hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
遺伝子組換え菌の工業的培養技術の確立と遺伝子産物の効率的生産

申請者らは遺伝子組換え菌の培養のため新しいバイオリアクターの開発及び工業的な遺伝子産物の生産という観点から以下の研究を行った。1.組換え枯草菌は培養中、栄養源が十分量存在する場合は、増殖に阻害的な代謝産物、特に有機酸を蓄積するため高濃度で枯草菌を培養することは難しい。そこで、グルコース濃度をオンライン制御装置により適切なレベルに制御することによって増殖に阻害的な有機酸の生成を抑え、組換え枯草菌を効率的に培養し、非常に高濃度の菌体と高い遺伝子産物の発現が可能となった。2.遺伝子産物生産のために効率的な宿主-プロモーター系の探索を行った。宿主としては、S.cerevisiae 20B-12及びYNN27株、プロモーターとしてPGK、SUC2、GAL7を用い、両菌体株の比較を行った。その結果、宿主としては20B-12/PGKを用いた系が菌体濃度・比活性を含めた総合的評価の結果、最も優れていることがわかった。3.遺伝子組換え酵母を用いて異種タンパク質を生産する場合、培地中のグルコース濃度とエタノール濃度が問題となるが、特にエタノール濃度の遺伝子産物生産に対する影響について明らかにした。遺伝子産物生産では5g/lで阻害を受け、遺伝子産物生産のためにはエタノールを低濃度に保つ必要があることが示唆された。4.効率的な遺伝子産物生産にはグルコース及びエタノールを適切な濃度に保つ必要があるため、オンラインで計測可能な変数を用いた発酵システムの構築を行った。変数としては菌体濃度・溶存酸素濃度・グルコース及びエタノール濃度を用い、発酵システムの制御はこれらの制御変数に対しファジールールを作成して行った。このファジー制御システムを遺伝子組換え酵母の培養に適用し、その遺伝子産物生産量を従来法と比較したところ、約2倍の増加が認められ、本法が培養工学的に有用であることが示された。1.申請者らは遺伝子組換え菌の培養のための新しいバイオリアクターの開発など、効率的な培養システムの開発のための研究を行なってきたが、菌自身が生成する増殖阻害物質の蓄積を抑制することが遺伝子組換え菌の培養で最も重要である事を明らかにした。たとえば、遺伝子組換え大腸菌の培養では菌自身が蓄積した酢酸、遺伝子組換え酵母の場合にはエタノールの蓄積、遺伝子組換え枯草菌の場合には乳酸あるいはプロピオン酸などの有機酸を蓄積する。そこで、グルコース濃度の制御によりエタノールあるいは有機酸の生成を抑え、遺伝子組換え菌を効率的に培養する方法を開発した。2.組換え枯草菌は培養中グルコースなどの栄養源欠乏あるいは培養環境が悪くなったとき、胞子を形成する。しかし、栄養源が充分量存在する場合は、増殖に阻害的代謝産物、特にプロピオン酸などの有機酸を蓄積するため高濃度で枯草菌を培養することは難しい。そこで1で開発したグルコース濃度のオンライン制御装置によりグルコース濃度を適切なレベルに制御することによって増殖に阻害的な有機酸の生成を抑え、組換え枯草菌を効率的に培養し、非常に高濃度の菌体と高い遺伝子産物の発現が可能となった。これらの結果は培養環境を最適な状態に調節することで微生物の細胞内の代謝を制御できることを示しており、他の測定項目も組み合わせることで工業的に有用な他の生物の培養系にも応用可能になることから工業的に極めて優れた培養技術である。1.平成4年度に引き続き、効率的な宿主-プロモーター系の探索を行った。宿主としては、本年度はS.cerevisiae YNN27株、プロモーターとしてPGK、SUC2、GAL7を用い、平成4年度に行ったS.cerevisiae 20B-12株系との比較を行った。

その結果、宿主としては20B-12/PGKを用いた系が菌体濃度・比活性を含めた総合的評価の結果、最も優れていることがわかった。2.遺伝子組換え酵母を用いて異種タンパク質を生産する場合、培地中のグルコース濃度とエタノール濃度が問題となるが、特にエタノール濃度の遺伝子産物生産に対する影響について明らかにした。増殖に関してはエタノール濃度が10g/lまでは阻害は受けないが、遺伝子産物生産では5g/lで阻害を受け、遺伝子産物生産のためにはエタノールを低濃度に保つ必要があることが示唆された。特に、ジャーファーメンターを用いる場合では、エタノール濃度を2g/lまでに抑制することが望ましいことがわかった。3.上の検討で明らかなように、効率的な遺伝子産物生産にはグルコース及びエタノールを適切な濃度に保つ必要がある。そこで、オンラインで計測可能な変数を用いた醗酵システムの構築を行った。変数としては菌体濃度・溶存酸素濃度・グルコース及びエタノール濃度を用い、それぞれオンライン濁度計・溶存酸素計・オンライングルコース・エタノールアナライザーにより測定した。醗酵システムの制御はこれらの制御変数に対しファジールールを作成し、グルコースとエタノールを適切な濃度になるように行った。このファジー制御システムを遺伝子組換え酵母の培養に適用し、その遺伝子産物生産量を従来法と比較したところ、約2倍の増加が認められ、本法が培養工学的に有用であることが示された。
質問による無矛盾仮説探索の効率化

本年度は,昨年度に引続き,質問を用いた無矛盾仮説探索の一つの応用である質問による翻訳学習について研究を行なった.翻訳は異なる言語上の2項関係としてとらえることができる.そこで,本研究では,翻訳の表現系として基本形式体系(EFS)を採用した.EFSは,文字列領域上の一種の論理プログラムであり,翻訳のような2項関係だけでなくより一般的な言語間の関係を記述できる.昨年度は,融合原理に基づいた翻訳EFSの処理系の開発を行なった.融合原理におけるもっとも基本的な処理として単一化代入の計算がある.EFSの処理系においては,文字列パタン同士の単一化を行なうため,その計算コストはかなり高いものとなる.そこで昨年度は,単一化を定数パタン部分の最左マッチングだけに限定し,実効的な速度で動作する翻訳EFSの処理系を試作した.さらに,この処理系によって単純なテキストファイル変換機能が実現できることを実験的に示した.本年度は,最左マッチングに加えて最右マッチングも行なえるように単一化機能を拡張することによって処理系の改良を行なった.この処理系では,最左マッチングと最右マッチングが混在したような単一化が実行可能なため,より柔軟なテキストファイル変換機能が実現できる.また,翻訳学習に関しては,正例からの翻訳学習可能性について考察を行なった.結果として,線形モードEFSとよばれる翻訳EFSの部分クラスに対して,正例からの学習可能性に関するいくつかの特徴付けを与えた.今後は,これらの結果を基に,テキストデータベースの書式の変換という比較的頻繁に起こるルーチンワークをいくつかの変換例や質問を通して自動的に処理するシステムの構築を目指す.本年度は,質問を用いた無矛盾仮説探索の一つの応用として,質問による翻訳学習について研究を行なった.翻訳は異なる言語上の2項関係としてとらえることができる.そこで,今回の研究では,翻訳の表現系として基本形式体系(EFS)を採用した.EFSは,文字列領域上の一種の論理プログラムであり,翻訳のような2項関係だけでなくより一般的な言語間の関係を記述できる.今年度は,昨年度開発した単項関係(言語)を記述するEFSを対象とした処理系を拡張し,翻訳EFSを対象とした処理系の開発を行なった.本処理系も昨年度の処理系と同様,融合原理に基づいている.そのためコストの高い文字列上の単一化代入の計算が必要となる.昨年度は,複数文字列照合技法を用いたコストの低減を試みたが,今年度は,単一化代入自体に制限を加え,ごく単純な文字列照合のみによる高速な融合処理の実現およびその有効性について検討を行なった.結果として,翻訳EFSによる高速なテキストファイル変換システムを実現した.しかしながら,現時点では,単一化代入に対する制限が強過ぎて実用的とは言い難い.したがって,実効速度とのトレードオフを考慮しつつ,この制限をどこまで緩められるかが今後の課題である.また,このテキストファイル変換システムに昨年度検討した翻訳学習アルゴリズムを融合することも重要な課題である.この融合により,テキストデータベースの書式の変換という比較的頻繁に起こるルーチンワークを,いくつか変換例や質問によって自動的に処理するシステムが実現できる.本年度は,昨年度に引続き,質問を用いた無矛盾仮説探索の一つの応用である質問による翻訳学習について研究を行なった.翻訳は異なる言語上の2項関係としてとらえることができる.そこで,本研究では,翻訳の表現系として基本形式体系(EFS)を採用した.EFSは,文字列領域上の一種の論理プログラムであり,翻訳のような2項関係だけでなくより一般的な言語間の関係を記述できる.昨年度は,融合原理に基づいた翻訳EFSの処理系の開発を行なった.融合原理におけるもっとも基本的な処理として単一化代入の計算がある.EFSの処理系においては,文字列パタン同士の単一化を行なうため,その計算コストはかなり高いものとなる.そこで昨年度は,単一化を定数パタン部分の最左マッチングだけに限定し,実効的な速度で動作する翻訳EFSの処理系を試作した.さらに,この処理系によって単純なテキストファイル変換機能が実現できることを実験的に示した.本年度は,最左マッチングに加えて最右マッチングも行なえるように単一化機能を拡張することによって処理系の改良を行なった.この処理系では,最左マッチングと最右マッチングが混在したような単一化が実行可能なため,より柔軟なテキストファイル変換機能が実現できる.また,翻訳学習に関しては,正例からの翻訳学習可能性について考察を行なった.結果として,線形モードEFSとよばれる翻訳EFSの部分クラスに対して,正例からの学習可能性に関するいくつかの特徴付けを与えた.今後は,これらの結果を基に,テキストデータベースの書式の変換という比較的頻繁に起こるルーチンワークをいくつかの変換例や質問を通して自動的に処理するシステムの構築を目指す.
計算化学を用いたＲＮＡアプタマーデザイン評価手法の確立

RNAアプタマーは標的分子に対して高い特異性と親和性により結合することができる核酸分子である。アプタマーの標的となる分子は多岐にわたるため、医薬品や診断薬、分離剤など様々な分野で、次世代の機能性分子として期待されている。アプタマーは、試験管内選択(SELEX)法という人工進化法により取得されるが、標的分子への結合性の向上や生体内での安定性の向上のため、化学修飾が必須となる。現在、どのような修飾をどこに入れるかは経験と勘に頼っており、多くの時間と費用が必要である。本研究は、RNAアプタマーと標的タンパク質との結合力を計算化学的に予測し、RNAアプタマーの効率的な設計手法の確立を目指している。当該年度は、ヒト抗体に対して結合性を示すRNAアプタマー(IgGアプタマー)、および結合性を示さないIgGアプタマーを解析の対象とし、それぞれのIgGアプタマーと抗体との複合体構造に対して古典力学に基づく分子動力学(MD)計算を行った。そして、IgGアプタマーの動的挙動を比較し、IgGアプタマーの構造と結合性の関係について解析した。MD計算の結果、これらのIgGアプタマーは、7番目のグアニジン(G7)の動的挙動が異なることが示された。したがって、このG7の分子挙動の違いがIgGアプタマーのヒト抗体に対する結合性の違いを引き起こす要因であることを明らかとした。この結果は、前年度に明らかとした、G7のフリップした構造がヒト抗体との分子認識に重要な役割を担うことを裏付けるものであった。さらに、結合に重要なG7のフリップ構造はU6のリボース2'位のフルオロ基がIgGアプタマー内部からサポートしていることを明らかとした。以上より、当該年度では、IgGアプタマーとヒト抗体との結合性の違いをIgGアプタマーの動的挙動を解析し、IgGアプタマーの結合メカニズムを理解するための知見を得ることができた。本研究は、RNAアプタマーと標的タンパク質との結合力を計算化学的に予測するために、構造的な側面とエネルギー的な側面の両方からRNAアプタマーの結合メカニズムの解明に取り組んでいる。ヒト抗体に結合するRNAアプタマーについては、すでに多くの化学修飾体が合成され、その結合力が実験により調べられているため、これらのRNAアプタマーに対して計算化学的な解析を進めている。当該年度の研究計画では、ヒト抗体に結合するRNAアプタマー(IgGアプタマー)に対して、古典力学に基づく分子動力学(MD)計算を用いて、化学修飾がIgGアプタマーの立体構造へどのような影響を与えるのか、これまでの研究で特定したヒト抗体との結合に重要な役割を持つ領域に着目しながら解析する予定であった。そして実際に、ヒト抗体に対して結合性を示すIgGアプタマー、および結合性を示さないIgGアプタマーの動的挙動を比較することで、IgGアプタマーのヒト抗体に対する結合性の違いを引き起こす要因を特定した。次に、これらのIgGアプタマーに対して、フラグメント分子軌道(FMO)計算を用いて、化学修飾がIgGアプタマーの電子状態へどのような影響を与えるのか、相互作用解析を行った。ヒト抗体との結合に重要なフリップ構造に着目して解析を進めたところ、化学修飾の違いにより、フリップ構造との相互作用が変化することを明らかにすることができた。以上のことから、当初の予定どおり、ヒト抗体との結合性を大きく変化させる化学修飾がIgGアプタマーに与える影響について、構造的な側面とエネルギー的な側面の両方から研究成果が得られ、現在までの進捗状況はおおむね順調に進展していると評価する。研究の最終年度である2019年度は、本研究の目的である計算化学による新規RNAアプタマーの設計手法の確立に向けて、RNAアプタマーが標的タンパク質に対して結合するメカニズムを明らかにすることを目指す。これまでの二年間の研究では、ヒト抗体に特異的に結合するRNAアプタマー(IgGアプタマー)を解析の対象とし研究を進め、IgGアプタマーと抗体との複合体構造に対する量子化学(QM)計算、および分子動力学(MD)計算を行ってきた。その結果、IgGアプタマーは、フリップアウト構造のコンフォメーションを維持することが、抗体との結合において重要であることを明らかにすることができた。そこで本年度は、抗体に対する結合性が異なる様々な配列を持つ複数のIgGアプタマーに対して、同様に解析を進めていく。これにより、IgGアプタマーの配列の違いが、IgGアプタマーの立体構造にどのような影響を与え、結合性を制御しているか明らかにすることができると考えている。さらに、ヒト抗体とIgGアプタマーの複合体に対するMD計算のトラジェクトリーから構造を抽出し、それらの構造に対してフラグメント分子軌道(FMO)計算を用いた相互作用解析を行う。これにより、IgGアプタマーの配列の違いが、抗体とIgGアプタマーとの分子間相互作用、そしてIgGアプタマーの分子内相互作用へ与える影響について解析する。これらの解析結果と、ウェット実験による結果を照らし合わせることで、IgGアプタマーの結合性を予測する手法を構築する。そして、構築した予測手法を用いて新規アプタマーの設計を行い、実際に化学合成し、その結合活性を測定する。測定されたデータは、さらに計算化学へフィードバックすることで、計算化学による予測とIgGアプタマーの結合活性評価との相関を確立していく予定である。RNAアプタマーの標的となる分子は多岐にわたるため、医薬品や診断薬、分離剤など様々な分野で、次世代の機能性分子として期待されている。

アプタマーは、試験管内選択(SELEX)法という人工進化法により取得されるが、標的分子への結合性の向上や生体内での安定性の向上のため、化学修飾が必須となる。現在、どのような修飾をどこに入れるかは経験と勘に頼っており、多くの時間と費用が必要である。本研究は、RNAアプタマーと標的タンパク質との結合力を計算化学的に予測し、RNAアプタマーの効率的な設計手法の確立を目指している。当該年度は、ヒト抗体に特異的に結合するRNAアプタマー(IgGアプタマー)を解析の対象とし、IgGアプタマーと抗体との複合体構造に対してフラグメント分子軌道(FMO)計算に基づく量子化学計算を行った。そして、IgGアプタマーと抗体の間に働く分子間相互作用を、FMO計算に基づくフラグメント間相互作用エネルギー(IFIE)を用いて網羅的に解析した。その結果、IgGアプタマーは、フリップアウト構造をとる7番目の塩基のグアニンが抗体と最も強い安定化相互作用を形成しており、抗体との分子認識に重要な役割を担っていることを定量的に明らかとした。また、IgGアプタマーの動的な構造変化を解析するため、修飾RNAに対する分子動力学(MD)計算の実行-解析を行うことができる独自のシステムを構築した。これにより、様々な化学修飾RNAに対して、MD計算をルーチン的に実行できるようにした。以上より、当該年度では、IgGアプタマーの結合メカニズムを理解する上で重要な、IgGアプタマーとタンパク質間に働く複雑な分子間相互作用や、IgGアプタマーの動的な構造変化を計算化学から解析する基盤を確立することができた。本研究は、RNAアプタマーと標的タンパク質との結合力を計算化学的に予測し、RNAアプタマーの効率的な設計手法を確立することを目指している。当初に立てた計画通り、当該年度では、ヒト抗体に特異的に結合するRNAアプタマー(IgGアプタマー)を解析の対象とし、IgGアプタマーと抗体との複合体構造に対してフラグメント分子軌道(FMO)計算に基づく量子化学計算を行った。次に、様々な化学修飾がされたIgGアプタマーに対する分子動力学(MD)計算を実行し、化学修飾の違いよるIgGアプタマーの立体構造の変化について解析した。ヒト抗体に対して結合性を示す修飾IgGアプタマーはフリップアウト構造を維持し、結合性を示さない修飾IgGアプタマーはフリップアウト構造の塩基がアプタマー内部へコンフォメーション変化することが示された。このことから、IgGアプタマーのフリップアウト構造のコンフォメーションの維持が抗体との結合において重要であることが示唆された。以上の研究成果は、第17回日本蛋白質科学会年会(2017年6月)にて発表し、ポスター賞を受賞することができた。
効率よいVF符号とその上での高速なパターン照合の実現に関する研究

本研究の目的は,圧縮率が高く,圧縮処理や圧縮パターン照合が高速に行えるデータ圧縮の方法を開発することである.平成25年度は,高性能なVF符号の開発と,その理論的および実験的な性能評価を行った.具体的には,次の(1)と(2)の研究を行った.(1)Re-Pairを用いたVF符号の消費メモリ量を削減するために,入力テキストを数十MBから数百MBのブロックに分割して,それぞれについてRe-Pairを使用して圧縮するVF符号を開発した.また,この場合,各ブロックに対応する辞書に重複する変換規則が存在すると考えられる.これに対して,本研究では,隣接する2ブロック間で,前のブロックの変換規則の中で,後ろのブロックにおいても頻出であるものを共有することで,辞書を格納する領域を削減する手法を提案した.また,この手法を実装して,実験的な評価を行った.その結果, Re-Use法と比較して,圧縮速度を低下させることなく,圧縮率を改善することができた.(2)VF符号で圧縮されたデータに元のテキストと同じ長さのビット列に対する簡潔索引構造を埋め込むことで,この対応付けを高速に行う手法を提案した.このビット列は,符号語に対応する文字列の最後の文字の位置だけが1となっている.なお,このビット列に対する簡潔索引構造を埋め込むことで,位置関係の対応付けが高速に行えるようになっている.また,実験の結果,同様の機能を持つ可変長符号であるFOLCAよりも10倍以上高速に位置関係の対応付けができることが明らかになった.(抄録なし)本研究の目的は,圧縮率が高く,圧縮処理や圧縮パターン照合が高速に行えるデータ圧縮の方法を開発することである.平成24年度は,高性能なVF符号の開発と,その理論的および実験的な性能評価を行った.具体的には,次の研究を行った.(1)VMA符号に用いる分節木であるWA木のノード数の理論的な解析を行った.これにより,VMA符号のアルゴリズムの領域計算量の理論的解析が可能となった.(2)文法変換に基づく圧縮法であるRe-Pairを用いたVF符号上で,Re-Pairが動作している中で圧縮率が最良となるとなるようにする手法を開発した.また,開発した手法を実装し,実験的な性能評価を行った.その結果,この手法は,gzipを超える圧縮率と,STVF符号の2倍の圧縮速度,bzip2よりも高速な伸長が得られることがわかった.さらに,圧縮パターン照合については,自然言語テキストで,gzip上のパターン照合手法である,gzipを伸長してからパターン照合するプログラムである,zgrepよりも高速に行うことができることがわかった.(3)Re-Pairの消費メモリを削減するために,入力テキストを数十MBから数百MBのブロックに分割して,それぞれについてRe-Pairを使用して圧縮するVF符号を開発した.また,この場合,各辞書に重複する部分が存在すると考えられる.これに対して,入力テキストの一部分から,すべてのブロックで共有される辞書をあらかじめ作成しておく.各ブロックの処理をするときに,共有辞書部分の変換を行ってから,ブロック固有の辞書を作成して圧縮を行う手法を提案した.また,この手法を実装して,実験的な評価を行った.その結果,圧縮率がほとんど悪化することなく,メモリ消費を抑えることができた.本研究の目的は,圧縮率が高く,圧縮処理や圧縮パターン照合が高速に行えるデータ圧縮の方法を開発することである.平成25年度は,高性能なVF符号の開発と,その理論的および実験的な性能評価を行った.具体的には,次の(1)と(2)の研究を行った.(1)Re-Pairを用いたVF符号の消費メモリ量を削減するために,入力テキストを数十MBから数百MBのブロックに分割して,それぞれについてRe-Pairを使用して圧縮するVF符号を開発した.また,この場合,各ブロックに対応する辞書に重複する変換規則が存在すると考えられる.これに対して,本研究では,隣接する2ブロック間で,前のブロックの変換規則の中で,後ろのブロックにおいても頻出であるものを共有することで,辞書を格納する領域を削減する手法を提案した.また,この手法を実装して,実験的な評価を行った.その結果, Re-Use法と比較して,圧縮速度を低下させることなく,圧縮率を改善することができた.(2)VF符号で圧縮されたデータに元のテキストと同じ長さのビット列に対する簡潔索引構造を埋め込むことで,この対応付けを高速に行う手法を提案した.このビット列は,符号語に対応する文字列の最後の文字の位置だけが1となっている.なお,このビット列に対する簡潔索引構造を埋め込むことで,位置関係の対応付けが高速に行えるようになっている.また,実験の結果,同様の機能を持つ可変長符号であるFOLCAよりも10倍以上高速に位置関係の対応付けができることが明らかになった.文法変換に基づく圧縮をVF符号に使用することにより,圧縮率を大幅に改善することができた.また,入力テキストをブロックに切り分けることで,大規模なテキストにも対応できるようになった.以上のことから,当初の計画をおおむね達成しているといえる.今後も,VF符号の性能向上を行う.特に,入力テキストをブロックに切り分けた際に,高い圧縮率を達成する共有辞書の作成方法を開発する.また,VF符号上での効率よいパターン照合の手法を開発する.特に,複数のCPUを効率よく使用した並列パターン照合や,大量のパターンに対するパターン照合の手法を開発する.(抄録なし)
遷移金属を基にするLaves相結晶の欠陥構造とその挙動

Laves相構造と呼ばれる一群の金属間化合物のうちで、Zr、Nb、Cr、Fe、Co等の遷移金属同士のつくるLaves相合金は高い融点を持つ。常温におれる機械的性質は固くてもろく、実用金属材料として有利な点はない。この合金の構造欠陥や結晶粒洋の性質が、温度とともにどのように変化するか、あるいは、ボロンの添加によって、これらの性質がどのように変化するかを調べることがこの研究の目的である。常温における欠陥の構造を調べた。液体急冷法によりZrFe_2の試料作成を試み、X線回折、光学顕微鏡、EPMA、SEM、電子顕微鏡等による組織観察を行った。ボロンを、1および5at.%添加したものも作成した。得られたリボン状の薄膜は数cmのこま切れになったが、薄膜の厚さは0.02から0.09mmで、平均0.05mmである。試料の表面の光顕、SEMによる観察から、作成時のホイールとの当たり面では、リボンの長手方向への流けが、反対側の自由面では、結晶が膜面に垂直に柱状成長している様子が観察される。EPMAの特性X線による分析の結果によると、試料全域にわたって金属原子は一様に分布している。ボロン原子の析出は検出されなかった。ZrとFeとの組成比は、作成したLaves相合金の組成比は、誤差は±2at.%以内で1:2である。X線回折実験による試料の同定の結果は、ZrFe_2およびそのボロン添加試料では、すべて、MgCu_2型のLaves相構造で説明可能である。5at.%ボロン添加試料には、ZrB_2折線の痕跡がみられた。以上をまとめると、液体急冷法によって厚み0.05mm程度のリボン状のLaves相合金が得られた。その1:2の組成は試料全体に均一に分布している。ボロンの偏析は認められない。ボロンの添加試料には積層不整が多く見られたが、ボロンの効果がどうか確認する必要がある。急冷時の結晶成長が自由面では顕著に見られた。
閾値エネルギーにおける量子ハミルトニアンのスペクトル解析

原子のようなミクロの世界を説明する量子力学において数学的根幹をなすディラック方程式のエネルギーに関する数学的研究を実施した。電子・陽電子の対生成の理論的説明で鍵を握ると考えられている閾値エネルギーに関連する数学的現象の一端を解明した。物質の安定性の理論的説明で重要な関数の無限系列を見いだした。閾値エネルギーに付随する重要な関数、および関連する重要な不等式に関して数学的に新しい現象を見いだした。質量パラメータmが正のディラック作用素について、閾値エネルギーが固有値である場合に、固有空間の構造を詳しく調べた。まず、ワイル・ディラック作用素が磁場のポテンシャルのみを持つ場合のゼロ・モード、ゼロ・レゾナンスに関する結果を拡張して、一般のポテンシャルをもつディラック作用素に対して、固有空間の構造を調べた。その際、スーパー・シンメトリック・ディラック作用素(抽象的ヒルベルト空間における抽象的ディラック作用素)に抽象化して議論を進めた。特に、m=0として得られるワイル・ディラック作用素のゼロ固有値に属する固有空間と、m>0の場合のディラック作用素の閾値エネルギーでの固有空間との関係を解明した。その結果を用いて磁場のポテンシャルが短距離型の場合に、閾値エネルギーを固有値にもっディラック作用素の固有関数の無限遠における漸近挙動を解明した。まずパウリ作用素の閾値エネルギー(この揚合はゼロ・エネルギー)について調べた。ゼロ・エネルギーが固有値になる場合に、対応する固有関数の無限遠方における漸近挙動を調べた。また、ゼロ・エネルギーが共鳴状態を持つかどうかを調べた。これらの成果はパウリ作用素に対しては未だ知られていなかった性質である。パウリ作用素のゼロ・エネルギーはパウリ作用素のスペクトル的性質を解明する上で決定的な役割を果たすものであり、本研究の持つ意義は大きい。次にワイル・ディラック作用のゼロ・モードについて研究した。ワイル・ディラック作用素のゼロ・モードが存在することは知られていたが、実はゼロ・モードとある種の可解な多項式とが密接な関係を持つことを初めて示した。しかも本研究で得られた可解多項式の中には非常に複雑かつ次数の非常に高いものが含まれており、よく知られた定理「5次以上の代数方程式の解の公式が存在しない」と照らし合わせると、大変興味深い成果であると考えている。また、ワイル・ディラック作用素にゼロ・モードの関わりで、ディラック・ソボレフ不等式、ディラック・ハーディ不等式を考察し、可積分関数が作る空間でのみ成り立つ新しい結果を導いた。この成果は従来想定されていなかった型の不等式を導いた点で、重要な成果であると考えている。スカラー・ポテンシャルを持つマスレス・ディラック作用素のスペクトル的性質を調べた。可能な限り一般的で緩い条件をスカラー・ポテンシャルに課して、マスレス・ディラック作用素のスペクトルが常に実軸全体と一致することを示した。また、スカラー・ポテンシャルの無限遠方における極限値のみがマスレス・ディラック作用素の埋め込まれた固有値になりうることを示した。実際に、埋め込まれたゼロ固有値を持つようなスカラー・ポテンシャを空間3次元の場合に構成することに成功した。空間2次元の場合には、埋め込まれたゼロ・レゾナンスを持つようなスカラー・ポテンシャを構成することにも成功した。相対論的シュレディンガー作用素に関しては、ゼロ・レゾナンスが存在し得ないこと、またゼロ固有値を持つようなスカラー・ポテンシャルは稀にしか存在しないことを示した。これらの結果を利用して、ある程度速く減衰するスカラー・ポテンシャルを持つ場合に、波動作用素の低エネルギー漸近挙動について伸縮群を用いて調べた。さらに散乱行列の低エネルギー極限を調べた。副産物として、自由相対論的シュレディンガー作用素が生成するユニタリ群の積分核の表示が得られた。研究成果の発表に関しては、5月に国際研究集会「作用素論と境界値問題」(パリ大学南校)で講演、9月にはドイツゲッチンゲン大学で、またスウェーデンのミッタク・レフラー研究所、ルント大学でそれぞれ講演した。10月にはデンマークのオーフス大学、コペンハーゲン大学で講演した。3月には日本数学会年会において、1時間の特別講演(招待講演)を行った。相対論的効果の影響を受ける量子力学的作用素のスペクトル的性質の解明を試みた。本研究では、とくにゼロ・エネルギーに焦点を当てている。(スペクトルとはエネルギーの集まりのこと。)考察した作用素はディラック作用素と相対論的シュレディンガー作用素である。平成24年度も昨年度に引き続き、ディラック作用素に関しては、質量項がない場合を考察した。電子と原子核との相互作用を記述するポテンシャルに課する条件が何であれ、ディラック作用素のスペクトルが常に実軸全体になることを示した。物理的な表現を用いれば「正・負の任意の値がエネルギーになり得る」ことを証明した。この研究の中間報告は京都大学数理解析研究所の講究録別冊に掲載されることになっている。今後の課題としては、この結果を精密化することが考えられる。現在進めている研究は、超対称性ヤン・ミルズ理論に関連したディラック作用素の場合である。

ゼロ・エネルギー以外のエネルギーは固有値になりえないことの証明が目標である。この作用素のスペクトル的性質はほとんど解明されておらず、本研究の次の研究課題として有意義かつ自然なものである。相対論的シュレディンガー作用素に関しては、ポテンシャルの減衰がある程度速ければ、ゼロ・エネルギー共鳴状態が存在しないこと、及び散乱行列の振る舞いが低エネルギーの場合にはシュレディンガー作用素と大きく異なること、これら2点を示した。シュレディンガー作用素に関しては、ゼロ・エネルギー共鳴状態を持つようなポテンシャルの存在が知られているので、この点を考慮すると、本研究の成果により、相対論的効果がシュレディンガー作用素に及ぼす影響の一端を解明できたと考えている。スカラー・ポテンシャルを持つマスレス・ディラック作用素の埋め込まれた固有値、レゾナンスに関する成果が得られたのは想定外であること、また、相対論的シュレディンガー作用素に関して低エネルギー漸近挙動まで調べられたのも想定外であるため。24年度が最終年度であるため、記入しない。スカラー・ポテンシャルを持つマスレス・ディラック作用素に関して、周期ポテンシャルが扱えるように理論を進化させるのが望ましい。スペクトルの絶対連続性に関する研究は興味ある問題として調べる試みをすべきであると考えている。相対論的シュレディンガー作用素に関しては、仮定を改良できればと考えている。現時点での仮定は十分に一般的なものであるが、明示的でない仮定が一つ含まれている。この仮定は明示的に述べるのが困難なものであることが広く認識されているが、インプリシットな面を極力減らすのが望ましい。
アルカン資化性酵母におけるアルカン誘導型P450遺伝子の発現制御機構の解析

酵母Yarrowia lipoliticaはアルカンという非常に疎水性の高い物質を資化し、産業上も重要な菌である。アルカン存在時にはアルカンの資化に関わる遺伝子の発現が強く誘導されるが、アルカンの存在を感知して遺伝子の発現に至るまでの機構に関しては知見が乏しい。本研究は、アルカンによる遺伝子発現の制御機構の解明を目的としている。アルカンに応答して転写を誘導する活性を有するDNA配列(ARE1)のアルカンによる活性化を、レポーター遺伝子の発現を指標にアッセイする系を前年度までに構築した。この系を用いて、アルカン存在時のARE1の活性化が見られない変異株を一株取得した。その変異株において、アルカン依存的な遺伝子の転写誘導が見られないが、脂肪酸による転写誘導には欠損がないことを確認した。この変異株はアルカンの感知から転写誘導に至るまでの過程に変異を有すると考えられ、解析を行った結果、変異を相補する遺伝子YAS1を同定した。その成果について、酵母遺伝学フォーラム(2003年7月)において口頭発表した。さらに、YAS1遺伝子産物の推定アミノ酸配列には、bHLH型転写因子に見られるbHLHモチーフが見出された。また、タグを付加したタンパク質Yas1p-HAの核への蓄積、及びARE1を持ちアルカン資化に関わる遺伝子プロモーターへの結合が確認された。これらの結果はYAS1遺伝子産物がアルカン応答に関わる転写因子であることを示唆しており、その成果を論文にまとめ、現在投稿中である。酵母Yarrowia lipolyticaはアルカンという非常に疎水性の高い物質を資化し、アルカン存在時にはアルカンの資化に関わる遺伝子の発現が強く誘導される。しかし、アルカンの存在を感知して遺伝子の発現に至るまでの機構に関しては知見が乏しい。本研究は、アルカンによる遺伝子発現の制御機構の全体像を明らかにすることを目的としている。アルカンに応答した転写誘導に十分なDNA配列(ARE1)を用いて、アフィニティー精製によりARE1結合性因子を精製した。タンパク質のN末端、及びペプチダーゼ消化産物のアミノ酸配列を決定して、その情報に基づきPCRプライマーを設計し、遺伝子を取得した。しかし、この遺伝子を破壊してもアルカンによる遺伝子の転写誘導には影響がなかったことや、ARE1に対するゲルシフトアッセイのパターンにも変化が見られなかったことから、この遺伝子は目的の遺伝子ではない、もしくは他にホモログが存在する可能性を考えた。そこで、この遺伝子の破壊株を用いてさらにARE1に結合するタンパク質の精製を続けている。これらの成果についてはY. lipolytica第三回国際学会にて口頭発表した。また、アルカンによるARE1の活性化をレポーター遺伝子の発現を指標にアッセイする系を構築した。アルカンに応答して発現が誘導されることの知られているチトクロームP450 ALK1遺伝子についてノーザン解析を行い、取得した変異株ではアルカンによるALK1遺伝子の転写誘導が見られなくなっていることを確認した。この変異株はアルカンの感知から転写誘導に至るまでの過程に変異を有するものと考えられた。現在、この変異株に遺伝子ライブラリーを導入し、変異を相補する遺伝子の取得を進めると同時に、変異株の取得も継続して行っている。
強い相互作用が織り成す物質形態のQCDによる統一的研究

強い相互作用によって織り成される様々な物質の存在形態を格子QCDシミュレーションを用いて統一的に理解・解明することを目指した.具体的成果として, (i)電磁相互作用とu-dクォーク質量差を取り入れた1+1+1フレーバー格子QCD+QEDシミュレーションの開発, (ii)散乱位相に基づくρ(770)メソンの共鳴エネルギーと崩壊幅の計算, (iii)質量数4以下(A≦4)の原子核の直接構成と束縛エネルギーの計算, (iv)有限温度・有限密度QCDにおける有限サイズスケーリング法を用いた相構造解析,が挙げられる.強い相互作用によって織り成される様々な物質の存在形態を格子QCDシミュレーションを用いて統一的に理解・解明することを目指した.具体的成果として, (i)電磁相互作用とu-dクォーク質量差を取り入れた1+1+1フレーバー格子QCD+QEDシミュレーションの開発, (ii)散乱位相に基づくρ(770)メソンの共鳴エネルギーと崩壊幅の計算, (iii)質量数4以下(A≦4)の原子核の直接構成と束縛エネルギーの計算, (iv)有限温度・有限密度QCDにおける有限サイズスケーリング法を用いた相構造解析,が挙げられる.本研究課題は4項目に大別される.(i)クォークとハドロン:本年度は電磁相互作用とu-dクォーク質量差を取り入れた1+1+1フレーバー格子QCDシミュレーションの開発を目指し,reweighting法による電磁相互作用導入をテストした.この計算を実現可能なものとするため,変形Block BiCGStabアルゴリズムを開発し,現在論文を投稿中である.(ii)共鳴状態と新粒子:現実よりも重いクォーク質量で生成された2+1フレーバーの格子QCD配位を用いて,実験的に存在が確認されているρ(770)中間子共鳴状態のエネルギー値と崩壊幅を計算した.現在論文を準備中である.(iii)原子核構造:世界初となる格子QCDによるヘリウム原子核の構成に成功した後(論文発表済),2核子系の束縛状態である重陽子の構成にも成功し,現在論文を準備中である.これらの計算は,クェンチ近似のもとで行われており,平成23年度はクォークの真空偏極効果を取り入れた2+1フレーバー計算を実施する予定である.(iv)有限温度・有限密度:有限密度シミュレーションにおける長年の懸案であった符号問題を解決するためのアルゴリズムを開発し,現在小さな格子サイズを用いたテスト計算を実行中である.このアルゴリズムはwinding number展開を利用した全く新しい方法であり,特筆すべき点は有限温度・有限密度の相図において最も興味深い領域である低温・高密度に適用可能なことある本研究課題は4項目に大別される.(i)クォークとハドロン:本年度は電磁相互作用とu-dクォーク質量差を取り入れた1+1+1フレーバー格子QCDの本格計算を実行し,u,d,sクォーク質量を決定した.現在解析の最終段階であり,平成24年度中に論文を取り纏める予定である.(ii)共鳴状態と新粒子:現実より重いクォーク質量で生成された2+1フレーバーの格子QCD配位を用いて,実験的に存在が確認されているρ(770)中間子共鳴状態のエネルギー値と崩壊幅を計算し、論文発表を行った.(iii)原子核構造:本年度はこれまでクェンチ近似のもとで行われていたヘリウム原子核と2核子系の計算を,クォークの真空偏極効果を取り入れた2+1フレーバー計算へ拡張した.これにより,クェンチ近似だけでなく2+1フレーバーQCDにおいてもヘリウム原子核と重陽子が束縛することが確認され,その束縛エネルギーを定量的に評価した.現在結果を論文に取り纏め中である.この計算は現実よりも重いクォーク質量で行われたため,今後クォーク質量を軽くして現実の値に近づけていくことが重要である.(iv)有限温・密度QCD:近年我々は有限密度シミュレーションにおける符号問題を解決するためのアルゴリズムを開発し,その有効性を小さな格子サイズを用いたテスト計算によって確認し,論文に取り纏めた(現在受理済).本年度はこのアルゴリズムを用いて,3フレーバーQCDにおいて温度160MeV程度,化学ポテンシャル数百MeVの領域の相構造解析の試験的計算を行った.本研究課題は4項目に大別される. (i)クォークとハドロン:電磁相互作用とu-dクォーク質量差を取り入れた1+1+1フレーバー格子QCD+QEDシミュレーションによるu,d,sクォークの質量計算において,解析を終了させ論文を取り纏めた.既に学術雑誌に掲載済である. (ii)共鳴状態と新粒子:これまでのρ(770)中間子共鳴状態のエネルギー値と崩壊幅の計算はすべて現実世界よりも重いクォーク質量で行われている.我々は物理点(現実のクォーク質量)での直接計算を目指し,そのための準備研究を行った. (iii)原子核構造:平成23年度は2+1フレーバーQCDにおいてm_π=510MeV相当の重いクォーク質量を用いてヘリウム原子核と重陽子が束縛することを確認した.平成24年度は,クォーク質量をm_π=300MeV程度まで軽くし,束縛エネルギーのクォーク質量依存性を調べている.今後更にクォーク質量を軽くして現実の値(m_π=135MeV)に近づけていくことを目指している. (iv)有限温度・有限密度QCD:近年我々が提案した有限密度QCDにおいて複素位相をコントロールするための新たな方法をもとに, 4フレーバーQCDに対して有限サイズスケーリング解析を行った.4フレーバーQCDはあるクォーク質量領域において一次相転移を起こすことが期待されているが,我々の有限サイズスケーリング解析の結果も一次相転移を示している.

これは世界で初めての有限密度QCDに対する有限サイズスケーリング解析の応用であり,その有効性を実証出来た意義は大きい.現在結果を論文に取り纏めている.既に電磁相互作用とu-dクォーク質量差を取り入れた1+1+1フレーバー格子QCDシミュレーションによってu,d,sクォーク質量を決定できたこと、また2+1フレーバーQCDにおいてヘリウム原子核および重陽子の束縛を確認できた意義は大きい.また,有限温・密度QCDにおいて我々が開発したアルゴリズムの有効性を小さな格子サイズを用いて確認することができ,今後の応用への目処がついた.24年度が最終年度であるため、記入しない。原子核の構成に関しては,今後2+1フレーバー格子QCDにおいてクォーク質量依存性を調べることが重要である.それと並行して,質量数4以上の原子核の効率的拷成方法を検討する.また,有限温・密度QCDにおいては我々が開発したアルゴリズムを用いて,着実な相構造解析を推し進めたいと考えている.具体的な初期目標は,臨界終点が存在すると期待されている温度160MeV程度,化学ポテンシャル数百MeV程度の領域の詳細な相構造解析である.24年度が最終年度であるため、記入しない。
パラサイト-義歯床用材料間インターフェイスの解析

これまでに、義歯や顎義歯などアクリルレジン製の補綴装置の内部に存在する微生物について調べた研究は少ない。本研究では、補綴装置のアクリルレジン部内部より微生物を検出し、その量や種類について詳細を調べた。長期間使用した補綴装置アクリルレジン部の内部には細菌が生息していることが明らかとなった。またこれらの細菌は複数種で存在しており、義歯使用者の口臭や誤嚥性肺炎などの口腔疾患に関与すると考えられる。本研究は、長期間使用した義歯および顎義歯オブチュレーター内部に存在する細菌を検出し、その量や種類について検討する事を目的とした。これまでに、長期間使用したアクリルレジン製義歯の内部には数種類の細菌が生存していることが明らかとなった。また、同定された細菌種より、口腔由来の細菌種であることが推測された。そこで、アクリルレジン床のみならず、顎義歯オブチュレーター内部に存在する細菌についても同様に検出し、その量や種類について検討した。その結果、アクリルレジン製の中空型オブチュレータ内部には数種類の細菌が生息することが明らかになった。また、オブチュレーター内部の液体の有無に分けた場合、液体が存在する方が液体が存在しないものより細菌の検出頻度が高く、さらに検出された細菌の種類が多かった。これらの結果より、アクリルレジン製義歯および顎義歯オブチュレーターの内部には細菌が存在し、それを長期間の使用することは、誤嚥性肺炎などの呼吸器感染症を引き起こす原因になる可能性が示唆された。しかし、これらの結果は培養法により検出可能な細菌のみを同定しており、実際には培養法により検出不可能な細菌種が多数存在すると考えられる。そこで、単一菌株の分離、培養等の過程を経ずに、採集した試料から直接メタゲノムDNA取り出し解析するメタゲノム解析を用いて、培養困難な細菌種の網羅的な同定を行うを検討している。これにより、義歯および顎義歯オブチュレーター内部環境中に存在する細菌叢が解明できるものと期待される。本研究は、パラサイト(微生物)の付着制御・増殖抑制ならびに材料の抗劣化性という機能を付与した衛生的で、より生体安全性の高い新しい義歯床用材料の開発に資することを目的とし、義歯床用材料として頻用される歯科用アクリルレジンの表面及び内部に存在する特有のバイオフィルム微生物叢の定量的・定性的解析を行った。東北大学病院歯科に通院し、本研究の趣旨を説明し同意の得られた患者を対象とした。義歯新生等により、不要になった歯科用アクリルレジン製の義歯床を回収した。実際に口腔内で使用したアクリルレジン床を無菌的に割断後、申請者ら独自の試料採集方法により、アクリルレジン床の内部より試料を採取した。その結果、13床中5床(38.5%)から1ー4種類の生存した細菌が検出された。これらの細菌密度は4.0 x 102ー1.8 x 105個/mg(レジン削片)であった。これらの結果より、義歯内部に細菌が生存し、また義歯内部は複数種の細菌が生息可能な環境であることが示唆された。これまでの成果は、Takeuchi Y, Nakajo K, Sato T, Koyama S, Sasaki K, Takahashi N:Quantification and identification of bacteria in acrylicresin denturebases and dento-maxillary obturator-prostheses. Am J Dent, in press, 2012. (査読あり)にて論文発表を行った。2011年3月11日の震災による長時間にわたる停電に伴い、継続研究課題に使用する予定であった低温保存した実験用試薬(Insta gene matrix kit, PCR用Primer等)および研究用試料は信頼性を損なったため、新たな試薬の調達、実験試料の収集を余儀なくされた。また、研究を遂行するのに不可欠な嫌気グローブボックスやインキュベーター、PCR装置等の実験機器は、専門業者による長期にわたる修理を要する被害が発生した。さらに、東北大学病院歯科咬合回復科は制限、縮小化した外来業務の後に、旧来の外来業務再開に至ったものの、継続研究課題に関わる被験患者からの試料採集作業を計画通り実施することが困難であった。再度研究計画の補強ならびに計画評価を行った。本研究は、パラサイト(微生物)の付着制御・増殖抑制ならびに材料の抗劣化性という機能を付与した衛生的で、より生体安全性の高い新しい義歯床用材料の開発に資することを目的とし、義歯床用材料として頻用される歯科用アクリルレジンの表面及び内部に存在する特有のバイオフィルム微生物叢の定量的・定性的解析を継続して行う。また、歯科用アクリルレジンの生物学的劣化(Biodegradation, Biodeterioration)の解析を行うために、まず、歯科用アクリルレジン試験片を作製し、歯科用アクリルレジン表面への微生物の付着・材料内部への侵入メカニズムについて検討を行う。さらに歯科用アクリルレジンの生物学的劣化の評価について検討を行い、パラサイト(微生物)ー歯科用アクリルレジン間インターフェイスの特徴を明らかにし、その改質方法を提案する。

義歯表面および内部からの微生物の検出ならびに微生物の量と密度の測定し、各微生物株の分離および微生物種の同定を継続して行う。これらを検討するために、シークエンス解析(50試料分20万円)と新たなDNA解析方法であるDNAマイクロアレイ(16試料分35万円)を計上する。また、歯科用アクリルレジン表面への付着・材料内部への侵入メカニズムの解析および歯科用アクリルレジンの生物学的劣化の評価を行うための試料の製作(試料製作費20万円)を計画している。さらに、歯科用アクリルレジンにおける細菌の付着について、多くの報告がなされているブラジル(イグアス)で開催される学術学会(IADR Brazil 2012)に参加し、本研究の遂行、発展のために打ち合わせおよび資料収集を行う予定である(学会旅費40万円、学会参加費5万円)。
レクチン、モノクローナル抗体ならびに糖質分解酵素による血液型糖鎖の組織化学的解析

平成5年度ではendo-β-galactosidase処理と、N-acetylglucosamineに特異的なGriffonia simplicifolia agglutinin II(GSA-IIレクチン)染色による長鎖のポリラクトサミン構造を組織切片上で解析する方法を確立した。この方法を用いることによりいくつかのヒト正常組織(膵臓、唾液腺、気管腺、舌腺、胃粘膜等)でのポリラクトサミン構造の局在と、血液型抗原発現との関連性が明らかになった。すなわち、膵臓腺房細胞や唾液腺の線状部では、組織donorの血液型に関係なく酵素処理後にGSA-IIの反応性が現れたが、胎児や新生児の組織ではあらかじめfucosidase前処理をしておくことにより、endo-β-galactosidase処理の効果が非常に高まった。また、唾液腺や気管腺の粘液細胞や胃粘膜上皮では非分泌型の個体に由来する組織のみにendo-β-galactosidaseによるGSA-IIの反応性が現れた。平成6年度では上記の方法とポリラクトサミンに特異的なレクチンであるDSA,PWM,LEAなどを用いて甲状腺癌で発現される血液型関連抗原の背骨構造を解析した。甲状腺腫瘍で発現されるそれら抗原はendo-β-galactosidase処理により失われる。しかし処理後GSA-IIに対する染色性が現れるのは、papillary carcinomaのみでありadenomaやfollicularcarcinomaではほとんど現れなかった。またポリラクトサミンに特異的なレクチンもpapillarycarcinomaにはよく反応するが、他の種の甲状腺癌やadenomaにはほとんど反応せずpapillarycarcinomaでは血液型関連抗原を担うポリラクトサミンの合成が特に活発であることが示された。以上のようにレクチン、モノクローナル抗体による染色に酵素処理を組み合わせる方法は、ヒト正常および癌化組織における抗原の背骨構造の解析に非常に有効であることが示された。exo型の糖質分解酵素(beta-galactosidase,alpha-galactosidase,alpha-L-fucosidase,beta-N-acetylhexosaminidase,sialidase)による前処理法をレクチン染色やモノクローナル抗体による免疫染色と組み合わせ、組織切片上で糖鎖構造を分析するという方法は、すでにほぼ確立し、各種組織の抗原構造の解析に応用している。今年度ではさらにendo-beta-galactosidase処理と、N-acetylglucosamineに特異的なGriffoniasimplicifolia agglutinin-II(GSA-IIレクチン)染色による長鎖のポリラクトサミン構造を組織切片上で解析する方法を確立した。この方法を用いることにより、いくつかのヒト正常組織(膵臓、唾液腺、気管腺、舌腺、胃粘膜等)でのポリラクトサミン構造の局在と、血液型抗原発現との関連性が明らかになった。すなわち、膵臓腺房細胞や唾液腺の線状部では組織donorの血液型に関係なく酵素処理後にGSA-IIの反応性が現れたが、胎児や新産児の組織ではあらかじめfucosidase前処理をしておくことにより、endo-beta-galactosidase処理の効果が非常に高まった。また、唾液線や気管腺の粘液細胞や胃粘膜上皮では非分泌型の固体に由来する組織のみにendo-beta-galactosidaseによるGSA-IIの反応性が現れた。以上のように当初計画した正常組織内のendo-beta-galactosidase感受性のポリラクトサミン構造と血液型抗原の分布様式については、平成5年度分についてはほぼ達成され、6年度分として予定していた組織(肝臓、腎臓、皮膚等)についても現在研究は進行中である。その成果の一部は論文としてまとめすでに英国の雑誌であるHistochemical Journalに投稿し受理されている。

今後、これまで確立した方法を正常組織ばかりでなく病的組織や癌化した組織などの血液型抗原の解析に、応用する予定であるる。正常ヒト甲状腺では血管内皮細胞を除いて血液型ABH関連抗原の発現は見られない。しかし癌化にともなって、それら抗原が発現されるという興味深い臓器として知られている。平成6年度では、主として甲状腺の癌化にともなって発現される血液型関連抗原のbackbone構造を組織細胞化学的に解析し、以下のような成果を得た。2.papillarycarcinomaではendo-β-galactosidase処理に伴って血液型関連抗原が発現されていた部位にN-acetylgulucosamineに特異的なレクチンであるGriffonia simplicifolia aggu-lutinin II(GSA-II)に対する染色性が現れる。しかしadenomaや他の種類の癌では酵素処理後もGSA-IIに対する染色性は現れない。3.Datura stramonium agglutinin,Lycopersion esculentum agglutinin,pokeweed mitogen agglutininなどのpoly-N-acetyllactosamineに特異的なレクチンはpapillary carcinomaと特異的に反応し他の種類の癌やadenomaとはほとんど反応しない。またこれらレクチンの癌に対する反応性はendo-β-galactosidase処理によって、失われる。以上のことから甲状腺の癌化に伴う血液型関連抗原の発現にはendo-β-galactosidaseに感受性のpoly-N-acetyllactosamineの合成が不可欠であり、その合成系の発現と癌化とが密接に関連していること、並びにpapillarycarcinomaではレクチンに対する染色性から明らかなように、その合成系が特に活発であることが明らかとなった。