用いて、o-アジドビフェニルを10K、アルゴンマトリックス中に単離して光照射し、赤外吸収スペクトルを用いて基質の変化を追跡した結果、従来の装置を用いて得られた結果と全く同様に、カルバゾールの生成とアザシクロヘプタテトラエンに帰属される微弱な吸収が確認された。こうして、改良型の極低温マトリックス分離装置を用いても、従来型と同様の実験が遂行できることが確認された。但し、赤外吸収スペクトルにおけるバックグラウンドの除去等にまだ問題があり、精密な実験を行なうためにはさらなる測定方法の検討が必要であることが判明した。本年度は、前年度に導入された極低温マトリックス分離装置が本格的に稼働を始めた。まず、本装置の性能を確認するために、既知物質のマトリックス単離と、光化学的に発生させた反応中間体の分光学的な直接観測を行なった。本研究では、従来型の装置にクライオスタット内部回転機構の導入という改良を加えたが、本装置を用いてマトリックス単離させた試料、およびそれに光を照射して生成する不安定化学種の赤外吸取スペクトルを、従来型の装置を用いて得られたものと比較した結果、本装置は従来型と少なくとも同程度の機能を有することが判明した。この結果に基づいて、本研究の目的である不安定化学種と反応性分子との反応の研究に着手した。不安定化学種としてp-ニトロフェニルジアジメタンから光化学的に発生するカルベンを、また、反応性分子としてアセトニトリルを選び、極低温、不活性マトリックス中における両者の光化学的、および熱的反応の赤外、および紫外可視分光法による直接観測を試みた。その結果、アセトニトリルを含むアルゴンマトリックス中に単離されたカルベンは、光照射を継続させるか、あるいはマトリックスを30Kに昇温することによってアセトニトリルと反応し、それぞれ異なる生成物を与えることが判明した。マトリックスのホストガスとしてキセノンを用いた高い温度における熱的異性化経路の検出、重水素化アセトニトリル、あるいはアセトニトリル-N^<15>を用いた赤外吸収波数における同位体シフトの検出などの実験、さらに予想される化学種の密度汎関数法を用いた基準振動計算を行ない、カルベンとアセトニトリルとの反応で生成した化学種の構造について鋭意検討している。この様に、極低温マトリックス分離法は、有機化学反応の素過程の研究に有効であることが示された。
アデノシン受容体を介する血管内皮障害の保護機構に関する分子細胞生物学的研究

正常な血管内皮の抗血栓性機能はトロンビンやTNF-α等の刺激によって低下し、障害内皮上には凝固惹起因子の組織因子(TF)や細胞接着因子VCAM-1等が発現され、内皮細胞上は炎症や血液凝固反応の亢進の場となる。こうした内皮障害は動脈硬化発生の"引き金"になることが示唆されており、動脈硬化発生機構の解明のため内皮障害の発生とその制御機構の解析は重要である。最近、我々は核酸代謝産物のアデノシンが障害内皮細胞上でのTFやVCAM-1の発現を阻害することを見い出し、アデノシン等による内皮保護機構の破綻が動脈硬化の発生に関わる可能性を示唆した。そこで本研究では、ヒト臍帯静脈内皮細胞(HUVEC)を用いて、アデノシンによる障害内皮の保護機構に関する分子細胞学的検討を行った。その結果、HUVEC上のTF活性の発現はトロンビンなどの濃度依存性に促進され、このTF活性の発現はアデノシンによって抑制された。アデノシン受容体阻害剤(8-SPT)や受容体特異的アゴニストを用いた解析の結果、アデノシンは主にA3サブタイプアデノシン受容体を介して作用することが示唆された。一方、アデノシンによるHUVEC上のTF活性の産生抑制は、carboxy-PT10、L-NMMA、L-NAMEのいずれでも阻害され、また、培養HUVEC上清中のnitriteおよびcGMP濃度はアデノシンの存在下に有意に増加したが、8-SPT、L-NMMA、L-NAME存在下では低下した。以上の結果から、障害を受けた血管内皮細胞から分泌されたアデノシンは、その受容体を介して障害内皮細胞の保護に働き、血管内皮の抗血栓性機能を保持すること、また、その作用の少なくとも一部はアデノシンが内皮細胞のeNOSを活性化して発現することが示唆された。
空中脂質二分子膜の膜厚転移における膜内電気伝導性の研究

中性リン脂質であるパルミトイルリゾホスファチジルコリン(lyso16PC)NaCl、CaCl_2水溶液から、二つの白金環電極の間に円筒形の泡膜を作り、その膜面に平行な電気伝導率(κ_f)を塩濃度10^<ー4>0.5M、温度2540°Cの範囲で変化させて測定した。NaCl添加系から作った泡膜においては、κ_fは塩濃度の増加に比例して僅かずつ増大する。一方、CaCl_2添加系から作った泡膜においては、κ_fは塩濃度に依存して特徴的な変化を示す。すなわち、lyso16PCの純水溶液から作った膜のκ_fは、約2.2*10^<ー12>Ω^<ー1>で無電荷膜であることを示している。CaCl_2濃度の増大にともない、溶液の伝導率の増加に比例してκ_fも僅かに増加するが、約1mMに達するとκ_fは急増し、さらに塩濃度を増すとκ_fは徐々に減少し、約0.2Mで塩濃度零におけるκ_fと等しい値に戻る。この現象は次のように説明できる。1mMにおいて、膜に特異吸着したCa^<2+>により電気二重層が形成され、その重なりによる斥力のため膜厚が増大する。さらに塩濃度が増加すると、電気二重層の遮蔽効果により、膜厚が徐々に減少する。また、この膜厚の変化は塩濃度の増加にともない、Newton black film→silver film→common black film→Newton black filmの転移として肉眼で観察され、さらにその膜厚はFTーIRにより測定されている。一方、NaCl添加系では、実験を行った全濃度領域において膜はすべてNewton black filmである。両親媒質性リン脂質(palmitoylーlysophosphatidylcholin)にCaCl_2又はNaClを添加した溶液から空中二分子膜を作り、電気伝導率Kfを塩濃度および温度をかえて測定した。1.(濃度変化)NaCl添加系では50mMの塩濃度まで膜厚が不変で、Kfは濃度に比例して増大した。これに対しCaCl_2添加系では、1mMの濃度でKfが急変した。この変化がNewton black film(NBF)からCommon blaok film(CBF)への転移によるものであることを目視観察と膜間水層の赤外光吸収によって確認した。NaCl添加系のKfは水溶液の電気伝導率から算出した膜間水溶液部の伝導率と一致した。塩濃度が150mMのCaCl_2添加系でのKfは膜間水溶液部の伝導率よりも大きく、Ca^<2+>が吸着した脂質部分の電気伝導が寄与していることになる。この増分は塩濃度に比例しており、Ca^<2+>の特異な吸着が膜厚転移をひきおこしていると考えられる。2.(温度変化)温度を2540°Cまで変化させてCaCl_2添加系のKfを測定した。これより活性化エネルギ-Ekを求めることができる。塩濃度170mMのCBFでEkは約4kcal/molであった。これは塩無添加溶液のEkと一致する。一方1mM以下のNBFでは、Ekは89kcal/molと大きな値を示した。このことより、低塩濃度水溶液から作ったNBFの電気伝導には、膜間水溶液部ではなく、脂質膜部あるいは脂質・水界面での伝導機構が寄与していることがわかる。3.今後Ca^<2+>以外の2,3価イオン種を用いた実験を行うと共に、Exerowa(ブルガリア)らの顕微鏡観察等の結果を含めて検討を行う。

水溶性リン脂質palmitoyーlysophosphatidylcholineにCaCl_2又はNaClを添加した溶液から、上下に水平においた直径14.5mmの二つの白金環電極間に円筒状空中二分子膜を作り、その膜面に沿った電気伝導率(k_f)を塩濃度および温度を変化させて測定した。1.(濃度変化)NaCl添加系では、測定した200mMまでの範囲で、K_fは溶液の伝導率kに比例して増大し、比例定数は膜中の水容液部の膜厚(h)にほぼ等しい。これに対し、CaCl_2添加系では、1mMの濃度まではNaCl添加系と同様、k_fはkhにほぼ等しいが、1mMの濃度においてk_fは急増した。この変化が、Newton black film(NBF)からcommon black film(CBF)への転移に基づく膜厚変化によることは、膜間水層の赤外吸収によるhの算出から確認している(研究課題番号58540248、研究代表者山中照子)。hが塩濃度に依存するCBF領域150mMでは、k_fは、膜間水溶液部の電気伝導分khよりも大きい。このことは、Ca^<2+>が吸着した脂質部分の電気伝導率がk_fに寄与していることになる。このk_fとkhの差は、塩濃度の増加とともに増大しており、Ca^2の特異吸着が膜厚転移を引き起こし、塩濃度の増加と共に吸着量が増加していることが示唆される2.(温度変化)温度を2540°Cに変化させてCaCl_2添加系のk_fを測定し、それより電導率の活性化エネルギ-Eaを求めた。CaCl_2150mMのCBFでは、Eaは約34kcal/molであり、溶液の電導率の活性化エネルギ-に一致した。一方、塩無添加溶液およびCaCl_21mM以下のNBFでは、Eaは89kcal/molと大きな値を示したが、hは不変であるにも拘らず50mM以上の濃度におけるNBFでは、Eaは約4kcal/molであり、両者の電導機構に差異のあることが示唆されるが、詳細な検討は、今後の問題として残された。
微少液滴反応場の構築と迅速・多項目生化学分析システムの開発

インクジェットを用いて微少液滴反応場を作製した。まずインクジェットによる微小液滴の再現性良い生成・送達方法を確立した。微少液滴南欧場を用いることでマイクロ化学分析のサイズ効果を実現し,迅速で多項目名生化学分析システムを構築した。システムには落射蛍光法および化学発光法を用いたバラックモデルを作製した。次にマイクロ・ナノビーズ構造体を用いた新規分析法を開発した。マイクロビーズ構造体を用いた酵素免疫測定においては従来法の1/1000の試薬で,10倍の高感度化を達成した。ナノビーズ構造体によるフォトニック結晶の作製に成功し,物質センシングに応用可能であることを示した。本研究では規則配列構造体を微少液滴反応における固相反応場として用い,インクジェットにより送達した微少試料の迅速反応・分析を更に発展させ実用的な生化学分析の実現をめざす。単一分散ナノビーズを用いた規則配列構造体ドットの安定な形成方法の確立とこれを用いたセンシング技術の確立は分析化学的にも大変意義深い。インクジェットを用いて微少液滴反応場を形成し,迅速・高精度な生化学分析を行うために次の検討を行った。1)インクジェットの吐出特性の検討:これまでの知見を元に,インクジェットにより種々の液体試料,及び規則配列構造体作製のためのナノビーズ懸濁液を,定量的に,目的位置に正確に吐出するための基礎的検討を行った。試料として種々の濃度の緩衝液,抗体・酵素などのタンパク質含有溶液などの水溶液,0,110%のナノビーズを懸濁した溶液を用い最適条件をもとめた。2)インクジェットによるナノビーズの吐出と規則配列構造体の作製単分散ポリスチレンナノビーズ,シリカナノビーズ懸濁液をインクジェットによりPDMS基板表面に吐出し,規則配列構造体ドットを作製した。ナノビーズの分散性について詳細に検討し,インクジェットでの安定な吐出を実現できた。また,規則配列構造体を調製する際,溶媒の蒸発に伴う毛管力を制御するため,湿度制御し,ナノビーズの粒径,ビーズ懸濁液の濃度,溶媒,温度などの自己組織化・規則配列特性に影響を及ぼす種々の因子について検討し,最適化した。必要な強度を確保するため,ビーズ相互を連結した構造体を作製した。このビーズ相互の結合には加熱融着を行い,再現性の高い固定化方法を確立できた。3)単分散ナノ粒子の合成:フォトニック結晶のストップバンドを制御し,配列性や表面修飾を容易にするため,100400nmの単一分散コロイダルシリカナノビーズの粒径制御・合成に成功した。また,インクジェットドライバを新規に作成しきわめてこう安定な吐出を実現した。2)インクジェットによる単一分散ビーズの吐出と規則配列構造体の作製に成功した。また,シリカナノビーズ懸濁液滴をPDMS基板表面に吐出し,規則配列構造体ドットを作製した。ナノビーズの分散性について詳細に検討し,安定な構造体の形成ができた。規則配列構造体を調製する際,溶媒の蒸発に伴う毛管力を制御するため,湿度制御し,ナノビーズの粒径,ビーズ懸濁液の濃度,溶媒,温度などの自己組織化・規則配列特性に影響を及ぼす種々の因子について検討・最適化した。必要な強度を確保するため,ビーズ相互を連結した構造体を作製したが,条件によっては連結が弱い場合があった。3)単分散ナノ粒子の合成:フォトニック結晶のストップバンドを制御し,配列性や表面修飾を容易にするため,100400nmの単一分散コロイダルシリカナノビーズの粒径制御・合成に成功し,フォトニックストップバンドを確認した。1)微少液適正性の高精度化:種々の表面張力,粘度,基板濡れ性を持つ溶媒の吐出特性をインクジェット駆動条件とともに詳細に検討。溶媒,溶質の種類とインクジェットの吐出特性,および微少液滴反応映え液滴を適用する際の液滴数,液滴間の距離の最適化,種々の粒径のナノビーズ懸濁液の吐出特性を明らかにする。

2)規則配列構造体の作製:再現性の良い規則配列構造体の作成条件を確立。機械的安定性向上のため,ポリスチレン微粒子では加熱・部分融合又は化学固定化を行うとともに,PDMS基板とも結合させることで更に高い安定性を得る。シリカナノ粒子は疎水化処理ガラス基板上に作製し,化学的に微粒子相互およびガラス基板を溶着・連結し安定な構造体とする。構造体表面に抗体を化学的固定又は物理的に固定化し,非特異的吸着防止のためブロッキング後,大表面積の表面抗体反応場を実現する。3)単分散ナノ粒子の合成:ナノ粒子の安定で比較的大量の合成方法を確立し,規則配列構造体の作製に供する。粒径の精密な制御,自己組織化による配列性向上のための分散試薬についても検討する。4)規則配列構造体を用いたイムノアッセイシステム:2)で作製した規則配列構造体ドットアレイあるいは規則的な貫通孔を持つキャピラリープレート表面での抗原・抗体反応に基づく微少液滴を用いた酵素免疫測定法を行う。規則配列構造体を用いたことによる感度向上とダイナミックレンジの拡大を検証する。また,構造体毎に複数の抗体を固定化することで,多項目酵素免疫測定法を実現する。5)三次元規則配列構造体のノンラベル計測:規則配列構造体のフォトニックバンドは超シフト量と構造体表面のタンパク質吸着量の関係を明らかにする。規則配列構造体表面に固定化した抗体に対して,抗原抗体反応を行った場合のストップバンドは長のシフト量を測定することで色素標識抗体や発色試薬が不要なノンラベル計測を実現する。インクジェットについては想定よりもすばらしい成果が得られた。フォトニック結晶はこれまでに例のないきわめてきれいな結晶が得られたが,強度が若干不足していた。総合的にはおおむね順調と考える。24年度が最終年度であるため、記入しない。規則配列三次元構造体の作製がきわめて難しく,イムノアッセイに用いるまでに多くの時間と労力を要してしまう。この点について何らかの簡略化が必要かと思われる。また,規則配列構造体の非特異的吸着を防止する手段を講じるとともに,構造体の総表面積と反応に関与する抗体・抗原などの反応性,拡散について理論的解析,迅速化・高感度化を両立できる構造体サイズの検討などを行い,最終年度までに目標を達成したい。
腎癌幹細胞ニッチを掌握する解析基盤の構築とがん組織不均一性の理解

本研究は、先端の流体力学に基づく、血液中からの循環腫瘍細胞(CTC)濃縮システムを駆使し、腎がん分子標的治療患者からリアルタイムでCTC由来の癌幹細胞を回収し、シングルセルレベルで多層性解析を行う。得られる腎癌幹細胞トランスクリプトームを、ライトシート顕微鏡・膨張顕微鏡法により生体内で立体的に可視化し、治療耐性を促す癌幹細胞が生息するニッチ構造を3次元で明らかする。腫瘍内で混在するサブクローンや腫瘍免疫浸潤も全容を解明し、「がん組織多様性」克服の足掛かりとする。本研究は最終的に、癌幹細胞のオミックスデータや生息ニッチの位置・空間情報等、多角的なビックデータが閲覧可能なライブラリー構築を目指す。
老人痴呆に対する新規治療法の開発-鼻腔内投与による神経成長ペプチドの脳内送達-

実験方法としてマイクロダイアリシスを、生体内非分解性のモデル高分子としてHTC-Dextran (FD)を利用して、検討した。まず、移行経路の詳細を検討するためにendocytosis阻害剤を併用した。endocytosis阻害剤の併用により、FDのprobe回収率が若干低下する傾向が認められたが、非併用時と大きな相違は観察されず、高分子物質においても、その脳移行に対する神経細胞内軸索輸送の寄与は小さいことが示唆された。次に、分子量の異なるFDを用いて、分子量と脳への移行性との関係を検討した。その結果、FDの定量感度の範囲内において、分子量約50kDaまでのFDがプローブ流出液に回収された。ペプチドについては、分解による移行性の低下が予想されるため、分子量10kDa程度以下のペプチドを対象とするべきであることが示唆された。次に、サイズの小さいオリゴペプチド(ENK)を用いて、その鼻粘膜透過性および分解と脳脊髄液(CSF)への移行性との関係を検討した。静脈内投与後、CSF中のENK濃度は定量限界以下の濃度であったが、鼻腔内投与後にはCSF中に検出することができた。しかし、その濃度は他の低分子薬物と比較すると、ENKの分子量から予想される濃度よりも小さかった。吸収促進剤の併用は、CSFへの移行性よりも血液への吸収性を顕著に増大させた。一方、タンパク分解酵素阻害剤を併用した場合、血液中へ吸収およびCSFへの移行性の双方が増大したが、CSFへの移行性の増大がより顕著であり、タンパク分解酵素阻害剤の利用が有効であることが示された。モデルペプチドの選択を次に行った。その結果、insulin, insulin-like growthfactorなどが候補となった。現在、免疫測定系の開発を行っており、測定系が完成すれば同様の動態試験を行う予定である。生体内非分解性のモデル高分子として、種々の平均分子量を有するFITC-Dextran (FD)を用いた。ラット大脳皮質前頭葉にマイクロダイアリシスのプローブを装着し、麻酔下、FDを含む投与液を鼻腔内に投与した。プローブからの流出液および血液を経時的に採取し、それぞれに含まれるFDを蛍光分光光度計により測定した。血中濃度の経時変化から血液への吸収率を計算するとともに、投与液中FD濃度に対するプローブ流出液における回収量の比を鼻腔から脳への移行性の指標とした。まず、移行経路の詳細を検討するためにendocytosis阻害剤を併用した場合の移行性を測定した。高分子物質の鼻腔内からの脳への直接的な移行に関しては、endocytosisにより嗅神経細胞内に取り込まれた後、神経細胞内を軸索輸送により輸送される可能性が指摘されている。endocytosis阻害剤の併用により、FDの脳への移行性が若干低下する傾向が認められたが、非併用時と大きな相違は観察されず、高分子物質においても、その脳移行に対する神経細胞内軸索輸送の寄与は小さく、FDも鼻腔から脳脊髄液へ移行した後、脳へ移行することが示唆された。ペプチドについては、さらに分解による移行性の低下が予想されるため、応用を考えた場合、分子量10kDa程度以下のペプチドを対象とするべきであることが示唆された。吸収促進剤を用いて脳への送達効率の改善を試みたところ、各FDの移行性は増大し、分子量約70kDaのFDもプローブ中に回収された。

しかし、脳への移行性に比べて、血液への吸収性の増大が顕著であり、脳へのペプチド・高分子の送達に対して、吸収促進剤の使用が必ずしもプラスとならないことが明らかとなった。生理活性ペプチドを用いた研究に入る前に、まず、サイズの小さいオリゴペプチドを用いて、その鼻粘膜透過性および分解と脳脊髄液(CSF)への移行性との関係を検討した。エンケファリン誘導体(ENK)をラット鼻腔内あるいは静脈内に投与し、経時的に採血すると同時に、一定時間経過後に大槽穿刺法によりCSFを採取した。静脈内投与後、CSF中のENK濃度は定量限界以下の濃度であったが、鼻腔内投与後にはCSF中に検出することができた。しかし、その濃度は他の低分子薬物と比較すると、ENKの分子量から予想される濃度よりも小さく、鼻腔内あるいは鼻粘膜透過の際の分解がENKのCSFへの移行性に大きな影響を与えている可能性が示唆された。吸収促進剤の併用は、前年度で得た結果と同じく、CSFへの移行性よりも血液への吸収性を顕著に増大させた。しかしながら、生理活性ペプチドはENKに比較すると、分子量が相当大きく、吸収促進剤の使用を検討せざるを得ない可能性もあり、生理活性ペプチドをモデルとする際も検討する価値はあると考えている。一方、タンパク分解酵素阻害剤を併用した場合、血液中へ吸収およびCSFへの移行性の双方が増大したが、CSFへの移行性の増大がより顕著であり、タンパク分解酵素阻害剤の利用が有効であることが示された。前年度の検討で明らかとなった薬理効果を評価するペプチドの条件をもとに、モデルペプチドの選択を次に行った。定量に関しては、表面プラズモン共鳴現象を利用したビアコアシステムを利用するため、モノクローナル抗体が入手可能なペプチドを条件として検討した。その結果、insulin, insulin-like growthfactorなどが候補となった。現在、ビアコアシステムによる測定系の開発を行っており、測定系が完成すれば同様の動態試験を行う予定である。
胃癌に対する新規個別化診断のための血小板変容の検討

全血からの血小板の遠心分離手技を定型化、さらに血小板サンプルからのRNA(pRNA)抽出の定型化を行い、安定したpRNAの抽出が可能となった。pRNAの平均濃度は全血1ml当たり301.4ngであり血小板数と全血1ml当たりのpRNA濃度は相関関係にあった。またpRNAの質的評価をbioanalyzer&#174;を用いて行い、RIN値が7程度でありmicro arrayを用いた網羅的解析が可能であることを確認した。非担癌患者(健常者)、早期胃癌患者、進行胃癌患者のそれぞれ術前、術後のpRNAの網羅的解析を行い、早期胃癌の患者においては術前術後においてpRNAの発現に大きな変化は認められなかったが、進行胃癌患者においてはpRNAの発現に大きな変化が起こっていることが明らかとなった。このことから担癌状態である患者、特に進行癌患者においては、腫瘍の影響もしくは患者自身の状態が血小板に反映されている可能性が示唆された。さらにpRNA発現の解析結果、早期・進行に関わらず担癌状態では複数の免疫関連シグナル経路の発現が抑制されていることが明らかとなった。さらにその複数の免疫関連シグナル経路の上流制御因子としてIL2が大きく関与していた。pRNAにおけるIL2の発現と胃癌患者の臨床病理学的検討を行うと、健常者と術前早期胃癌患者、健常者と術前進行胃癌患者の比較ではIL2発現レベルに一定の傾向は見られなかった。一方で、同一患者において術前後でのIL2の発現を比較すると、進行胃癌患者では術後にIL2の発現が上昇する傾向がみられた。これらのことからpRNA中のIL2発現レベルは腫瘍の宿主(患者)に対する免疫抑制や患者の免疫状態を反映している可能性が考えられた。pRNAの抽出は安定して可能となっており、pRNAの質も問題ないことが確認できている。さらに、サンプル数も増えてきており今後はサンプル数を増やした臨床病理学的な評価も可能と考えている。またmicro arrayによる網羅的解析結果からpRNA中のIL2発現レベルが胃癌患者の免疫状態、さらには腫瘍による免疫抑制を反映している可能性も見出されており、tumor educated platelets (TEPs)の有する情報の一部を知る術としてpRNAを検討する有用性が示されたと考えている。今後はサンプル数を増やし、pRNA中のIL2発現レベルと臨床病理学的因子との関係や、担癌状態・非担癌状態との相違をさらに検討し、IL2発現レベルと癌免疫との関係性を明らかにしていく。pRNA中のIL2発現レベルの評価はreal time PCR法にて半定量的に行っているが、IL2発現はsそれほど高くなく評価が困難な事があり、IL2と同様に免疫を反映する他の発現の高い分子の検索を並行して行っていく必要がある。また、pRNA(TEPs)に変容をもたらす因子として、腫瘍由来exosomeの可能性を検討するために胃癌細胞株からのexosomeの抽出、血小板への取り込み確認を蛍光色素標識を用いて行う。exosomeを取り込んだ血小板のpRNAの変化をreal time PCR法にて評価し、腫瘍由来exosomeのTEPs形成因子としての可能性を検証する。

今後はサンプル数を増やし、pRNA中のIL2発現レベルと臨床病理学的因子との関係や、担癌状態・非担癌状態との相違をさらに検討し、IL2発現レベルと癌免疫との関係性を明らかにしていく。pRNA中のIL2発現レベルの評価はreal time PCR法にて半定量的に行っているが、IL2発現はsそれほど高くなく評価が困難な事があり、IL2と同様に免疫を反映する他の発現の高い分子の検索を並行して行っていく必要がある。また、pRNA(TEPs)に変容をもたらす因子として、腫瘍由来exosomeの可能性を検討するために胃癌細胞株からのexosomeの抽出、血小板への取り込み確認を蛍光色素標識を用いて行う。exosomeを取り込んだ血小板のpRNAの変化をreal time PCR法にて評価し、腫瘍由来exosomeのTEPs形成因子としての可能性を検証する。
アクチベイタブル酸化鉄ナノ粒子蛍光プローベを用いた脳動脈瘤壁の炎症巣の可視化

脳動脈瘤の発生および増大には慢性炎症が大きく関与することが報告されている。この炎症を誘発させる因子として血行力学的因子が示唆されているが、直接的に示した報告はない。本研究では、まず実験的動脈瘤の炎症部位を非破壊的にイメージングするツールの開発を行った。実験的動脈瘤壁の炎症イメージングを行うために、酸化鉄ICGプローベ(IONP-ICG)を作成した。15週ラットを用いて、頚動脈結紮および高塩分食負荷によりウィルス動脈輪に動脈瘤を誘導させた。観察の48時間前にIONP-ICG(n=8)、IONP(n=8)、ICG(n=8)を静注した。ICG顕微鏡による観察は安楽死後にウィルス動脈輪を摘出してex vivoにて行った。IONP-ICG群の8匹のラットに13動脈瘤が誘導された。このうち2動脈瘤で動脈瘤壁のICG発光を観察できた。残りの11動脈瘤ではICG発光を観察できなかった。ICG発光群では非発光群と比較すると有意にiba1免疫染色による定量評価したマクロファージ数が少なかった。病理切片を作成して、ICG発光部位とマクロファージ染色陽性部位は極めて高い一致性を示した。対象として、IONPを結合しないICG群(n=8)とICGを結合しないIONP群(n=8)ではICG発光は見られなかった。IONP-ICGプローベによるICG発光観察はマクロファージイメージングに有効であり、今後in vivoでの観察ツールとして期待される。おおむね順調に進行して、現在論文作成中である。今後、IONP-ICGを用いた観察をラットで継続して、どのような動脈瘤(形態とサイズ)が発光陽性となるかを解析し、同時にMRIから得られた形態学的情報をもとに血流解析を数値流体力学的解析により行う。誘導された動脈瘤のICG陽性率は2/13程度でそれほど高くないため、炎症ステージの高い動脈瘤の誘導が課題である。当初予定していた動物数よりも少ない数で統計学的有意差を示せたため。
ガスの自己重力不安定性による活動的銀河中心核への質量供給

活動的銀河中心核の活動性は銀河中心の巨大ブラックホールにガスが流れ込むときの重力エネルギーの解放に由来しているとされている。しかし、銀河中心から数kpcに分布していたガスを銀河中心へ供給するにはなんらかの機構でガスの角運動量を取り除く必要があり、この機構について研究が盛んになされている。同様の過程は爆発的星形成銀河でも起きていると考えられている。この研究では銀河にバー構造があると仮定して、ガスとバー構造との相互作用によって銀河中心領域へ集中することによって強められたガスの自己重力によって銀河中心へガスがさらに集中する可能性を検討する。研究成果は以下のようにまとめられる。平成4年度は、銀河に弱いバー構造が存在する場合、このバーとデスク内を回転するガスとのinner Lindblad共鳴によってガスは銀が中心領域にかき集められて、ガスの自己重力が強められた場合のガスの進化について数値流体力学を用いて研究した。その結果が強められた自己重力によってガスは不安定となりガスは更に銀河中心へ急速に集中することが明らかになった。しかし、このようにガスが大量に銀河中心へ集中する場合ガスの自己重力の恒星系への影響を無視することは出来ない。そこで平成5年度では、星の系を自己重力系としてあつかい、星とガスの2成分系として扱い弱いバー構造を持つ銀河の中心付近のガスの振舞いについて数値計算を行った。その結果、ガスは銀河中心へ集中して重力が強くなると星の系のバー構造は変化しはじめ、力学的な時間で壊れることが明らかになった。このことは、爆発的星形成銀河などで銀河中心にガスが集中したあとで、バー構造が消滅し、ガスの銀河中心集中過程に対するバー構造の役割をわかりくくすることを意味している。以上の研究の一部はすでに論文として出版し、残りは投稿準備中である。活動的銀河中心核の活動性は、銀河中心の巨大ブラックホールにガスが流れ込むときの重力エネルギーの解放に由来する。このガスは銀河中心から数kpc程度に分布していたガスが銀河中心に供給されたと考えられるが、それがどのように起こるのかは明かではない。最近、相互作用銀河などで爆発的星形成銀河が観測されている。銀河銀河相互作用でバーポテンシャルが銀河に誘起され、それによって銀河の内側へガスが供給される過程が研究されている。しかし、この過程では銀河中心から数百pcから1-2kpcまでしかガスを供給することができない。銀河中心のブラックホール領域までガスを供給するには角運動量の輸送がさらに必要である。そこで銀河中心部へガスが集められるとガスの自己重力が重要になり、自己重力不安定性によってガスが銀河中心へ効果的に供給される可能性を考えた。この過程はすでに議論されているがこれを具体的に研究した例は少ない。この研究では、この可能性を線形解析と数値シミュレーションによって系統的に研究する。銀河のポテンシャルにバーを仮定してガスがこのバーポテンシャルによって銀河の内側の領域にかき集められる過程を、ガスの自己重力を考慮して数値計算した。計算法はSoothed particle法を用いた。その結果、バーポテンシャルによって1.銀河中心領域にかき集められたガスから歪んだリングが形成されること、2.そのリングが自己重力不安定となって密度の高いガスの塊が形成されること、3.この塊同士が衝突して銀河中心にガスが強く集中するようになることなどを明らかにした。この結果は、イタリアでのESO workshopで発表し、一遍の論文にまとめ1992年度に出版した。銀河ではガスの多くは、銀河中心から数kpcに分布しており、これを銀河中心へ供給するにはなんらかの機構でガスの角運動量を取り除く必要がある。この機構について研究が盛んになされている。

この研究では銀河にバー構造の重力ポテンシャルがあると仮定して、ガスとバー構造との相互作用、この過程に対するガスの自己重力の効果、ガスの自己重力の銀河の恒星系に対する影響などを調べ、銀河中心へガスが供給される物理過程を調べた。平成4年度は、銀河に弱いバー構造を仮定してガスの自己重力を考慮してガス運動を、数値流体力学を用いて研究した。この結果デスク内を回転するガスとバーとのinner Lindblad共鳴によってガスはinner Lindblad半径付近にかき集められる場合、ガスの自己重力が強められ、ガス運動は不安定となりガスは更に銀河中心へ急速に集中することが明らかになった。平成5年度では、上記のようにガスが大量に銀河中心へ集中する場合ガスの自己重力の恒星系への影響を無視することは出来ないので、弱いバー構造を持つ銀河を自己重力多体系である恒星系とガスの2成分系として扱い、数値計算を行った。その結果、ガスは銀河中心へ集中して重力が強くなると星の系のバー構造は変化しはじめ、ガスが銀河中心へ集中した後、力学的な時間で壊れることが明らかになった。このことは、爆発的星形成銀河などで銀河中心にガスが集中したあとで、バー構造が消滅し、ガスの銀河中心集中過程に対するバー構造の役割をわかりくくすることを意味しており観測との比較において重要な結果である。以上の研究の一部はすでに論文として出版し、残りは投稿準備中である。
甘味タンパク質ソーマチンの甘味活性部位の同定

市販のソーマチンをイオン交換クロマトグラフィーならびにG75セファデックスクロマトグラフィーによりソーマチンを精製し、電気泳動的に純粋の標品を得、それを用いて研究を進めた。1、2シクロヘキサンジオンを用いアルギニン残基の修飾、ピリオドキサールリン酸を用いてリジン残基の修飾、およびヨウ素を用いてチロシン残記の化学修飾実験を行い、それぞれ一ないし二残基が甘味活性に関わっていることが明らかになった。そこで修飾ソーマチンをトリプシン消化を行った後、液体クロマトグラフィーに供して、ペプチド断片を得、修飾部位の特定化を試みた。一部、修飾部位を決定することができた。しかし上記、リジン残基については、不明である。ソーマチンの甘味受容機構を知る目的で、哺乳類舌より結合タンパク質の単離、また受容採用の単離を試みた。さらにソーマチンの甘味発現の要素として塩基性タンパク質であることに起因する可能性を調べるため、酸性タンパク質である卵白アルブミン、牛乳乳清タンパク質の精製を行い、その性状を調べた後、化学修飾法により、塩基性タンパク質への変換を試みた。現段階では甘味は発現されなかったが修飾の方法にも改善の余地がある。甘味は基本味の一つであり、おいしさ、栄養の原点である。古くから蔗糖を始めとする様々な甘味物質についての研究があり、甘味活性と構造相関についての報告も多い。しかし甘味受容は特異性が低いこと(甘味物質が多岐に渡る)、甘味の閾値が高いこと(例えば蔗糖の閾値は約20mM)などのため、甘味物質の甘味活性と構造の関係や甘味物質の受容機構にについてはいまだに不明な点が多い。本研究では数多くの甘味物質の中で、もっとも甘味が強いとされる甘味タンパク質ソーマチン(砂糖の10万倍の甘さ)について、その甘味活性部位の同定を行い、甘味活性との関係、ならびに甘味受容との関係を明らかにすることを目的し、研究を進めている。研究を行うに辺り、まず食品素材用ソーマチン粗精製品(食品添加物として市販)からのソーマチン分子の単離大量精製を行い、安定性などの基本的性質、および官能テストによる甘味の特性について検討を進めた。続いて、甘味活性部位を決定するため、化学修飾法を用いて検討を進め、特異的なアミノ酸残基(アルギニン残基)が活性発現に必須であること、そしていくつかの他のアミノ酸残基(リジン残基)が活性発現に深く関与していることを確認した。すなわちシクロヘキサンジオンを用いてアルギニン残基を特異的に修飾し、その修飾の程度を電気泳動で確認し、活性の変化を調べた。リジンについてはピリドキサール等を用いて、修飾を行った。これらのアミノ酸残基の一次構造上の位置、ならびに立体構造上の配置を現在決定中である。1、2シクロヘキサンジオンを用いアルギニン残基の修飾、ピリドキサールリン酸を用いてリジン残基の修飾、およびヨウ素を用いてチロシン残基の化学修飾実験を行い、それぞれ一ないし二残基が甘味活性に関わっていることが明らかになった。ソーマチンの甘味受容機構を知る目的で、哺乳類舌より結合タンパク質の単離、また受容細胞の単離を試みた。
電子・陽子衝突による新粒子の探索と陽子構造の研究

ドイツ電子シンクロトロン研究所(DESY)に建設した電子・陽子衝突型加速器HERAを用いて、電子陽子間の相互作用を精密に測定し、新粒子の探索と陽子構造を測定することがこの研究の目的である。測定に用いるZEUS実験装置は、我々を含む14カ国の国際共同により建設し改良を加えた。ビームと残留ガスとの反応によるバックグランドが非常に大きくなる問題が生じたが、これに対処するためにビーム衝突点付近の加速器改造を行い、10月から定常運転を始めた。実験条件は格段に良くなり問題点を解決できた。3月には瞬間衝突輝度が3×10^<31>cm^<-2>s^<-1>まで上がり、改造前の2倍以上を達成した。今後さらに改良していく計画である。我々の担当しているシリコン高精度飛跡検出器とトリガーシステムは順調に稼動している。この定常運転で収集した偏極陽電子と陽子の衝突反応を解析して、特に高い運動量移行(Q^2>200GeV^2)での中性流及び荷電流での断面積の測定を進めた。平成12年までに収集した無偏極のデータの解析は順調に進んだ。高い運動量移行(Q^2>200GeV^2)での解析は完了した。これらのデータの中から新粒子の探索を進めた。例を挙げると、レプトンとハドロンの性質をあわせ持った粒子であるレプトクォーク等、標準模型を超える理論で予測される新粒子の探索を、平成6年から12年までのすべてのデータを用いて行った。探索の結果このような粒子は発見されず、質量200GeVから400GeVの広い範囲で結合定数の上限を得た。また、陽子を構成するクォークの大きさを測定した。その半径は0.85×10^<-16>cmより小さいことがわかり、この精度でクォークが構造の無い素粒子であることがわかった。回折反応では、包括断面積、ベクター中間子の生成断面積の測定を進めた。ジェット生成断面積の測定に着手し、量子色力学のモデルとの比較を進めている。ドイツ電子シンクロトロン研究所(DESY)に建設された電子・陽子衝突型加速器HERAを用いて、レプトンとクォーク間の相互作用を精密にすることがこの研究の目的である。測定に用いる実験装置は、我々を含む12カ国の国際共同実験グループZEUSにより建設し運転中であり、さらなる改良が進められている。今年度は、陽電子・電子衝突の実験を、7月より年度末までほぼ連続して行なった。これに合わせて、実験の遂行とデータの解析に必要な人員をDESYに派遣した。データ収集は順調に進み、積算ルミノシティ25pb^<-1>を得た。陽子のエネルギーを以前の820GeVから920GeVに上げることにより、より高エネルギーの衝突を観測でき、新粒子探索等の感度を上げることができた。現在収集したデータの解析を進めており、平成12年夏の国際会議に暫定的な結果を出す予定である。平成10年度までに収集した820GeV陽子と27.5GeV陽電子の衝突データをもとに、高い運動量移行領域の中性流及び荷電流深被弾性散乱反応の断面積を世界で初めて測定し、論文にまとめた。また、運動量欠損を持つ事象から、新粒子探索を行った。標準模型から期待されるW粒子の寄与程度の信号が得られた。新粒子の徴候はなかったが、W粒子生成の断面積を求めることができた。これらの結果を、5件の国際会議で報告した。さらに、3月27-28日に、英国オックスフォード大学の研究グループと共同で、高エネルギー加速器研究機構で研究会を開催し、これらの結果の報告と、今後の実験方針の議論、特に今後高輝度での精密実験を行うために必要な理論計算の方法の検討を行った。ドイツ電子シンクロトロン研究所(DESY)に建設された電子・陽子衝突型加速器HERAを用いて、電子陽子間の深部非弾性散乱を精密測定し、新粒子の探索と陽子構造を測定する。我々を含む12カ国の国際共同実験グループZEUSが実験装置を建設し運転している。この装置を用いて、今年度は、27.5GeVの陽電子と920GeVの陽子との衝突実験を4月から9月まで行った後、加速器の高輝度化を目指した改造のために実験を中断した。データ収集は順調に進み、2年間で積算ルミノシティ67pb^<-1>を得た。また、HERA加速器の改造に伴い、ZEUS測定器の改造を進めた。日本で進めている飛跡検出器の読み出し回路の製作が完了し、検出器と接続した最終性能テストを平成13年1月から開始した。宇宙線を使ったテストでほぼ予定通りの性能が得られることが確認できた。昨年度は、高い運動量移行(Q^2>200GeV^2)での陽電子・陽子衝突反応での中性流及び荷電流非弾性散乱断面積の測定を論文として発表したが、今年度は電子・陽子衝突反応での同様の解析、そして、Q^2の低い領域での解析を進めた。その内、運動量移行の非常に低い領域(Q^2=0.045-0.65GeV^2)での結果を年度中に論文発表した。実験で測定可能な全領域での断面積測定と、その結果と量子色力学のモデルとの比較により陽子内部のクォークとグルーオンの分布を決定する解析を進めた。現在ほぼ終結し論文投稿の準備にかかっている。