hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
分子モーターの動作機構のマルチスケールな解析 : 全原子・粗視化シミュレーション

次に、F_1-ATPaseに関しては、ATP加水分解後のリン酸解離と共役した回転子γサブユニットの40度回転のステップに注目をして、γサブユニットの回転が引き起こすαβサブユニットの構造変化と、リン酸解離の回転角依存性のメカニズムを全原子シミュレーションにより解析した。具体的には、γサブユニットに拘束をかけて回転させてやり、各回転角度で緩和シミュレーションを行って、γサブユニットの回転が引き起こすαβサブユニットの構造変化を観察した。その結果、αβ界面の構造変化を見いだした。また、リン酸解離の回転角依存性を定量的に調べるため、熱力学積分法を用いた結合自由エネルギー計算を行った。この研究は、アメリカ国立衛生研究所のHummer博士のもとに約10ヶ月間研究留学して、ディスカッションを重ねた結果、可能になった。
魚類における環境ストレスに伴う新規アポトーシスの分子機構

中性スフィンゴミエリナーゼ1は,環境ストレスに伴うアポトーシスに関与する。その細胞内シグナル伝達機構を調べるため,ストレス応答性MAPK(SAPK/JNK)システムへの関与について調べた。熱ストレスを曝露すると,本プロテインキナーゼは,細胞死へと誘導するシグナル伝達経路を始動した。リコンビナントJNK1タンパク質を使ったin vitroキナーゼアッセイの結果,nSMase1のセリン残基(S-270)にリン酸化が生じた。熱ストレス条件下は,内因性のJNKキナーゼ活性の上昇に伴って,nSMase1活性が急速に増大した。一方,変異型JNK1ドミナントネガティブを過剰発現させた細胞では,熱ストレスによるリン酸化が抑制された。以上の結果から,熱ストレス誘導性のアポトーシスは,JNKによってnSMase1へのリン酸化が引き金となって,nSMase1が活性化する機構が推定される。中性型スフィンゴミエリナーゼ1(NSMase1)は,膜脂質スフェンゴミエリンを加水分解し,セラミドを生成するフォスフォリパーゼCである。熱,紫外線,γ線などの環境ストレスによってNSMase1が活性化し,細胞内でセラミドを生成さ健て細胞死(アポトーシス)1が生じる。しかしながら,ストレス条件下で本酵素が活性化するメカニズムは不明であある。本研究では,「環境ストレスに伴うNSMase1の活性化機構」を解明する。本年度は,熱ストレス処理したゼブラフィッシュ胚由来(ZE)培養細胞から,抗NSMase1ポリクローナル抗体を用いたリン酸化NSMase1を粗精製し,NSMase1のリン酸化部位を調べた結果,セリン残基にリン酸化が生じていることを突き止めた。また,リン酸化部位に対する抗体を作製し,本抗体の有用性を調べた結果,ウエスタンブロット解析によってリン酸化NSMase1を特異的に検出できることが明らかとなった。リン酸化NSMase1を免疫沈降法により粗精製することができることから,リン酸化NSMase1と新規キナーゼが会合した化学形態(複合体)で,共沈する可能性がある。それらの共沈殿物をSDS-PAGEで分離後,ウエスタンブロット解析によってJNKキナーゼを特定した。In vitroのNSMase1の活性化を調べるため,特定したリン酸化部位を変異させたリコンビナントを作製し,JNKキナーゼと野生型リコンビナントあるいは変異型リコンビナントを用いて,リン酸化反応試験を行った結果,JNKキナーゼが野生型リコンビナントだけを基質とすること。およびNSMase活性は,野生型リコンビナント試験区においてのみ増加することを見出した。以上のことから,NSMase1の活性化機構は,JNKキナーゼによりNSMase1にリン酸化が生じ,NSMase1活性化することが推定された。熱,紫外線,γ線などの環境ストレスによってNSMase1が活性化し,細胞内でセラミドを生成させて細胞死(アポトーシス)が生じる。しかしながら,ストレス条件下で本酵素が活性化するメカニズムは不明である。本年度は,ZE細胞へ熱ストレスを暴露して,NSMase1ヘリン酸化を生じさせるJNKキナーゼを同定した。また,NSMase1のリン酸化部位はセリン270残基であることを突き止めた。NSMase1のリン酸化部位に対するポリクローナル抗体の開発し,本抗体の有用性について調べた。本抗体は,熱や紫外線ストレス条件下で,リン酸化NSMase1を観察することが可能であった。ストレス状態下に細胞内におけるNSMase1のリン酸化を調べるため,リン酸化部位を変異させた発現ベクター作製し,発現ベクターをZE細胞へ導入し変異型NSMase1を過剰発現させて,ウエスタンブロット解析によってリン酸化を調べた結果,熱ストレスによって応答するリン酸化部位であった。また,JNKキナーゼのリジン55残基目をアルギニンの置換したドミナントネガティブ変異体を過剰発現させたZE細胞では,ストレス状態下におけるNSMase1のリン酸化は減少することが明らかとなった。さらに,JNKキナーゼの阻害試験では,JNKキナーゼ阻害剤に依存してNSMase1のリン酸化が減少することが確認された。以上のことから,環境ストレスによるリン酸化NSMase1が酵素の活性化に関与することを見出した。ストレス誘導性アポトーシスには,中性スフィンゴミエリナーゼ1(nSMase1)の活性化によるセラミド生成が関与している。

最終年度では,ストレス条件下でnSMase1が活性化するメカニズムとして,ストレス誘導性リン酸化シグナルであるJNKキナーゼによるnSMase1のリン酸化を見いだした。nSMase活性は,ストレス条件下で一過的に増大することから,細胞内シグナル伝達機構を調べるため,ゼブラフィッシュ培養細胞へJNK阻害剤SP600125を投与したのち,熱ストレスを曝露すると抑制された。in vitroJNKアッセイの結果,JNK活性に依存してnSMase1のリン酸化が生じ,nSMase活性が増大した。JNKの二量体形成に関わるリジン残基(Kー55)をアルギニンに置換したドミナントネガティブ変異型を過剰発現させた細胞では,酵素活性およびセラミド含量は正常細胞と比べて低かった。JNKによるnSMase1のリン酸化部位をアミノ酸配列から推定した結果,ゼブラフィッシュ,ヒトおよびマウス由来の酵素に共通するセリン残基(S-270)であることが予想された。そこで,nSMase1のリン酸化ポリペプチドに対するポリクローナル抗体を作製した。ストレス下におけるnSMase1のリン酸化と酵素活性化との関係を調べた結果,熱ストレスに伴ってリン酸化酵素が増加し,酵素活性およびセラミド量が増大した。一方,リン酸化部位を欠失した変異型nSMase1を過剰発現させた細胞では,熱ストレスによるリン酸化が抑制され,酵素活性およびセラミド量が低下し,ドミナントネガティブ作用を示した。以上の結果から,ストレス誘導性のセラミド生成およびアポトーシスには,JNKの活性化によってnSMase1へリン酸化が引き金となって,nSMase1が活性化する機構が明らかとなった。ストレス応答に関わるNSMase1のリン酸化部位を特定し,リン酸化NSMase1を認識する抗体の開発に成功した。24年度が最終年度であるため、記入しない。細胞はストレス状態下ではNSMase1が活性化しセラミドを生成する。24年度では,ストレス状態下におけるリン酸化NSMase1とNSMase活性およびセラミド含量が相関するかを調べる。また,本リン酸化抗体は,細胞免疫組織化学染色法では,リン酸化NSMase1の細胞内局在を観察には,現在のところ,成功にいたっていない。今後,リン酸化NSMase1の染色法の確立も目指す。
ヒトとマウスにおける精巣特異的遺伝子の発現調節機構の比較解析

Testicularcell adhesion molecule (TCAM)遺伝子は、組織特異的な遺伝子活性化機構の優れたモデル系として知られるヒト成長ホルモン遺伝子座に存在している。TCAM/Tcam遺伝子はヒトとマウスにおいて精巣特異的に発現し、マウス精巣内では精母細胞に局在している。本研究では、TCAM/Tcam遺伝子の転写制御メカニズムを明らかにし、その機構を種間で比較することを目指した。TCAM/Tcamの転写制御メカニズムを探るため、一般的に遺伝子の調節配列であるとされる、種を超えて保存された非翻訳領域(Conserved Noncoding Sequence : CNS)について解析を行った。まずマウスにおいては、ヒストン修飾パターンの解析やレポータージーンアッセイの結果、Tcam遺伝子5'上流に存在するCNS1配列が精母細胞特異的なエンハンサーとして機能することが強く示唆された。さらに、CNS1は両方向に強いプロモーター活性を有し、Tcamが隣接するSmarcd2遺伝子と、本研究において新たに発見された精巣特異的longnoncoding RNAのプロモーターとしても機能することが判明した。一方、ヒトにおいてもCNS1はエンハンサー活性を示すとともにSMARCD2遺伝子のプロモーターになっていることが判明した。以上のことから、CNS1はマウスとヒトでプロモーターかつエンハンサー活性を有する多機能性ゲノム配列であることがわかった。本研究は、精巣特異的遺伝子の転写活性化に、種を超えて保存された多機能性ゲノム配列が関与することを示した初めて報告である。26年度が最終年度であるため、記入しない。本研究ではヒトとマウスにおいて精巣特異的なTCAM遺伝子の発現調節機構の解析を行っている。TCAM遺伝子は2種において精巣特異的でありながらその発現量に大きな差が存在し、マウスTcamがタンパク質をコードするのに対し、ヒトTCAMは偽遺伝化していた。そのため、TCAM遺伝子の発現調節機構を解明することで遺伝子発現調節の共通性や相違性を明らかにすることができる。本研究ではまず2種に共通したメカニズムとして種を超えて保存された非翻訳領域(CNS)について解析を行った。その結果、TCAM遺伝子座に存在した6つのCNS領域(上流からCNS1-6と名付けた)の内、CNS1とCNS2を含む領域からは精巣特異的long noncoding RNA(lncRNA)が発現していることをヒトとマウスの2種において発見した。このlncRNAのTcam発現への影響を調べるため、マウスlncRNAを細胞株に導入したところ、Tcamの発現は誘導されなかった。よってこのlncRNAはトランスに作用しないことが分かった。一方、他のCNS領域(CNS3-6)についてはマウス細胞株を用いたクロマチン構造解析の結果、クロマチン構造の緩んだ領域として検出された。そこでCNS領域のヒストン修飾パターンの解析をマウス精巣生殖細胞を用いて行ったところ、転写活性化の指標となるヒストン修飾がlncRNA発現領域及びCNS3において高いレベルで検出された。このことからlncRNAの転写にヒストン修飾が関与していることや、クロマチン構造が緩んでいたCNS領域の内CNS3に精巣において転写因子が結合している可能性が高いことが判明した。本研究は遺伝子発現調節の保存性や相違性に注目した非常に独創的な研究でり、精巣特異的な新規のlncRNAを発見し、未解明なことが多いlncRNAの研究の発展に寄与する可能性がある重要な研究である。本研究はヒトとマウスにおいて精巣特異的遺伝子TCAM/Tcamの発現調節機構の解析を行うことで遺伝子発現調節の共通性や相違性を明らかにすることを目指している。TCAM/Tcam遺伝子は2種において精巣特異的でありながらその発現量に大きな差が存在し、マウスTcamがタンパク質をコードするのに対し、ヒトTCAMは偽遺伝子となっていた。本研究ではまず2種に共通したメカニズムを解明するため、種を超えて保存された非翻訳領域(CNS)について解析を行った。その結果、TCAM遺伝子座に存在した6つのCNS領域(上流からCNS1-6と名付けた)の内、ヒト及びマウスにおいてCNS1がエンハンサー活性を持つことがin vitroの解析により判明した。またこの配列はプロモーター活性も示し、マウスにおいてTcam-Smarcd2遺伝子間領域から転写される新規の精巣特異的long noncoding RNA (1ncRNA)のプロモーターとしても機能することが判明した。ヒトにおいてもCNS1周辺領域から複数の精巣特異的な1ncRNAが発現していたことから、CNS1はヒトでも1ncRNAのプロモーターとして機能している可能性が考えられた。本研究は哺乳類において1つの配列がプロモーターかつエンハンサーとして機能することを明らかにした初めて報告となる。新規のマウス精巣特異的lncRNAについては、GC-2spd (ts)細胞株を用いてlncRNAを恒常的に発現する細胞株を複数作製した結果、lncRNAがTcamの発現に関与している可能性は低いことが予想された。本研究は遺伝子発現調節の保存性や相違性に注目した非常に独創的な研究であり、多機能性ゲノム配列の同定や精巣特異的な新規の1ncRNAを発見した。遺伝子発現調節の複雑性を理解する上で大変意義のある研究と言える。Testicular cell adhesion molecule (TCAM)遺伝子は、組織特異的な遺伝子活性化機構の優れたモデル系として知られるヒト成長ホルモン遺伝子座に存在している。

TCAM/Tcam遺伝子はヒトとマウスにおいて精巣特異的に発現し、マウス精巣内では精母細胞に局在している。本研究では、TCAM/Tcam遺伝子の転写制御メカニズムを明らかにし、その機構を種間で比較することを目指した。TCAM/Tcamの転写制御メカニズムを探るため、一般的に遺伝子の調節配列であるとされる、種を超えて保存された非翻訳領域(Conserved Noncoding Sequence : CNS)について解析を行った。まずマウスにおいては、ヒストン修飾パターンの解析やレポータージーンアッセイの結果、Tcam遺伝子5'上流に存在するCNS1配列が精母細胞特異的なエンハンサーとして機能することが強く示唆された。さらに、CNS1は両方向に強いプロモーター活性を有し、Tcamが隣接するSmarcd2遺伝子と、本研究において新たに発見された精巣特異的longnoncoding RNAのプロモーターとしても機能することが判明した。一方、ヒトにおいてもCNS1はエンハンサー活性を示すとともにSMARCD2遺伝子のプロモーターになっていることが判明した。以上のことから、CNS1はマウスとヒトでプロモーターかつエンハンサー活性を有する多機能性ゲノム配列であることがわかった。本研究は、精巣特異的遺伝子の転写活性化に、種を超えて保存された多機能性ゲノム配列が関与することを示した初めて報告である。26年度が最終年度であるため、記入しない。本年度は主に基礎的なデータを集めることに力を注いだ。まず、ヒトとマウスに共通するメカニズムとして2種において保存された非翻訳配列を同定し、その中の2つからlong noncoding RNAがTCAM/Tcamと相関するかたちで(精巣の生殖細胞特異的に)発現することを明らかにした。また、CNS3と呼ばれる保存配列が、精巣の生殖細胞で特異的にはたらくエンハンサーである可能性も示した。これらのデータは研究の第一段階ではあるが、今後の解析には必須の非常に重要性の高いものである。2年目以降に実りある成果を出すためのしっかりとした基盤を築くことができたという点で、本研究は期待通りの進展を見せていると評価する。今年度はTCAM/Tcamの発現調節に直接関与する可能性のある配列としてCNS1を同定した。また、この配列がin vitroでエンハンサーかつプロモーターとしての活性を有することを発見し、哺乳類類において初めてエンハンサーかつプロモーターとして機能する配列の存在を明らかにした。さらにCNS1をプロモーターとする新規のマウス精巣特異的lncRNAに関しては、1ncRNAを恒常的に発現する細胞株を作製し、ターゲットを探索するための基盤を築くことができた。今後はlncRNAのTCAM発現への影響とCNS3に結合する転写因子の探索を行う。
多重共鳴コヒーレント励起法による励起子系の巨視的コヒーレンスの発現と制御

1.亜酸化銅天然結晶における黄色系列1sパラ励起子について、昨年度開拓した、励起子内部遷移を用いる定常状態励起子の高敏感な検出法(CW励起子ライマン分光法)により有効質量を決定した。パラ励起子は励起子ボーズ・アインシュタイン凝縮(BEC)の実現が有力な系であるが、微小な発光効率のため通常の発光測定による有効質量の測定は不可能である。CW励起子ライマン分光法により、格子と熱平衡状態にある低密度極限のパラ励起子を検出し、スペクトル形状解析を行うことで有効質量を抽出することに成功した。2.上記1sパラ励起子について、CW励起子ライマン分光法を発展させて寿命の測定を行った。プローブ光としてCWのCO_2レーザー光を音響光学素子を用いて短パルス化し、従来難しかったナノ秒からマイクロ秒の時間領域が測定可能で高いSN比を持つ分光法を確立した。これにより、マイクロ秒オーダーのきわめて長いパラ励起子の寿命の観測を実現した。3.1sパラ励起子を歪ポテンシャルにより捕捉し、これを上記の分光法で高感度に観測することに成功した。高密度な励起子ガスを生成するため、不均一歪印加による結晶内部の調和型トラップポテンシャルにパラ励起子を捕捉した。これを液体ヘリウム温度において励起子ライマン分光により高感度に検出し、励起子BECが実現可能であることを実証した。4.1s励起子を低温・高密度に生成するため、励起フェムト秒パルス光の光位相情報抽出のための電場波形復元プログラムを作成した。1光子遷移禁制な1s励起子を低温・高密度に励起するためには、光位相を精緻に制御した超短パルス光による2光子励起が必要である。そのための足がかりとして、パルスの光位相を抽出するためFrequency Resolved Optical Gating (FROG)と呼ばれる電場復元手法を踏襲し、復元プログラムの作成を行った。1.亜酸化銅天然結晶における黄色系列1sオルソ励起子について、電子正孔間の波数に依存した交換相互作用によって生ずるダーク励起子の2光子コヒーレンス時間を調べた。フーリエ変換限界ピコ秒近赤外パルスによる位相空間圧縮法を用いると位相空間密度の極めて高いダーク励起子を瞬時に生成できるが、これを時間差が精密に制御されたパルス対で行うことで、コヒーレントな極低温ダーク励起子集団同士を干渉させることができる(コヒーレント制御)。この手法を超流動ヘリウム温度において適用し、1光子遷移禁制のため輻射場から隔絶されたダーク励起子が250ピコ秒を超える、バルクの励起子系として特異的に長い2光子位相緩和時間を持つことを明らかにした。さらに、時間領域における干渉パターンのビート信号から、マイクロ電子ボルトオーダーの微細なダーク励起子の分裂を見いだすことに成功した。2.亜酸化銅天然結晶における黄色系列1sオルソ・パラ励起子について、定常状態における1s-2p誘導吸収分光(CW励起子ライマン分光)を開拓した。励起子ボーズ・アインシュタイン凝縮実現の障壁とされている励起子間衝突に伴う励起子の非輻射崩壊過程は、その起源が明らかでないばかりか、崩壊レートやその温度依存性について発光測定による実験的報告に大きな食い違いがあり、統一的な見解が得られていない状況である。定常的中赤外光源を用いたCW励起子ライマン分光の開拓により、この崩壊過程の評価に必要なSN比を劇的に改善し、絶対的な励起子密度評価を可能にした上で崩壊レート・温度依存性の測定を行った。ボーズ凝縮が期待されるパラ励起子についての液体ヘリウム温度近傍での発光による評価は困難であり、この研究により初めて得られた決定的知見は崩壊の機構解明、ボース凝縮の実現にきわめて重要であり独自性の高いものである。1光子遷移

禁制な1s励起子を低温・高密度に励起するためには、光位相を精緻に制御した超短パルス光による2光子励起が必要である。そのための足がかりとして、パルスの光位相を抽出するためFrequency Resolved Optical Gating (FROG)と呼ばれる電場復元手法を踏襲し、復元プログラムの作成を行った。
極めて高い硬度と化学的耐久性をもつ有機・無機ハイブリッド薄膜の開発

ペルヒドロポリシラザン(PHPS)にアンモニア水上での曝露処理を施して室温で得られるシリカ膜は、アルコキシドから作製されるシリカ膜よりも硬く、化学的耐久性に優れるとともに、プラスチックスに対して高い密着性をもつことがわかった。ポリメチルメタクリレートで被覆したポリカーボネート上に、PHPSを原料としてシリカ膜を作製したところ、鉛筆硬度を10B以下からH2Hに上げることができた。さまざまなプラスチック材料の中で、自動車のウィンドシールドガラスの代替材としてポリカーボネート(PC)が注目されているため、PC板のハードコート膜としての有機・無機ハイブリッド薄膜の開発が実用上とくに有意義であると考えた。そこで、ペルヒドロポリシラザン(PHPS)をシリカ源とする申請者の技術をPCのハードコート膜の作製に適用した。その結果、PC板にコートしたPHPS膜にアンモニア水上曝露処理を施すと、PC板の加水分解が進行し、PC板が不透明化して劣化することが判明した。別途、ポリメチルメタクリレート(PMMA)板上ではこのような問題が起こらないこと、さらに、PMMA板上でのPHPS由来ハードコート膜が4H以上の鉛筆硬度をもちうることを実験的に確認し、PMMA層をPC板の保護層とすることにした。すなわち、湿式プロセスによりPC板表面をPMMAでコートし、その上にPHPSをコートし、アンモニア水上曝露処理によりPHPS膜をシリカ膜に変換した。その結果、PMMA層を保護層とすることによってPC板の劣化を防ぐことができ、透明なシリカ膜/PMMA層/PC板が得られることが判明した。このようにして得られるシリカ膜/PMMA層/PC板試料について、クロスカット法によって膜の密着性を評価したところ、密着性は良好ではなく、赤外分光法を駆使することによって、剥離がシリカ膜とPMMA層の間で生じていることがわかった。そこで、シリカ膜とPMMA層の密着性に及ぼすPMMA分子量の効果を調べたところ、PMMA分子量が大きいほど密着性が高くなり、それは、ナノスケールでのPMMA層表面粗さの増大によるものであることがわかった。以上の結果は、PHPSをシリカ源とするシリカ膜あるいは有機・無機ハイブリッド薄膜を、PC板のハードコート膜として利用できる可能性を示したものといえる。まず、ペルヒドロポリシラザン(PHPS)をシリカ源として作製される有機・無機ハイブリッド薄膜の高耐久性化を図る上で、PHPS膜からシリカ膜への変換過程と、変換によって生じるシリカ膜の本性を明らかにしておくことが必要であると考えた。そこで、アンモニア水上での曝露処理によってPHPS膜がシリカ膜に変換される過程の詳細と、この方法により作製されるシリカ膜の本性を、赤外分光法、X線光電子分光法(XPS)により調べるとともに、各種物性の測定を行った。その結果、(1)PHPS膜からシリカ膜への変換は、徐々に起こるのではなく、比較的短時間で一挙に進行すること、(2)同変換は反応律速により進行すること、(3)変換過程で鉛筆硬度が増大し、屈折率が減少すること、(4)得られるシリカ膜はSi-H及びSi-OH基を含有し、シリカガラスと同一の物質とは言えないことが明かとなった。次に、PHPSをシリカ源としてポリメチルメタクリレート(PMMA)・シリカハイブリッド薄膜を作製し、XPSによって構成元素比の調査を行った。その結果、PMMA量の増加とともにO/Siモル比が2から減少し、Si-C結合の形成の可能性が示唆された。Si-C結合の形成は、硬度の高い膜を作製する上で有利であると判断される。また、メチルセルロース(MC)を有機成分とするハイブリッド薄膜も作製した。その結果、MC・シリカハイブリッド薄膜の方が、PMMA・シリカハイブリッド薄膜よりも高い鉛筆硬度を持つことがわかった。本研究の目的は、申請者独自の方法によりPHPSをシリカ源として作製される有機・無機ハイブリッド薄膜を、主としてプラスチックス材料のハードコート膜として活用するのに必要な材料設計指針を得ることにある。交付申請書を作製した時点では、平成23年度には、「組成傾斜」「濡れ」「基材との密着性」に及ぼす「PHPSの分子量」「有機高分子の種類、分子量、量」「成膜条件」「曝露条件」の効果を系統的に調べる予定であった。しかしながら、PHPSから室温で作製されるシリカ膜の本性を明らかにしておくことは、既存技術で作製される有機・無機ハイブリッド膜(シリコンアルコキシドを原料とするハイブリッド膜)との特性の違いを学術的に明らかにしておくことが必須であると考えた。その結果、PHPS膜からシリカ膜への変換過程を明らかにすることができ、さらに、この方法で作製されるシリカ膜の本性もかなり明らかになった。また、PMMA・シリカハイブリッド膜における構成元素比と化学結合状態を調べたところ、Si-C結合の形成が強く示唆される結果が得られた。これは、PHPSをシリカ源として作製されるハイブリッド膜において、とくに高い力学的耐久性が得られうることを示唆するものである。

すなわち、PHPSをシリカ源として作製されるハイブリッド膜に、従来にない特性をもつハードコート膜としての可能性を見いだすことができた。さらに、有機高分子をPMMAからMCに変えることによってさらに硬度を上げることができ、有機高分子の種類の選択によって、本方法により作製されるハイブリッド膜の硬度をさらに向上させることができる可能性を見いだすことができた。PHPSをシリカ源として作製される有機・無機ハイブリッド薄膜について、力学的耐久性、プラスチック基材との密着性、化学的耐久性をさらに向上させ、優れたハードコート特性を実現するために、(1)有機高分子の種類の効果、(2)厚膜化の効果、(3)コロイダルシリカ導入の効果を調べる。また、(4)ポリカーボネート基材へのコーティング方法について検討を加える。「(1)有機高分子の種類の効果」については、平成23年度の結果から、メチルセルロースが高い硬度を実現するのに有効であることが分かったため、平成24年度は、セルロース系の有機高分子を複数種選んで検討を加える。「(2)厚膜化の効果」については、PHPS溶液の濃縮によって溶液の高粘度化を図り、厚膜化によってプラスチック基材上での鉛筆硬度の向上をねらう。「(3)コロイダルシリカ導入の効果」については、膜がコロイダルシリカによって補強され、硬度が増大することが期待されるとともに、コロイダルシリカの導入によって厚膜化が可能となることが期待される。「(4)ポリカーボネート基材へのコーティング」については、アンモニア水上曝露処理の過程で、ポリカーボネートが劣化する問題を解決する方法を考案する。具体的には、PHPS膜を成膜するのに先立ち、ポリカーボネート上に保護膜をコートし、ポリカーボネートと蒸気が接触することを妨げる。保護膜として、化学的耐久性に優れ、ポリカーボネートとPHPS膜との密着性に優れた有機高分子を選択する。以上の検討によって、優れたハードコート特性をもつ有機・無機ハイブリッド薄膜を実現する。有機・無機ハイブリッド薄膜試料を作製するために、PHPS溶液、有機高分子、溶媒、理化学用ガラス器具の購入が必要である。また、基材として各種プラスチック板に加え、単結晶シリコンウェハと石英ガラス板の購入が必要である。さらに、膜の透明性を評価するための可視紫外分光光度計、化学結合状態を評価するための赤外分光光度計の光源の更新が必要となる可能性が高い。研究成果に関する情報発信を積極的に行い、さらには、最新の情報を収集するために、国内学会ならびに国際会議に参加する。このための旅費が必要である。以上のように、本研究を推進するためには、消耗品の購入と旅費の支出が必要であり、平成24年度の研究費によってこれらを支出する。
ニアーフィールド光による2次元高分子鎖の形態と光プロセスの研究

本研究では、2次元平面内に束縛された高分子単分子膜に対してニアフィールド分光法を適用し、単分子膜の形態観察をナノメートルスケールで行うことに成功した。また、このような単分子膜の内部に存在する高分子鎖の分布状態を、高分子鎖に導入された色素が行う光励起エネルギー移動現象を通して明らかにした。1)高分子単分子膜の2次元相分離構造の同定水面上に展開された2次元高分子単分子膜では、水の影響により3次元とは異なる相分離形態をとる。この形態はBAMやAFMのような顕微鏡により観測することができるが、内部における分子情報は蛍光分光によるプローブ法が有力な手段である。ここでは単分子膜形成能力をもつポリイソブチルメタクリレートとポリオクタデシルメタクリレートを別々に蛍光ラベルし、それらの2次元相分離構造をナノスケールで観察することに成功した。その結果、両者の混合状態がアニーリング温度と時間により変化し、よりマクロな凝集形態に至る過程を明らかにすることができた。2)相分離界面の観測相分離により2次元単分子膜は界面を形成するが、その界面構造はこれまで研究例がない。SNOMは局所光プロセスを分光測定することができる。これを2次元界面に適用し、界面での分子レベルでの組成分布が極めて広い空間分布をもつことを明らかにした。また、界面におけるエネルギー移動現象の構造特性を評価することにより、高分子セグメントの界面分布状態を定量化した。
教科の学びへのプログラミング体験の具体化とそれを元にしたカリキュラムモデルの開発

本研究の目的は,コンピュータに意図した処理を行わせるために必要な論理的思考力を,小学生の発達段階で育成できることに考慮しつつ,情報科学・情報工学の視点から明確にし,教科教育の観点から,その力の育成を教科の学びに位置付けたプログラミング体験として具体化することである.この目的を達成するために,2018年度は,コンピュータに意図した処理を行わせるために必要な論理的思考力を構成する要素を検討し,小学校各教科等の学習内容から,プログラミング活動と親和性が高く,その活動によって教科の学びを強化できるものを抽出し,その内容に適応させたプログラミング体験を設計し,実践を行ってきた.第一に,前年度から行ってきた理科におけるプログラミング教育の実践を引き続き実施し,天気の変化,電流の働きの単元に対してプログラミング教育を適用した授業を設計し,実践した.本研究では,理科にプログラミング教育を適用する方策,理科におけるプログラミング教育はプログラミング体験の初期に位置づけ,系統的な学びを設計することで教科横断の学びの実現,創造的なプログラミングへの展開が可能であることを示した.この成果は情報処理学会コンピュータと教育研究会で報告した.第二に,低学年におけるプログラミング教育を設計し,実践した.本研究では,低学年の段階からプログラミング体験を入れていくことは可能であり,また,中学年,高学年におけるプログラミング教育の導入として重要な位置づけとなること,および,情報活用能力の基礎となるコンピュータ利用リテラシー教育にもなることを示した.第三に,上記成果をもとに資料と研修プログラムを開発し,近隣小学校における校内研修や研究授業,および大学の授業において指導を行った.資料についてはwebで順次公開を進めている.2018年度は,コンピュータに意図した処理を行わせるために必要な論理的思考力を構成する要素の検討,小学校各教科等の学習内容から,プログラミング活動と親和性が高く,その活動によって教科の学びを強化できるものの抽出,その内容に適応させたプログラミング体験を設計し,そして実践を通した実施可能性の検証を予定していた.研究実績の概要に書いたとおり,2018年度は概ね順調に進展した.ただし,研究を進める中で,論理的思考力という抽象度の高い要素の抽出は,より具体的な授業案から抽出していく方がより効果的であると判断し,教科教育にプログラミング体験を組み込んだ授業の設計とその実践を先行して進めることとした.授業実践については,協力校の協力によって想定以上の実践を行うことができ,今後の研究の方向性を定める知見を得ることができた.2019年度は,2018年度に引き続き,コンピュータに意図した処理を行わせるために必要な論理的思考力を構成する要素を育むプログラミング体験を,教科の学習に組み込んだ授業案を設計し,協力校での実践を元にした評価・再設計を行い,授業案を洗練する.そして,これらの成果を元にしてカリキュラムモデルを開発することが当初の計画であった.基本的には当初の計画通りとする.ただし,進捗状況に示した計画変更にあわせ.特に,算数及び理科の全学年全単元を対象にして,プログラミング体験を組み込んだ授業案の設計を進める.そこから論理的思考力を構成する要素の抽出を進め,カリキュラムモデルを開発していく.なお,2020年度よりプログラミング教育が必須となる学習指導要領が実施されるが,完成年度を迎えるまでは,2020年度以降の入学生以外が系統的なプログラミング教育を受けることができない.それに対応したカリキュラムモデルも併せて開発をしていく.本研究の目的は,コンピュータに意図した処理を行わせるために必要な論理的思考力を,小学生の発達段階で育成できることに考慮しつつ,情報科学・情報工学の視点から明確にし,教科教育の観点から,その力の育成を教科の学びに位置付けたプログラミング体験として具体化することである.この目的を達成するために,2018年度は,コンピュータに意図した処理を行わせるために必要な論理的思考力を構成する要素を検討し,小学校各教科等の学習内容から,プログラミング活動と親和性が高く,その活動によって教科の学びを強化できるものを抽出し,その内容に適応させたプログラミング体験を設計し,実践を行ってきた.第一に,前年度から行ってきた理科におけるプログラミング教育の実践を引き続き実施し,天気の変化,電流の働きの単元に対してプログラミング教育を適用した授業を設計し,実践した.本研究では,理科にプログラミング教育を適用する方策,理科におけるプログラミング教育はプログラミング体験の初期に位置づけ,系統的な学びを設計することで教科横断の学びの実現,創造的なプログラミングへの展開が可能であることを示した.この成果は情報処理学会コンピュータと教育研究会で報告した.第二に,低学年におけるプログラミング教育を設計し,実践した.本研究では,低学年の段階からプログラミング体験を入れていくことは可能であり,また,中学年,高学年におけるプログラミング教育の導入として重要な位置づけとなること,および,情報活用能力の基礎となるコンピュータ利用リテラシー教育にもなることを示した.第三に,上記成果をもとに資料と研修プログラムを開発し,近隣小学校における校内研修や研究授業,および大学の授業において指導を行った.資料についてはwebで順次公開を進めている.2018年度は,コンピュータに意図した処理を行わせるために必要な論理的思考力を構成する要素の検討,小学校各教科等の学習内容から,プログラミング活動と親和性が高く,その活動によって教科の学びを強化できるものの抽出,その内容に適応させたプログラミング体験を設計し,そして実践を通した実施可能性の検証を予定していた.研究実績の概要に書いたとおり,2018年度は概ね順調に進展した.

ただし,研究を進める中で,論理的思考力という抽象度の高い要素の抽出は,より具体的な授業案から抽出していく方がより効果的であると判断し,教科教育にプログラミング体験を組み込んだ授業の設計とその実践を先行して進めることとした.授業実践については,協力校の協力によって想定以上の実践を行うことができ,今後の研究の方向性を定める知見を得ることができた.2019年度は,2018年度に引き続き,コンピュータに意図した処理を行わせるために必要な論理的思考力を構成する要素を育むプログラミング体験を,教科の学習に組み込んだ授業案を設計し,協力校での実践を元にした評価・再設計を行い,授業案を洗練する.そして,これらの成果を元にしてカリキュラムモデルを開発することが当初の計画であった.基本的には当初の計画通りとする.ただし,進捗状況に示した計画変更にあわせ.特に,算数及び理科の全学年全単元を対象にして,プログラミング体験を組み込んだ授業案の設計を進める.そこから論理的思考力を構成する要素の抽出を進め,カリキュラムモデルを開発していく.なお,2020年度よりプログラミング教育が必須となる学習指導要領が実施されるが,完成年度を迎えるまでは,2020年度以降の入学生以外が系統的なプログラミング教育を受けることができない.それに対応したカリキュラムモデルも併せて開発をしていく.2018年度は,学会発表にかかる支出,実践補助にかかる支出が計画よりも少なかった.2019年度は,実践環境を整備するための物品費を確保するために,2018年度よりも必要な額が多いと考えられるものの,予定額を下げていた.そこで,次年度使用額として生じた予算は,主に学会発表の旅費と参加費,及び実践補助に上乗せした形で使用することとする.また,物品費も計画時から減らした計画となっているために,機材の購入にも回し,よりよい実践環境の構築を行うこととする.
脳ドックのためのコンピュータ支援診断

本研究の目的は,ラクナ梗塞と未破裂脳動脈瘤検出のCADシステムを高度化することである.ラクナ梗塞と偽陽性を区別する手法を高度化するために,固有空間テンプレートマッチング法,カーネル固有空間テンプレートマッチング法,AdaBoostテンプレートマッチング法を開発した.また,未破裂脳動脈瘤と偽陽性を区別する手法を高度化するために,ベクトル集中度フィルタバンクとランダムフォレストを用いる手法を開発した.これらの手法によって,従来法と比較して高い検出性能を実現することができた.本研究課題の目標は,典型的なパターンと特殊なパターンの陰影を検出する方法論の開発である.本年度の成果は,従来型のテンプレートマッチングの手法にAdaBoostのアイデアを取り入れることによって,典型的なパターンと特殊なパターンの陰影を検出するAdaBoostテンプレートマッチングの新技術を開発したことである.従来のテンプレートマッチングによる手法では,テスト症例の病巣と良く似ているテンプレートが学習データに含まれている場合に効率良くその病変を検出することができる.よって,検出精度を高めるには,なるべく多くの病巣を集めてそれらを学習データとして用いれば良い.しかしながら,学習テンプレートとして使用する病巣を多く集めることは一般に困難であるため,少ない学習テンプレートでもうまく機能する工夫が必要であった.この問題の解決策として,複数のテンプレートから病巣の平均画像と偽陽性の平均画像をそれぞれ作成し,どちらの平均画像に似ているかの基準で識別を行い,その平均画像を作成する際のテンプレートの選択にAdaBoostを採用する方法を考案した.AdaBoostテンプレートマッチングでは,弱識別器の学習で病巣を区別するために最適なテンプレートを選択することができる特長がある.また,平均画像との比較で識別を行うため処理時間も短縮できる効果がある.AdaBoostテンプレートマッチングによって,典型的なパターンと特殊なパターンの陰影を検出するための弱識別器を構築し,それらの出力を統合した強識別器によって,様々なパターンの陰影を検出する手法を開発し,ラクナ梗塞の検出に応用する実験を行った結果,真陽性率が96.8%のとき,偽陽性数0.32個/スライス画像の結果を得た.本研究の目的は,ラクナ梗塞と未破裂脳動脈瘤検出のCADシステムを高度化することである.ラクナ梗塞と偽陽性を区別する手法を高度化するために,固有空間テンプレートマッチング法,カーネル固有空間テンプレートマッチング法,AdaBoostテンプレートマッチング法を開発した.また,未破裂脳動脈瘤と偽陽性を区別する手法を高度化するために,ベクトル集中度フィルタバンクとランダムフォレストを用いる手法を開発した.これらの手法によって,従来法と比較して高い検出性能を実現することができた.本年度は,ラクナ梗塞検出のためのコンピュータ支援診断システムの高度化に取り組んだ.従来法では,T2強調画像から円形孤立性の陰影を抽出し,抽出した陰影から大きさ,形状,位置,信号強度などの情報を計測し,それらを入力とした識別器によって,ラクナ梗塞と偽陽性を区別していた.本研究を実施するにあたり,まず従来法の問題点を検討した.従来法による偽陽性の傾向を分析したところ,脳室の一部や脳溝の一部など明らかな偽陽性が含まれていることが明らかになった.これらを誤検出した原因は,脳室の一部や脳溝の一部が円形孤立性の陰影であり,その部分を従来法ではラクナ梗塞と識別したためであった.しかし,これらの偽陽性は,抽出した陰影の周りに他の脳室や脳溝があるという特徴があるため,初期候補として検出した陰影の周りの特徴を取り入れる手法を開発すれば,ラクナ梗塞との区別が可能である分析結果を得た.そこで,テンプレートマッチングを検討した.抽出した陰影を中心に関心領域(ROI)を選択し,ラクナ梗塞ROIと偽陽性ROIの類似度を計算して,ラクナ梗塞と偽陽性を区別した.この手法を適用したところ,従来法の結果から,17.1%の偽陽性を削除することができた.つぎに,テンプレートマッチングによる手法の問題点を検討した.この手法の問題点は,1検出感度を向上するために多くのテンプレートが必要であること,2テンプレートとの類似度を求める相互相関係数の計算時間がかかることである.そこで,これらの問題を解決するために固有空間テンプレートマッチングを検討した.固有空間テンプレートマッチングを適用したところ,従来法の結果から34.1%の偽陽性を削除できる成果を得た.最終的な性能は,検出率が96.8%のとき,画像1枚あたりの偽陽性数が0.47個となった.昨年度に開発したAdaBoostテンプレートマッチングによる手法では,つぎの2つの問題があった.1処理を実行する際に読込む必要のあるテンプレートのデータ量が多い,2テンプレートとの相互相関係数の計算に時間がかかる.そこで本年度は,これらの問題を解決するために,カーネル固有空間テンプレートマッチング法を開発した.この手法ではカーネル主成分分析を用いてテンプレートの次元を圧縮し,圧縮された低次元空間でテンプレートマッチングを行うものである.低次元空間で処理を行うため,テンプレートのデータ量と相互相関係数の計算量の問題を解決することができる.本手法をMR画像に適用したところ,もとのテンプレートのわずか1.9%のデータ量で,ラクナ梗塞の検出率を下げることなく,31.9%の偽陽性を削除できる効果があることが確認できた.また,未破裂脳動脈瘤の初期検出の精度を高めるために,ベクトル集中度フィルタバンクと呼ぶ新しい手法を開発し,様々な大きさの球状陰影が強調できることを示した.さらに,このアイデアを非線形信号処理であるモルフォロジーを使って構築することに応用し,モルフォロジーフィルタバンクと呼ぶ新しい手法を開発した.

この手法を様々な医用画像に適用し,乳房X線写真の石灰化陰影の強調,胸部単純写真の結節状陰影の強調,胸部CT像の結節状陰影の強調,眼底画像の血管抽出に応用できることを示した.また,次世代CADの開発に繋がる展開として,新しいMR画像の生成技術であるQSM(定量的磁化率マッピング)とコンピュータ支援診断技術の融合にチャレンジした.この技術を用いることによって,線条体の磁化率が定量評価できる.将来的には,脳ドックにおける神経変性疾患の早期検出に応用することが期待できる.医用画像工学,コンピュータ支援診断AdaBoostテンプレートマッチング法を開発し,ラクナ梗塞の検出に応用した.ラクナ梗塞の検出率を下げることなく,55.5%偽陽性を削除することができ,ラクナ梗塞の検出精度を大幅に向上する研究成果を得た.よって,本研究課題の達成度は概ね良好である.ラクナ梗塞検出のためのコンピュータ支援診断システムの高度化を目標にした研究を実施した.従来法と比較して,検出率を96.8%に保ったままで,偽陽性数を34.1%削除することができる研究成果を得た.よって,おおむね順調に研究が進展していると考えている.典型的なパターンと特殊なパターンの陰影を検出するために,これまで開発してきた識別器の組合せによる手法を,未破裂脳動脈瘤の検出にも応用し,その有用性を検討していく予定である.また,これまでの研究によって,テンプレートマッチングを用いる際に,1処理を実行する際に読込む必要のあるテンプレートのデータ量が多い,2それらのテンプレートとの相互相関係数の計算に時間がかかる,の2つの問題があることが明らかになった.そこで,カーネル主成分分析を用いてテンプレートの次元を圧縮し,上記2つの問題の解決を試みる予定である.テンプレートの選択を行うためにAdaBoostの概念を取り入れた手法を検討し,これまでの方法との比較を行う予定である.これらの新しい手法を,ラクナ梗塞検出のコンピュータ支援診断システム,及び未破裂動脈瘤検出のコンピュータ支援診断システムの高度化に応用する予定である.学会発表を予定していたが,校務と重なり参加できなかったため.最終年度であることから研究成果を国際学会で発表することに使用する予定である.岐阜大学との共同研究を進めるための旅費,成果を学会で発表するための旅費,成果を論文にするための英文校閲料及び投稿料,研究を進めるためのソフト,ハードディスクなどの物品費などに使用する計画である.
ヒト染色体セントロメア(αサテライトDNA)領域における高次ヌクレオソーム構造

ヒトセントロメア領域を構成するαサテライトDNAとセントロメアタンパク質CENP-A、CENP-Bおよびコアヒストンとの相互作用によって構成されるセントロメア特異的ヌクレオソーム構造を解析し、これまでに以下の点を明らかにした。(i)CENP-Bboxの基本的分布様式が2mer毎に一回の規則的配列である(論文受理)。(ii)in vitro,in vivo解析からCENP-Bがヌクレオソーム構造のポジショニングを誘起する(論文投稿中)。(iii)CENP-A及びヒストンH2A、H2B、H3、H4を高度に精製しヌクレオソーム構造の再構成を行い、CENP-AがヒストンH3としての機能を持つことを示した(論文準備中)。本年度はこれらの成果を踏まえて、(i)HeLa細胞単離核を用いてDNaselフットプリント解析を行いCENP-Bbox周辺のヌクレオソーム構造がDNAヘリックスの回転ユニットに関しても厳密にポジショニングしていることを証明した(ロ-テ-ショナルポジショニング)。(ii)精製CENP-Aを用いたヌクレオソーム再構成系においてMNaseフットプリント解析を行い、CENP-BboxにCENP-Bが結合した条件下では、コアヒストンを用いたときと全く同一の超感受性部位がCENP-Bbox周辺に誘起されることを示した。この結果はさらにvivoに近い再構成系を組み立てることに成功したことを意味するもので意義深いと考えている。(iii)CENP-A抗体の作製を試みている。
地産材と地域コミュニティがつくる建築を通じた既存ストック活用に資する計画手法研究

初年度である2018年度は,文献調査を中心に据えつつ,2019年度から開始する現地調査の計画検討を進めた。まず,建築を構成する地域素材の活用事例や,地域素材そのものの産地特有の摘出方法・加工技術・構法の工夫などの基礎的な書籍や文献等を収集することができた。ただし,現在のところ,建築を構成する地域素材がいかに地域コミュニティ(結い)と関係して持続的に使いこなされてきたのかに関する資料は僅少であり,現地での調査がやはり求められる。そこで,こうした現地での調査を遂行するための小規模な研究会を立ち上げることとした。地域の素材を採取し知恵を絞って暮らしのなかに取り入れてきた地域コミュニティの営み〈ユイ〉と,それによって築かれる暮らし〈イエ〉の関係に焦点を当てた「結と家研究会」の準備を年度後半から進めてきた。具体的には,残り2年間を掛けて,研究者の研究フィールドである長野県内各地で全10箇所での調査(聞き取り調査,実測調査,再現調査等)を通じて各地の成果をケースレポートとして蓄積する予定である。すでに,1箇所目の藤蔓(植物利用)をテーマにする調査は,長野県佐久穂町で行うため関係者間と準備を進めている。2箇所目は,長野県戸隠で茅をテーマに行う。現在は,それぞれの地域郷土史の文献調査や,素材研究,現地での聞き取り調査等の段取りを進めている。また,長野県各地の自治体から招待講演(まちづくり,地域運営,空き家他)があり,本研究(文献調査等)で得られた成果を織り交ぜ講演を行なった。文献の収集は順調にできている。それらを整理・体系化する作業を2019年度末にかけて引き続き行う。様々な対象の地域素材と対象地域が存在するため,研究者のよく知る長野県を研究フィールドとして改めて定め,2019年度から開始する本格的な現地調査を遂行するため,研究会を立ち上げることとし,現地の関係者との準備が順調に進捗しているため。前述の「結と家研究会」(2年間)を開始する。具体の地域コミュニティと地域素材を対象に,聞き取り調査,実測調査,再現調査等を通じて,建築を構成する地域素材がいかに地域コミュニティ(結い)と関係して持続的に使いこなされてきたのかについて対象毎に明らかにし,ケースレポートとして蓄積する。可能な限り,これらの成果を基に学会発表・論文投稿を行う。研究自体の進捗は順調に推移しているが,初年度にも現地調査が可能なように想定していた旅費等が当初予定より使われていない。また,国外での調査も当初のとおり現在も想定しているが,初年度は実現できなかったため,生じている。
HTLV-I母子感染防御に作用する抗HTLV-I中和抗体の同定とエピトープの分析

HTLV-1感染児では中和抗体と抗エンベロープ抗体の間に解離がみられた。そのなかで、抗エンベロープ抗体の有無がHTLV-I感染の阻止により重要であることが示された。中和抗体は正常人リンパ球とHTLV-I感染細胞とのin vitro培養系で測定されたものであったが、この中和反応には(1)HTLV-Iの吸着、(2)HTLV-Iの細胞内増殖、(3)HTLV-Iの出芽、の3つの作用点が考えられる。(1)と(3)はエンベロープに関連したエピトープで抗エンベロープ抗体で認識される。(2)のエピトープはHTLV-I感染細胞に誘導される特異抗原が標的になり作用することが示唆されてた(論文投稿中)。以上の研究をふまえて、抗エンベロープ抗体の有無と感染防御能との相関を日本人以外の検体でも確認中である(AIDS Res.Human Retroviruses10,97-101,1994)。HTLV-Iの母子感染の防御に母体由来の移行抗体が有効であることが疫学調査で明らかにされた。これの有効性を確認するため、母体血清中に抗HTLV-I中和抗体エピトープを(1)試験内培養リンパ球のHTLV-I感染阻止能力、(2)エンベロープに対する抗体の有無とその抗体価、との相関を解析した。HTLV-Iキャリア母親20名とその児の抗HTLV-I抗体をPA抗体価(フジレビオ)でみると母親と出生児の抗体価はほぼ同一力価であり、生後36ケ月で母体由来の移行抗体は消失したが、その後における児のHTLV-I感染の成立には抗エンベロープ抗体の有無が関係していた。すなわち抗エンベロープ抗体価をHTLV-Iウエスタンブロッド(フジレビオ・プロブロッド)で段階希釈血清で反応させ測定したところ、抗エンベロープ抗体が40倍以上であった母親から出生した児へのHTLV-I感染は33.3%であった。中程度の抗エンベロープ抗体価(8-12倍)をもつ母親の出生児でのHTLV-I感染は11.1%であった。試験内におけるHTLV-I感染阻止能力と抗エンベロープ抗体の力価に相関がみられ、抗エンベロープ抗体価が8倍以上でHTLV-I感染は完全に阻止された。以上により、移行抗体中の抗エンベロープ抗体がHTLV-I母子感染防御に作用する中和抗体である可能性が示唆された。これを確認するために、HTLV-I/VSVpseudotypeビリオンを用いた中和試験を次年度においては行う予定である。併せて日本人のHTLV-Iキャリア母親の中和抗体が他国のHTLV-I分離株に対しても同様な中和作用をもつか否かを検討しHTLV-Iのエンベロープに対するワクチン開発の可能性を追求したいと考えている。平成5年度の研究では、前年度までに収集したHTLV-Iキャリア母とその児の血清をもちいてHTLV-I抗体価をPA法で追跡し、移行抗体の消長と児へのHTLV-I感染の有無を検索した。中和抗体はMT-2細胞とジャマイカのHTLV-Iキャリアから分離したウイルスをもちいて正常人末梢血リンパ球との混合培養での感染阻止能で測定した。抗エンベロープ抗体はHTLV-Iプロブロット・ウエスタンブロット法で検出した。移行抗体中のPA抗体価と中和抗体価の消長はほぼ相関していたが、抗エンベロープ抗体とは一部に解離がみられた。とくに、生後母乳摂取によりHTLV-I感染が成立した児においては抗エンベロープ抗体の欠如がみられた。よつて、HTLV-I母子感染の防御には抗エンベロープ抗体が重要な役割をもつことが示唆された。移行抗体中にみられた中和抗体のエピトープはHTLV-Iエンベロープが主体と思われるが、その他にHTLV-I感染細胞に特発する未知の抗原エピトープも中和反応の標的になるとおもわれる。このエピトープはHTLV-I母子感染の阻止には働かないが、HTLV-I感染細胞の増殖抑制に作用することが示唆された。このエピトープはATLの発症を予防するワクチンの開発に有用な知見をあたえるものとおもわれる。