hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
バイオマスの生産制御を目指した微生物の発熱機構の解明

P. putida TK1401株は浪費回路によりバイオマスの生産を伴わないエネルギー消費を行うことができる。本研究では、本微生物の浪費回路を明らかにすることを試みた。発熱に関与するタンパク質をスクリーニングした結果、TCAサイクルに関わる酵素であるスクシニル-CoAシンテターゼと尿素サイクルに関わる酵素であるオルニチンカルバモイルトランスフェラーゼが本微生物の浪費回路の関わるっていることが示唆された。コロニー温度および発熱量が培養温度により変化する微生物Pseudomonas putida TK141株の浪費回路に関わるタンパク質及び遺伝子群の解析を目的として、前年度において、異なる温度で培養した時のタンパク質の発現について二次元電気泳動を用いたデファレンシャルディスプレイにより調べた。その結果、2種類のタンパク質が本微生物の浪費回路に関与している可能性が示唆された。そこで、本年度は得られたN末端アミノ酸配列情報を基に、本タンパク質および、そのプロモーター領域の全塩基配列を試みた。その結果、目的のタンパク質および、プロモーター領域を含む塩基配列を決定することができた。また、前年度は、研究計画において提案したトランスポゾンを用いた遺伝子破壊株の構築を試みた。しかし、P. putida TK141株に対して、他のPseudomonas族細菌で利用可能なトランスポゾンの導入はできなかった。そこで、本年度は、化学変異による変異体取得を試み、その性質を明らかにすることにした。化学変異には、メタンスルホン酸エチルを用いた。メタンスルホン酸エチル処理により得られた変異体ライブラリーに対し、異なる温度で培養した時のコロニー温度を測定することにより、目的の温度依存性浪費回路の非感受性株をスクリーニングした結果、一株の非感受性変異株を得ることに成功した。しかしならが、目的を得るのに時間を要したため、変異体の詳細なキャラクタリゼーションを行うには至らなかった。コロニー温度および発熱量が培養温度により変化する微生物Pseudomonas putida TK1401株の浪費回路に関わるタンパク質および遺伝子群の同定を目的として関連タンパク質の解析を試みた。浪費回路に関わるタンパク質を同定するために、コロニー温度が上昇する浪費回路活性化時と、コロニー温度の上昇が観測されない非活性化時に発現量の変化するタンパク質を2次元電気泳動により比較した。その結果、浪費回路が活性化する条件において2種類のタンパク質の発現量の増加が観測された。そこで、これら浪費回路に関連性が示唆されたタンパク質のN末端アミノ酸配列を解析した。さらに、N末端アミノ酸配列からこれらタンパク質の遺伝子配列を決定した。また、ランダム変異により発熱能を欠損した変異株のライブラリーを構築し、非発熱変異体のスクリーニングによる発熱関連遺伝子の探索も試みた。ランダム変異による遺伝子破壊は、トランスポゾンを用いた染色体遺伝子への薬剤耐性遺伝子の導入を検討した。しかし、他のPseudomonas族細菌で利用可能なトランスポゾンを用いた遺伝子破壊用ベクターを、開発者から入手し、本研究に用いている微生物Pseudomonas putida TK1401株の遺伝子破壊に利用したが、トランスポゾンは導入できなかった。コロニー温度および発熱量が培養温度により変化する微生物Pseudomonas putida TK1401株の浪費回路の生理学的な役割を明らかにするために、本年度はP. putida TK1401における遺伝子破壊法の確立および、環境温度依存性発熱欠損株の取得することを目指した。P. putida TK1401環境温度依存性発熱に関連した遺伝子が欠損した変異株得るために、遺伝子組換えによる変異体の作成について検討した。その結果、P. putida TK1401は接合伝達による形質転換が可能であり、pBBRoriを持つプラスミドは複製可能であるが、ColE1oriを持つベクターは複製できないことが明らかになった。そこで、ColE1ori、mobおよびカナマイシン耐性遺伝子をもつベクターを構築し、相同的組換えによる形質導入を試みたが、目的の変異体を得ることができなかった。そこで、化学変異による変異株の作成を検討した結果、メタンスルホン酸エチルによる処理により変異株3-38株を得ることができた。この3-38株のコロニー温度の培養温度依存性および発熱量の温度依存性を調べた結果、3-38株は、環境温度依存性発熱能を欠損したことにより、コロニー温度が上昇しなくなったことが明らかになった。生物無機化学本年度までの研究計画のうち、コロニー温度および発熱量が培養温度により変化する微生物Pseudomonas putida TK141株の温度依存性浪費回路のに関わるタンパク質及び遺伝子群の解析については、当初の計画通り、その遺伝子解析を行うことができた。一方で、温度依存性浪費回路の変異体作成において、研究計画で提案したトランスポゾンを用いた方法が使えなかったため、化学変異による変異体作成に切り替えた。本年度中に目的の変異体は得られたものの、そのキャラクタリゼーション及び変異部位について調べることはできなかった。しかし、26年度も継続した研究を振興することにより、研究目的を達成することができると考えられる。

本年度の研究計画のうち、浪費回路に関わるタンパク質の同定に関しては、研究計画通りタンパク質発現量を比較することにより、該当すると考えられるタンパク質を明らかにすることができたことから、当初の計画がほぼ達成できたと考えられる。また、遺伝子破壊株の取得に関しては、第一候補であったトランスポゾンの利用はできなかったが、申請所に記載したように、今後は、化学変異による変異体に切り替えることから、当初の目的を達せするのに問題ないと考えられる。本年度は研究計画に基づき化学変異による発熱能を欠損した変異株の取得を試みた結果、予定より遅れたものの、目的の変異株を取得することができた。しかし、本年度内には、得られた変異株の詳細なキャラクタリゼーションおよび、タンパク質の機能解析に着手するにはいたらなかった。そのため、本年度はキャラクタリゼーションおよびタンパク質の機能解析に使用する予定であった消耗品の購入を見送ったため、未使用額が生じた。今後は、本年度遂行できなかった変異株のキャラクタリゼーションおよび、タンパク質の機能解析を行う。そこで、本年度生じた未使用額をその経費に当てる。また、温度依存性浪費回路の調節には、温度センサータンパク質、発熱に直接関与する発熱タンパク質および、温度センサータンパク質から発熱タンパク質へのシグナル伝達に関わる遺伝子群が関与すると予想される。そこで、本年度までの研究で浪費回路への関与が示唆されたタンパク質について、得られた変異株における発現量変化を調べることにより、本タンパク質が浪費回路に関与していることを明らかにする。さらにP.seudomonas putida TK1401株の遺伝情報を調べることにより、浪費回路への関与が示されたタンパク質の調節機構を明らかにすることにより、本申請課題の目的が達成できる。申請者が単離した浪費回路による発熱経路を有する微生物は、培養温度に依存して発熱量が変化する。このことから、本微生物の浪費回路の調節には、温度センサータンパク質、発熱に直接関与する発熱タンパク質および、温度センサータンパク質から発熱タンパク質へのシグナル伝達に関わる遺伝子群が関与すると予想される。そこで、25年度は、前年度の研究により明らかとなった発熱関連遺伝子及びタンパク質について1発熱タンパク質および温度センサーのキャラクタリゼーション、2発熱制御遺伝子の機能解析3浪費回路の制御によるバイオマス生産量のコントロールを行う。まず、発熱関連遺伝子のうち、発熱タンパク質および温度センサーであると予想されるタンパク質の大量発現を試みる。発現させたタンパク質の精製を行い、熱力学的性質および分光学的性質を明らかにする。また、浪費回路の調整には、温度センサータンパク質から発熱タンパク質へのシグナル伝達に関わる遺伝子が存在する。そこで、発熱関連遺伝子のうち、浪費回路の調節に関わると考えられる遺伝子については、発熱タンパク質のプロモーターを用いたレポーターアッセイを行うことにより、その調節機構を調べる。
ベイズ・モデルによる電波干渉計デ-タからの画像形成

統計数理研究所の計算機の性能の範囲では、厳密なベイズ・モデルと最尤法の適用によるデ-タ処理は因難であることが明らかになった。そこで、統計学的に最も望ましい形の処理は高速な計算機の導入を待って実施することとして、そのための準備を行うとともに、これが実現した場合に得られる結果と、従来の方法による画像形成を情報量の意味で比較する方法の研究を行い、新しい情報量規準WICのアイデアを得た。WICによって様々なデ-タ処理法が最尤法と比較できることを確認した。WICの適切な使用によって、従来の方法の範囲内においても、デ-タ処理ル-チンのパラメ-タの客観的な設定が可能になり、信頼度の高い結果を得られる事になった。今年度の研究によってWICが有効に機能すると確認されたのは、次の問題である。1.分割表デ-タ解析の標準的なモデルであるCATDAPモデルの説明変数の選択2.時系列デ-タ解析の基本的な道具であるARモデルの次数選択3.回帰曲線推定で用いられる、多項式あてはめ法における次数決定および、罰則付最小二乗法の重み付けの最適選択、この間題の場合、多項式あてはめの結果と、罰則付最小二乗法による結果の比較が可能である。4.電波干渉計デ-タからの画像形成の手法であるCLEANの停止規則の決定。1.ERIDANUS端末の整備が当初の予定通り進み、統計数理研究所と国立天文台野辺山宇宙電波観測所の間のデータ通信及び遠隔データ処理の態勢が整った。2.これを活用することによって、電波干渉形データからの画像形成方式として、現在実用化されている方法を統計学の立場から再点検する作業を効率的に進めることが出来た。この過程で、統計学が関わりを持つ他の分野におけるデータ解析との共通点、電波干渉計データ解析特有の問題点等を明らかにすることが出来た。3.電波源分布からデータが得られるまでの物理過程を点検することによって観測方程式を組立、この過程にノイズが混入する経路を考慮してモデル化することによって、統計学の用語で言う「データ分布」を構成することができた。4.電波源分布の推定に当たって利用可能な事前情報を統計学的に定式化する事によって「パラメータの事前分布」を構成することができた。5.「パラメータの事前分布」の記述に必要となった「準ガウス分布」の設計に関する考察を行った。6.事前情報の利用方法として従来から実用化されているセリフキャリブレーションとして知られる処理手法を、客観的な統計的情報処理手続きとして洗練する必要があることが判明したので次年度以降の研究課題とすることにした。7.単なるハードウェア/ソフトウェアの相互提供というだけでは、データ解析の実施にあたって重要な、問題意識、やノウハウに、属する部分を、統計学と天文学という、二つの分野の研究者が互いに了解することは難しい。共同作業をすすめる中で相互の知識の交換を行うための、機会を作るための重要な手段として、旅費を有効に使うことができた。1.統計的モデリングによる方法の有効性を実デ-タ解析への適用実験によって確認した。具体的内容は以下の通り。(1)デ-タ解析の精度をあげるために利用されているセルフキャリブレ-ションの方法が統計学の立場からは、事前情報の有効利用を図るための手段として、モデリングの選択の問題として、扱える事が明らかになった。(2)従来行われているCLEAN法において、画像要素があり得る部分を指定する方法が、やはり統計的情報処理のモデル設定とみなす扱いが有効である事が分かった。画面上の広い部分を画像要素のあり得る領域として設定する事は、より自由度の高いモデルを採用する事にあたり有限なデ-タからの画像回復にあたって、デ-タ数に比して、過度な自由度を結果し、いわゆるオ-バ-フィットの現象が起る。これを避けるための領域設定が有効ではあったが、その設定はこれまでの所、多分に主観的であった。この方法をモデルの自由度の制限と見なすことによって、情報量基準による統計的モデル選択の方法が適用できるようになる。

画像形成の処理の中で、モデルの実質的な自由度の推定を効率的に行う方法の研究が今後の課題となる。2.電波天文学のおけるデ-タの集積、伝達、利用の実態にもとづいて統計的デ-タ処理につなげるためのネットワ-ク、インタ-フェ-スの整備も順調に進行した。今後ますます、大量デ-タへの統計的モデルフィットの方法の適用が柔軟に行われるようになると考えられる。統計数理研究所の計算機の性能の範囲では、厳密なベイズ・モデルと最尤法の適用によるデ-タ処理は困難であることが明らかになった。そこで、統計学的に最も望ましい形の処理は高速な計算機の導入を待って実施することとして、そのための準備を行うとともに、これが実現した場合に得られる結果と、従来の方法による画像形成を情報量の意味で比較する方法の研究を行い、新しい情報量規準WICのアイデアを得た。WICによって様々なデ-タ処理法が、最尤法と比較できることを確認した。WICの適切な使用によって、従来の方法の範囲内においても、デ-タ処理ル-チンのパラメ-タの客観的な設定が可能になり、信頼度の高い結果を得られる事になった。今年度の研究によってWICが有効に機能すると確認されたのは、次の問題である。1.分割表デ-タ解析の標準的なモデルであるCATDAPモデルの説明変数の選択2.時系列デ-タ解析の基本的な道具であるARモデルの次数選択3.回帰曲線推定で用いられる.多項式あてはめ法における次数決定および、罰則付最小2乗法の重み付けの最適選択.この問題の場合、多項式あてはめの結果と、罰則付最小2乗法による結果の比較が可能である。4.電波干渉計デ-タからの画像形成の手法であるCLEALの停止規則の決定。
リンパ球浸潤肝癌における、腫瘍免疫とオートファジー、鉄代謝との関連

平成30年度の目標は、平成29年度までに蓄積した20122016年の5年間の症例に関し、組織学的に検討することであった。肝細胞癌をリンパ球浸潤のみられない(極めて少ない)通常の肝細胞癌(common HCC; cHCC)と、一部に高度のリンパ球浸潤がみられる肝細胞癌(partially lymphocyte infiltrating HCC; pLHCC)の2群に分け、それぞれについて組織学的に比較検討した。検討項目は「原発性肝癌取り扱い規約第7版」の組織学的項目を参考に行った。fc(被膜形成)に関しては、全周性に被膜あり、不完全な被膜あり、被膜なしの3群に分けて検討した。組織学的項目のうち唯一有意差を認めたのはfcで、cHCCで被膜形成が多かった(p=0.03)。細胞質内封入体や淡明細胞、脂肪化はpLHCCに多かったが現在のところ有意差はない。また、一つの腫瘍内で、被膜のある部分とない部分が明瞭に区別できるものがみられたため、これらは個別に検討を進める予定である。免疫染色による検討に関しては、蛍光抗体を用いた多重染色が思うような成果が出ていないため、他の染色法または従来の染色法で解析を進める方法を模索している(このため1年間の延長を申請した)。また、多重染色を行わなくても単染色の画像を組み合わせて画像解析ができるソフト(indica labs社、HALO AI)が昨年販売された。今春にデモを確認したうえで、購入予定である。蛍光染色を用いた多重染色で思うような結果が出ておらず、現在他の染色法又は従来の単線色を用いた画像解析を検討している。幸い、昨年に単染色を組み合わせることで画像解析ができるソフトが販売された。今春にデモを確認し購入予定である。上記の通り、現在他の染色法又は従来の単線色を用いた画像解析を検討している。このソフトを導入する事により、既存の染色技術で画像解析ができると期待している。28年度の計画は、pLHCCの臨床病理学的特徴を検討することであった。当初2010年以降の症例の検討を考えていたが、電子カルテの閲覧制限等の理由で、2012年以降の症例を検討することとなった。そこでまず、2012年の当院での肝手術症例の検討を行った。肝手術症例は全体で77例であった。内訳は原発性肝細胞癌27例(30結節)、肝内胆管癌3例、転移性肝癌31例、その他16例であった。原発性肝細胞癌30結節のうち、リンパ球浸潤を伴う肝細胞癌は4結節であった(13.3%)。腫瘍全体がリンパ球浸潤癌(wLHCC)のものはなく、全例、腫瘍の一部にリンパ球浸潤を認めるもの(pLHCC)であった。背景因子として、肝細胞癌全体ではHCV単独10例、HBV単独6例(既感染1例含む)、アルコール多飲単独3例、非B非C例5例(関節リウマチ合併1例含む)、HCV+アルコール多飲2例、原因不明1例であった。pLHCCの背景因子としてはHCV3例、HBV1例であり、非B非C例やアルコール多飲例はみられなかった。リンパ球浸潤を伴わない肝細胞癌(cHCC)とpLHCCについて、原発性肝癌取り扱い規約第6版に記載された項目につき比較検討したところ、pLHCC群では、細胞質内封入体がみられるものや淡明な胞体を有するもの、あるいは脂肪化がみられるものが多かったが、症例数が少ないことより有意差はみられなかった。今年度以降はさらに症例を蓄積し検討する。また、浸潤するリンパ球の種類や癌細胞のオートファジー、鉄沈着につき、免疫組織学的手法にて検討してゆく予定である。電子カルテの閲覧制限等により以前から検討していた症例が使用できなくなったため、新たな症例で検討することになった。そのため当初は過去5年分の検討を終了する予定であったが、過去1年分の検討に終わってしまった。平成29年度の目標は、1平成28年度に検討した症例に加え、さらに症例数を増やし検討すること、2それらの組織を検討すること、の2点であった。12013年から2016年の4年分を追加し、平成28年度に検討した2012年分と併せて計5年分とした。5年間の当院での原発性肝細胞癌は191例(193結節)であった。そのうち、リンパ球浸潤を伴う肝細胞癌は26結節(13.4%)、リンパ球浸潤の目立たない肝細胞癌(cHCC)は155例(86.4%)であった。pLHCCとcHCCの背景因子としてHBV単独は8例と37例、HCV単独は10例と58例、非B非Cは8例と60例であった。非B非CのうちNAFLD/NASHは1例と5例、アルコール多飲は3例と16例であった。その他のNBNCはそれ以上の検索はされていなかったが、今後引き続き検索する必要があると考えた。

HCV+アルコール多飲はpLHCCで1例、HBV+アルコール多飲はcHCCCで1例であった。背景因子に両群の有意差はみられなかった。当初予後の検討を行おうと考えていたが、大学病院の特異性のためか術後は紹介元病院に通院され当院を受診されていないことも多く、術後経過を追うことが不可能な症例も多かった。2に関して、「原発性肝癌取り扱い規約第7版」の組織学的項目に基づき検討した。fc(被膜形成)に関しては、全周性に被膜あり、不完全な被膜あり、被膜なしの3群に分けて検討した。組織学的項目のうち唯一有意差を認めたのはfcで、cHCCで被膜形成が多かった(p=0.03)。細胞質内封入体や淡明細胞、脂肪化はpLHCCに多かったが有意差はみられなかった。現在免疫染色を行うためのブロックを選別し、30年度はそれらの免疫染色を行う予定である。背景因子やHE染色による検討は予定通りであったが、免疫染色を行うブロックの選別に時間がかかり、期日内に染色を行うことができなかった。なお、肝細胞癌症例を収集、検討する過程で興味深い原発性肝癌を見出したため、平成30年度に発表予定である(研究発表欄に後記)。平成30年度の目標は、平成29年度までに蓄積した20122016年の5年間の症例に関し、組織学的に検討することであった。肝細胞癌をリンパ球浸潤のみられない(極めて少ない)通常の肝細胞癌(common HCC; cHCC)と、一部に高度のリンパ球浸潤がみられる肝細胞癌(partially lymphocyte infiltrating HCC; pLHCC)の2群に分け、それぞれについて組織学的に比較検討した。検討項目は「原発性肝癌取り扱い規約第7版」の組織学的項目を参考に行った。細胞質内封入体や淡明細胞、脂肪化はpLHCCに多かったが現在のところ有意差はない。また、一つの腫瘍内で、被膜のある部分とない部分が明瞭に区別できるものがみられたため、これらは個別に検討を進める予定である。免疫染色による検討に関しては、蛍光抗体を用いた多重染色が思うような成果が出ていないため、他の染色法または従来の染色法で解析を進める方法を模索している(このため1年間の延長を申請した)。また、多重染色を行わなくても単染色の画像を組み合わせて画像解析ができるソフト(indica labs社、HALO AI)が昨年販売された。今春にデモを確認したうえで、購入予定である。蛍光染色を用いた多重染色で思うような結果が出ておらず、現在他の染色法又は従来の単線色を用いた画像解析を検討している。幸い、昨年に単染色を組み合わせることで画像解析ができるソフトが販売された。今春にデモを確認し購入予定である。症例数を増やすため、2013年2016年までの症例を検討する。また、浸潤するリンパ球の種類や癌細胞のオートファジー、鉄沈着につき、免疫組織学的手法にて検討してゆく。ブロックの選別が完了し次第免疫染色を実施する。それらを画像解析ソフトを用いて統計学的に検討する。上記の通り、現在他の染色法又は従来の単線色を用いた画像解析を検討している。このソフトを導入する事により、既存の染色技術で画像解析ができると期待している。当初画像解析ソフトを購入する予定であったが、大学の共用設備として購入される予定が出てきたため、科研費による購入を見合わせている。デモ等を確認することにより、科研費での購入を改めて検討する。
雲物理・降雪過程を伴う重力流ヘッドの動力学とそこでの酸性雪の生成機構

豪雪の力学的メカニズムに関連して、本研究では重力流の内部構造とダイミックスの解明を目的とした。雲物理、降雪過程の有無による重力流持性の変化、豪雪時の酸性雪の挙動を解明することを目標とした。(1)雲物理・降雪過程を伴う重力流数値モデルと酸性雪モデル:まず、乱流モデルとして、成層乱流に十分な精度を持つモデルを構築した。雲物理モデルとして、バルクウォーター型のもの(即ち、水蒸気、雲水、雲氷、雨、雪の5つの相間の水分移動を各相の水分量や気温等のマクロ変数によってパラメタライズするもの)を開発した。(2)重力流中のケルビン・ヘルムホルツ(K-H不安定)、内部ボア、孤立渦:重力流のダイナミックスについて風洞、数値実験を実施した。K-H不安定条件に達すると、渦が重力流ヘッド前縁に次々と生成され発達しながら重力流上面を下流に移動し、その際上空の空気を重力流内部に取り込む。逆に湿った重力流内部の空気を上空に運んで雲を生成する。これが重力流上面でのドラッグを生むため重力流の進行を大きく減速させる。K-H不安定がなければ勢力をそのまま持続して高速で進行し、内部構造も前者とは全く異なったものになることを示した。周囲流体が安定成層状態の場合には、重力流の衡撃が安定層内に汲立ち(内部重力波)を誘起し、重力流の前方にローター状の内部ボアを形成する。また、内部重力波は逆に重力流に作用して、重力流先端部を分離して孤立波を生成する。(3)豪雪時の酸性雪の挙動:大気汚染の輸送・拡散・反応・沈着モデルを気流数値モデルと組み合わせて、これを日本海上に形成されるロール状熱体流に適用した。この結果、降雪量や雪中の硫酸イオン生成、水素イオン濃度の観測値がかなり良く再現されることを示した。
クォーク模型によるストレンジネス-1および-2を持った非中間子弱崩壊の研究

本研究課題の流れにおける最終目標は、交付申請書に記載したように「バリオン8重項間の相互作用を強い相互作用を含めて統一的に理解すること」である。本研究課題の最終年度を終えるにあたって得られた成果を以下に挙げる。任意性の大きい弱崩壊過程を記述する上で、その中に必然的に含まれる強い相互作用のバーテックスにおいて極力任意性を排除することは重要である。この17年度に、これまでに京都・新潟グループによって提唱された強い相互作用を記述する現実的なクォーク模型によるバリオン8重項間相互作用に関する研究成果を総括レビュー論文として仕上げ、現在Progress inParticleand Nuclear Physics誌に投稿中である。とりわけ研究代表者が本研究課題期間内に行ってきたストレンジネス-2以上の系におけるバリオン8重項間の相互作用については、「束縛状態が存在しない」「強い引力と信じられてきたΛΛ相互作用は弱い引力であり、最新の実験データ(長良イベント)を良く説明できる」などの成果を挙げた。また最近、大阪大学核物理研究センターの実験グループによってSPring-8で発見されたペンタクォーク(クォーク5体系の重粒子)の存在確認報告は、本研究課題の根本概念であるクォーク間相互作用の正しい理解に大きな影響を与え、これを受けて17年度は、クォーク間相互作用として閉じ込めポテンシャル、1グルーオン交換ポテンシャル、南部-ゴールドストンボゾン交換ポテンシャルを有効クォーク間相互作用として重粒子の基底状態を正しく記述する模型を構築し、それによって従来からペンタクォークの候補とみなされていたΛ(1405)粒子を3クォーク系および5クォーク系とみなした上でなされたエネルギー計算を比較検討したところ、5クォーク系の方が軽くなる、との結果を得、それを国際会議の場において口頭発表した。今年度は、(1)非中間子弱崩壊Λ+N→N+Nの崩壊を計算するためのプログラム作成と、(2)これまでに構築してきた強い相互作用模型のさらなる分析を行った。ここで強い相互作用を研究する意図は、我々が弱い相互作用の結合定数を決定する際に用いるπK混合機構による模型において、強い相互作用依存性が大変重要だからである。(1)核物質中における弱崩壊幅の計算プログラムを作成した。現段階ではバリオンレベルでの中間子交換ポテンシャルのみを用いた計算によるプログラムチェックがなされたところである。また、核物質中にとどまらず、ある程度現実的な原子核内を想定した波動関数を用いて計算できるプログラムも作成した。これらプログラムを用いて、来年度は実際に我々の模型を適用して計算する予定である。(2)強い相互作用模型として現実的なバリオン8重項間相互作用の記述を与える京都-新潟クォーク模型(fss2)と同じ位相差を記述できる運動量依存局所なWKB-RGMクォーク模型ポテンシャルを求めることに成功した。これによって、バリオン8重項間相互作用について、直感的にわかりやすいが記述の方法に一貫性を欠いていた中間子交換模型と、記述する上で一貫性を与えるが直感的な理解が難しかったクォーク模型の、両方の長所を取り入れた分析が可能となり、同じクォーク模型の範囲内においてもフレイバー対称性の破れ方が異なる原因はポテンシャルの短距離領域における運動量依存項の取り扱い方に依存していることがわかった。この成果は研究会において発表され、現在関連する論文を執筆中である。今年度は、(1)クォーク間の南部-ゴールドストン・ボソン交換メカニズムによる非中間子弱崩壊ΛN→NNの記述の理論的再構築、(2)これまでに構築してきた強い相互作用模型のさらなる分析、および(3)クォーク模型によるペンタクォークの記述の試みを行った。またストレンジネス+1を持った新粒子であるペンタクォークはここ2,3年で世界的に大いに関心が持たれ、強い相互作用によるKNへの崩壊幅が異常に小さいというこの特異な特徴をも再現できる強い相互作用の構築は、クォーク模型によるハドロンの記述という大きな視点から見ても、根本的重要な課題であるといえる。(1)前年度に構築されたプログラムコードの中身であるところの、核物質中あるいは準現実的原子核内を想定したΛN→NN弱崩壊の崩壊幅の計算に、本研究計画のクォーク間の南部-ゴールドストン・ボゾン交換メカニズムを体系的にどのように組み入れるか、理論面からの再構築を行い、その内容については学会において口頭発表がなされた。これは現在も引き続き行われている。(2)前年度に開発した運動量依存局所的WKB-RGMクォーク模型ポテンシャルを用いて、フレイバー対称性に応じて得られる局所的ポテンシャルの特徴について分析がなされ、研究会において口頭発表された。(3)高エネルギー加速器研究機構の根村英克氏の研究協力を受け、クォーク間の南部-ゴールドストン・ボゾン交換ポテンシャルを仮定した上でクォーク5体系を正確に解くことによるペンタクォークの研究を行った。3クォーク系としてのバリオン質量は再現できるものの、同じ枠組みの範囲内ではペンタクォークの質量を過大評価してしまうという従来の結果を追認した。

この17年度に、これまでに京都・新潟グループによって提唱された強い相互作用を記述する現実的なクォーク模型によるバリオン8重項間相互作用に関する研究成果を総括レビュー論文として仕上げ、現在Progress inParticleand Nuclear Physics誌に投稿中である。とりわけ研究代表者が本研究課題期間内に行ってきたストレンジネス-2以上の系におけるバリオン8重項間の相互作用については、「束縛状態が存在しない」「強い引力と信じられてきたΛΛ相互作用は弱い引力であり、最新の実験データ(長良イベント)を良く説明できる」などの成果を挙げた。また最近、大阪大学核物理研究センターの実験グループによってSPring-8で発見されたペンタクォーク(クォーク5体系の重粒子)の存在確認報告は、本研究課題の根本概念であるクォーク間相互作用の正しい理解に大きな影響を与え、これを受けて17年度は、クォーク間相互作用として閉じ込めポテンシャル、1グルーオン交換ポテンシャル、南部-ゴールドストンボゾン交換ポテンシャルを有効クォーク間相互作用として重粒子の基底状態を正しく記述する模型を構築し、それによって従来からペンタクォークの候補とみなされていたΛ(1405)粒子を3クォーク系および5クォーク系とみなした上でなされたエネルギー計算を比較検討したところ、5クォーク系の方が軽くなる、との結果を得、それを国際会議の場において口頭発表した。
ナノ組織制御により人工磁束ピンニング点を導入した高温超伝導線材の創製

超伝導電力貯蔵装置(SMES)や変圧器にREBCO超伝導線材を応用するためには、磁場下で高い臨界電流(I_c)が必要となる。磁場下で高いI_cを得るために、最も低コスト化が期待される金属有機酸塩堆積(MOD)法により作製し、独自の手法を用いて超電導層内部に等方的な形状を有する磁束ピンニング点(BaZrO_3ナノ粒子)を導入した。また、磁場中超伝導特性と人工磁束ピンニング点の形状、密度等との関係を調べることにより人工磁束ピンニング点と量子化磁束との相互関係を調べた。本研究ではこれまで報告例が少ないBaZrO_3ナノ粒子をMOD法の体積拡散による成長を制御し、世界で初めて膜面方向だけでなく膜厚方向にも均一分散させた。その結果、Y_<1-x>Gd_xBa_2Cu_3O_y+BZO線材は、液体窒素温度、B=5Tにおいてあらゆる磁場印加角度に対して等方的かつ世界最高のI_<c,min>(I_cの最低値)を得ることに成功した。人工磁束ピンニング点と量子化磁束との相互関係を明らかにするため、人工磁束ピンニング点を導入したREBCO線材の磁場中超伝導特性と人工磁束ピンニング点の形状、密度等との関係を調べた。装置としてB=65Tまで磁場発生可能な米国国立ロスアラモス研究所高磁場センターのパルスマグネットを用いて評価した。その結果、人工磁束ピンニング点を導入していないYBCOに比べて、YGdBCO+BZO線材は、高密度かつ等方的なBZOナノ粒子を有するため、65Tという超磁場下においても高い超伝導特性を維持することを世界で初めて確認した。また、YGdBCO+BZO線材は、3次元の人工磁束ピンニング点が有効的に量子化磁束を捕らえ、従来のvortex-glass的振る舞いではなくBose-glass的な振る舞いをすることが確認された。今回の成果より、磁束ピンニング点の次元性の違いによって、量子化磁束の超伝導体内における振る舞いが異なることが明らかになった。高温超伝導体であるREBa_2Cu_3O_y(RE:Y,Gd,などの希土類)超伝導体は、安価かつ無尽蔵に作り出すことが可能な液体窒素を冷媒とする温度下(77K)でも高い超伝導特性を示すため、変圧器、超伝導電力貯蔵装置(SMES)などへの応用が期待されている。これらの応用に用いる場合には、REBCO超伝導線材(金属テープ上に作製したREBCO超伝導薄膜)をソレノイドコイルの形で用いるが、このときREBCO線材にはあらゆる方向から磁場が印加される。磁場下でREBCO線材に電流を流した場合には、磁場の増加に伴い超伝導体内に侵入する量子化磁束の密度が増加し、それらが線材に流れる電流によりローレンツカを受け超伝導体内を移動し、超伝導状態を壊れる事により流れる臨界電流密度(J_c)は磁場の増加とともに減少する。そこで人工的にナノサイズの常伝導体を磁束ピンニング点として導入し高磁場下においてもJ_cの低下を抑えている必要がある。本研究では、磁場印加角度に対して等方的かつ高い臨界電流密度を得るために、最も低コスト化が期待される金属有機酸塩堆積(MOD)法により作製し、独自の手法を用いて超電導層内部に等方的な形状を有する磁束ピンニング点(BaZrO_3ナノ粒子)を導入した。これまで磁束ピンニング点は、パルスレーザ蒸着法によるc軸方向に成長した柱状欠陥導入が主であったが、本研究ではこれまで報告例が少ないBaZrO_3ナノ粒子をMOD法の体積拡散による成長を制御し、世界で初めて膜面方向だけでなく膜厚方向にも均一分散させた。その結果、Y_<1-x>Sm_xBa_2Cu_3O_y+BZO線材は、液体窒素温度、B=1Tにおいてあらゆる磁場印加角度に対して等方的かつ世界最高のJ_<c,min>(J_cの最低値)を得ることに成功した。

装置としてB=65Tまで磁場発生可能な米国国立ロスアラモス研究所高磁場センターのパルスマグネットを用いて評価した。その結果、人工磁束ピンニング点を導入していないYBCOに比べて、YGdBCO+BZO線材は、高密度かつ等方的なBZOナノ粒子を有するため、65Tという超磁場下においても高い超伝導特性を維持することを世界で初めて確認した。また、YGdBCO+BZO線材は、3次元の人工磁束ピンニング点が有効的に量子化磁束を捕らえ、従来のvortex-glass的振る舞いではなくBose-glass的な振る舞いをすることが確認された。今回の成果より、磁束ピンニング点の次元性の違いによって、量子化磁束の超伝導体内における振る舞いが異なることが明らかになった。
リンパ球性漏斗下垂体後葉炎の新規病因自己抗原候補７６ｋＤ蛋白の病態への関与

申請者は最近、プロテオミクス解析などの手法を用いて病態の詳細が未だ不詳であるリンパ球性漏斗下垂体後葉炎(LINH)の新規病因自己抗原候補76kD蛋白を同定した。本研究では、LINHにおける76kD蛋白の自己免疫機序への関与、及び76kD蛋白のバゾプレシン(AVP)分泌機構障害への関与を検討した。76kD蛋白をマウスに免疫し、下垂体の炎症を示唆する所見が得られた。また、マウスES細胞よりAVP産生細胞(ES-AVP細胞)を選択的に分化誘導し、ES-AVP細胞で76kD蛋白を発現が認められ、76kD蛋白のAVP分泌への関与が考えられた。1.リンパ球性漏斗下垂体後葉炎モデルの作成:作成したリコンビナント76kD蛋白を、結核菌の菌体成分を加えたcomplete Freund's adjuvant (CFA)を混合したエマルジョンを作成し、SJL/Jマウスに投与し76kD蛋白免疫動物を作成した。マウス下垂体組織の病理学的検討で、CD3、CD45R陽性のリンパ球、炎症性細胞の浸潤が認められた。また、76kD蛋白で免疫した動物の脾臓から取り出したB細胞とミエローマ細胞を融合させた抗体産生B細胞ハイブリドーマを作出し、培養上清に分泌させた抗体を精製してモノクローナル抗体を得た。2.マウスES細胞よりES-AVP細胞を含む視床下部前駆細胞を選択的に分化誘導し、分散培養も行った。具体的には、ES細胞を分散しembryoid body-like aggregate(胚様体凝集体)を形成させ、無血清培地で浮遊培養し大脳細胞を分化誘導し再凝集過程を急速に行い(SFEBq法)、さらにインスリンなどの増殖因子を除いた培地(growth factor-free chmically defined medium ; gfCDM)を使用することで分化誘導した。このES-AVP細胞培養系で、遺伝子導入によるsiRNAによるノックダウン実験に成功し、76kD蛋白ノックダウンのAVP分泌に対する有意な結果を得た。さらにES-AVP細胞でのAVP小胞に蛍光タンパク質を融合させ、time lapseイメージングでAVP小胞の可視化に成功した。また、全反射蛍光顕微鏡を用いた開口放出解析も可能になった。1.リンパ球性漏斗下垂体後葉炎モデルの作成コムギ胚芽を用いた無細胞翻訳系で、コムギ胚芽発現用ベクターとして開発されたpEU-E01-MCSにHisタグで標識したベクターを構築し、合成したリコンビナント76kD蛋白と結核菌の菌体成分を加えたcomplete Freund's adjuvant (CFA)とを混合しエマルジョンを作成しSJL/Jマウスに投与しリコンビナント76kD蛋白免疫動物を作成した。通常1回目は後肢と反対側そけい部に皮下注射し7日後に反対側に投与する。約14日後に採血しELISA法で抗体価が上昇していることを確認した。マウスを安楽死させ採血とともに下垂体組織を摘出し、切片標本を作製した。マウスES細胞よりSFEBq/gfCDM法を用い、ES-AVP細胞を含む視床下部前駆細胞を選択的に分化誘導し、分散培養も行った。その培養系で、エレクトロポレーション法やリポソーム法を用いた遺伝子導入による76kD蛋白の過剰発現や、siRNAによるノックダウン実験に成功した。また、タンパク質間相互作用をPull-Down Assay、免疫沈降法で解析した。現在76kD蛋白ノックダウンのAVP分泌に対する影響を検討中である。リンパ球性漏斗下垂体後葉炎モデルの作成コムギ胚芽を用いた無細胞翻訳系で、合成したリコンビナント76kD蛋白とcomplete Freund's adjuvant (CFA)とを混合しエマルジョンを作成しSJL/Jマウスに投与しリコンビナント76kD蛋白免疫動物を作成した。約14日後に採血しELISA法で76kD蛋白抗体価が上昇していることを確認した。抗76kD蛋白抗体産生B細胞ハイブリドーマを作出した。下垂体炎組織の免疫組織化学的検討を行い、有意な所見を得ることができた。

その培養系で、遺伝子導入による76kD蛋白の過剰発現や、siRNAによるノックダウン実験に成功した。さらにES-AVP細胞でのAVP小胞に蛍光タンパク質を融合させ、time lapseイメージングでAVP小胞の可視化に成功した。また、全反射蛍光顕微鏡を用いた開口放出解析も可能になり、76kD蛋白の過剰発現や、siRNAによるノックダウンのよるAVP小胞のトラフィキング、開口放出への影響を検討した。また、タンパク質間相互作用をPull-Down Assay、免疫沈降法で解析し76kD蛋白と相互作用する蛋白も同定できた。また、76kD蛋白ノックダウンのAVP分泌に対する影響を検討した。内分泌内科学目標であった、76kD蛋白免疫によってリンパ球性下垂体炎を作成することに成功した。下垂体腫大、リンパ球浸潤が認めれらた。これはヒトのリンパ球性下垂体炎で見られる所見と同様の所見である。この結果より、76kD蛋白がLINHの病態に関与する可能性が考えられた。また、マウスESから分化誘導したAVP細胞培養系において、76kD蛋白がAVP分泌に関与する新たな知見を得た。蛍光蛋白をAVPに融合した発現系において、time-lapse imagingによって76kD蛋白がAVP分泌顆粒の輸送、開口放出に関わっていることを示す所見を得た。1.リンパ球性漏斗下垂体後葉炎モデルの作成コムギ胚芽を用いた無細胞翻訳系で、合成したリコンビナント76kD蛋白とCFAとを混合しエマルジョン作成に成功し、SJL/Jマウスに投与した結果採血し76kD抗体価が上昇していることを確認することが出来た。マウス下垂体組織の免疫組織化学的検討を行っているが、細胞浸潤が認められ、炎症が惹起されている可能性を得ている。マウスES細胞よりSFEBq/gfCDM法を用い、ES-AVP細胞を含む視床下部前駆細胞を選択的に分化誘導し、分散培養も行った。その培養系で、エレクトロポレーション法やリポソーム法を用いた遺伝子導入による76kD蛋白の過剰発現や、siRNAによるノックダウン実験に成功した。また、全反射蛍光顕微鏡を用いた開口放出解析も可能になった。また、タンパク質間相互作用をPull-Down Assay、免疫沈降法で解析した結果、76kD蛋白との結合する蛋白が同定できた。76kD蛋白免疫によるリンパ球性下垂体炎の解析をさらにすすめるために、免疫する76kD蛋白の量、CFAの量など、条件を検討する。リンパ球性下垂体炎の液性免疫機序について検討するため、76kD蛋白モノクローナル抗体をマウスに移入して下垂体炎の評価をする。ES-AVP細胞培養系において、siRNAによるノックダウン実験に成功し、76kD蛋白ノックダウンのAVP分泌に対する有意な結果を得たが、今後rescue実験を行いoff-targetになっていないか、また76kD蛋白と蛋白-蛋白相互作用して開口放出に関与する分子の同定とその機序について検討する。下垂体炎組織の免疫組織学的解析をさらにすすめる。FACSも用いながら、リンパ球のたとえばT細胞については、T細胞CD4+CD25+とTh17など、マクロファージ/ミクログリアについては、サイトカイン、ケモカインなどの発現について解析する。
麻酔薬・鎮痛薬のナトリウムチャネルに対する作用機序及び作用部位の解析

麻酔薬はすべての人に同様な効果を発揮する。その作用機序に関しては様々な議論がなされているが、いまだに明確な答えは出ていない。この十数年は作用部位として膜タンパク質が注目されている。最近では、GABAやグリシン受容体などの抑制性の受容体に加えて、興奮性の受容体やチャネルが注目されている。その中でも、電位依存性ナトリウムチャネル(Naチャネル)やNMDA受容体が、麻酔作用の特に不動化という面で、重要な役割を担っている可能性がある。我々はこれまでに、吸入麻酔薬のNaチャネルに対する影響を解析し報告してきた。更に、Na1.2とNa1.4のサブタイプをそれぞれアフリカツメガエル卵母細胞に発現させてトラマドール、アルファキサロン、ギャバペンチン、デクスメデトミジン等の影響を電気生理学的に解析した。結果、鎮痛薬トラマドールとその代謝物M1に関しては、100μMの濃度において有意な抑制を示した。鎮痛薬ギャバペンチンは10μMでは抑制しなかった。静脈麻酔薬アルファキサロンは臨床濃度において10-20%の抑制を示した。鎮静薬デクスメデトミジンは鎮静作用のみを現す低濃度では全く抑制しなかったが、鎮痛作用が出現してくる高濃度では10%程度の抑制を示した。また、NMDA受容体に関しては、吸入麻酔薬やアルコール類、キセノンの作用部位を639番目のアミノ酸だと特定し報告してきた。更に、デクスメデトミジンに関しては、様々なG蛋白質共役型受容体を用いてその作用を解析し、ムスカリン受容体を抑制することを報告した。今後も引き続きこれらの研究を広げるために、再構築系の実験に加え、培養細胞やスライス標本を用いて、実際の細胞活動に及ぼす影響を観察していく予定である。将来的には、安全で副作用のない麻酔薬や麻酔法の開発の手助けとなることを期待している。電位依存性Na^+チャネル(Na^+チャネル)はニューロンや細胞において活動電位の発生に重要な役割を演じている。近年、吸入麻酔薬などがNa^+チャネルを抑制していることがいくつか報告されており、麻酔鎮痛機序に何らかの影響を及ぼしていると考えられている。我々はこれまでに、吸入麻酔薬がNa^+チャネルを抑制していることを、サブユニット別に詳細に報告してきた。しかし、鎮痛薬や麻酔薬のいくつかはまだそのNa^+チャネルに対する影響が解明されていない。そこで、Na_v1.2とNa_v1.4のサブタイプをそれぞれβサブユニットと共にアフリカツメガエル卵母細胞に発現させて鎮痛薬トラマドールとその代謝物M1、ギャバペンチン、さらには静脈麻酔薬アルファキサロン、鎮静薬デクスメデトミジンの影響を電気生理学的に解析した。その抑制は吸入麻酔薬が臨床濃度で抑制する値とほぼ同程度であった。別の鎮痛薬ギャバペンチンは10μMの濃度では抑制を示さなかった。ステロイド系静脈麻酔薬であるアルファキサロンは臨床濃度において10-20%の抑制を示した。鎮静薬デクスメデトミジンは軽い鎮静作用のみを現す低濃度では全く抑制を示さなかったが、鎮痛作用の現してくる高濃度では10%程度の抑制を示した。現在までに報告した結果では、どの吸入麻酔薬やアルコールでも同程度な抑制を示したが、今回の結果では鎮痛薬や静脈麻酔薬など薬物によってその抑制の程度は様々であるということが分かった。これらの結果より、今後麻酔鎮痛機序にNa^+チャネルがどのような役割を演じているのかを解明する助けとなると考えられる。以上までの内容は現在投稿準備中である。今後は脊髄後根細胞にて、パッチクランプ法やカルシウム画像解析法を用いて実際の細胞活動に及ぼす影響を観察していく。麻酔薬の作用機序に関して、その作用部位として膜タンパク質が注目されてきてから久しい。最近では、GABA受容体などの抑制性の受容体に加えて、興奮性の受容体やチャネルが注目されている。その中でも、電位依存性ナトリウムチャネル(Naチャネル)やN-methyl-D-aspartate(NMDA)受容体が、麻酔作用の特に不動化という面で、重要な役割を担っていると考えられている。我々はこれまでに、鎮痛薬や麻酔薬のNaチャネルに対する影響を解析してきた。Na1.2とNa1.4のサブタイプをそれぞれβサブユニットと共にアフリカツメガエル卵母細胞に発現させて様々な薬物の影響を電気生理学的に解析した。結果、鎮痛薬トラマドールとその代謝物M1、また、ステロイド系静脈麻酔薬であるアルファキサロンに関しては抑制、別の鎮痛薬ギャバペンチンは影響なし、鎮静薬デクスメデトミジンは、鎮痛作用が現れてくる高濃度では抑制を示す結果を得ている。また、NMDA受容体に関しては、吸入麻酔薬やアルコール類、キセノンの作用部位を639番目のアミノ酸だと特定し報告した。更に、その部位はケタミンや亜酸化窒素の作用部位とは異なり、違った機序で抑制していることも示した。今後は脊髄後根神経節細胞にて、パッチクランプ法やカルシウム画像解析法を用いて実際の細胞活動に及ぼす影響を観察していく予定である。今後も、これらの研究を更に深く追求し、麻酔薬の作用機序を少しでも明らかにし、より安全な麻酔方法を確立する手助けとなりたいと考えている。

その作用機序に関しては様々な議論がなされているが、いまだに明確な答えは出ていない。この十数年は作用部位として膜タンパク質が注目されている。最近では、GABAやグリシン受容体などの抑制性の受容体に加えて、興奮性の受容体やチャネルが注目されている。その中でも、電位依存性ナトリウムチャネル(Naチャネル)やNMDA受容体が、麻酔作用の特に不動化という面で、重要な役割を担っている可能性がある。我々はこれまでに、吸入麻酔薬のNaチャネルに対する影響を解析し報告してきた。更に、Na1.2とNa1.4のサブタイプをそれぞれアフリカツメガエル卵母細胞に発現させてトラマドール、アルファキサロン、ギャバペンチン、デクスメデトミジン等の影響を電気生理学的に解析した。結果、鎮痛薬トラマドールとその代謝物M1に関しては、100μMの濃度において有意な抑制を示した。鎮痛薬ギャバペンチンは10μMでは抑制しなかった。静脈麻酔薬アルファキサロンは臨床濃度において10-20%の抑制を示した。鎮静薬デクスメデトミジンは鎮静作用のみを現す低濃度では全く抑制しなかったが、鎮痛作用が出現してくる高濃度では10%程度の抑制を示した。また、NMDA受容体に関しては、吸入麻酔薬やアルコール類、キセノンの作用部位を639番目のアミノ酸だと特定し報告してきた。更に、デクスメデトミジンに関しては、様々なG蛋白質共役型受容体を用いてその作用を解析し、ムスカリン受容体を抑制することを報告した。今後も引き続きこれらの研究を広げるために、再構築系の実験に加え、培養細胞やスライス標本を用いて、実際の細胞活動に及ぼす影響を観察していく予定である。将来的には、安全で副作用のない麻酔薬や麻酔法の開発の手助けとなることを期待している。
古代出土文字史料における書風の研究

本年度は、古代文字史料に関する書風・書体の研究史の整理を行い、7世紀木簡文字集成を行なうことを目標として掲げた。調査はこれに沿って実施したが、特に後者の基礎的研究により重点を置いた。対象として計画段階では飛鳥藤原地域で出土する7世紀8世紀初頭の木簡(藤原宮跡・飛鳥京跡、飛鳥池遺跡など)及び、日本各地域で出している7世紀代の木簡、同時期に属する墨書土器や金石文史料などとしたが、実施段階においては、藤原宮段階の典型的なあり方を示すと考えられる木簡をまず検討して、研究の定点をおくべきと判断したので、藤原宮出土木簡については奈良文化財研究所編『藤原宮木簡一』所収のものを、藤原京出土木簡については、2001年度に奈良文化財研究所の調査で出土した木簡(木簡は大宝初年の一括資料である)を、それぞれ対象としてその資料収集を行なった。その結果、大宝初年前後(7世紀末8世紀初頭)の藤原宮の時期における都での書風の基本的あり方について、大雑把ながら整理することができた。すなわち、2001年度出土の藤原京木簡は、「御名部内親王」木簡のように8世紀的な端正な書体のものもある一方、「石川宮」木簡のように朴訥な線書きの書風もあって、前代の遺風とも田舎的書きぶりとも評価できるものもあり、藤原宮段階の、都での、官人社会にかぎっても、多様な書風を考慮すべきことがわかった。
統計的手法によるコンクリートの凍害におよぼす細孔構造の役割の解析

コンクリートの凍害にはその内部細孔構造が密接に関係し、凍害に影響する細孔径にその限界のあることが知られていたが、これまで明確な限界値を得るには至っていない。本研究ではコンクリートおよび硬化セメントペーストを用いた実験で得られた耐凍害性と細孔径分布との関係を統計的に解析し、その影響する細孔径の下限が通常の凍結融解試験の条件では200Å程度、より温度が低下する条件では微小径側に移動することを明らかにした。この結果は、この細孔径を下まわる微小径の細孔中の水分が凍結不能状態にあることを示唆し、凍害のメカニズムにこれまで考慮されてきた融点降下の理論のほか、過冷却の機構も考慮する必要のあることを意味している。コンクリ-トの細孔構造と耐凍害性の関係を、その基本的な組成である硬化したセメントペ-ストについて検討する試みは、これまでにある程度の成果を得ていると判断し、本年度の研究の主力は、コンクリ-トを直接対象とした実験、特に低水セメント比の高強度コンクリ-トについての実験においた。この結果、コンクリ-トでは硬化セメントペ-ストで見られたような低水セメント比化による著しい耐凍害性の向上が明確とはいえず、コンクリ-トとすることによって新たに加わる要因が細孔構造と凍害の関係に大きく影響していることがうかがわれた。この影響について、現段階では明確な解答は得られていないが、骨材との界面の重要性を示唆する結果も得られており、次年度の研究では、骨材界面をもつ試験体を中心に、主として水分の凍結の視点からの実験を追加する予定である。電気抵抗の変化を自動的に測定する装置を開発し、水分凍結にともなう抵抗値の変化から高強度コンクリ-ト中の水分の凍結量を求める試みを行った。この実験では、極めて低水セメント比のコンクリ-ト中の水分が凍結しにくい状態にあることが示された。凍害に関する統計解析は、温度要因との関係を求める目的で実施した。この結果、凍結条件のうちで、凍結時の最低温度が耐凍害性に重要なことが明らかとなり、これらの成果をもとに、自然環境の条件を凍結融解試験に対応させること、また地域の凍害の危険性を凍結融解試験の条件で表現させる見通しを得た。
オートファゴソーム分離膜の起源とその性質に関する研究

自食作用は細胞の重要な生命活動の一つであるが,多くのことがまだ解明されていない。この研究は自食作用の過程を明かにする目的で行なわれた。薬物投与により増殖したペルオキシソームが正常数に復帰する過程にロイペプチンを作用させると,肝細胞に自食胞の蓄積がおこる。ロイペプチン投与後,20分には細胞小器官を取り囲んで迷入する膜が現われる。電子顕微鏡観察からこの膜が自食胞を形成することが判明した。この膜を自食胞分離膜と呼ぶことにし,その形態的特徴を検討すると共にその性質を酵素細胞化学的および免疫細胞化学的に検索して次の結果を得た。分離膜は間に槽のある二層構造をもち小胞体と類似しているが,槽の幅が狭い。自由端はしばしば粗面小胞体に連続している。酵素細胞化学的には各細胞小器官のマーカー酵素のうち小胞体のもののみが分離膜に検出された。免疫細胞化学的にも分離膜は小胞体の酵素に陽性であった。これらの結果は自食胞を形成する分離膜は小胞体膜に由来することを示す。次に,初期自食胞がリソソーム酵素や膜蛋白をどのように獲得するのかが検討された。ロイペプチン投与後40分や60分の肝細胞をリソソーム酵素や膜蛋白ついて免疫細胞化学的染色すると,反応陰性の自食胞が反応陽性のリソソーム顆粒と融合している像が多数見られた。これらの結果は自食胞ははじめリソソーム酵素を持っていないが,既存のリソソームと融合することによりその酵素や膜蛋白を獲得することを示している。以上の結果から自食胞を形成する分離膜は小胞体に起源し,初期の自食胞はリソソームの性質を持っていないが,やがてリソソームと融合して後期自食胞(自食リソソーム)となり,取り込んだものの消化を起こると結論される。フタル酸ジオクチル投与により増殖し肝ペルオキシソ-ムの正常への復帰過程にロイペプチンを作用させると、多数のオ-トファゴソ-ムが蓄積する。この実験系を用いてオ-トファゴソ-ムの形成と標的オルガネラを取り囲む分離膜の起源について検討し、以下の知見を得た。【形態学的知見】(1)ロイペプチン注射後20分、肝細胞にペルオキシソ-ムを取り囲む多数の二重構造の膜(分離膜)が出現する。その終端は粗面小胞体や滑面小胞体に直接連続している。(2)分離膜の出現にさきがけてペルオキシソ-ムを取り囲む有窓性の滑面小胞体が現われるが、分離膜の出現と共に消失する。これは分離膜が滑面小胞体の窓が閉じることによって形成されるものと思われる。(3)初期オ-トファゴソ-ムの二重膜の内膜は、はじめ狭められていた外膜との間隙が拡大してから消失する。【酵素細胞化学的知見】(1)分離膜は小胞体のマ-カ-酵素には陽性であるが、他のオルガネラのマ-カ-酵素群には陰性である。(2)初期のオ-トファゴソ-ムは酸ホスファタ-ゼに対して陰性であるが、時間を経るにつれて陽性になる。【免疫電子顕微鏡学的知見】(1)分離膜および初期のオ-トファゴソ-ム膜はリソソ-ム膜蛋白を持っていない。しかし、時間を経るにつれてそれを獲得する。(2)リソソ-ムのプロテア-