hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
高次カ-効果を用いた緩和スペクトロスコピーによる高分子溶液系のダイナミクスの研究

低電場下で生ずる複屈折は電場強度の2乗に比例するが、(低次kerr効果)、高電場下ではより高次の依存性(高次kerr効果)を示す。これらの効果は時間的に変化する電場下では一般に時間遅れを伴う複屈折緩和応答(動的kerr効果)として検出される。本研究では高次の動的kerr効果が高分子溶液系の誘電的な動的挙動に関与する種々のミクロな運動過程を極めて敏感に反映する点に着目して、高次動的kerr効果の広帯域・高感度検出装置を開発し、さらにこれを典型的な高分子溶液系に適用することによって高分子の電気的ダイナミクスの詳細を明らかにした。1.周波数域における高次動的kerr効果の測定装置の開発角周波数ωの正弦波高電場を印加したときの高次動的kerr応答(複屈折応答)をωの広い範囲で検出するために、複屈折光学系、高電圧信号発生系、高速の信号取り込み・解析系からなる測定システムの開発を行なった。このシステムでは、電場の繰り返し印加によって生ずる高次動的kerr応答はデジタルストレージオシロスコープでデジタル化され加算平均された後、パーソナルコンビュータに転送されFFTアルゴリズムにより種々の周波数成分に分離検出される。検出された高次動的kerr応答の各成分のω依存性は種々のモデルを用いたシミュレーションにより解析される。2.高分子溶液系における高次動的kerr効果の測定(1)新しい導電性高分子として注目されているポリジアセチレンの貧溶媒系(棒状高分子の準濃厚系)の高次動的kerr効果の測定から、電気分極機構、絡み合い相互作用、分子会合などについての新しい有用な情報が得られた。(2)各種の生体高分子のモデル系としての合成高分子イオン水溶液系における高次動的kerr応答の測定・解析から、多電荷系特有の電荷ゆらぎのダイナミクスの分子的機構が明らかにされた。
血管の細胞生物学的、分子生物学的ならびに代謝学的研究

総括班の企画としての遺伝子工学的アプローチ(中西重忠総括班員)は、既に第2年度において所期の目標をほぼ達成したが、その後も注目すべき成果を挙げている。各計画班の成果は以下に概括する。第1班(室田誠逸班長)は、内皮細胞の増殖を促す因子及び条件について検討し、平滑筋の方からも内皮に強い影響を与えることを確認した。第2班(永井克孝班長)は、動脈硬化発症に関与するリポ蛋白質の役割と、初期病巣として泡沫細胞形成におけるマクロファージの役割に関する研究において、注目すべき成果をあげた。第3班(野々村禎昭班長)においては、血管平滑筋そのものについての研究が軌道に乗り、収縮蛋白を中心に、代謝物質と関係づけながら、立体的多角的研究が行われた。第4班(平則夫班長)は、現在汎用されている細胞内Ca濃度測定法に徹底的な吟味を加え、その基盤の上に血管平滑筋細胞内におけるCaイオンの動態を血管作動物質との関係において検討した。第5班(山野俊雄班長)は、レニン・アンギオテンシン系、ANPなどの血管作動ペプタイドを、血管系全体の立場から吟味し、他の作動物質との関連を明らかにした。第6班(多田道彦班長)は、血流の問題は、動力学的な立場だけからでなく、血管攣縮、血栓形成の観点からも重要であることを明らかにした。第7班(中村元臣班長)は、血管系研究に必要な種々の新しいモデルを作成、研究者に提供した。以上の成果から得られる一つの結論は、血管内皮細胞と平滑筋細胞との間には緊密な連関があり、両者を統合した新しい概念が必要だということである。なお班員を中心として2つの公開シンポジウム、「血管平滑筋研究の進展」、「血管作動ペプチド因子研究の進歩」を開催、外部から多数の参加者を得た。
リニアコライダーを用いたヒグス粒子精密測定と質量起源の探究

この研究ではLCにおけるヒグス物理の精密測定を実現するため、ヒグス粒子解析のベーシック・プラットフォームとなる解析ツールの開発を行うとともに、この解析ツールを用いたシミュレーション解析を通して、LCを用いてどこまでヒグス物理の精密測定が出来るか検証を行うのが主たる目的である。1.日本で開発されてきたファインマン振幅自動計算システム(GRACE)のアルゴリズムが改良され,グラフ間を最適化して計算できるようになり,終状態6体の多重フェルミオン生成過程を完全計算するための全ファインマン振幅を生成することができた。またこれまでのヒグス自己結合をみるための終状態4体のニュートリノペア+ダブル・ヒグス粒子生成におけるループ計算の計算も遂行しできており、LCのエネルギーフロンテア領域においてはこのような高次補正の理論計算が必要であることを示している。2.超対称性理論におけるヒグス粒子の探索もLCにおいて重要である。GRACEシステムでは自己検査可能な1ループシステムが完成し、チャージーノ粒子の2体および3体崩壊のループ補正計算を示した。3.LCのようなエネルギーフロンティア領域では、高次補正の理論計算が必要であるが、その理論シミュレーションを行うためには、高精度の計算が要求されることがわかってきている。これは極めて1複雑なループ積分や運動学写像の理論式を高精度で計算する必要がある。このためGRACEシステムEにおける高精度計算(4倍精度等)についてその問題を提起し、国際ワークショップ(ACAT05)で発表した。4.GRACEシステムの数式処理の効率化を図るためにFORMという数式処理を使うことが試された。数式処理時間および数値計算時間の効率化が図れたことを確認した。(1)日本で開発されてきたファインマン振幅自動計算システム(GRACE)のアルゴリズムが改良され,グラフ間を最適化して計算できるようになり,終状態6体の多重フェルミオン生成過程を完全計算するための全ファインマン振幅を生成することができた。効率のよいジェネレータとするには運動学写像の研究について行い、バックグラウンドとして重要なニュートリノペア+ダブルBクォークペア生成(終状態6体)の計算を遂行し、途中経過を国際ワークショップ(LCWS06)で発表していた。またこれまでのヒグス自己結合をみるための終状態4体のニュートリノペア+ダブル・ヒグス粒子生成における1ループ計算の計算も遂行してきており、LCのエネルギーフロンテア領域においてはこのような高次補正の理論計算が必要であることを示している。(2)超対照性理論におけるヒグス粒子の探索もLCにおいて重要である。GRACEシステムでは自己検査可能な1ループシステムが完成し、国際ワークショップ(RADCOR05)で発表した。(3)LCのようなエネルギーフロンティア領域では、高次補正の理論計算が必要であるが、その理論シミュレーションを行うためには、高精度の計算が要求されることがわかってきている。これは極めて複雑なループ積分や運動学写像の理論式を高精度で計算する必要がある。このためGRACEシステムにおける高精度計算(4倍精度等)についてその問題を提起し、国際ワークショップ(ACAT05)で発表した。

この結果をもちいてヒグス解析で重要なニュートリノペア+ダブルBクォークペア生成(終状態6体)の計算を遂行し、その結果を国際ワークショップ(ACFA05)で発表した。またヒグス自己結合をみるために不可欠な終状態4体のニュートリノペア+ダブル・ヒグス粒子生成における1ループ計算の計算を世界に先駆けておこなた。これらの結果についても国際ワークショップ(LCWS05)で発表した。(2)超対照性理論におけるヒグス粒子の探索もLCにおいて重要である。GRACEシステムでは自己検査可能な1ループシステムが完成し、国際ワークショップ(RADCOR05、LCWS06)で発表した。(3)LCのようなエネルギーフロンティア領域では、高次補正の理論計算が必要であるが、その理論シミュレーションを行うためには、高精度の計算が要求されることがわかってきている。このためGRACEシステムにおける高精度計算(8倍精度等)についてその問題を提起し、研究を進めている。またファインマン積分の数値解析にむけて新しい計算手法の開発を推し進めている。
レプリカ・セム法による極東地域先史時代の植物栽培化過程の実証的研究

日本の考古学において、縄文時代の農耕の存否問題は古くから議論され、今でも論争中の課題である。この混乱の根底には、確実な栽培植物が存在しなかったという研究上の制約があった。我々は、この問題を解決するために、土器中に残る植物種子や昆虫の痕跡(土器圧痕)を検出することで解決しようと考えた。研究期間内に、日本列島の縄文時代弥生時代171遺跡、海外の新石器時代9遺跡において圧痕調査(約400, 000点の土器)を実施し、多種・多様な栽培植物種子や貯蔵食物害虫(総数552点)を検出した。また、圧痕法の学問的定立のための方法論的整備を行った。その結果、まだ問題点は残るものの、縄文時代の栽培植物の実態と問題点を明らかにすることができた。(1)レプリカ・セム法を用いた縄文時代の栽培植物や家屋害虫の研究を全国展開する。比較資料として、極東アジア地域の1司時代の栽培植物についても調査・研究を行う。これにより、縄文時代の植物栽培化のプロセスと渡来栽培植物の起源と経路が明らかになる。(2)レプリカ・セム法の古民族植物学における学問的位置について検討を加える。本年度は、縄文から弥生の遺跡出土土器の金国的な調査を行い、それに加え各研究者による国内・国際学会での研究報告や学術論文の刊行、共同研究会の開催を通じて各自の研究成果を発表した。1.研究会の開催2008年7月26・27日に研究打ち合わせ会議(熊本大学)、2009年3月7・8日に第5回九州古代種子研究会(熊本大学)を開催し、併せて昨年度の科研成果報告会を公開で行った。13.国内調査(1)種子分析:研究代表者の小畑、協力者の山田・椿坂、佐々木は遺跡出土植物資料を中心に、研究分担者の百原・那須らは現生植物資料を中心にそれぞれ分析を行い、植物同定の研究を進めた。(2)レプリカ法による土器圧痕調査が行われている。作成したレプリかは主に熊本大学で走査電子顕微鏡による観察・同定作業を行っている。(3)土器胎土プラント・オパール分析:研究分担者の宇田津が2009年2月に、圧痕とプラント・オパールとの関連を調査するため、コクゾウムシの圧痕が検出された土器片数点の分析を行った。(4)X線CTによる土器分析:小畑が2009年1月(熊本大学工学部)と2月(北海道大学工学部)に、圧痕研究の新手法開発のため、各機関の協力を得て試験的にX線CTによる土器内部分析を行った。4.海外調査小畑が2009年12月に韓国漢江文化財研究所で中山洞遺跡出土土器の圧痕調査を行った。昨年度に続いて、縄文弥生時代遺跡を中心に遺跡出土土器の全国的な圧痕調査を行い、各研究者による国内・国際学会での研究報告や学術論文の刊行を行った。1、研究会の開催2009年6月13日に土器・圧痕検討会(福岡市埋蔵文化財センター)、2009年11月6-8日に熊本大学で開催された第24回日本植生史学会・第6回九州古代種子研究会に併せて科研成果公開報告会、2010年2月27・28日に科研成果報告書作成の打ち合わせ会議(千葉大学)を行った。2、講演・研究発表小畑が「台湾大学人類学科創設60周年記念国際シンポジウム」2009(台北市)、高宮が「Society for American Archaeology」2009(Vietnam)などの国際学会で、宮ノ下は「日本家屋害虫学会」2010(東京農大)、那須は「日本植生史学会」2009(熊本大学)、宇田津は「日本文化財科学会」2009(名古屋大)、中山・中沢は「中部古代種子研究会」2009(岡谷市)など国内の各学会で講演・発表を行った。3、調査(1)種子分析:小畑はモンゴル共和国アウラガ遺跡出土種子調査を行った。また、山田・椿坂・佐々木らは遺跡出土資料、百原・那須らは現生植物資料を中心にそれぞれ分析を行い、植物同定マニュアル作成のための研究を進めた。(2)レプリカ法による土器圧痕調査:研究分担者・協力者らが東北、関東、北睦・信越、東海、近畿、中国、九州、沖縄の国内各地域で、海外では小畑が中華民国台北市・台南市で新石器鉄器時代の土器圧痕調査を行った。(3)土器胎土プラント・オパール分析:宇田津が熊本県大矢遺跡の土器についてプラント・オパール分析を行った。

(4)X線CTによる土器分析:小畑が熊本大学にてX線CTよる土器内部分析を行った。本年度の調査研究は、植物・昆虫圧痕の検出とともに、種子同定基準作りのための作業(百原)、プラントオパールによる縄文時代イネ資料(熊本県大矢遺跡)の検証(宇田津)を行った。土器圧痕調査の成果は以下のとおりである。(1)世界最古の家屋害虫コクゾウムシ圧痕の発見と公開鹿児島県西之表市三本松遺跡において縄文時代早期(10500年前)のコクゾウムシ圧痕を発見し、論文として米科学誌PLoS ONEに発表(小畑・真邉)。(2)沖縄最古のイネおよびキビ(?)の圧痕を検出沖縄県名護市屋部前田原貝塚の土器から貝塚時代後期の沖縄最古のイネとキビ資料を検出した(高宮)。(3)韓国最古のキビ検出大韓民国釜山市東三洞貝塚出土の隆起文土器よりキビ圧痕を検出し、現在検討中である(小畑・真邉)。(4)縄文後期弥生時代早期の穀物・貯穀害虫の発見岡山県の縄文後期中葉でツルマメ(百間川沢田遺跡)、突帯文期にササゲ属アズキ(津島岡大6次)・イネ(百間川沢田遺跡・上東中嶋遺跡)を確認(山本)。鹿児島県曽於市の諸遺跡の土器から縄文時代後期弥生早期のコクゾウムシ・イネ・ダイズなどを検出。鹿児島県さつま町水天向遺跡(縄文後期末)よりイネ圧痕を検出した。このほか、山形県・宮城県・岩手県・札幌市などで縄文晩期弥生・続縄文時代の土器(高瀬)、静岡県・愛知県の縄文晩期土器(丑野)、岡山県の縄文時代後期前葉晩期末葉・弥生時代早期土器(山本)の圧痕調査を実施した。日本列島における大陸系穀物の流入時期を確定するために、資料汚染のない年代的に確実な資料を提供する「圧痕法」を用いて、縄文弥生前期の栽培関連資料を確実なものとし周辺諸国との比較を行うというのが本研究の主目的であった。以下のような4点の成果を得た。1.圧痕法で得られた縄文後半弥生前半の穀物資料は、ほぼ全国的な圧痕調査により、縄文晩期末弥生初頭に、朝鮮半島の青銅器前期中期の複合的な作物栽培をもつ農耕文化がセットとして移入された姿を示した。これは縄文後期後半におけるイネの存在をまったく否定するものではないが、それがきわめて小規模であり、生業に占める割合が低かったことを示している。また、この時期は土地や気候条件に応じて、畠作の比重が高い場合があり、「弥生時代の拡散=稲作の伝播」という図式ではなく、地域ごとの選択的受容によって多様な栽培形態があったことを立証した。2.朝鮮半島最古のキビ・アワ圧痕を検出し、朝鮮半島南部における華北型の雑穀農耕が既存説より1500年ほど遡ることを立証した。これは中国東北部や沿海州などの新石器文化においても再検証が必要であることを喚起する事例である。また、日本の圧痕例からみて、この華北型雑穀農耕の主栽培穀物であるアワ・キビは同時期に日本列島に入ってきていない可能性が高くなった。3.琉球列島の栽培穀物の流入時期を土器圧痕によって10世紀ごろと想定した。これはこれまで炭化穀物で証明されていたが、これが土器圧痕によって検証できたことは、今後、当地域においても本手法によってさらに古い資料を検出できる可能性を示したといえる。4.稲作とともに伝来したと考えられてきたコクゾウムシは、鹿児島県三本松遺跡での1万年を遡る事例の検出とその後の各地での調査によって、貯蔵堅果類を加害した家屋害虫であり、イネ伝来とは無関係である可能性がさらに強くなった。
哺乳小動物の全胎児培養法による先天異常発現率の性差の検討

ヒトの先天異常の出現頻度には、男女差のあるものが多い。しかし、そのメカニズムについて解明しようとした試みはあまりない。そこで、我々は、最近開発した羊膜細胞による妊娠中期での胎児の性別診断法および哺乳小動物の全胎児培養法を用いて、既知の僅奇形物質にたいする雌雄胎児の反応性の違いについて検討している。本粘土は、これまでに、母体のビオチン欠乏状態がマウス胎児の発育・分化状態にどのような影響を及ぼすかを妊娠中期で観察し、マウスの全胎児培養法を用いて先天異常発現率の性差をみるために、どのような僅奇形物質かじ効果的かを検討した。生後8-12週齢のICR雌マウスを雄と同居させ、妊娠動物を得た。妊娠期間忠これらの動物にビオチン欠乏飼料を与えた。妊娠12.0日および15.0日に開腹し、胎児の体重や体長を測定した後、肢芽および二次口蓋突起の分化状態を形態学的および組織学的に観察した。マウス胎児の発育および器官の分化状態では、対照群にくらべ、ビオチン欠乏群では妊娠12.0日において既に遅れがみられていた。また、対照群では、胎児発育・分化の雌雄糖差が認められたが、ビオチン欠乏群では、固体によって影響の程度が異なり、雌雄間で相違はみられなくなった。なお、妊娠12.0日のビオチン欠乏胎児において口蓋突起原基の間葉細胞数に減少がみられたが、雌雄差があるか否か現在検討している。今後、僅奇形物質として、ビオチン無添加培養液(ビオチン欠乏ラットの血清あるいはアビジン添加培養液)を用いて、妊娠8日目および妊娠10日目のマウス培養胎児への影響を、肢芽および口蓋突起の細胞増殖を指標として、雄および雌胎児で比較検討する予定である。
多核錯体の粘土ナノシート上での双安定化を利用した近赤外線吸収と透過のスイッチング

本研究では、太陽光中の近赤外線を有効利用するために、状況に応じて近赤外線吸収と透過を切り替え可能な「外場応答型の近赤外線吸収材料の創製」を目的とした。そのために、(1)酸化還元に応じて近赤外線吸収のオンオフが可能な材料開発、(2)材料の酸化体を粘土鉱物と複合化することでの安定化、について検討した。前者では、RuO6型の配位構造をもつ金属錯体に着目した。種々のトロポロン誘導体を配位子とするルテニウム(III)錯体にを合成し、その電気化学および分光電気化学測定を行った。結果として、トロポロン配位子の共役系を伸ばした場合に、一電子酸化体が近赤外吸収を示すことを明らかにした。一般にトリスキレート錯体では、中心金属を介した配位子間の電子的相互作用は弱いとされる。一方、今回合成した錯体では、複数の配位子間の電子的な相互作用が強く確認された。比較のために、[Ru(acac)3]誘導体を各種合成し各種検討を行ったが、これらでは酸化体での顕著な近赤外線吸収は確認できなかった。そのため、トロポロン配位子がノンイノセントな挙動を示したと考えている。一方、粘土表面での規則的な配列化を目指して、金属錯体への長鎖アルキル鎖の導入も行った。この場合、[Ru(acac)3]誘導体では、液晶相が発現する現象を偶然に見出したが、粘土表面への吸着への効果については、明らかにできなかった。そこで、単純な系として[Ru(acac)3]の酸化体を粘土表面に吸着させることを試みた。条件を精査した結果、酸化剤にCANを用いた場合に、酸化体が粘土に吸着し、少なくとも1週間は安定に存在することを、XRD及びATR測定より確認できた。まだ自在なスイッチングとは言えない段階であるが、金属錯体の酸化体をアニオン性の粘土表面で安定化するという方法論の確立に目処をつけることができた。太陽光の有効活用は、化学分野が総力を挙げて取り組むべき最も挑戦的な課題と言える。本研究では、太陽光中の近赤外線を有効利用するために、状況に応じて近赤外線吸収と透過を切り替え可能な「外場応答型の近赤外線吸収材料の創製」を目的としている。そのために、(1)酸化還元に応じて近赤外線吸収のオンオフが可能な材料、(2)粘土鉱物と(1)の複合化による材料の安定化を達成する必要がある。本年度は、近赤外線吸収と透過のスイッチングが可能な材料としてルテニウム金属錯体の開発を行った。種々のトロポロン誘導体を配位子とするルテニウム(III)錯体を合成し、その電気化学および分光電気化学測定を行った。結果として、トロポロン配位子の共役系を伸ばした場合に、一電子酸化体が近赤外吸収を示すことがわかった。一方、今回合成した一連のルテニウム錯体では、複数の配位子上のpi軌道が、中心金属のd軌道を介して共役する様子が顕著に見られた。すなわち、錯体全体を一種のpi拡張系としてみなすことが出来る。これは、トロポロン配位子がノンイノセントな挙動をもつためだと考えている。また、粘土表面への固定化に向けて、錯体に長鎖アルキル鎖を導入も試みた。錯体が一種の界面活性剤として機能し、リオトロピック液晶性を持てば、水溶液中で粘土への固定化が可能になると考えた。現状、アルキル鎖導入は低収率に留まっている。2018年度は、収率向上を図りつつ、粘土への固定化を行い、近赤外線吸収のスイッチングのを検討する。酸化還元に応じて近赤外線吸収のオンオフが可能な材料として、ルテニウム錯体の新規合成を行った。トリスキレート錯体である[Ru(trop)3](Htrop=tropolone)にpi共役系を持つ置換基を導入し、CV測定や分光電気化学測定を行うことで錯体の電気化学的な挙動を調べた。測定の結果、酸化状態の錯体のΔEの値や波数が小さくなった。これは、[Ru(trop)3]にπ共役系を持つ置換基を導入することで錯体のHOMO-LUMOギャップが小さくなり、中心金属を介した配位子間の電子的な相互作用が起きていると示唆された。さらにそのHOMOは、中心金属を介して錯体全体に非局在化していることが示唆された。近赤外線吸収材料の効率合成には、配位子間の相互作用を明らかにすることが必須だと考え、3つのtrop配位子へ系統的にエチニルベンゼン、エチニルトリメチルシリルを導入し、電気化学的測定を行った。結果、確かに1つの配位子のpi拡張が錯体全体の近赤外線吸収に影響を与え、[Ru(trop)3]全体が一種のpi共役系として働くことが明らかとなった。さらに、錯体の粘土表面への固定を促進するために、すでに導入してあるアルキン部位へHuisgen反応を利用して、長鎖アルキル鎖の導入を試みた。

アルキルベンゼンの導入は成功したものの、アジドの調製にとまどり、粘土への固定化に最適な官能基の選定は完了していない。本研究では、太陽光中の近赤外線を有効利用するために、状況に応じて近赤外線吸収と透過を切り替え可能な「外場応答型の近赤外線吸収材料の創製」を目的とした。そのために、(1)酸化還元に応じて近赤外線吸収のオンオフが可能な材料開発、(2)材料の酸化体を粘土鉱物と複合化することでの安定化、について検討した。前者では、RuO6型の配位構造をもつ金属錯体に着目した。種々のトロポロン誘導体を配位子とするルテニウム(III)錯体にを合成し、その電気化学および分光電気化学測定を行った。結果として、トロポロン配位子の共役系を伸ばした場合に、一電子酸化体が近赤外吸収を示すことを明らかにした。一般にトリスキレート錯体では、中心金属を介した配位子間の電子的相互作用は弱いとされる。一方、今回合成した錯体では、複数の配位子間の電子的な相互作用が強く確認された。比較のために、[Ru(acac)3]誘導体を各種合成し各種検討を行ったが、これらでは酸化体での顕著な近赤外線吸収は確認できなかった。そのため、トロポロン配位子がノンイノセントな挙動を示したと考えている。一方、粘土表面での規則的な配列化を目指して、金属錯体への長鎖アルキル鎖の導入も行った。この場合、[Ru(acac)3]誘導体では、液晶相が発現する現象を偶然に見出したが、粘土表面への吸着への効果については、明らかにできなかった。そこで、単純な系として[Ru(acac)3]の酸化体を粘土表面に吸着させることを試みた。条件を精査した結果、酸化剤にCANを用いた場合に、酸化体が粘土に吸着し、少なくとも1週間は安定に存在することを、XRD及びATR測定より確認できた。まだ自在なスイッチングとは言えない段階であるが、金属錯体の酸化体をアニオン性の粘土表面で安定化するという方法論の確立に目処をつけることができた。初年度の目的とした酸化還元活性なルテニウム錯体の開発は概ね終了したものの、粘土への固定化に有効と考えた、末端にカチオン部位をもつ長鎖アルキル鎖の導入を今後行う必要がある。アジド調製に予想以上に時間を要したことから、2018年度は市販アジドを利用するほか、中間体の精製にHPLCを活用したいと考えている。そこで2018年度にHPLCを新規導入する。合成段階での研究速度を加速させた後、リオトロピック液晶性の付与、粘土への固定化、近赤外線吸収のスイッチング等の残りの課題を達成してしたいと考えている。少額の残金が残ったが、必要な試薬を購入する金額には不足していた。2018年度分と併せて使用する。
高強度レーザの対向照射による高効率プラズマ加熱の実証

高強度レーザーを照射することで実現される高エネルギー密度状態は、圧力10ギガバールを超える恒星惑星中心の物性及び慣性核融合プラズマの研究基盤である。超高強度レーザーをプラズマへ対向照射すると、対向高速電子流による2流体ワイベル不安定性が生じ、プラズマ中にメガガウス級の強磁場が励起され、10%以上の高い加熱効率でプラズマが加熱されることを先行研究で明らかにした(森他, PRL2016)。本研究では、先行研究を発展させ、これまで体系的に明らかにされていない対向照射特有のレーザープラズマ相互作用及びエネルギー輸送を実験を中心に解明し、超高強度レーザーからプラズマへの加熱効率を探る。
進行子宮頚癌に対する動注化学療法の先行指標としての癌抑制遺伝子の研究

研究計画の達成ーp53変異遺伝子:手術前治療として動注化学療法を目的に、当科を受診する子宮頚癌患者を対象とし、初診時と初回TACE(transcatheter arterial chemoembolization,動脈化学塞栓術)施行3週間後にBiopsyを行い、-80°Cに速やかに保存した。ホルマリン固定標本にH&E染色を施行し、採取したサンプルの少なくとも70%以上が癌細胞であることを確認した。脱パラ処理を行った検体からDNAを抽出し、PCR法によってDNAを増幅し、SSCP(single strand conformation polymorphism)法でp53のexon5から8の変異遺伝子の存在の有無を検出した。SSCP解析で検出した変異の同定は、PCR-SSCPの時に用いたプライマーで再度PCRで増幅後サイクルシークエンシングを行い、ポリアクリルアミドゲル電気泳動で異なる異動度を検出した。その結果、p53変異遺伝子発現率は10%で、動注化学療法の抗腫瘍効果には関与しなかった。平成11年度の研究の評価(1)研究計画の達成-p53変異遺伝子:手術前治療として動注化学療法を目的に、当科を受信する子宮頚癌患者を対象とし、初診時と初回TACE(transcatheter arterial chemoembolization,動脈化学塞栓術)施行3週間後にBiopsyを行い、-80°Cに速やかに保存した。脱パラ処理を行った検体からDNAを抽出し、PCR法によってDNAを増幅し、SSCP (single strand conformation polymorphism)法でp53のexon5から8の変異遺伝子の存在の有無を検出した。
ポストHIP法による正方晶ジルコニアの組織制御と熱安定性

ポストHIP法により、正方晶ジルコニア多結晶体(IZP)の微細組織制御を行い、正方晶から単斜晶への相転移の際の化学自由エネルギ-変化ひずみ自由エネルギ-変化および表面自由エネルギ-変化を制御することにより、TZPの熱安定性を向上させるとともに、試料中の欠陥サイズを制御することにより、アニ-ルによる強度劣化を受けず、熱衝撃抵抗の高い安定性に優れ、破壊強度と破壊靭性に優れたTZPを作成するための基礎的研究を行った。イットリア固溶正方晶ジルコニア多結晶体(YーIZP)、YーTZPにセリアを固溶させた(Y、CeーTZP)およびYーTZPと(Y、CeーTZP)にAl_2O_3粒子を分散させた複合体とセリア固溶正方晶ジルコニア多結晶体(CeーTZP)および(CeーTZP)にAl_2O_3粒子を分散させた複合体など、種々のTZP茎セラミックスを空気中14001500°Cで10時間焼結し、一部の焼結体については、100150MPa、13001600°Cで1時間ポストHIP処理を行った。(YーTZP)の熱安定性はセリアの固溶およびAl_2O_3の分散により改善され、特にセリアを12モルパ-セント固溶すると相転移による熱劣化が完全に抑制された。(YーTZP)へセリアを固溶すると焼結性が低下し、粒径が大きくなったがAl_2O_3分散で粒成長が抑制され、ポストHIP処理すると、粒成長を起こすことなくち密化が進行し、焼結体の特性が向上した。(CeーTZP)/Al_2O_3複合体は易焼結性であり、空気中の常圧焼結により相対密度が96パ-セント以上となり、ポストHIP処理により、ほぼ理論密度までち密化でき熱安定性と機械的性質に優れたセラミックスが作成できた。セラミックス仮焼結体をHIP処理するポストHIP法は、粒成長を進行させることなく試料をち密化できることから、試粒中の欠陥サイズを減少することができ、セラミックスの微細組織制御に適した焼結法であり、焼結体の熱安定性と機械的性質の向が可能であることがわかった。正法晶ジルコニアの機械的性質と熱安定性を改善することを目的として、イットリア固溶正法晶ジルコニア(Y-TZP)にCeO_2を固溶するとともに、Al_2O_3を分散した複合セラミックス〔(Y、Ce)-TZP/Al_2O_3〕およびセリア固溶正法晶ジルコニア(Ce-TZP)にAl_2O_3を分散した複合セラミックス〔Ce-TZP/Al_2O_3〕を空気中、1450°Cで10hr間常圧焼結し、作成した。また焼結体をさらに95vol%Ar/5vol%O_2混合ガス雰囲気下、1450°C、100MPaで1hr HIP処理し、微細構造および機械的性質におよぼす影響について調べた。

Y-TZPへのCeO_2の固溶では、ち密化は抑制され、ジルコニアの粒成長が促進されるとともに、大きな空孔が生成され、熱安定性は向上したが、機械的性質が劣化した。一方、ジルコニアセラミックスへのAl_2O_3の分散では、ジルコニアの粒成長が抑制され、ち密化が促進されたことから機械的性質を改善することができた。〔(Y、Ce)-TZP/Al_2O_3〕およびCe-TZP/Al_2O_3焼結体は、いずれもAr-O_2混合ガス雰囲気下でHIP処理すると、ジルコニアの粒成長を起こすことなくち密化され、相対密度、硬度、ヤング率および破壊靭性が向上した。また、Ce-TZP/Al_2O_3仮焼体のHIP処理では、破壊強度が著しく向上し、熱衝撃抵抗も改善されたが(Y、Ce)-TZP/Al_2O_3仮焼体のHIP処理では破壊強度は全く変化しなかった。これは(Y、Ce)-TZP/Al_2O_3仮焼体には、大きな空孔が存在し、HIP処理は小さな空孔は消滅するが、大きな空孔が残存することを示している。なおY-TZPは、水中120°Cでのアニールにより著しい強度劣化を生じたが、(Y、Ce)-TZP/Al_2O_3およびCe-TZP/Al_2O_3複合体はいずれも全く強度劣化を示さず、優れた熱安定性を有することがわかった。正方晶ジルコニアの機械的性質と熱安定性を改善することを目的として、前年度行なったジルコニウムの一部をイットリウムとセリウムで固溶置換した(Y、Ce)-TZPにAl_2O_3を分散した複合体は焼結性が悪く、焼結体をポストHIP処理しても空孔を完全に無くす微細組織制御が困難であった。そこで、(Y、Ce)-TZPよりも易焼結性の12モルパ-セントCeO_2が固溶したセリア固溶正方晶ジルコニア(12Ce-TZP)粒末を出原料として用い、12Ce-TZP/Al_2O_3複合セラミックス焼結体を作成し、その機械的性質と熱安定性におよぼすHIP処理の効果について本年度は検討した。12モルパ-セントのCeO_2を固溶したCe-TZPへ520重量パ-セントAl_2O_3粒子を分散するとZrO_2の粒成長が抑制され、相対密度が向上し分散粒子のマトリックス中の分布も均質な微細組織となった。12Ce-TZPの破壊強度は500MPa、であったがAl_2O_3分散複合体では550MPaへ向上した。複合体は空気中での常圧焼結で相対密度9698パ-セントであったが、焼結体の100150MPa、14001500°CのポストHIP処理によって、ジルコニアの粒成長と正方晶から単斜晶への相転移も起こすことなく、ほぼ理論密度までち蜜化できた。ポストHIP法で作成した12Ce-TZPマトリックスへAl_2O_3を均一分散した焼結体の破壊強度は750MPaに向上し、破壊靭性値は15MPa√<m>、耐熱衝撃性もΔT=300°Cとなり、ポストHIP効果が顕著に現われた。その上、ポストHIP法で作成した12Ce-TZPにアルミナを分散させた複合体は熱安定性にも優れており、120°Cの水中熱処理でも正方晶から単斜晶への相転移は全く進行せず、熱劣化が起こらなかった。Ce-TZP/Al_2O_3複合体は易焼結性であり、常圧焼結した焼結体についてのポストHIP処理で理論密度にまでち蜜化でき、均一微粒ジルコニアマトリックス中にアルミナが均質に分散した組成制御された複合体となり、熱安定性に優れた高強度高靭性セラミックスとなった。
定容積容器内噴霧燃焼における煤およびNOx低減に関する研究

本研究は、ディーゼル機関で燃焼に起因する環境汚染物質、特に、煤CO,HC及びNOx等を燃焼方式の改善により、その生成の抑制と低減化を図り、同時にそれに伴う乱流拡散噴霧火災の挙動を燃焼工学的に調べることを目的とするが、この研究の第一段階として、本年度は、重点的に次のことを調べた。すなはち、(1)高温の密閉容器に対向する2個の噴射ノズルを取り付け、対向噴射させて燃焼容器内に強い攪乱を起し、急速燃焼と内部EGRの効果を生じさせて、各空気過剰率において圧力仕事を減少させることなしに上述の環境汚染物質の低減化の可能性の追求と(2)その際に生ずるる高攪乱・急速燃焼の衝突噴霧火炎の構造等の解明である。本実験に用いられた燃焼容器は内直径108mm、幅60mmのステンレス製の円筒形で、その燃焼容器には2個の単気筒用噴射ノズルが直径上に対してその位置が調節できるように取り付けられている。さらに燃焼容器は623Kまで温度が上げられるようにシリコニット発熱体を収めた耐火レンガ製ヒーターの上に乗せてある。煤濃度の測定はボッシュ型計測器によって行い、NOxの測定は燃焼容器内の燃焼ガスをNOxアナライザーによって測定する。また噴霧状況の観察は非燃焼時において直接高速度写真法によって行われる。対向噴射による衝突噴霧燃焼はいかなる空気過剰率に対しても、単噴射の場合と比べて、煤及びNOxを著しく減少させ、特にNOxの減少に対する効果は極めて大きい。同一煤あるいはNOx濃度に対して対向噴射の方が高い燃焼圧力が得られる。このことは対向噴射の場合、噴射の衝突により強い攪乱と混合が生じ、燃焼容器全体にわたって燃料の散乱が起こるので、内部EGR効果と同時に平均燃焼温度の低下に起因するものと考えられる。今後はこれらの現象を燃焼工学的に考察する。
発生中のニューロンが内因性に持つ移動プログラム

哺乳動物の大脳皮質を構成するニューロンのうち、抑制性のニューロンは発生中の内側基底核原基において発生し移動してくることが知られている。われわれはこれらの細胞が、大脳皮質原基で発生する興奮性のニューロンとは異なり、完全無血清培地においても高い移動能力を持っていることを見つけた。したがって、抑制性ニューロンの移動性は細胞が持つ自律的な性質であると考えられる。本研究ではこの移動性がいつからどのように発生してくるのかを調べた。(1)発生を遡ると、胎生15日の時点で内側基底核原基の細胞は、ニューロンとして分化する以前から大脳皮質原基の細胞とは異なる移動性を獲得していることが明らかになった。(2)細胞の移動は先導突起内の微小管が中心体を介して細胞体を引っ張るためだと考えられる。微小管と中心体の結合状態に関与する、微小管切断酵素カタニンの機能を調べた。カタニンsiRNAを導入して発現抑制されたニューロンでは、軸索の伸長が阻害されていたが、樹状突起の長さは変わらなかった。カタニンによって切り出される短い微小管の供給は、成長円錐の移動性に特に必要であると考えられる。(3)微小管と中心体の結合状態に関与する、微小管マイナス端結合蛋白ニナインについて調べた。大腸菌に発現させたペプチドを用いて抗体を作成し、神経組織における分布を調べたところ、未分化な神経前駆細胞ではニナインが中心体に局在していたが、分化したニューロンではニナインは細胞質に一様に分布していた。ニューロンが分化すると微小管が中心体に繋留されず、細胞内に遊離することが突起の伸張や移動性にかかわっているのではないかと考えられる。これまでの我々の研究により、大脳皮質の興奮性ニューロンと抑制性ニューロンは培養下における分化過程が著しく異なることがわかっている。細胞移動から軸索形成へ移行するタイミングが、ニューロンの種類によって異なる何らかの細胞内メカニズムによって決定されていることが示唆されている。我々は2種類のニューロンにおいて中心体と微小管との結合状態に違いがあるのではないかと考え、中心体から微小管を切断する酵素活性をもつ蛋白、カタニンに着目した。カタニンをsiRNAによってノックダウンし、軸索形成のタイミングに変化があるかどうか、また、伸長阻害は軸索と樹状突起とで違いがあるかどうかを調べた。まず、軸索形成のタイミングに対する影響を見た。培養1日目と3日目にニューロンを固定し軸索マーカーで軸索を染め出した。カタニンsiRNAが導入されたニューロンもコントロールとしてルシフェラーゼsiRNAが導入されたニューロンと同様に、1日目には約25%、2日目には約50%が軸索を作っており、発現抑制による効果は認められなかった。次に、軸索と樹状突起の長さを測定した。カタニンsiRNAが導入されたニューロンでは樹状突起の長さはコントロールと同じであったが、軸索の長さはコントロールに比べて短かった。これらの結果によって、カタニンは軸索が出来ることには重要でないことが分かった。また、カタニンによって切り出される短い微小管の供給は、軸索の伸長に特に必要であることがわかった。神経細胞が自律的に行う形態形成運動に軸索形成がある。軸索の持つ大きな特徴は微小管の向きである。微小管は、軸索ではほとんどがプラス端を軸索の先端に向けており(plus-end distal)、樹状突起ではplus-end distalとminus-end distalが半分ずつ存在する。その理由はよくわかっていない。これまでの研究により我々は、培養条件下で樹状突起が軸索に変換する現象を確立した。そこで、樹状突起が軸索に変換する時に微小管の向きも変化するかどうかを調べた。

微小管の向きは、ホッキング反応を用いた電子顕微鏡的観察によって調べた。まず、培養前の樹状突起内には向きの異なる微小管が混在していることを確認した。次に、樹状突起を24時間培養し、樹状突起の先端から軸索が伸長したものを選び、元の樹状突起の中央部分をホッキング法で調べた。すると、plus-end distalな微小管の比率が90%以上になっていた。このような微小管の極性変化は、樹状突起の先端から軸索が生じない場合には起こらなかった。従って、先端における軸索の発生が何らかのシグナルを発生し、minus-end distalな微小管が消失したと考えられる。minus-end distalな微小管が消失した理由として、アクチン繊維を足がかりとする微小管の移動が考えられたが、アクチン重合阻害剤存在下でも微小管の極性変化は起こったので否定された。軸索において微小管の向きが揃っているのは、生長円錐に微小管のプラス端が集まって重合が盛んにおこることで軸索が伸長するためと考えられている。しかしこのような考え方では、今回の我々の結果は説明できない。我々の結果は新たに形成された軸索の部分ではなく、既存の樹状突起の中で微小管の向きが揃うことを示しているからである。今回の結果は、軸索内の微小管制御機構に全く新しいメカニズムを示唆するものである。哺乳動物の大脳皮質を構成するニューロンのうち、抑制性のニューロンは発生中の内側基底核原基において発生し、移動してくることが知られている。われわれはこれらの細胞が、大脳皮質原基で発生する興奮性のニューロンとは異なり、完全無血清培地においても高い移動能力を持っていることを見つけた。したがって、抑制性ニューロンの移動性は細胞が持つ自立的な性質であると考えられる。本研究ではこの移動性が発生のどの時点から生じてくるのかを調べた。大脳皮質抑制性ニューロンは内側基底核原基において最終分裂をして誕生する。胎生15日のラット内側基底核原基の細胞を培養したところ、この時点ですでに同時期の大脳皮質原基の細胞に比べて著しく高い移動性を持っていた。この移動性は培養中に次第に低下する傾向にあったが、1週間の培養の後にも大脳皮質原基の細胞に比べて優位に高い移動性が保たれていた。また、多孔性の膜を用いたボイデンチャンバーによる走化性試験を行うと、胎生16日内側基底核原基の細胞はEGFに対する走化性が認められたが、大脳皮質原基の細胞には認められなかった。培養皿上の細胞のタイムラプスビデオを詳細に観察すると、細胞が培養中に分裂する場面も見られるが、分裂前の未分化な内側基底核原基の細胞も高い移動性を持っていた。以上のことから、胎生15日の時点で内側基底核原基の細胞は、ニューロンとして分化する以前から大脳皮質原基の細胞とは異なる移動性を獲得していることが明らかになった。
最適化問題を高速に解く内点法の開発

最適化問題を解く内点法についての基礎的な研究を行った。とくに、アルゴリズムの理論的な収束性について研究した。線形計画問題を解く内点法には、多項式オーダーで収束するアルゴリズムが数多く提案されているが、その中でも係数行列のみに依存した数で反復回数がおさえられる新しいタイプのアルゴリズムが、VavasisとYeにより最近発表された。このアルゴリズムは、優れた収束性を備えているが、理論的に定義されている未知の定数を使う必要があり、実際的なアルゴリズムではなかった。本研究では、このタイプに属するが、そのような未知数を必要としない新しいアルゴリズムを提案し、その収束性を明らかにした。このアルゴリズムは、変数の大きさによる層分割を利用して探索方向を求めることにより、既知のアルゴリズムの高速化に成功している。また、内点法を研究する上で重要なセンターパスの解析を行い、アルゴリズムの計算複雑度に関する新しい解析を行った。内点法のアルゴリズムでは、大規模な線形方程式を解く必要がある。線形方程式を正確に解くことは理論的に可能であるが、問題が大規模な場合などには、実際には近似的な解を求めるだけの場合も数多くある。今までの内点法の収束性の解析では、この線形方程式の解が正確に求められるということを仮定していた。本研究では、線形方程式の解法に近似計算を使うアルゴリズムについて、理論的な解析を行った。そして、大域的に収束するアルゴリズムを開発し、さらに多項式オーダーの反復回数で収束するための条件を求めた。
長時間大動脈遮断が可能な新しい心筋保護液の開発

虚血再潅流障害時に起こるカルシウム過負荷は収縮性低下、異常自動能、さらには細胞死の主な原因と考えられているが、現在広く開心術に用いられている高カリウム脱分極性心筋保護液は理論的に静止膜電位の脱分極がカルシウム流入を促進するという観点からは不利である。本研究においては、非脱分極性心筋保護液の開発を目標としてin vitro、in vivoそして臨床的な検討を行った。【in vitro study】心筋の虚血再潅流障害のメカニズムを細胞電気生理学的に解明するため単離心筋細胞でのパッチクランプ法を用いラット単離心筋細胞膜電流の測定系を確立した。この系を用いてラット心筋細胞におけるNa/K pump currentのNafamostat masilate(Na/K pump阻害剤)による抑制効果を確認し、本測定系の有効性を確認した。【in vivo study】AP4AはPy2 receptorを介してIKATP開口作用を有するが、AP4A投与の虚血再潅流障害抑制効果を、摘出ラット心Lang endorff潅流を用いて検討した。AP4A投与により虚血再潅流後の心機能は対照群に比し有意に高値を示し、それはischemic preconditionを施行した群と同等の効果で、AP4Aが非脱分極性心筋保護液の一つのcomponentとなりうることが示された。また、電気生理学的に虚血耐性を向上させる一つの可能性として心筋細胞へのNa/Ca exchanger発現遺伝子導入の可能性を模索するため、HVJ-liposome法を用いた心筋細胞への遺伝子導入法の確立と、その有効性を確認するためHSP 70導入による心筋虚血耐性の向上を確認した。【clinical study】狭心症治療薬として使用されているNicorandilはIKATP開口作用を有し、その心筋保護液への添加は脱分極性心筋保護液の惹起するカルシウム過負荷を軽減しうる。そこで現在、冠動脈バイパス手術症例において、Nicorandilを大動脈遮断前に人工心肺へ投与し、その心筋保護効果を検討中である。当研究においては心筋保護液の組成とその心筋細胞膜電位に対する影響を明らかにすることが重要であったが、そのためのモデルとして本来はラット単離心筋細胞のパッチクランプモデルにおいてNa/K pump電流の測定系を確立した。この系の有効性を確認すべくNa/K pumpの阻害効果のあると考えられているNafamostat mesilateの投与のNa/K pump電流に対する影響を確認して、この系が有用であることを確かめた。これは本来の国際心臓研究会において発表された。また様々な病的心筋の膜のイオン交換系の変化を調べるため容量負荷及び圧負荷のラットモデルにおいてNa/K pump電流の正常との差異を確認した。虚血耐性獲得の実験では摘出ラット心に対するHSP70遺伝子導入により虚血耐性の向上を確認した。これは米国心臓学会にて発表した。心臓に対する遺伝子導入方法において我々の方法は細胞毒素が少ないという点で優れておりこの報告はCirculationに投稿され掲載予定である。また現在過分極性心筋保護液の実験ではP2 receptorの強力なagonistであるAP4Aを用いてラット摘出潅流心において過分極を誘発し心停止を誘導する試みが進行中である。虚血再潅流

障害時に起こるカルシウム過負荷は収縮性低下、異常自動能、さらには細胞死の主な原因と考えられているが、現在広く開心術に用いられている高カリウム脱分極性心筋保護液は理論的に静止膜電位の脱分極がカルシウム流入を促進するという観点からは不利である。本研究においては、非脱分極性心筋保護液の開発を目標としてin vitro、in vivoそして臨床的な検討を行った。【in vitro study】心筋の虚血再潅流障害のメカニズムを細胞電気生理学的に解明するため単離心筋細胞でのパッチクランプ法を用いラット単離心筋細胞膜電流の測定系を確立した。この系を用いてラット心筋細胞におけるNa/K pump currentのNafamostat masilate(Na/K pump阻害剤)による抑制効果を確認し、本測定系の有効性を確認した。【in vivo study】AP4AはPy2receptorを介してIKATP開口作用を有するが、AP4A投与の虚血再潅流障害抑制効果を、摘出ラット心Langendorff潅流を用いて検討した。AP4A投与により虚血再潅流後の心機能は対照群に比し有意に高値を示し、それはischemic preconditionを施行した群と同等の効果で、AP4Aが非脱分極性心筋保護液の一つのcomponentとなりうることが示された。また、電気生理学的に虚血耐性を向上させる一つの可能性として心筋細胞へのNa/Ca exchanger発現遺伝子導入の可能性を模索するため、HVJ-liposome法を用いた心筋細胞への遺伝子導入法の確立と、その有効性を確認するためHSP70導入による心筋虚血耐性の向上を確認した。【clinical study】狭心症治療薬として使用されているNicorandilはIKATP開口作用を有し、その心筋保護液への添加は脱分極性心筋保護液の惹起するカルシウム過負荷を軽減しうる。そこで現在、冠動脈バイパス手術症例において、Nicorandilを大動脈遮断前に人工心肺へ投与し、その心筋保護効果を検討中である。
自然免疫による異物認識の分子基盤の研究成果とりまとめ

本特定領域研究で対象とする非自己認識蛋白質や受容体、さらに生体防御レクチンは、すべて微生物表層成分を直接認識する真のパターン認識分子であり、それらの構造と機能解析を進めることにより、パターン認識という魅惑的な概念に潜む本質の解明が可能と考えている。これまで、具体的には、配列決定された蛋白質全体あるいは、機能ドメインを用いてX線結晶解析とNMRにより立体構造を決定し、パターン認識を支える分子基盤を明らかにしてきた。また、生体防御レクチンや関連蛋白質のノックアウトマウスの解析を行って、補体系におけるレクチン経路の役割を解明した。一方では、ショウジョウバエで確立したゲノムワイド同定系を用いて、これまで未知であったパターン認識受容体としてペプチドグリカン認識タンパク質(PGRP)-LEを同定した。そして、PGRP-LEが感染細菌の有するペプチドグリカンの構造上の違いを識別して、その感染に適した免疫応答を誘導することを示すと共に、PGRP-LEが抗菌ペプチド産生経路(imd経路)を活性化するだけでなく、異物の隔離と創傷治癒に関わるフェノール酸化酵素系(proPO系)をも活性化することを明らかにしてきた。18年度は、計画研究代表者、共同研究者、海外研究協力者、評価委員が一同に会する機会をもうけるために、平成18年8月10日、11日の両日にかけて、福岡リーセントホテルにおいて「成果とりまとめ公開シンポジウム」を開催するとともに、計画班会議を行って、研究成果のとりまとめを行った。さらに、未発表データについても今年度中にも原著論文を投稿できるように討論した。脊椎動物の生体防御反応は、自然免疫と獲得免疫から成り立っている。獲得免疫は、リンパ球が作る抗体による特異的な異物認識とその記憶に特徴がある。一方、自然免疫に関わるタンパク質は常に体内に存在しており、感染初期の生体防御に重要な役割を果している。獲得免疫においては、特異的な抗体が多種多様の抗原を認識するが、自然免疫においては、感染微生物の表面に保存された分子パターン(Pathogen-associated molecular patterns, PAMPs)が標的となり、それを認識するタンパク質がパターン認識タンパク質と呼ばれている。すなわち、パターン認識タンパク質は、グラム陰性菌のリポ多糖、グラム陽性菌のペプチドグリカンやリポテイコ酸、そして真菌のβ-グルカンなどがつくりだすある一定の分子パターンを認識するものと考えられている。平成13年12月22日、九州大学国際ホールにて公開シンポジウムを開催し、無脊椎動物の重要な生体防御反応である体液凝固系やフェノール酸化酵素前駆体カスケードの構成タンパク質、および種々の非自己認識レクチン(糖認識タンパク質)や抗菌タンパク質が本領域代表者および計画研究代表者らを中心に報告された。これらの反応系は、すべてPAMPsを直接認識する真のパターン認識タンパク質で開始されることが判明しており、今後、それらの構造と機能解析を進めることにより、パターン認識という魅惑的な概念に潜む本質の解明に多大な貢献をすることが期待される。川畑班:タキレクチン5AのX線結晶構造および抗菌ペプチドのNMR構造を報告した。さらに、ヘモシアニンが抗菌蛋白質と相互作用することでフェノール酸化酵素に機能変換するというまったく新しい現象を報告した。また、カブトガニ血球のLPSによる刺激がG蛋白質を経由していることを見いだし、LPS受容体の候補としてファクターCを特定した。藤田班:博多抗原(ficolin-H)がL-ficolin/P35と同様に補体レクチン経路を活性化することを明らかにした。円口類のヤツメウナギにおいて、補体第1成分のC1q様蛋白が存在し、補体レクチン経路に働くセリンプロテアーゼMASPと複合体を形成していることを解明した。芦田班:カイコの異物認識蛋白質(βGRP, PGRP)の組換え体を産生し続ける昆虫細胞系を樹立した。ProPOカスケードがLPSにより活性化されるか否かは、まだ定説がない。そこで、リポフォリンがクチクラにも存在するかどうかを免疫電顕的手法と生化学的手法をもちいて調べた。その結果、クチクラにもリポフォリンの抗体と反応する部位が多数存在すること、血液のリポフォリンと同じサイズのポリペプチドから構成される分子がクチクラから抽出できることが明らかになった。倉田班:ショウジョウバエのゲノム機能を利用した機能獲得型変異体スクリーニングによりDiptericinの発現を誘導するPGRP-LEを同定するとともに、PGRP-LEが、DAP型ペプチドグリカンを認識することでimd経路を特異的に活性化することを見いだした。さらに、新たに確立したin vitro系を用いて、ホスフォリパーゼA2によって産生される脂肪酸を前駆体とする脂肪酸カスケードが、LPS依存のimd経路と連携していることを明らかにした。獲得免疫においては、特異的な抗体が多種多様の抗原を認識するが、自然免疫においては、感染微生物の表面に保存された分子パターン(Pathogen-associated molecular patterns,PAMPs)が標的となり、それを認識するタンパク質がパターン認識タンパク質と呼ばれている。平成15年7月18日と19日の両日、休暇村