hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
すりゴマ/水分散系の流動特性とテクスチャーに及ぼす擂り条件と水量の影響

ゴマ種子の食用の歴史は長く、世界各地域には独自の食事文化が築かれてきた。日本ではすり鉢とすりこぎによりさまざまな状態に磨砕したすりゴマが特徴的と考えられた。しかしながら、すりゴマについては調理科学的に全く解明されておらず、基礎的な解明を試みた。試料調製は、ゴマ種子を電気オーブンにより200°Cで10分間焙煎し、電動磨砕機により40回転/分で550分間擂り、すりゴマを得た。すりゴマにその重量に対して12.5100%の水量を加えて混合し、水分散系試料を得た。流動特性をコーンプレート型粘度計、硬さおよび付着度(付着性/硬さ)をテクスチュロメータで測定した。流動特性は、15分間以上磨砕したすりゴマに認められた。磨砕時間の延長に伴い、粘度が低下し、流動性指数は増加した。一方、水分散系試料にはいずれも流動特性が認められなかった。そこで硬さおよび付着度を測定すると、いずれの磨砕時間のすりゴマも12.5%加水のとき最も硬く、加水前より硬かった。磨砕時間15分以上では2550%加水のときも添加により硬くなった。硬くなった後は加水量の増加に伴い軟化した。付着度については、磨砕時間110分間のすりゴマはどの加水量でも、また15分間以上のすりゴマは100%加水のとき、加水前より増加した。同一加水量において、付着度と磨砕時間は正の相関(p<0.05)を示した。水分散系試料を遠心分離し、分離液中の水と油の比を測定した結果、分離液量は加水量に伴って増加した。また加水量が50%まではほとんどが油で水は1%以下であったが、100%になると水の分離量が顕著に増加した。光顕により、15分間磨砕したすりゴマに100%加水した際、固形物中に油滴が分散している像が観察された。すりゴマに加えた水が固形物に吸収され、固形物粒子間に凝集力を生じ、これが連続相になることが、水分散系試料の物性やテクスチャーに影響すると考えられた。焙煎ゴマ種子を試料とし、日本における伝統的な調理法といえる、擂ることによる経時的変化を調べた。電動摩砕機により40回転/分で550分間擂ったゴマを試料にした官能検査の結果、風味および嗜好性には差がなく、テクスチャーに違いを認めた。そこで、すりゴマの物性の数値化を試み、擂り条件による変化を検討した。本試料については、コーンプレート型粘度計(東機産業)を用いて流動特性を、テクスチュロメータ(全研)により硬さ、凝集性および付着性を測定することが可能であり、官能特性との相関を認めた。次いですりゴマの物性を基に、すりゴマ/水分散系の物性を測定した。粘度計による流動特性の測定が可能であった、擂り時間15分以上のすりゴマに対し、50%あるいは100%加水した試料を調製した。しかし、50%加水した試料は、すりゴマ試料よりも硬かった。そのためか、粘度計による測定が困難であった。

一方、100%の加水試料では硬さが極めて小さく、15分間擂った試料の粘度が最も高かったが、20分間以上擂った試料では擂り時間が長くなるほど、粘度が高くなった。付着性を硬さで除して求めた付着度は、擂り時間が長くなると、いずれの試料でも増加した。50%、0%、100%の順に付着度が高かった。降伏値には顕著な差がみられなかった。すりゴマ/水分散系におけるこれらの変化には遊離した油と水の乳化状態が大きく影響していることが推察された。脱脂すりゴマ試料を、ふるい分け法で分画した均一粒度画分に、抽出油を混合したモデル系において、リグナン配糖体等の界面活性成分は、系を軟化させ、また糖が硬化させる傾向を示し、乳化状態への成分の関与を示唆する結果を得た。ゴマ種子を200°C10分間焙煎し、電動磨砕機により40回転/分で550分間擂ったゴマをすりゴマ試料とした。それらに水を加え、撹拌したものを水分散系試料とした。前年度に、15分以上擂ったすりゴマ試料の流動特性の測定は可能であったが、水分散系試料は加水量によって硬化するため、測定困難になることを報告した。そこですべての試料を用いて、テクスチュロメータにより硬さおよび付着度(付着性/硬さ)を、粘度計により降伏値を測定した。加水量はすりゴマ試料の重量に対して12.5、25、50および100%とした。水分散系試料が硬化するほど、付着度は低下、降伏値は増加する傾向であった。加水100%の水分散試料はいずれもすりゴマ試料よりも軟化した。すりゴマ試料より硬化した水分散系試料は、加水12.5%のとき10分間以上、25%のとき15分間以上および50%のとき20分間以上の各水分散系試料であった。加水量が増加するほど、擂り時間が長いものが硬化する傾向であった。このことは、擂ることによる組織破壊に伴い、増加する遊離成分と水が相互作用すること、あるいは保水性が向上する変化が起きていることを示している。量的に多い遊離成分である油は水とエマルションをつくることを顕微鏡観察により確認した。すりゴマ試料をヘキサン脱脂後、極性脂質やリグナン配糖体を除去し、油を混合したモデルすりゴマによる実験から、これらの物質は乳化性よりも保油性ないし保水性に大きく関与していることが推察された。
新しい沿岸複合生態系像の構築に向けた海底湧水研究の広域展開

本年度は以下の研究を実施した。1)気仙沼湾の支湾である舞根湾において海底湧水が植物プランクトン動態に及ぼす影響に関して観測を6月、9月、11月に実施した。舞根湾の植物プランクトン動態(種組成・一次生生産速度・現存量)は、海洋環境の変動に加え、栄養塩供給源の寄与割合の変化に大きく影響を受けていた。特に、溶存態無機リン(DIP)を豊富に含む再循環性地下水の影響が大きいと、珪藻類が増殖可能な栄養塩環境(※リン制限が緩和)となり、全体の一次生産速度が増加することが示された。一方、DIPが少ない河川水や淡水性地下水が多く流出する時には、クリプト藻類が多く出現することが確認された。2)河川水の流入がない砂浜域(若狭湾内の和田浜)における食物網構造に海底湧水が及ぼす影響を5月、7月、9月に調べた。ラドンおよびラジウム同位体をトレーサとすることで、栄養塩を豊富に含む地下水が汀線付近で湧出し、沿岸域へ地下水由来の栄養塩類を供給していることが明らかになった。一方、安定同位体比解析に基づく食物網評価により、地下水由来の栄養塩を利用して生産したと想定される一次生産者(底生微細藻類と植物プランクトン)が、主に表在性のアミ(Nipponomysis. sp)を介して魚類(主に稚魚)へエネルギー転送が行われていることが明らかになった。海底湧水と生物生産の関係に関する調査は十分な調査を行うことができ、豊富なデータが蓄積されてきている。曳航型電気探査機器を用いた調査に関しては、調査は実施したものの、機器の故障もありデータが得られなかった。次年度に機器の修繕を行い、再度の調査を予定している。海底湧水と沿岸域の生物生産の関係に関するデータは多くの沿岸域で蓄積されてきた。次年度は、それらの統合評価を中心に実施する。また、電気探査機器の修繕が済み次第、小浜湾を対象に電気探査機器調査を再び実施し、海底湧水域の絞り込み作業を行う。海底湧水が沿岸生態系に及ぼす影響を調べるため、国内の複数の沿岸域において地下水湧出の実態と一次生産過程との関係を調査した。1)沿岸域における地下水湧出実態の把握:リアス式海岸地域(猪串湾・気仙沼湾)と開放性海岸地域(加賀海岸)において小型船舶を用いた222Rnの曳航観測を実施した。222Rn濃度は3台の静電捕集型ラドン測定器(RAD7)を用いるマルチディテクター法を外部ポンプで制御した改良法により計測した。その結果、リアス式海岸地域では湾奥部で222Rn濃度が高いことが確認され、海底湧水による222Rn供給の影響が確認された。猪串湾においては、定点での24時間連続観測も組み合わせ、海底湧水量を収支計算法から定量した。その結果、湾奥部に限ると、河川流量の約5倍もの地下水が流入していた。一方、開放性沿岸地域においても、222Rn濃度はそれほど高くはないが、局所的にその濃度が高くなる場所が存在しており、海底湧水の影響が無視できないことが示唆された。2)海底湧水と一次生産速度(PP)の関係:別府湾および大槌湾の沿岸域において、222Rn濃度の異なる6ヵ所を選定し、13C法を用いたPPの現場培養実験を実施した。また各測点の試料は、陸上の培養水槽においても光・温度環境を一定とした条件下の一次生産速度も測定した。現場PPの場所間の違いは、光・温度ではなく、栄養塩濃度の差によって引き起こされており、海底湧水がもたらす栄養塩の重要性が明らかになった。実際、別府湾では222Rn濃度とPPには明瞭な関係は認められなかったが、単位クロロフィルa当たりのPP(PB)と222Rn濃度に有意な正の相関関係が認められた。しかしながら、大槌湾では222Rn濃度とPP・PBともに明瞭な関係が認められなかった。この理由として、地下水中のリン酸イオン濃度が極めて低いことが影響しているものと推測された。222Rnを用いた海底湧水評価と一次生産過程の関係に関しては、予定通りに研究が進んでいる。一方、海底湧水評価ツールとして新たに導入する予定であった曳航型の電気探査機器に関しては、購入が当初の予定よりも大幅に遅れた。しかしながら、年度内に小浜湾において試験調査を実施し、小浜平野の帯水層の沖合の海底下で周囲よりも比抵抗値の高いエリアを観測することができ、海底湧水の検出ツールとしての有用性が確認された。また、計画当初は予定していなかったが、豪国Southern Cross大学の海底湧水研究グループとの共同研究体制を新たに構築することができたため、本研究課題にラジウム同位体(223Ra、224Ra、226Ra、228Ra)も評価ツールとして導入することが可能となった。すでに小浜湾を対象に、ラジウム同位体を用いて淡水性海底湧水と再循環性海底湧水を定量化する試みを実施し始めている。本年度は、以下の3点に関する研究を実施した。1)瀬戸内海の竹原市沿岸(広島大学実験所前)および対岸の無人島において、222Rnと224Raの24時間連続観測を実施した。222Rnの収支モデルから推定された実験所前のSGD量は、シーページメータによる推定値とほぼ一致した。

一方224Raから推定されたSGD量は、シーページメータから推定された再循環性海水のSGD量と一致していた。これらの結果は、222Rnが正味のSGD量、224Raが再循環性分のみSGD量を評価するのに最適であることを示しているとともに、222Rnと224Ra由来のSGD量の差が、淡水性のSGD量とみなせることを意味している。一方、SGD量の少ない無人島では、222Rnから推定されたSGD量が、シーページメータから推定されたものよりも著しく大きくなった。SGD量が極端に少ない場所では、222Rnなどを用いてSGD量を評価すると、誤った推定結果を導く場合があることが示唆された。2)気仙沼舞根湾奥部の河口干潟と塩性湿地において、222Rnおよび他のパラメータ(水温、塩分、水深、光量子量、クロロフィル、溶存酸素、二酸化炭素分圧)の24時間連続観測を大潮と小潮に実施した。その結果、二酸化炭素分圧は、光合成/呼吸に伴う日周変動を示していたが、大潮の最干潮時に生じた222Rn濃度の急上昇に伴い、非常に高い二酸化炭素分圧が観測された。このことは、地下水が二酸化炭素のソースとなっている可能性を示唆する。3)グローバルレベルでの地下水による炭素フラックスを評価するために、東北から九州にいたる我が国の沿岸地下水のサンプリングを実施した。採取した試料は52サンプルであり、全アルカリ度、全炭酸濃度、溶存態有機炭素濃度、栄養塩濃度を測定した。これらのデータは、サザンクロス大学のグループが中心となって、現在とりまとめている段階である。本年度は、ラジウム同位体比(223Ra、224Ra、226Ra)を自前で分析するために、ラジウム遅延式同時計測装置(RaDeCC, SCI社製)を購入した。RaDeCC測定に必要となる232Thおよび227Acをマンガンファイバーに含有させたスタンダードは、金沢大学との共同研究を通じて、ウッズホール海洋研究所の地下水研究グループとの研究協力体制が新たに構築されたことで、米国から譲り受けることができた。これにより、研究代表者の研究室において、ラジウム同位体比の安定した分析環境を整備することができた。豪国サザンクロス大学と協力している地下水によるカーボンフラックス評価のために、全アルカリ度を測定することができる電位差自動滴定装置(Ti-touch, Metrohm社製)を前倒し予算を用いて新たに導入した。これにより、当初予定していなかったが、炭素動態までを含めた海底湧水研究を幅広く展開できるようになった。本年度は以下の研究を実施した。1)気仙沼湾の支湾である舞根湾において海底湧水が植物プランクトン動態に及ぼす影響に関して観測を6月、9月、11月に実施した。舞根湾の植物プランクトン動態(種組成・一次生生産速度・現存量)は、海洋環境の変動に加え、栄養塩供給源の寄与割合の変化に大きく影響を受けていた。特に、溶存態無機リン(DIP)を豊富に含む再循環性地下水の影響が大きいと、珪藻類が増殖可能な栄養塩環境(※リン制限が緩和)となり、全体の一次生産速度が増加することが示された。一方、DIPが少ない河川水や淡水性地下水が多く流出する時には、クリプト藻類が多く出現することが確認された。2)河川水の流入がない砂浜域(若狭湾内の和田浜)における食物網構造に海底湧水が及ぼす影響を5月、7月、9月に調べた。ラドンおよびラジウム同位体をトレーサとすることで、栄養塩を豊富に含む地下水が汀線付近で湧出し、沿岸域へ地下水由来の栄養塩類を供給していることが明らかになった。
血清中の細胞接着・増殖制御因子の同定と新規基礎培地の開発

我々は本研究によって、FBSをはじめとする各種動物血清中の血球細胞接着・増殖阻害因子の同定や増殖力価の評価を行い、以下のような結果を得た。1.各種ほ乳動物の非働化血清に浮遊血球系細胞に対する接着阻害活性があり、主な接着阻害因子が、補体成分C4bp、H因子及びリポ蛋白質LDL/VLDLであることが分かった。血清タンパクの中でC4bp、H因子やLDL/VLDLは優先的に培養フラスコ・シャーレの疎水性表面を覆い、浮遊血球細胞が非特異的に接着しないよう阻害しているものと推測された。2.血清中の血球細胞増殖阻害因子の同定を進め、その一つがIgMであり、LDLを加熱(血清の非働化条件56°C、30分)して生じる酸化LDLにも強い細胞毒性を見出した。一方、IgGには顕著な阻害活性は見いだせなかった。3. T細胞株の中でJurkatはLDL要求性が強く、一方、Molt-4はLDL要求性が低く、インスリン、トランスフェリン、亜セレン酸(ITS)のみでも増殖することが分かった。また、Jurkatの完全な増殖には増殖因子や脂質以外の低分子成分が必要なことも分かった。Jurkatの増殖を指標に、IgMを除去してLDL量をコントロールできればFBSに匹敵する代替培地の開発が可能となることが考えられる。今年度、FBSをはじめとする各種動物血清中の血球細胞接着・増殖阻害因子の同定や増殖力価の評価を行い、以下のような結果を得た。T細胞株(Jurkat,Molt-4)の増殖を指標に、各種ほ乳動物血清の増殖力価を比較したところ、Jurkatでは、ヒト血清、ブタ血清に低濃度領域でFBS以上の高い増殖活性が認められたが、ウシ血清、ウマ血清、ヒツジ血清には弱い増殖活性しか見出せなかった。一方、Molt-4では、何れの血清でも比較的良好な増殖活性が見出された。ブタ、ウシ血清中の血球細胞増殖阻害因子の同定を進め、その一つがIgMであり、LDLを加熱(血清の非働化条件56°C、30分)して生じる酸化LDLにも強い細胞毒性を見出した。各種動物血清を硫安沈殿や各種クロマトグラフィーで分画したところ、高い増殖活性をアルブミン画分に見い出せたが、最終的にアルブミンと増殖因子との分離には至らなかった。JurkatはLDL要求性が強いが、Molt-4はLDL要求性が低く、インスリン、トランスフェリン、亜セレン酸(ITS)のみでも増殖することが分かった。Jurkatの増殖を指標に、IgMを除去してLDL量をコントロールできればFBSに匹敵する代替培地の開発が可能となることが考えられた。一方、血清中のアルブミンと増殖因子群の分離が無血清培地開発への最大の課題であることも分かった。(1)C4bp、H因子及びLDLの血球細胞接着と増殖・アポトーシスへの効果について:血清タンパク質であるC4bpやH因子及びLDLの接着阻害活性を定量的に測定するために、市販の補体系H因子、LDL/VLDLについて、各種血球系細胞:T細胞(Jurkat,Molt-4);B細胞(U937);単球・マクロファージ(THP-1);赤芽球(K562)を使って、無血清下における細胞接着数を比較し接着阻害にH因子やLDLが実際に機能することを確認できた。さらに、FBSに含まれる接着阻害因子としてはLDLが最も重要であると考えられたが、LDLは血球細胞の中でJurkatの増殖に必須であるものの、精製LDLは自然酸化のためか高い濃度では浮遊血球系細胞全般にに強い毒性を示すこともわかった。

(2)ブタ血清中の細胞増殖抑制因子の精製について:ブタ血清では強い細胞増殖抑制活性が見出されたため、Jurkat、Molt-4細胞の増殖を指標に、ブタ血清を硫安分画した後、ゲル濾過、各種クロマトグラフィーなどで細胞増殖抑制因子の精製を行い、候補としてIgMとLDLを見出した。FBS中にはほとんどIgMは見出せないことや、LDLも少ないことから、これらが細胞増殖抑制因子として機能し得るかどうかさらに検討中である。(3)FBS、ブタ及びヒト血清中細胞増殖因子群の精製について: FBSやブタ及びヒト血清の硫安画分から血球細胞の増殖に必須の細胞増殖因子群の精製を行っているが、増殖因子の多くが血清中の血清アルブミンとクロマトの挙動を共にしていることが考えられた。我々は既にLDLとインスリン、トランスフェリン、亜セレン酸(ITSと略す)を必須の増殖因子群として同定している。これに加わる新たな主要増殖因子の探索を引き続き進めている。(1)培養プレートに非特異的に血球系の細胞が接着することを、血清中の補体系H因子及びリポ蛋白LDLが抑制していることが確認できた点や、ブタ血清中の細胞増殖抑制因子の候補としてIgMとLDLが見出された点は評価できるものの、FBS、ブタ及びヒト血清中細胞増殖因子群の精製がほとんど進まなかったことから、全体的に研究は当初の計画よりやや遅れていると思われる。(2)LDLがJurkatの増殖にとっては必須因子であるものの、血球系細胞全般にとって、酸化LDLが毒性を発揮することも分かり、LDLを増殖因子の一つとして利用する困難性も浮かび上がってきた。24年度は遅れている増殖因子の精製を急ぐと共に、当初より計画していた以下の実験を実施する。(1)FBSやヒト血清中の増殖抑制因子(今のところ候補はIgMとLDL)を分析する。さらに、FBSのロット毎の増殖抑制因子を測定/比較して、細胞増殖活性(力価)と増殖抑制因子の相関関係を明らかにする。一方、ヒト血清がFBS以上に血球系の細胞培養に適していることを見出しているので、iPS細胞の増殖・分化による再生医療などに患者自身の自家血が有効に利用できるかどうか、自家血の有効性を検証する基礎実験を行う。(2)FBSを代替する低タンパク細胞培養用カクテルの構築現在、FBSやブタ血清から増殖因子の粗精製濃縮サンプルは得られているので、平成24年度中にFBS、ブタ血清からITS以外の主たる増殖因子を同定して、この増殖因子とITSを組み合わせたタンパクカクテルを試作して、各種血球細胞についてその増殖力価をFBSと比較検討する。研究費は主に物品費、人件費・謝金に充当する。特に23年度は人件費・謝金が研究推進に有効であったため、人件費を昨年度並みに支出する。
ヒト外尿道括約筋に高発現するサイトカイン・シグナル伝達関連遺伝子の同定と機能解析

ヒト外尿道括約筋におけるサイトカインのシグナル伝達関連遺伝子群を同定しそれらの機能解析を行った。TGF-βはヒト外尿道括約筋に高発現しておりヒト外尿道括約筋から分離培養し長寿化した筋衛星細胞においてSmad2/3のリン酸化を介してp21の発現を亢進させ,外尿道括約筋衛星細胞の増殖を抑制した。またラットによる実験では加齢に伴い経産ラットの尿禁制の低下が認められ、一方で尿道の炎症サイトカインの加齢に伴う発現の亢進は認められなかったが、細胞外マトリクス関連物質の発現は加齢に伴い低下していた。慢性炎症を基盤とする病態における外尿道括約筋の脆弱化は高齢者の腹圧性尿失禁の一因となっている可能性がある。(1)Apoptosisの検討:Flowcytometryを用いcell cycleの解析を行ったところ,TGF-βによりG0/G1への細胞の蓄積を認めたが,sub G0/G1への集積は認めなかった.caspasefamilyの活性をwestern blotで検討したが,cleaved caspase3の増加等,apoptosisを示唆する所見を認めなかった.骨格筋においてTGF-βによるapoptosis誘導の報告もあるが,今回の結果よりcell cycle progressionが抑制されていることが判明した.(2) non-Smad signalの検討:Smad以外のsignal pathwayの重要性も報告されており,検討したところ,JNKリン酸化の一過性の亢進を認めた.今後更なる検討を予定中である.(3)分化についての検討:各種MRFsの発現の変化についても検討を行った.2各種adipokineの検討外尿道括約筋は他の骨格筋と比較して間質の増生や脂肪変性が顕著であり,adipokineの影響を考慮し外尿道括約筋衛星細胞での検討を行った.(1)Adiponectin:adiponectionは抗炎症作用等を有する分泌タンパクである.外尿道括約筋衛星細胞において増殖,分化につき検討を行ったが,有意な変化は認めなかった.(2)leptin:leptinは食欲や代謝を制御するペプチドホルモンである.筋への影響が報告されているも,外尿道括約筋衛星細胞において明らかな効果は認められなかった.(目的)加齢に伴うTNF-αを中心とした炎症性サイトカインの発現の変化が実際に尿禁制機能低下を惹起し、腹圧性尿失禁の発症に影響するかを検討した。(方法)繁殖リタイアラットを経産ラットとして2群にわけ(6カ月、14か月)、未産ラット(2カ月)をコントロールとして1)機能解析:失禁圧、尿道基線圧、膀胱圧上昇時の尿道反応、及び2)分子生物学的解析:real-time RT PCRによる尿道組織における各種炎症性サイトカイン及び細胞外マトリクスのmRNAの発現(結果)1)機能解析:失禁圧、尿道基線圧は14カ月群において有意に他群と比較して低下していた。膀胱内圧上昇時の尿道反応は他群と比較して低下する傾向にあったが有意差は認めなかった。2)分子生物学的解析:炎症性サイトカインであるTNF-α,IL-1b,IL-6,cox-2のmRNAの発現は6カ月群において2カ月群と比較して上昇が認められたが14カ月群では低下しており2カ月群とは有意差は認められなかった。一方、細胞外マトリクスの代謝産物であるCol1a-1, Col3a-1, LOXのmRNAの発現は6カ月群において2カ月群と比較して上昇する傾向が認められ、14カ月群においてこれらのmRNAの発現は他群と比較して有意な低下が認められた。(本年度研究のまとめ)加齢に伴い経産ラットの尿禁制の低下が認められ、外尿括約筋を含む尿道の閉鎖機能不全によるものが原因として考えられた。尿道組織におけるTNF-αを始めとする炎症サイトカインの加齢に伴う発現の亢進は認められなかったが、細胞外マトリクス関連物質の発現は加齢に伴い低下していた。経産婦の加齢に伴う腹圧性尿失禁の病因の一つに尿道の細胞外マトリクスのリモデリングの低下による尿道支持機構の減弱が考えられた。一方でTNF-αを始めとする炎症サイトカインの関については今回証明できなかった。外尿道括約筋は加齢によって他の骨格筋よりもより早期から萎縮を認められ,慢性炎症が基礎にある可能性が示唆されている.TGF-βは炎症により局所で上昇すること,また骨格筋において加齢によって作用が増強されることが示されており,外尿道括約筋萎縮の原因因子の一つである可能性がある.

われわれは,まずTGF-βに注目し,外尿道括約筋に及ぼす作用につき検討した.(1)外尿道括約筋局所ではTGF-βの発現が高い:外尿道括約筋は,錐体筋と比較し,局所におけるTGF-βの発現が高いことが,免疫組織化学により明らかとなった.(2) TGF-βはSmad 2/3のリン酸化を介してp21の発現を亢進させ,外尿道括約筋衛星細胞の増殖を抑制する:長寿化した外尿道括約筋衛星細胞を用いた検討の結果,TGF-βは外尿道括約筋衛星細胞の増殖を抑制させた.TGF-β投与後一過性のSmad 2/3リン酸化の亢進を認め,さらにCDK inhibitorであるp21の発現亢進を認めた.(3) ALK5inhibitorやLosartanはTGF-βに拮抗作用を有す: ALK5 inhibitorの投与により,TGF-βによる上記作用は拮抗された.また降圧薬であるLosartanの投与によっても,TGF-βによるSmad 2/3のリン酸化亢進が抑制された.特にLosartanはすでに幅広く使用されている降圧薬でもあり,外尿道括約筋萎縮に対する治療標的としての可能性が示唆された.(4) TGF-βは外尿道括約筋の分化を抑制する:分化能を維持した長寿化外尿道括約筋衛星細胞を用いた検討の結果,TGF-βの投与によって,筋管形成やMyosin heavy chainの発現が抑制され,筋分化が抑制された.最近になり,TGF-β(及びその関連物質が)はSUI model ratでvaginal ballooning後に発現が更新することが報告されている.しかしながら,TGF-βの上昇とSUIの発症を直接結びつける知見はこれまでになかった.今回我々の検討の結果,TGF-βが外尿道括約筋衛星細胞の増殖,分化を抑制すること,つまりTGF-βの上昇が外尿道括約筋の再生を抑制しうることが明らかとなった.今後は他の成長因子,各種サイトカイン等含めて,外尿道括約筋での関連が考えられる各moleculesについての検討を継続する予定である.TGF-βは炎症に伴い発現の上昇するサイトカインである.筋においては主要な抑制因子であり,特に加齢との関連が注目されている.これまでの実験によって,外尿道括約筋におけるTGF-βの増殖及び分化の抑制作用及びそのメカニズムを明らかとすることができた.また,他の炎症関連サイトカインについも検討中であり,それらの状況を含めて考慮したうえ,上記評価とした.引き続き各種炎症性サイトカインについての検討を行う予定である.最近になり尿道損傷modelでのdynamicなsignal moleculesの変化に対する知見が蓄積されてきている.炎症性サイトカイン及び各種成長因子(骨格筋においては最近になりbFGFがlong termでの骨格筋幹細胞の維持に影響することが報告された)を中心とし,まずは外尿道括約筋との関連が考えられるものを検討する予定である.方法としては,ヒト外尿道括約筋組織及び長寿化ヒト外尿道括約筋衛星細胞を用い,各種moleculesの直接作用や,レセプターを含めて発現の変化等を検討する予定である.当初の目的のとおり,平成24年度は, (1)炎症性サイトカインのシグナル伝達経路の検討, (2)ヒト外尿道括約筋におけるFGFやGDNF等の受容体の発現の検討を行う.今年度の研究経費は800 (千円)を当初計画しており,基本的には当初の計画に従う予定である.今年度も上記のごとく実験を継続するにあたり,各種消耗品が必要となるが,今年度の研究費は予定通り主として消耗品の購入に当てる予定である.
時系列信号からのアトラクタ再構成における時間遅れの最適化に関する研究

決定論的カオスの側面から不規則時系列信号を捉える「カオス時系列解析」において,最も重要かつ基本的な解析過程となる,観測時系列信号からのアトラクタの再構成において,「実データを解析する際に,どのように時間遅れ値を設定すべきか」について解析した.まず始めに,アトラクタの再構成における数学的基盤であるTakensの埋め込み定理について延べ,本研究の基盤となる埋め込み定理を実験データに適用する際に問題となる点を明らかにした.また,時間遅れ座標系を用いる際の時間遅れの設定法について,現段階で提案されている手法を徹底的にサーベイし,これらを時間相関の観点から基準を設定する手法と,再構成後のアトラクタの幾何学的形状に着目する基準に大別した.以上の成果を受けて,本研究では,観測時系列信号の高次統計量に着目することにより,従来の時間相関の観点から基準を設定する手法を大きく凌駕する新しい基準を提案した.具体的には,解析対象時系列信号より推定される,高次モーメント及び高次キュムラントより,新たに高次自己相関係数と呼ぶ量を定義し,この高次自己相関係数の次数を増加させることで,各次数の自己相関係数を算出し,これらが極値をとるの第一時相と次数との関係を抽出した際の収束値を時間遅れ値とする手法を開発した.この基準を用いれば,定性的には,そのアトラクタ形状が全状態変数が観測できる場合と類似の形状を示すこと,また,定量的にも非線形統計量が元のアトラクタより推定される場合に最も近付くことを明らかにした.最後に,本研究で提案する新しい時間遅れ値の設定法を,従来提案されてきたいくつかの基準により得られる結果と比較検討し,本研究で提案する手法が優れていることも明らかにした.決定論的カオスの側面から不規則時系列信号を捉える「カオス時系列解析」において,最も重要かつ基本的な解析過程となる,観測時系列信号からのアトラクタの再構成において,「実データを解析する際に,どのように時間遅れ値を設定すべきか」について解析した.まず始めに,アトラクタの再構成における数学的基盤であるTakensの埋め込み定理について延べ,本研究の基盤となる埋め込み定理を実験データに適用する際に問題となる点を明らかにした.また,時間遅れ座標系を用いる際の時間遅れの設定法について,現段階で提案されている手法を徹底的にサーベイし,これらを時間相関の観点から基準を設定する手法と,再構成後のアトラクタの幾何学的形状に着目する基準に大別した.以上の成果を受けて,本研究では,観測時系列信号の高次統計量に着目することにより,従来の時間相関の観点から基準を設定する手法を大きく凌駕する新しい基準を提案した.具体的には,解析対象時系列信号より推定される,高次モーメント及び高次キュムラントより,新たに高次自己相関係数と呼ぶ量を定義し,この高次自己相関係数の次数を増加させることで,各次数の自己相関係数を算出し,これらが極値をとるの第一時相と次数との関係を抽出した際の収束値を時間遅れ値とする手法を開発した.この基準を用いれば,定性的には,そのアトラクタ形状が全状態変数が観測できる場合と類似の形状を示すこと,また,定量的にも非線形統計量が元のアトラクタより推定される場合に最も近付くことを明らかにした.最後に,本研究で提案する新しい時間遅れ値の設定法を,従来提案されてきたいくつかの基準により得られる結果と比較検討し,本研究で提案する手法が優れていることも明らかにした.1.サロゲーション法を用いた相関次元解析種々の数理モデルより発生させた時系列データに対して,相関次元解析とサロゲーション法の合成に関する検討を行なった.その際,非線形力学系のモデルからのみ時系列信号を生成するだけでなく,確率系からも作成することで,種々の場合に対応できる解析を行なった.その結果,研究代表者の導入した新手法を用いることで,従来手法とは異なり,次元推定値と帰無仮説の検定を同時に行なえることが示され,非線形力学系のモデルでは,線形性を提示する帰無仮説は棄却できること,また,確率系から作成した時系列では棄却できないことが明らかにされた.2.サロゲーション法を用いたアプノフスペクトラム解析カオスの示す軌道不安定性を定量化するリアプノフスペクトラム解析により解析を行なった.具体的な手法として,ヤコビ行列を用いた区分線形法を用いた.対象データをランダムな時系列とした場合について考察し,サロゲーション法の特性を明らかにした.その結果,パワースペクトラムの位相をランダマイズするサロゲートデータでは,ランダムデータを対象にした時でも,帰無仮説が棄却される場合があることが示された.以上の解析は,本研究の最終目的であるアトラクタの再構成時にサロゲーション法を用いることに対する重要な知見を与えるものである.現在は,上述の特徴量(フラクタル次元,リアプノフ指数)に加え,決定論的非線形予測を行なった際の予測時系列と真の時系列間の相関係数,誤差を用いて,再構成時の時間遅れを変化させた時に,オリジナルデータとサロゲートデータとの差が最も大きくなる値を抽出している.また,これに並行して,従来提案されている手法との対応を解析中である.本研究は,ノイズを含む実験データに対するカオス時系列解析を適用する際に,時間遅れ座標系への変換によるアトラクタの再構成に関して,どのように時間遅れを設定すべきかという基準を求めることを目的としており,そのために,まず,ある非線形時系列の定量化に関して,どの非線形特徴量が良いのかを検討した.

その際,カオスの定量化手法として基盤をなす,フラクタル次元解析,リアプノフスペクトラム解析に関して,オリジナルデータとサロゲートデータに対する推定を行ない,どの程度定量的かつ客観的に推定できるかという検討を行なった.その結果,以下の結果を得た.まず,現在最もスプリアスな結果を得やすいとされるフラクタル次元解析においても,サロゲートデータを用いた新しい次元解析法を適用すれば正しい次元推定が行なえることを数理モデルと実データを対象として示した.次に,白色雑音(ランダムデータ)に対するリアプノフスペクトラム解析を適用においては,偽のリアプノフ指数が出現することを明らかにした.このような偽のリアプノフ指数の推定を防ぐ手法として「局所対大域プロット」と呼ぶ手法を提案し,これにより,リアプノフ指数の高精度な推定を可能にした.以上の解析手法により,安定した非線形特徴量の推定が可能となったが,データ数が少ない状況でも,精度良く時系列の同定を可能とできる,決定論的非線形予測法を用いた解析についても新たな手法を提案した.従来より用いられてきた予測時系列と真の時系列信号間の相関係数では,有色雑音を決定論的カオスと誤って判定してしまう場合がある.そこで,この問題を回避するための新しい特徴量でとして,「差相関係数」と呼ぶ基準を提案し,更に実データ解析に適用することでその有効性を示した.最後に,最終的な目標達成に関し,時間相関の観点から再構成時の時間遅れを設定する基準に関して定量的評価を行なった.
魚類卵子の凍結保存・体外成熟

本研究の目的は小型魚類を対象とした魚類遺伝資源の保存である。平成23,24年度の研究により、メダカ精巣のガラス化保存と移植精原細胞由来の配偶子のみを生産する不妊三倍体宿主(代理親)の作出に成功し、絶滅危惧種である野生地域集団(東京めだか)を保全する事にも成功した。平成25年度では、全ゲノム配列解読が完了している研究上有用な近交系(Kaga)についても、本技法が応用可能かどうかを調べた。また、メダカには、wnt4への挿入変異により、脊椎が正常に形成されずに、体型が肥満体型になるために正常な交配ができない系統(ダルマメダカ)が存在する。そこで、遺伝的に妊性が低い系統であっても、体型が正常な系統を代理親に用いる事で大量生産可能かどうかを検証した。近交系(Kaga、クロメダカ)の精原細胞含む精巣を凍結融解し、それら精巣細胞を代理親(vasa-GFP緋メダカ)へ移植したところ、代理親はドナー由来のハプロタイプを示す次世代のみを得ることに成功した。さらに、ゲノム解析を行ったところ、ドナーとして使用したKagaと同一であることが確認された。全ゲノム配列が解読されており、研究上重要な近交系の生殖細胞の凍結保存と個体作出に成功した。また、低妊性系統であるダルマ体型メダカについても、正常な体型をしたクロメダカを代理親に用いる事で大量生産することに成功した。ダルマメダカ同士の交配では受精率は低かったが(16/157、10.2%)、正常な体型のクロメダカを代理親に用いることでその受精率は112/144 (79.4%)へと大幅に改善された。また、宿主には、不妊三倍体を用いる事で、それらすべての次世代はドナー由来であることを確認した(231尾中231尾)。代理親魚技法を用いることにより、研究上重要であるにも関わらず、継代することが困難な系統でも、生殖細胞さえ正常であれば大量生産することが可能である。メダカにおいて、近交系や絶滅危惧種の野生地域集団の遺伝資源保存は喫緊の課題であった。そこで、精子卵子両者へ分化できる精原細胞を含む精巣をガラス化保存し、融解後、代理親へ移植する事で凍結生殖幹細胞由来の個体を復活させる事を成功させた。実際に近交系や野生地域集団を保存し、それらの個体を復活させることに成功した。さらに、体型が肥満体型なため、遺伝的に低妊性である系統(ダルマメダカ)においても、正常な体型の代理親に凍結精原細胞を移植することで、大量生産が可能であることを示した。遺伝的に不妊な系統でも大量生産可能である。メダカにおいて、精巣の凍結保存法や精原細胞移植法はすでに完成の域に達しており、研究を始めた当初の目的を達成している。小型魚類であるゼブラフィッシュにおいても、近交系が樹立されようとしており、ゼブラフィッシュにおいても、精巣のガラス化保存法と代理親を用いた個体作出法の開発を進めており、今後それらの方法が確立されることが望まれる。また、水産業において、高度に系統化された養殖魚が自然界へ逃亡し、地域集団と競合・交雑することで引き起こされる遺伝的撹乱が問題視されている。そこで、本法を養殖魚に応用する事で、大量生産された不妊魚を養殖魚に用いる事で、これらの問題を解決することができるかもしれない。魚類の卵子の凍結保存・体外成熟をテーマに研究をすすめた。魚類卵子はサイズが大きく、凍結保存の成功例は未だない。サイズの小さい未成熟卵子であれば凍結の可能性があるが、未成熟卵子でも凍結は難しく、凍結法開発のための基礎的情報(低温生物学的特性)を得ることは容易ではない。そこで、予備的知見を集めるために、のちに未成熟卵子へと分化するサイズの小さい生殖細胞の凍結法の開発を行った。メダカ・ゼブラフィッシュの生殖細胞を対象に実験を行った。細胞を凍結保存するには、細胞を脱水することが重要である。25°Cでは浸透圧的収縮による傷害を受けたが、処理温度を0°Cに変えることによって、その傷害は軽減させることに成功した。最後に、どの耐凍剤が凍結に適しているかを調べたところ、プロピレングリコール、エチレングリコールが適していることがわかった。以上の低温生物学的特性を考慮して、実際にガラス化溶液を作製し、ガラス化凍結を行ったところ、40%前後の生存率を得ることに成功した。これらの知見、凍結条件により、未成熟な卵子の凍結が可能になることが期待される。もし、未成熟卵子を凍結できた場合、その未成熟卵子を成熟させる方法が必要である。ひとつは、別の成魚の雌へ移植し、体内で成熟させることである。もうひとつの方法は、体外で成熟培養する方法である。現在までに、stage III(germinal vesicle stage)の未成熟卵子をDHPの添加により体外成熟させたのちに、受精孵化させることに成功している。しかしながら、その成熟培養法では、排卵卵子を得ることはできず、機械的に卵胞膜を取り除く必要がある。添加する血清をBSAからFBS、AlbuMax、KSRに変えたところ、排卵する卵子を一部得ることに成功した。魚類卵子の凍結保存・体外成熟をテーマに研究をすすめた。

受入れ研究室である吉崎研究室では、サケマスにおいて、生殖細胞の凍結保存と代理親魚技法により、凍結保存した生殖細胞由来の精子・卵子を生産することが可能であることが示されている。この方法であれば、凍結した生殖細胞由来の卵子を生産することができ、魚類の卵子を凍結保存することと同じ意味がある。その凍結保存法は緩慢法であり、より簡便なガラス化保存による凍結が可能になれば、さらに実用的な技術になる。平成23年度の研究により、メダカ精巣まるごとをガラス化保存することに成功していた。今年度は、その凍結精原細胞を代理親へ移植することにより、代理親に精子・卵子を生産させることを試みた。そして、平成24年度の研究により、ガラス化保存したメダカ精原細胞を不妊3倍体代理親に移植することにより、代理親に凍結精原細胞由来の精子・卵子のみを生産させることに成功した。メダカにおいては、近交系・野生地域集団(絶滅危惧種)の保存は喫緊の課題であるが、それら重要系統の保存が可能になった。現在、近効系・野生地域集団においても、本研究で開発した方法で、精巣まるごとをガラス化保存し、これを代理親へ移植することにより、系統を回復させることが可能かどうかを検討中である。さらに、基礎生物学研究所のバイオリソース研究室(PI:成瀬清准教授)と協力して、生殖細胞凍結バンクの構築をすすめている。本研究の目的は小型魚類を対象とした魚類遺伝資源の保存である。平成23,24年度の研究により、メダカ精巣のガラス化保存と移植精原細胞由来の配偶子のみを生産する不妊三倍体宿主(代理親)の作出に成功し、絶滅危惧種である野生地域集団(東京めだか)を保全する事にも成功した。平成25年度では、全ゲノム配列解読が完了している研究上有用な近交系(Kaga)についても、本技法が応用可能かどうかを調べた。また、メダカには、wnt4への挿入変異により、脊椎が正常に形成されずに、体型が肥満体型になるために正常な交配ができない系統(ダルマメダカ)が存在する。そこで、遺伝的に妊性が低い系統であっても、体型が正常な系統を代理親に用いる事で大量生産可能かどうかを検証した。近交系(Kaga、クロメダカ)の精原細胞含む精巣を凍結融解し、それら精巣細胞を代理親(vasa-GFP緋メダカ)へ移植したところ、代理親はドナー由来のハプロタイプを示す次世代のみを得ることに成功した。さらに、ゲノム解析を行ったところ、ドナーとして使用したKagaと同一であることが確認された。全ゲノム配列が解読されており、研究上重要な近交系の生殖細胞の凍結保存と個体作出に成功した。また、低妊性系統であるダルマ体型メダカについても、正常な体型をしたクロメダカを代理親に用いる事で大量生産することに成功した。ダルマメダカ同士の交配では受精率は低かったが(16/157、10.2%)、正常な体型のクロメダカを代理親に用いることでその受精率は112/144 (79.4%)へと大幅に改善された。また、宿主には、不妊三倍体を用いる事で、それらすべての次世代はドナー由来であることを確認した(231尾中231尾)。代理親魚技法を用いることにより、研究上重要であるにも関わらず、継代することが困難な系統でも、生殖細胞さえ正常であれば大量生産することが可能である。受け入れ研究室では、生殖細胞を別の魚に移植し、精子卵子をえる代理親魚技法を開発している。すなわち、生殖細胞の凍結保存は、精子卵子の凍結保存と同じ意味がある。現在、魚類の精巣をまるごとガラス化凍結ができ、その生殖細胞は融解後、代理親魚技法により、精子卵子まで成熟することを確認している。
活魚の風味とテクスチャーに関する研究

活魚として入手することができるハマチおよびマダイを即殺し、三枚におろしたのち、ただちに氷蔵および冷蔵(5°C)し、経時的に普通肉のみを試料として採取した。ハマチでは官能検査によって旨味、こく(濃厚感)、歯ごたえ、液汁感、総合評価などの変化を調べたところ、いずれの温度でも貯蔵中に歯ごたえおよび総合評価のみが有意に低下することが明らかとなった。同時に測定した破断強度は緩やかではあるが、明瞭な低下を示した。このとき、液汁性は貯蔵開始後6時間目から顕著な増加傾向を示した。この事実は、この時期から肉片を噛んだときに歯ごたえは低下するが、肉汁が口腔内に滲みだすことによって風味が強くなる可能性があることを示している。旨味に関与し、貯蔵中に変化する成分として核酸関連物質があるが、貯蔵開始後ATP、ADPなどが速やかに減少し、呈味成分のIMPが増加した。この増加の速度は氷蔵の方が速やかであることが明らかとなった。ヒラメでは旨味、こく(濃厚感)、歯ごたえ、液汁感、および総合評価のうち、ハマチの場合と同様にいずれの温度でも貯蔵中に歯ごたえおよび総合評価のみが低下することが明らかとなった。破断強度の低下は、ハマチの場合よりも速やかに起こること、液汁性は貯蔵中(10時間以後)に増加すること、その増加量はハマチの場合よりもはるかに少ないことなどがわかった。核酸関連物質については貯蔵開始後ATPが速やかに減少し、IMPが増加したが、増加の速度は氷蔵、冷蔵ともほぼ同様であった。上述のとおり、いずれの魚種でも歯ごたえを除く官能検査の結果は、核酸関連物質や液汁性の測定結果とは一致しなかったが、一般にきわめて鮮度の高い活け造りは、しばらく貯蔵したものよりも風味が劣るとされるので、貯蔵に伴って核酸関連物質(とくにIMP)および液汁性が増加する現象は、風味の発現と何らかの関連性があるものと解釈される。主として官能的手段によってマグロ、養殖ハマチ、ヒラメおよびフグ(トラフグ)の筋肉から調製した刺身のの風味や歯ごたえの特徴について検討し、次の結果を得た。1.養殖ハマチ、ヒラメおよびフグについては即殺後ただちに実験に供したが、マグロは冷凍品を解凍した後供試した。すなわち血合肉を除去した約10gの肉片をパネル(67名で編成)に供したが、このとき10%食塩に23秒浸漬したのち10回の咀嚼を行うよう各パネラ-に指示した。その結果、風味(旨味と濃厚感)はマグロ、ハマチなどの赤身魚が強く、ヒラメ、フグなど白身魚では弱いことが明らかになった。歯ごたえの強さについては、フグ、ヒラメが強く、次いでハマチ、マグロの順であった。2.上記の魚種について5°Cで貯蔵することによって歯ごたえの強さと風味の変化を調べた。ハマチおよびマグロを即殺後約2、10および35時間目に調製したハマチおよびフグの筋肉片試料を用いて7名のパネラ-に歯ごたえの強さの変化を問うたところ、フグではほとんど変化がなく、ハマチでは0>10>35時間の試料の順であった。風味(旨味と濃厚感)の変化についてもフグでは目立った変化は認められなかったが、ハマチでは35>10>0時間目の試料の順に強くなることが判明した。

3.上記の2.の試料について咀嚼時(10回の咀嚼を行う)の液汁感(juiciness)を問うたところ、2.において得られた結果と同一のものが得られた。この事実は、肉の液汁性の変化が風味のそれに重大な影響を与えるものと解釈され、今後における魚介類の風味の研究には上述のような観点が必要であることを示唆している。ハマチ筋肉(普通肉)を氷蔵および冷蔵(5°C)しつつ、官能検査によって旨味、こく(濃厚感)、歯ごたえ、液汁感、総合評価などの変化を調べたところ、いずれの温度でも貯蔵中に歯ごたえと総合評価のみが有意に低下することが明らかとなった。同時に測定した破断強度は緩やかではあるが、明瞭な低下を示した。この時、液汁性は貯蔵開始後6時間目から顕著な増加傾向を示した。この事実は、この時期から肉片を噛んだ時に歯ごたえは低下するが、肉汁が口腔内に滲みだす可能性があることを示している。旨味に関与し、貯蔵中に変化する成分として核酸関連物質があるが、この中では、貯蔵開始後ATPが速やかに減少し、呈味成分のIMPが増加した。増加の速度は氷蔵の方が速やかであることが明らかとなった。ヒラメ筋肉(普通肉)をハマチの場合と同様に氷蔵および冷蔵しつつ、官能検査によって旨味、こく(濃厚感)、歯ごたえ、液汁感、総合評価などを調べたところ、いずれの温度でも貯蔵中に歯ごたえと総合評価のみが低下することが明らかとなった。破断強度の低下は、ハマチの場合よりも速やかに起こること、液汁性は貯蔵中(10時間以後)に増加すること、その増量はハマチの場合よりもはるかに少ないことなどがわかった。核酸関連物質については貯蔵開始後ATPが速やかに減少し、IMPが増加したが、増加の速度は氷蔵、冷蔵ともほぼ同様であった。
食塩感受性の人種的特異性及び遺伝的素因に関する研究

本研究はcomplex diseaseである高血圧の遺伝的素因解明への一つのアプローチとして食塩感受性に着目した。従来より食塩感受性の頻度に少なからず人種差が存在すると推定されてきたが、その定義や測定方法が報告間で必ずしも一致しないために評価が困難であった。そこで我々は先ずパイロット・スタディを行い、簡便かつ実用的なプロトコールを作成してきた。このプロトコールでは、入院下で検査を行うという制約はなく、血圧値とともに血中ホルモンの動態をモニターする。こうして4つの人種にまたがる貴重なデータベースを作成し、調べたphenotypeと候補遺伝子座の一塩基多型(SNPs)との関連を解析すること、さらに日本人がcomplex diseaseの遺伝学的な研究対象として有利かどうかをpopulation geneticsの見地から検討すること、等を主な研究目的とした。【検討結果】正常血圧ないし(内服治療を行なっていない)境界型高血圧の者を対象に食塩感受性の評価を複数の人種で行い、各人種とも100200人のデータベースを構築する。初めに1週間、通常の食事をとりながら利尿剤(25mg/day hydrochlorothiazide)を内服してsodium depletion stageとし、その後1週間、通常の食事以外に180mEq分の食塩を摂取して食塩負荷を行う(sodium loading stage)。本年度は研究組織の準備を行い、またブラジルの日系人移民60人と神戸在住の日本人35名を対象として実際にサンプル収集を開始した。【考察】こうして集められたデータベースは食塩感受性を介した血圧上昇機序の解明に役立つばかりか、遺伝子解析の資源としても大変貴重である。また複数の人種を食塩感受性という観点から比較することで「人種差」についての検討も可能となろう。
DNAチップ解析のための分子シンクロデバイスの開発

基板上に高密度にDNAをアレイ上に配列させたDNAチップの研究は、ホストゲノムプロジェクトの有効な技術して期待されている。本研究では、申請者らがこれまで開発してきた縫い込み型インターカレーターをDNAチップ上のターゲットDNA存在部位検出のための電気化学的素子として、迅速・高感度検出法を達成することを目的とする。本手法においては、二本鎖DNAに濃縮されたフェロセン化ナフタレンジイミドにグルコースオキシダーゼなどを組み合わせることによりターゲットDNAを増幅触媒電流によって検出するものである。これは、DNA上に配列されたポリフェロセンと酸化還元酵素とのシンクロナイゼーションによって達成されるものである。これまでフェロセン化ナフタレンジイミド1とDNAプローブ修飾電極とを利用した標的DNAの迅速・高感度検出法を開発してきた。この原理は縫い込み型インターカレーターであるフェロセン化ナフタレンジイミド1の二本鎖DNAへの結合によりその複合体が極めて安定化されることにもとづいている。当該年度では、基礎的段階としてDNA修飾電極上に濃縮1の電気化学的挙動、修飾されたDNAの鎖長の違いによるフェロセン化ナフタレンジイミド1の濃縮量(電流応答量)の関係などについて検討した。その結果,DNA長に応じて劇的に電流値が増大することが明らかとなった.これは、単に二本鎖DNAへフェロセン化ナフタレンジイミド1の濃縮量の増加だけでは説明できないものであった.更に,これを解明する試みとして二本鎖上のミス塩基の影響について検討した。その結果、20量体中に1塩基のミスマッチ塩基が存在するだけで電流量が変化し、これを検出できることが明らかとなった。これはミスマッチ塩基による分子シンクロナイゼーションの中断によるものと考えられる。