hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
フッ素系有機分子による高次構造の創出と新規な光機能の創製

我々は、有機分子を光増感剤に用いた光触媒反応系の開発を進めるなかで、フッ素系芳香族分子の励起状態を酸化的に消光して生じるカチオンラジカル種の強い酸化力に着目し、貴金属コロイドを担持させたベルフルオロポリパラフェニレンを紫外光励起すると、水が水素とヒトロキシルラジカルに分解することを見出している。さらに、発光中心となる分子種や金属イオン種がフッ素系分子集合系の環境下にあるとき、その発光が顕著に増加することに着目した。この発光現象は、炭素-フッ素結合の伸縮振動エネルギーが低いために、発光中心の励起状態から振動モードのエネルギー移動失活が抑制される結果である。我々はこの考察を基に、これまで困難視されていたネオジムイオン(Nd(III))の溶液内発光を試み、アセチルアセトンのC-H結合を低伸縮振動のC-F結合と炭素-重水素(C-D)結合に置き換えたヘキサフルオロアセチルアセトンのNd(III)錯体が顕著に発光することを見出している。本基礎研究課題では、フッ素系有機分子の電子構造と自己組織化能を明らかにしつつ、フッ素系分子を組み込むことによる新規な量子的構造の創出を目的とし、以下の課題の研究を行った。1)フッ素系芳香族分子の光励起時おける高い酸化電位に着目し、「光合成機能の人工化」を念頭に置いた人工的光合成系IIの構築、即ちフッ素化芳香族化合物を電子移動光増感剤(光触媒)に用いる水分子の酸化を行った。2)含フッ素配位子を用いた希土類錯体の強発光体の開発、解析および応用を行った。3)含フッ素化合物により金属硫化物ナノ粒子の表面修飾を行い、その安定化と種々の溶媒との相溶性制御、さらに表面状態制御が可能であることを示した。ここで得られた成果は、含フッ素有機分子によって組織化した新規発光材料の開発は新しい機能材料開発のコンセブト作りに寄与する。1.可視光による水の光酸化反応系を構築するために、剛直な平面構造を有する縮合環のペルフルオロ体を光増感剤に用いる光反応系の構築について検討した。ペルフルオロ化したフェナジン(F-Phen)は対応する水素化体フェナジン(Phen)のそれと比較してn-π^*、π-π^*遷移に基づく吸収はいずれも長波長シフトし、還元電位はPhenに比べて0.6V正側にシフトすることが分かった。含水アセトニトリル溶液に400nm以上の可視光を照射したとき、2-位が水酸基に置換されたF-Phen、1,3,4,5,6,7,8-ヘプタフルオロ-2-ヒドロキシフェナジンが生成し、かつベンゼンを共存させるとフェノールが生成することがわかった。本反応系では、F-Phenの可視光励起と引き続き起こる項間交差により生じた三重項励起状態が水の酸化反応に対する活性種となっており、ここで生成するヒドロキシルラジカルとF-Phen・-との位置選択性の高いラジカル置換反応によりF-Pherの2-位が水酸基に置換される。2.含フッ素β-ジケトナトNd^<3+>錯体は有機溶液にて発光する。しかし本来禁制であるNd^<3+>のf-f電子遷移で励起を行う限り、その吸光係数(ε<30M^<-1>cm^<-1>)が極めて低いために発光強度は小さい。

そこで吸光係数の格段に高い有機分子(ε>10000M^<-1>cm^<-1>)が配位子としてNd^<3+>と錯形成すれば、配位子からのエネルギー移動により間接的にNd^<3+>を高効率励起でき、発光強度が向上すると期待できる。新規に合成した光増感型Nd^<3+>錯体Tris (4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,9,9,10,10,10-pentadecafluoro-1-pentafluorophenyl-1,3-decanedionato)neodymium (III)の配位子励起時(λ=359nm)の発光強度はNd^<3+>イオン励起時(λ=585nm)と比較して約10倍となり、分子内エネルギー移動によるNd^<3+>イオンの発光を初めて確認した。2.可視域に発光領域を持つEu(III)錯体について、配位子の光増感作用を利用した溶液中での発光(PL特性)の検討を行い、さらに積層薄膜中において、配位子に電子とホールを注入することによる発光(EL特性)についても検討を行った。EL素子の作製は真空蒸着法を用い、ITO基板上にホール輸送層(TPD)、Eu(HFA)_3の順に積層させ、対極にはAlを使用した。Eu(HFA)_3のPL特性において、光増感を経た発光量子収率は22%を示した。EU(III)の内殻励起による発光量子収率が50%であることから、配位子の励起状態からEu(III)へのエネルギー移動は約50%の高効率で達成されることが明らかとなった。この低振動型錯体Eu(HFA)_3のEL特性を検討したところ、減圧条件下において赤色発光が数時間観測された。配位子増感を経るエネルギー移動過程が重要であると考えられる。パラナルフェニレンの水素原子の一部あるいは全てをフッ素原子に置換した部分フッ素化パラテルフェニレンおよびペルフルオロパラテルフェニレンを光触媒に用い、水の一電子酸化によるフェノール類の合成に成功した。さらに先触媒であるフッ素化パラナルフェニレンのフッ素置換部位の位置および置換数の効果について、その詳細を明らかにした。フッ素を配立子に含むネオジム(III)錯体の重水素化DMSO中の強発光について溶液内配位構造を解析したところ、フッ素の電子吸引効果とDMSOの強い配位力の相乗効果により特殊な溶液内12配位構造を形成していることがわかった。この自己会合によって得られる特殊配位構造は結晶のように低振動かつ軽く(原子の揺らぎが少なく)、この構造形成がネオジム(III)錯体の強発光に重要であることがわかった。この知見を応用して、希土類錯体を含む強発光ポリマーの開発にも成功した。特にフッ素ポリマー中のユ-ロビウム(III)錯体の発光量子収率は約80%ほどあり、無機ガラスに並ぶ性能を有することがわかった。長鎖フッ素化アルキル基を含む新規なスルホニルアミド・ネオジム(III)錯体を合成した。この錯体は水素原子を含む有機溶媒中で強発光が可能であり、さらに3重項酸素によるエネルギ-消光も受けないことがわかった。これらの発光特性は長錯フッ素化アルキル基の鎖長に依存し、アルキル鎖が長いものほど効果的にエネルギー失活過程を抑制しネオジム(III)イオンを強発光に導くことが明らかとなった。
量子群SUq(1,1)のユニタリー表現のテンリル積の分解

量子群SUq(1,1)は非コンパクト型の量子群であるため、従来の純代数学的な手法のみによる研究方法ではテンリル積の分解を記述することは出来ない。この量子群の座標環はC^*-代数を用いて既述しなればならないが、テンリル積表現の分解の為にはまず、C^*-代数として記述された座標環上に余積を記述しなくてはならない。現在までの我々の研究で、余積を記述するための基本的な作用素であるKac-Takesaki作用素というもののほぼ完全な記述を与えることに成功した。これでもまだ実は不十分であって、非コンパクト型量子群の場合はそれ等を統一的に扱うための理論的な枠組みを構成することが、重要なステップとなるが、この部分に関しては筆者、中神及びWordndlvicz(ポーランド)の共同研究によって、その全体的な構造はほぼ完全に解明され、SUq(1,1)を除く他のよく知られている非コンパクト量子群(実質的には2コ)に対して有効に適応可能であることが既に判明している。この点について現在我々は論文を準備中である。本来の目的であるSUq(1,1)の場合については、未だデリケ-トな部分が少々残ってはいるが、大方の見通しに関してはKac-Takesaki作用素の形及び一般論の構築からほぼ明らかなものに近々に帰着出来る予定である。技術はほぼ出揃ったのであとは時間の問題であろうと考えられる。筆者は今後も時間の許す限ぎり、この方向で努力する考えである。
原子状水素処理による有機薄膜トランジスタの特牲向上

加熱触媒体線で分解・生成した原子状水素をゲート絶縁膜に吹き付ける「原子状水素アニール(AHA)処理」を行うことで、絶縁膜の表面改質を行い、その上に形成されるペンタセン膜の膜質を変化させるとともに、有機薄膜トランジスタの特性を向上させることを試みた。AHA処理(触媒体温度1500°C)によりゲート絶縁膜(siO_2)表面の還元反応が起こり、SiO_2の表面エネルギーが42dyne/cmから39dyne/cmに変化した。また、AHA処理によりペンタセン膜の結晶粒径は増加しなかったが、I_<on/_off>が1桁向上し、閾値電圧も65Vから16Vに減少した。これは原子状水素によりSiO_2膜/Si基板界面付近の負電荷が除去されたためであると考えられる。また、触媒体温度1800°CでAHA処理した場合、触媒体材料のWがSiO_2表面に付着し、SiO_2の表面エネルギーは45dyne/cmであった。このようなSiO_2上に形成したペンタセン膜の結晶粒径は未処理に比べ、50%に減少した。また、TFTのキャリア移動度も50%に減少した。以上のことからWが混入しない条件でAHA処理を行うことで、有機TFTの特性を向上させることができ、有機半導体/絶縁体界面の特性改善法として有効であることが明らかとなった。本研究では加熱触媒体上で効率よく生成した原子状水素を利用した新しい低温表面処理法「原子状水素処理法」を提案し、原子状水素処理の物理的・化学的現象を明らかとし、本手法を用いて有機トランジスタの電子移動度および閾値電圧の低減を試みていている。具体的には基板および有機半導体膜形成後の原子状水素処理による有機半導体膜の結晶粒径の増加、界面準位密度の低減である。本年度はまず原子状水素発生装置とサンプル冷却ホルダの作製を行った。その後、原子状水素処理の有機材料(プラスチック基板)に対する効果を主に検討した。処理条件はH_2流量400sccm、触媒体温度1700°C、ガス圧30Pa、時間3min、基板温度100°Cである。ポリエチレンナフタテート基板に原子状水素処理を行った場合、表面ラフネスの増加(1.4→1.9nm)と表面自由エネルギの減少(39→32dyne/cm)を確認した。また、分光エリプソメトリによる解析から、原子状水素処理による表面改質層は5nmであり、表面形状の変化だけではなく、材質(屈折率)の変化も確認された。H_2ガスの代わりにHeガスを用いた比較実験を行ったが、Heでは基板の表面改質は起こらず、本処理が原子状水素の化学反応に起因することが確認された。さらにプラスチックの材質により、原子状水素の効果が異なることも明らかとなった。以上のことから基板表面を改質することにより、その基板上に形成される有機半導体膜の特性を変化させることが期待できることが確認された。
齲蝕原因菌が生成する新規タンパク複合体デグラドソームの環境適応に果たす役割

齲蝕原因菌であるミュータンス菌のバイオフィルム内での環境適応の制御方法としてdegradosomeと呼ばれるmultiprotein complexの形成と制御が行われているかどうかを明らかとすることを目的とした。まず,構成タンパクの1つであるenolaseを軸にMSの複合体を形成するタンパクの探索を行う実験系を進めてみた。enolaseのcloningを行い,cDNAを作成し、DNAシークエンスの確認を行い比較検討した結果,UA159に対していずれの株においてもポイントミューテーションが認められ,2株ではアミノ酸レベルで異なっている部分があることが明らかとなった。齲蝕の原因菌の1つであるStreptococcus mutans(以下SM)は、バイオフィルムを形成し、その中で様々な環境ストレスに適応して生存し、齲蝕の発症に関わっている。環境適応に際し、遺伝子発現レベルにおいて広範囲な制御が行われ、定常状態を呈していると考えられるが、その1つの方法としてdegradosomeと呼ばれるmultiprotein complexの形成が行われ、これによる制御がおこなわれているかどうかについて明らかにすることを目的としている。構成タンパクの1つであるenolaseを軸にSMでの複合体を形成するタンパク質の探索を行う系を進めている。Enolaseはglucose代謝系の1酵素であり、齲蝕予防で頻用されているフッ化物のターゲットとされている。フッ化物に対する感受性は各標準株で異なっていることからenolaseにおいて何らかの違いが関与している可能性があるためにSM標準株としてUA159、UA130、LM7などを用い、PCRにてenolaseのcloningを行い、cDNAを作成し、DNAシークエンスの確認を行った。シークエンスを比較したところ、ポイントミュテーションが認められ、アミノ酸レベルで異なっている部分があることが明らかになった。UA159,UA130のenolaseに関してはタンパク産生用vectorに組み換え、タンパク産生の確認を行いpull down assayの準備を進めている。加えてmultiprotein complex構成成分であると予想されるRNAseのクローニングを行っている。う蝕の原因菌の1つであるStreptococcus mutans(以下SM)は、バイオフィルムを形成し、その中で様々な環境ストレスに適応して生存し、う蝕の発症に関わっている。Enolaseはglucose代謝系の1酵素であり、う蝕予防で頻用されているフッ化物のターゲットとされている。以後の実験に使用するタンパク産生用vector並びにFLAG vectorへの組換えを行い、constructを作成している。齲蝕原因菌のmutans streptococciはbiofilmを形成し,その内部で様々な環境ストレスに適応しながら生存し,齲蝕発症に係わっている。環境適応に際しては,遺伝子発現レベルにおいて広範囲な制御が行われ,定常状態を呈していると考えられるが,その制御方法の1つとしてdegradosomeと呼ばれるmultiprotein complexの形成が行われ,これによって制御が行われているかどうかを明らかとすることを目的とした。まず,構成タンパクの1つであるenolaseを軸にMSでの複合体を形成するタンパクの探索を行う実験系を進めてみた。enolaseはglucose代謝系の1酵素であり,齲蝕予防で頻用されるフッ化物のターゲットとされている。5株の標準株を用いてフッ化物に対する感受性を確認したところ.その感受性は各標準株で異なっていることからenolaseのcloningを行い,cDNAを作成し、DNAシークエンスの確認を行った。シークエンスを比較検討した結果,UA159に対していずれの株においてもポイントミューテーションが認められ,2株ではアミノ酸レベルで異なっている部分があることが明らかとなった。臨床株の分離並びにこれらについてのフッ化物への感受性についてもDNAの変異がないかどうかについての検討を行っている。UA159, UA130のenolaseに関してはタンパク産生用ベクターに組み換え,シークエンスの確認を行った後、タンパク産生についてwesternで確認を行った。これらを用いてPull downn assayを行い,ターゲットタンパクの探索を行っている。またmultiprotein complex構成成分であると予想されるRNAaseのクローニングを行っている。小児歯科学構成

タンパクの1つであるenolaseを軸にSMでの複合体を形成するタンパク質の探索を行う系を進め、Degradosomeの形成が行われているかどうかを明らかにするとともに、SMをacid-stress, oxidative-stress, Starvation-stress条件下で培養し、コントロールと比較し、ストレス時に増減するタンパク質の探索を行い、環境適応に対する細菌内調節機所を明らかにする。構成タンパクの1つであるenolaseを軸にSMでの複合体を形成するタンパク質の探索を行う系を進め、Degradosomeの形成が行われているかどうかを明らかにするとともに、SMをacid-stress, oxidative-stress, Starvation-stress条件下で培養し、コントロールと比較し、ストレス時に増減するタンパク質の探索を行い、環境適応に対する細菌内調節機所を明らかにする。実験遂行上,今期末に試薬の発注が予定より少なくなったため余剰がでた。研究遂行にあたり、本年は遺伝子解析並びにタンパク質発現解析等を行う必要があるが、機器類は教室内並びに中央研究室で使用ができることから機器類の購入を行う予定はなく、前年度余剰も含め,薬品・試薬類、抗体などの消耗品費として使用する。研究遂行にあたり、本年は遺伝子解析並びにタンパク質発現解析等を行う必要があるが、機器類は教室内並びに中央研究室で使用ができることから機器類の購入を行う予定はなく、薬品・試薬類、抗体などの消耗品費として使用する。
アルツハイマ-病における神経細胞変化に関する細胞発生学的解析

私共は本班会議で,アルツハイマ-病(AD)と進行性核上性麻痺(PSP)の線条体すなわち尾状核および被殻における大型神経細胞の選択的減少に関して報告してきた(Brain Res.411:205,1987.Brain Res.458:218,1988.Brain Res.504:354,1989.Brain Res.544:221,1991)。今回これらの所見と比較する目的で,グアム島のパ-キンソン痴呆症(Guam PDC)の線条体を検索した。<症例および方法>___ー:(2)同上部位を電顕観察した。(3)6例のKB染色標本を用いて,これまでと同じ方法により神経細胞の定量的検討を行い,その局在に関しても検討した。<結果及び考察>___ー:Guam PDC線条体においては,(1)ADおよびPSPとほぼ同程度の大型神経細胞数の減少がみられ,ADと同様,それは側坐核でやや強い傾向が認められた。これに加えて小型神経細胞数の減少も認められた。(3)アミロイド沈着はほとんど認められず,少なくともGuam PDC線条体では,PHF,curly fiberは,アミロイドの存在なしに形成された可能性,が考えられた。<症例および方法>___ー:(1)1979年から1982年までグアム島で解剖されたGuamPDC50例の尾状核,被殻および側坐核をHE,KB,Bodian,Congo red,PAM染色および,抗ヒトτ抗体,抗βーpeptide抗体(井原康夫による),抗GFAP抗体免疫染色を施行し,光顕にて検索した。(2)同上部位を電顕観察した。
低波数ラマン光学活性による溶液中タンパク質の高次構造解析

αヘリックス構造に代表されるタンパク質のキラルな二次構造は紫外円二色性などによって簡便に測定されてきた。しかし,さらに高次のタンパク質構造の測定も必要不可欠である。一方で,溶媒分子とタンパク質との間に形成されるキラルな溶媒和構造を直接測定できれば,タンパク質の溶解や変性初期反応をより深く理解できるだろう。しかし,これらタンパク質のキラル高次構造を溶液中において簡便に測定することは難しい。本研究においては新規な低波数ラマン光学活性分光を開発し,溶液中タンパク質のキラル高次構造を直接に解析できる簡便な測定法を開発する。
レプチン受容体シグナルを介したPAI-1遺伝子発現抑制機構の解明

脂肪細胞においてレプチン受容体シグナルによりPAI-1遺伝子発現が調節を受けているという仮説を検証すべく、我々は以下の実験を行った。1.組換えレプチンの遺伝的肥満マウスob/obへの短時間投与による血中PAI-1量及び脂肪組織のPAI-1 mRNA量の解析:レプチン投与群では、6時間後にはコントロール群に比べ有意に血中PAI-1値が減少した。これに呼応するように内臓脂肪組織でのPAI-1 mRNA量もコントロール群に比べ有意に減少した。皮下脂肪組織や比較的PAI-1 mRNAが多く発現している肺組織においてもレプチン投与により、6時間、24時間後共にPAI-1 mRNA発現量の低下が認められた。2.前駆脂肪細胞3T3-L1を用いたレプチン強制発現によるPAI-1遺伝子発現に与える影響:5PAI-1転写調節領域/ルシフェラーゼ(5 PAI-1/Luc)レポーターベクターとレプチン発現ベクターを共トランスフェクションするとレプチン発現ベクター量依存的にLucを指標としたPAI-1遺伝子転写活性を抑制した。3.PAI-1遺伝子発現調節領域におけるレプチン応答抑制配列の同定:5 PAI-1転写調節領域を順次-1147から-166 bpまで欠失させたいずれのレポーターでもレプチン発現ベクターを共発現したものでは、空ベクターを共発現させたものより有意にLuc活性は低下した。-166 bpよりも下流の配列が重要であると思われる。4.レプチン受容体アイソフォームの役割の検討:脂肪細胞にはレプチン受容体のロングフォーム(LF)とショウトフォーム(SF)が存在しているが、このどちらの型の受容体がPAI-1発現抑制に関与しているかを検討した。空ベクターのみをトランスフェクションしたときの転写活性を100%とした場合、SFとレプチン発現ベクターの組合せでは7075%に低下し、予想に反し、LFとレプチンの組合せでは、180200%の転写活性上昇が認められた。以上の事から、PAI-1遺伝子発現抑制に関わるのはショウトフォーム受容体であり、MAPK系シグナルが関与する事が示唆された。今年度は、大腸菌の中で発現させ精製したリコンビナント・レプチンを用いて、遺伝的肥満マウスob/obの腹腔内に投与し、投与後6時間、24時間における血中PAI-1量の変化および内臓脂肪組織、皮下脂肪組織、並びに肺組織におけるPAI-1mRNA発現量について検討した。今回精製したリコンビナント・レプチンが、まず生物活性を保持しているかどうか検討した。300μgを腹腔内に11日間投与し、毎日の体重変化を見たところ、39gあった体重が27gにまで減少した。この体重減少に伴う、PAI-1発現量に対するレプチンの二次的な効果を排除するため、この活性のあるリコンビナント・レプチンを投与後、体重の変化がほとんどない6時間と24時間後に血液サンプルと臓器を採取した。コントロール群には、リコンビナント・レプチンに含まれるのと同量のLPS含むPBSを同量投与した。血中PAI-1量は、遠心後の血漿を用いてELISA法により定量した。またPAI-1mRNA発現量はRNA抽出後、Northern Blot法で定量した。レプチンを投与したものでは、6時間後にはコントロール群に比べ有意に血中PAI-1値が減少した。24時間後には両群とも、ブランクのレベルまで減少した。これに呼応するように、内臓脂肪組織でのPAI-1mRNA量も変動した。レプチン投与により6時間後には、コントロールに比べ有意に減少した。皮下脂肪においては、6時間、24時間後共にレプチン投与により、PAI-1mRNA発現量の有意な低下が認められた。比較的PAI-1mRNAが多く発現している肺においても、レプチン投与により、6時間、24時間後共にPAI-1mRNA発現量の有意な低下が認められた。これらの事から、レプチンによるPAI-1遺伝子発現抑制の作用が示唆された。

4.レプチン受容体アイソフォームの役割の検討:脂肪細胞にはレプチン受容体のロングフォーム(LF)とショウトフォーム(SF)が存在しているが、このどちらの型の受容体がPAI-1発現抑制に関与しているかを検討した。空ベクターのみをトランスフェクションしたときの転写活性を100%とした場合、SFとレプチン発現ベクターの組合せでは7075%に低下し、予想に反し、LFとレプチンの組合せでは、180200%の転写活性上昇が認められた。以上の事から、PAI-1遺伝子発現抑制に関わるのはショウトフォーム受容体であり、MAPK系シグナルが関与する事が示唆された。今年度は、前駆脂肪細胞3T3-L1を用いて、レプチンのPAI-1遺伝子発現に与える影響を検討した。前駆脂肪細胞の分化前の定常状態においては内在性のレプチンは、ほとんど発現しておらず、外来性のレプチンの影響がより効果的に見れるものと考えられた。リコンビナント・レプチンを細胞に添加したところ、これに含まれるLPS(リポポリサッカライド)がPAI-1遺伝子発現を著しく誘導してしまうため、レプチンによる抑制効果を見ることができなかった。そこで、RSVプロモーターで転写を駆動するレプチン発現ベクターを構築し、これをトランスフェクションにより3T3-L1に導入した。対照実験として、発現ベクターの空ベクターを用いた。5'-PAI-1転写調節領域/ルシファラーゼ(5'-PAI-1/Luc)レポーターベクターと共トランスフェクションすると、レプチン発現ベクターのトランスフェクション量依存的にLucを指標としたPAI-1遺伝子の転写活性を抑制した。さらに、内在性のPAI-1mRNA発現量も有意に低下した。これらの事から、外来性の発現ベクターにより産生されたレプチンが自身の細胞にオートクライン的に作用し、PAI-1遺伝子発現を抑制するものと考えられた。さらに、3T3-L1細胞でのレプチン受容体発現の有無、ならびにロングフォーム、ショウトフォームどちらのタイプの受容体が関わるのかを明らかにするため、これら受容体cDNAのクローニングとこれらの発現ベクターを構築している。1.PAI-1遺伝子発現調節領域におけるレプチン応答抑制配列の同定5'-PAI-1遺伝子転写調節領域を順次欠失させた配列とルシフェラーゼ(Luc)レポーター遺伝子を連結したベクターを構築し、これらのレポーターとレプチン発現ベクターを3T3-L1細胞に共トランスフェクションさせ、Luc活性を指標にレプチン応答抑制配列を同定すべく実験を行った。A (-1147+75)B (-842+75)、C (-514+75)、D (-372+75)、E (-166+75)レポーターベクターのいずれのトランスフェクションでも有意なLuc活性の低下が認められた。これらのことから、-166bpより上流の転写調節領域にある配列が重要であるものと思われる。この領域をさらに細かく欠失させたレポーターベクターを構築中である。2.レプチン受容体アイソフォームの役割の検討脂肪細胞には、レプチン受容体のロングフォーム(L.F.)とショートフォーム(S.F.)が存在していることが知られているが、このどちらの型の受容体がPAI-1発現抑制に関わっているのかを検討した。
2015年、新たに発見された吉田産ハナシノブのDNAを用いた雑種検定に関する研究

1南阿蘇村吉田産ハナシノブ(以下、吉田産ハナシノブ)自生地の植生調査本自生地は、南向き原野の裾野を掘削し、山道を造成した路肩に存在し、ススキ、クズ及びヨモギを中心に草原でよく観られるコウゾリナ、クララ、カワラマツバ、イタドリ、クサフジ、コマツナギ、オオバヨメナ、ワレモコウ等が自生している。2015年の発見当時は、およそ100個体ほどハナシノブが自生していたが、2016年の調査では、わずか11個体に減少した。その原因は、熊本地震により車の流れが変化したことで、本自生地が人目に付きやすくなり、盗掘されたことが最も大きいと考えられる。2 DNAを用いた雑種検定(PCRによる雑種個体の検出実験)(1)供試材料:吉田産ハナシノブ11個体(子葉5枚を採集し、CTAB法によりDNAを採取)(3)実験の結果ハナシノブ非特異的PCRプライマー(H11F、H11R: 2010年開発)を用い、吉田産ハナシノブ11個体の雑種検定を行なった結果、近縁園芸種との交雑による遺伝子汚染は1個体も確認されなかった。3 DNAを用いた遺伝的情報の収集(RAPD分析)(1)供試材料:吉田産ハナシノブ4個体及びその他7カ所の自生地から28個体、合計32個体(2)実験方法:使用RAPD-プライマー:オペロンバイオテクノロジー株式会社カスタムDNA(120種)、PCR反応:熱変性: 95°Cで60秒、45サイクル:熱変性95°C: 60秒、アニーリング43°C: 30秒、伸長反応: 72°C: 90秒、反応停止: 72°C: 7分、保存: 4°C(3)実験の結果RAPDプライマー120種から41種のプライマーを選抜し、145のRAPDマーカー(DNAバンド)を得た。得られたデータによりクラスター分析を行った結果、吉田産のハナシノブは、他の7カ所のハナシノブと遺伝的な差異はほとんどないことが分かった。吉田産ハナシノブは、阿蘇外輪山の内側で産する唯一の自生地である。その存在は、ハナシノブの歴史やこれからの保護政策を考えるうえで最も重要であり、今後、自生地の保護と研究を継続し、基礎データを収集していくことが大切である。
十九世紀女性作家達のHenry Jamesへの影響について

"The Prince′s Little Sweetheart"とは、童話の「シンデレラ」の続編という形で書かれている。この作品には、いったん家庭にはいると女性は現実には舞踏会のような華々しい生活をおくるのではなく、外で戦闘に従事している王子様のために自己を犠牲にして家庭に閉じこもり、蜘蛛退治に象徴される家事にはげまなければならないという現実が提示されている。Jacksonは女性の結婚願望を強めた「シンデレラ」を利用することで結婚生活を理想化したthe Cult of True Womanhoodのイデオロギーを批判したといえる。つまりJamesが非現実的だと酷評したJacksonの方が、女性の立場だからこそJamesよりはっきりとジェンダーの現実を知ってそれを童話の形で象徴的に描いたのである。The Portrait of a LadyでJamesは疑問を投げかけ、批判しても、ジェンダーの変革までふれていない。Jacksonのこの作品は今までまったく注目されることがなかった。しかしKate Chopinより前に、しかも童話という形で、女性に犠牲を求める現状を訴えているという点で、大いに評価すべきだと思われる。また、JamesのThe Portrait of a Ladyの後に書かれたということも注目すべきであろう。彼の作品がそれだけ女性作家達に影響を与えたともいえるのではないか。今後は、The Portrait of a Lady以前のJacksonの作品との比較が必要である。またリアリズムという点でJamesと女性作家達が互いに与える影響を具体的作品にあたった研究する予定である。
超高速および超多重光伝送・光ネットワ-ク

大量の情報を伝送する次世代光伝送技術と,益々広範に適用領域が拡大しつつあるネットワ-ク光通信や光配線の実現を目指した光回路の並列アレ-化,微小高密度化,集積化技術の開拓を目的として研究を行い,以下の成果を得た.2次元並列化が可能な面発光レ-ザの研究を進め,化学ビ-ム成長法や微細加工などの基盤技術を開拓するとともに,高反射率誘電体反射鏡や微小埋込みヘテロ構造などを導入して,光通信で用いられるGaInAsP/InP面発光レ-ザの低しきい値化を図り,室温連続動作の実現の見通しを得た.長距離,大容量光伝送を目指して,誘導ブリユアン散乱の抑制,分散補償回路の精密化,光ファイバ増幅器の雑音特性の解明,ショット雑音限界を越える受信感度をもつ新しい光受信器の可能の提示などを行った.光ファイバ積層化に適した積層型偏光分離素子および偏波無依存ファイバ集積型光アイソレ-タを実現し,その優れた特性を実証した.ARROW型光偏光器の消光比改善,ランダムサンプリング法による新しい光導波路の形成法の提案,ARROW積層化による立体光配線構造の試作とその基本特性の実証を行った.光導波路の極限性能を探るために,インテリジェントな解析,設計支援システムの開発を行い,数多くの数値実験によりその有効性を実証した.光ファイバの非線形性を充分に活用した高度な光通信を目指し,波長多重ソリトン,ソリトンレ-ザなどについて解析し,非線形効果を用いた新しい光伝送路やデバイスの可能性を見出した.光ソリトン伝送に関して,厳密解析,数値解析に基づき,超高速光通信を実現するためのシミュレ-ションシステムを構築した.大量の情報を伝送する次世代光伝送技術と,益々広範に適用領域が拡大しつつあるネットワ-ク光通信や光配線の実現を目指した光回路の並列アレ-化,微小高密度化,集積化技術の開拓を目的として研究を行い,以下の成果を得た.2次元並列化が可能な面発光レ-ザの研究を進め,化学ビ-ム成長法や微細加工などの基盤技術を開拓するとともに,高反射率誘電体反射鏡や微小埋込みヘテロ構造などを導入して,光通信で用いられるGaInAsP/InP面発光レ-ザの低しきい値化を図り,室温連続動作の実現の見通しを得た.長距離,大容量光伝送を目指して,誘導ブリユアン散乱の抑制,分散補償回路の精密化,光ファイバ増幅器の雑音特性の解明,ショット雑音限界を越える受信感度をもつ新しい光受信器の可能の提示などを行った.光ファイバ積層化に適した積層型偏光分離素子および偏波無依存ファイバ集積型光アイソレ-タを実現し,その優れた特性を実証した.ARROW型光偏光器の消光比改善,ランダムサンプリング法による新しい光導波路の形成法の提案,ARROW積層化による立体光配線構造の試作とその基本特性の実証を行った.光導波路の極限性能を探るために,インテリジェントな解析,設計支援システムの開発を行い,数多くの数値実験によりその有効性を実証した.光ファイバの非線形性を充分に活用した高度な光通信を目指し,波長多重ソリトン,ソリトンレ-ザなどについて解析し,非線形効果を用いた新しい光伝送路やデバイスの可能性を見出した.光ソリトン伝送に関して,厳密解析,数値解析に基づき,超高速光通信を実現するためのシミュレ-ションシステムを構築した.
眼精疲労の低減を目的とするコンピュータディスプレイ方式の研究

本研究は、現行のコンピュータシステムにおいて眼精疲労を低減するディスプレイ方式の開発に関する基礎的な研究を行うことを目的としていた。このため本研究においては、文字の入力とともにカーソルの周りの一定領域のフォントのみを、適切な大きさに自動的に拡大表示するというディスプレイ方式をソフトウェアにて実現することを目指した。個々の使用者に最も見やすい型と大きさのフォントで拡大表示することにより眼の疲労を最小化するとともに、カーソルの移動に追随して次々と局所領域においてフォントの大きさが変わるために、眼の焦点調節機能が働き、眼精疲労が効果的に減少することが期待された。平成10年度においては、平成9年度の研究に引き続き、主要設備備品であるパーソナルコンピュータにおいて、カーソルの動きに追随してその周囲の一定の局所領域のフォントのみを、自動的に拡大表示するディスプレイシステムを、開発用ソフトウェアを用いて製作したが、平成10年度はシステムの改良を行い、いくつかの機能を設計・製作した。このとき、前田が主に設計を担当し、前田、鈴木が共同して製作を行った。平成10年度においては、本研究システムにおいて、フォントを拡大表示する局所領域の大きさをある範囲で選択可能な機能の開発を行った。更に、拡大表示するフォントの型および大きさをある程度まで選択可能とした。更に、文字の入力の時のみならず、既存の文書を読む際にも、同様にカーソルの周りの一定領域のフォントのみを、自動的に拡大表示するシステムを開発した。この機能の開発により、本研究システムの適用範囲が大幅に拡大された。現行のディスプレイ方式と本研究のディスプレイ方式との比較研究を行ったが、種々の制約により、本研究システムが実際に眼精疲労の低減にどこまで役立つかの検証まで行うことはできなかった。本研究は、現行のコンピュータシステムにおいて眼精疲労を低減するディスプレイ方式を研究することを目的としていた。このため本研究においては、文字の入力とともにカ-ソルの周りの一定領域のフォントのみを、適切な大きさに自動的に拡大表示するというディスプレイ方式をソフトウェアにて実現することを目指す。個々の使用者に最も見やすい型と大きさのフォントで拡大表示することにより眼の疲労を最小化するとともに、カ-ソルの移動に追随して次々と局所的領域においてフォントの大きさが変わるために、眼の焦点調節機能が働き、眼精疲労が効果的に減少することが期待される。平成9年度においては、主要設備備品であるパーソナルコンピュータにおいて、カ-ソルの動きに追随してその周囲の一定の局所領域のフォントのみを、自動的に拡大表示するディスプレイシステムを、開発用ソフトウェアを用いて設計、製作した。このとき、前田が主に設計を担当し、鈴木が主に製作を担当した。本研究システムにおいては、フォントの拡大表示を使用するか使用しないかの選択可能とした。これにより、それぞれのパーソナルコンピュータにおいて、現行のディスプレイ方式と本研究のディスプレイ方式との比較研究が可能となる。今後の研究計画としては、拡大表示するフォントの型および大きさを選択可能とすること、すなわち、現存する代表的な日本語フォントの中から、比較的視認性が良く、最も効果的に眼精疲労を低減する可能性の高い漢字フォントの型と大きさを決定すること、および、フォントを拡大表示する局所領域の大きさを選択可能とすること、すなわち、眼精疲労の低減に最適な局所領域の大きさの決定することが考えられる。
ＭＥＭＳと実時間ＴＥＭ顕微観察によるナノメカニカル特性評価と応用展開

本研究では、半導体マイクロ・ナノ加工で作るMEMSデバイスと、ナノ物体を可視化できる透過電子顕微鏡(TEM)を組み合わせた計測系を構築し、ナノ物体や極微量分子を対象に応力による変形、表面や固相内の拡散、電界による原子輸送、量子的な電気や熱の伝導などを総合的かつ実時間で測定した。ナノ物体の形状変化を観測し、分子動力学などの計算機解析と比較することで、様々な微視的機構を解明した。こうしたアプローチに基づき電気接点劣化、接点中の転位移動に伴う雑音発生、様々な材料の単一ナノ接合におけるナノトライボロジー、ナノ物体中の熱伝導、拡散接合技術など、実用上重要な課題の微視レベルからの解明に基づく応用展開に向けた研究を行った。計測系の拡張・TEM中温度可変計測・微小領域温度計測法TEM内でナノ接合の局所的な加熱を実現するために、マイクロヒーターとマイクロ温度センサをMEMS対向針に集積した。試行実験として、シリコンナノワイヤにおける熱伝導を測定した。直径38nm以下で急激に熱伝導が小さくなることが確認できた。・分子ピンセット試料操作液中で微小管の単分子を、分子ピンセット間に捕獲する手法を開発した。マイクロウォールの間に微小管を架橋し、その微小管に分子ピンセットを接近させる。分子ピンセット先端と微小管を接触させると、微小管が分子ピンセットに付着し単分子捕獲ができる。本手法により一本の微小管を分子ピンセット間に捕獲することに成功した。・ナノせん断破壊試験法せん断破壊試験のために、2自由度のアクチュエータを集積したデバイスを開発した。試行実験として、シリコン対向針を用いてTEM内でナノ接合のせん断実験をTEM内で行った。この結果に対して、シリコン対向針によるせん断シミュレーションを行った。探針の衝突後、接触部にアモルファス領域が広がり接合が形成され、せん断変形により接合部が伸長する計算結果が得られた。拡散接合機構の解明金針とシリコン針を一つのデバイス内に精度よく集積したデバイスの開発を行った。針根元の構造を変えることで、片側に完全に金を含まないシリコン、もう片側に金の対向針をもつデバイスを作製した。常温計測としては、シリコン上の金ナノクラスターの拡散を観察した。電気接点劣化機構の解明ホットスイッチングによって金表面のナノスケール形状変化を観察した。曲率半径が1.3nmの針が接触・分離を繰り返すことで、針は0.3nmにまで鋭くなった。その直後、針の曲率半径は4.1nmにまで急激に丸くなった。この形状変化により針表面の金膜厚が薄くなった。H21年に評価系の拡張において未着手であった極低温下での実験を可能とするホルダの開発を行い、提案したすべての研究テーマの推進を行うための評価系を整えることができた。H22年度は、電気接点劣化機構の解明、ナノ熱特性強化、繊維状ナノ材料特性評価、ナノトライボロジーに関する研究を行い、以下の研究成果を得た。【電気接点劣化機構の解明】金対向針の間に高いバイアス電圧を印加し、対向針間の高電界や対向針接触時の高電流による影響を調べたところ、シリコン対向針に成膜した金膜が放電やジュール熱で剥離することがわかった。また、対向針間のバイアス電圧を印加せず、圧縮・引張を行ったところ、金の加工硬化により脆性向上が確認された。さらに強く圧縮・引張を行ったところ、10nmスケールの金の塊が対向針間で移動する移着現象を確認した。【ナノ熱特性評価】シリコン対向針を接触し、シリコンナノ接点を100nm程度伸長した状態で、シリコンナノ接点を通じた熱伝導測定を行った。シリコンナノ接点において非常に高い熱伝導特性を示すことを発見した。またシリコンナノ接点の直径を変えて測定を行い、それぞれの熱伝導特性から直径依存性を確認した。【繊維状ナノ材料特性評価】極微量分子捕獲のために、nmレベルで鋭くかつ数nmギャップを持つピンセットをメッキ法を用いて開発するも、滑らかで均一な成膜がうまくいかなかった。金のメッキ液の調整を行い、成膜条件の特定を行った。【ナノトライボロジー】シリコンナノ接点のせん断変形のその場観察に加え、銀や金のナノ接点のせん断変形を観察することに成功した。銀や金はシリコンに比べ、せん断により接点形状は容易に変形し、せん断距離が短い領域で破断に至った。さらに計算グループがシリコンのせん断変形の塑性流動変形を計算により再現した。日23年度は本格的に各種研究テーマの推進に注力し、拡散接合機構の解明、ナノ熱特性評価、繊維状ナノ材料特性評価、ナノトライボロジーにおいて、以下の研究成果を得た。【拡散接合機構の解明】ナノ熱特性評価により開発した局所加熱ヒーターを組み込んだデバイスの対向針に金を蒸着した。

この対向針間で放電することで、シリコン表面に金ナノクラスターを付着させ、フレッシュな金シリコンナノ界面を形成した。局所加熱ヒーターで加熱することで、高温における金シリコンナノ界面における反応を観察することに成功した。金がシリコン側に断続的に拡散する様子と金ナノクラスター表面においてナノ結晶が成長する様子を確認した。【ナノ熱特性評価】H22年度に発見したシリコンナノ接点における高い熱伝導率の解釈を行った。解釈結果によると、シリコンナノ接点の長さがフォノンの平均自由行程以下になることで、フォノンのバリスティック伝導が引き起こされ、それに伴いバルクよりも大きな熱伝導率が観測されていたことがわかった。【繊維状ナノ材料特性評価】ナノピンセットを用いて微量分子を捕獲したことを検出するために、これまでは蛍光顕微鏡による観察を用いたり、微量電流変化を検出することで行ってきた。今回は極微量分子捕獲を行うため、従来手法に比べ検出感度の高い手法として近接場光を用いた手法を採用することにした。これを実現するため、分子ピンセット先端部を対向型近接場プローブとするプロセスを開発した。【ナノトライボロジー】直径数nmの銀ナノ接点におけるせん断変形の観察を行ったところ、スティック-スリップ現象のようなせん断変形を確認した。このスティック-スリップの距離は銀の格子間隔に相当し、原子構造由来の量子的な機械特性である可能性が高い。本研究は、MEMS (micro electro mechanical system)と透過型電子顕微鏡(TEM)を組み合わせた計測系を構築し、ナノ物体や極微量分子に力や電圧を加えた時の形状変化の実時間観察と各種物性値の高感度測定を同時に行うことを目的としている。ナノ熱伝達特性、ナノトライボロジー特性、繊維状ナノ材料特性を対象として、ナノ物体の寸法や形状と物性値との関係を動的に明らかにした。【ナノ熱伝達特性評価】ヒーターと熱センサーを集積した探針間にナノ接点を作製し、TEM内でナノ接点の大きさを制御しながらそこを透過する極微の熱量を検出した。計測の結果、接合の直径が数nmになると、熱伝導率がマクロスケールと比較して100倍以上高くなることが分かり、室温でのバリスティック熱伝導を初めて実験的に確認できた。【トライポロジー】対向探針間にナノ接合を形成して荷重を加えるために用いるMEMSデバイスを改良し、摩擦やせん断などの水平方向の力だけでなく、接触や引っぱりなどの荷重方向の力を同時に計測可能とした。銀、DLC (Diamond Like Carbon)、PTFE(テフロン)、二硫化モリブデン等の固体潤滑材を対象に、荷重や形状を変えて比較した。銀のせん断破壊を観察した結果、隣接原子間隔に相当する滑りを計測した。銀の結晶格子由来のスティックスリップ現象を初めて見出した。また同じ過程を分子動力学法にて計算したところ、真実接触部の結晶性が保たれたまま各層のスティックスリップ運動が起き、実験の測定結果と相同の結果を得た。理論計算と実験結果の両面から変形過程のモデルを構築した。さらに、シリコン対向探針間に形成したナノ接合のせん断過程について実験と分子動力学計算の両面から解明を試みた。
葉緑体DNA結合タンパク質を介した葉緑体形成シグナル伝達の解析

私たちは,葉緑体DNA結合タンパク質が,葉緑体形成の細胞核による制御の主要な情報伝達体となっているという立場から研究を進め,プラスチド包膜に存在するDNA結合タンパク質PENDを発見した。本年度の研究においては,このPENDタンパク質をコードするcDNAのクローニングを試み,成功した。一方では,エンドウのプラスチドから,陰イオン交換クロマトグラフィとDNA-ダイナビーズアフィニティー法により,PENDタンパク質を部分精製した。主な不純物は,70kDaのタンパク質だけであった。他方,PENDタンパク質の標的DNA配列をプローブとして,λgt11の発現ライブラリをスクリーニングし,3個のクローンPD1,PD2,PD3を得た。これらの全長cDNAの配列を決定し,それぞれを大腸菌で発現して,タンパク質を得た。この組換タンパク質を抗原として,抗体を得た。このうちで,抗PD2抗体が,上述の精製PENDタンパク質と反応したため,PD2がPENDタンパク質をコードしていると同定した。このほか,同定の根拠としては,標的DNA配列の共通性、組換全長PD2タンパク質と精製PENDタンパク質の電気泳動度の一致,他に抗PD2抗体と反応するタンパク質が検出されないことなどがある。PD2(632アミノ酸残基)は,N末端側から順に,bZIPタイプのDNA結合領域,37アミノ酸残基からなる6回繰り返し領域,2量体形成に関与するコイルドコイル領域,膜貫通領域から構成されていた。今後が,構造の詳しい解析とアンチセンスによる機能解析を目指す。
パノラマX線写真による骨粗鬆症患者スクリーニングの自動支援システムの開発

前年度に得られた女性200名のデータベースを基にして,骨粗鬆症患者スクリーニングの自動支援システムの開発を行った.従来我々が視覚的に分類してきたパノラマX線写真上の下顎骨下縁皮質骨の形態分類(正常,軽度中等度粗鬆化,及び高度粗鬆化)を,数理形態学の手法を用いて,粗鬆化している皮質骨の断片の長さと数の成分を客観的に数値化し,3つの形態分類を客観的数値に置き換えることに成功した.この数値と,予め得られている全身骨の骨密度の値を,統計学的手法を用いて,最大の正確度を持つように適合させて,100名の女性のデータにおいてシステムの開発を行った.このシステムを用いて,他の100名の女性のパノラマX線写真を自動解析したところ,腰椎骨密度を基準とした場合,感度73.8%,特異度68.6%,陽性尤度2.35となった.大腿骨骨密度を基準とした場合は,感度66.2%,特異度56.7%,陽性尤度1.53となった(2004年国際歯科研究学会にて報告予定).これらの結果は,一般開業医に施行してもらった視覚的評価の結果(2003年国際骨粗鬆症財団雑誌に掲載)をはるかにしのぐものとなった.また近年,医科の領域で用いられている質問表をベースとした骨粗鬆症患者スクリーニング法よりも有益であることが証明された(2003年米国骨代謝学会にて報告).本研究に付随して,パノラマX線写真で見られる下顎骨皮質骨の粗鬆化が何を意味するかについて,骨代謝回転との関係を検討したところ,下顎骨皮質骨の粗鬆化は,高骨代謝回転を示唆していることを突き止めた(2003年米国骨代謝学会雑誌掲載).以上の研究結果を考慮すると,我々が本研究により作成した自動スクリーニングシステムにより,低骨密度で高骨代謝回転を有する女性,即ち,骨粗鬆症高リスクの女性を,自動スクリーニングシステムにより高率にスクリーニングしうる可能性が示された.前年度に得られた女性200名のデータベースを基にして,骨粗鬆症患者スクリーニングの自動支援システムの開発を行った.従来我々が視覚的に分類してきたパノラマX線写真上の下顎骨下縁皮質骨の形態分類(正常,軽度中等度粗鬆化,及び高度粗鬆化)を,数理形態学の手法を用いて,粗鬆化している皮質骨の断片の長さと数の成分を客観的に数値化し,3つの形態分類を客観的数値に置き換えることに成功した.この数値と,予め得られている全身骨の骨密度の値を,統計学的手法を用いて,最大の正確度を持つように適合させて,100名の女性のデータにおいてシステムの開発を行った.このシステムを用いて,他の100名の女性のパノラマX線写真を自動解析したところ,腰椎骨密度を基準とした場合,感度73.8%,特異度68.6%,陽性尤度2.35となった.大腿骨骨密度を基準とした場合は,感度66.2%,特異度56.7%,陽性尤度1.53となった(2004年国際歯科研究学会にて報告予定).これらの結果は,一般開業医に施行してもらった視覚的評価の結果(2003年国際骨粗鬆症財団雑誌に掲載)をはるかにしのぐものとなった.また近年,医科の領域で用いられている質問表をベースとした骨粗鬆症患者スクリーニング法よりも有益であることが証明された(2003年米国骨代謝学会にて報告).本研究に付随して,パノラマX線写真で見られる下顎骨皮質骨の粗鬆化が何を意味するかについて,骨代謝回転との関係を検討したところ,下顎骨皮質骨の粗鬆化は,高骨代謝回転を示唆していることを突き止めた(2003年米国骨代謝学会雑誌掲載).以上の研究結果を考慮すると,我々が本研究により作成した自動スクリーニングシステムにより,低骨密度で高骨代謝回転を有する女性,即ち,骨粗鬆症高リスクの女性を,自動スクリーニングシステムにより高率にスクリーニングしうる可能性が示された.本研究年度ではまず,歯科用パノラマX線写真による骨粗鬆症自動スクリーニングシステム構築の基礎データを作成するため,292名の閉経後女性の腰椎骨密度及び大腿骨骨密度と,歯科用パノラマX線写真上での視覚的パラメータとの関係について検討し,分析を終了した.結果,パラメータの一つである下顎骨皮質骨下縁皮質骨厚みと腰椎骨密度との単相関係数は0.45(P<0.001),大腿骨骨密度との単相関は0.49 (P<0.001)となった.この関係は,年齢及び体格を統計学的に補正した場合も影響を受けることはなく,年齢及び体格も含めた重回帰分析の説明変数(R^2)は両者とも0.36(P<0.001)となった.

ROC解析によるAUROC値は0.72となり,これは世界の骨粗鬆症スクリーニング指標を上回ることが判明した.スクリーニングの観点から,皮質骨厚みを4.8mmとした場合の感度は90%,特異度は33%,正確度70%となり,ほぼ良好な結果を得た.4.8mmより薄い皮質骨をもつ女性が,4.8mmより厚い皮質骨をもつ女性より,低骨密度を有するオッズ比は約3.4であった.一方,皮質骨の形態分類による感度及び特異度は,骨粗鬆症の女性を判別する場合,各々85%,63%となった.これは,世界の如何なる骨粗鬆症スクリーニング指標よりも非常に高かった.次年度は,以上の結果をニューラルネットワークシステムに導入し,まずシステムを構築する.このシステムにより,約100人と予想される医学部産婦人科からの新患閉経後女性のパノラマX線写真の指標を支援システムにインプットし,prospectiveにどれだけの正確さをもって,骨粗鬆症診断が行えるかを確認する予定である.前年度に得られた女性200名のデータベースを基にして,骨粗鬆症患者スクリーニングの自動支援システムの開発を行った.従来我々が視覚的に分類してきたパノラマX線写真上の下顎骨下縁皮質骨の形態分類(正常,軽度中等度粗鬆化,及び高度粗鬆化)を,数理形態学の手法を用いて,粗鬆化している皮質骨の断片の長さと数の成分を客観的に数値化し,3つの形態分類を客観的数値に置き換えることに成功した.この数値と,予め得られている全身骨の骨密度値とを,統計学的手法を用いて,最大の正確度を持つように適合させて,100名の女性のデータにおいてシステムの開発を行った.このシステムを用いて,他の100名の女性のパノラマX線写真を自動解析したところ,腰椎骨密度を基準とした場合,感度73.8%,特異度68.6%,陽性尤度2.35となった.大腿骨骨密度を基準とした場合は,感度66.2%,特異度56.7%,陽性尤度1.53となった(2004年国際歯科研究学会にて報告予定).これらの結果は,一般開業医に施行してもらった視覚的評価の結果(2003年国際骨粗鬆症財団雑誌に掲載)をはるかにしのぐものとなった.また近年,医科の領域で用いられている質問表をベースとした骨粗鬆症患者スクリーニング法よりも有益であることが証明された(2003年米国骨代謝学会にて報告).本研究に付随して,パノラマX線写真で見られる下顎骨皮質骨の粗鬆化が何を意味するかについて,骨代謝回転との関係を検討したところ,下顎骨皮質骨の粗鬆化は,高骨代謝回転を示唆していることを突き止めた(2003年米国骨代謝学会雑誌掲載).以上の研究結果を考慮すると,我々が本研究により作成した自動スクリーニングシステムにより,低骨密度で高骨代謝回転を有する女性,即ち,骨粗鬆症高リスクの女性を,自動スクリーニングシステムにより高率にスクリーニングしうる可能性が示された.