hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
若年・中年・高齢乳がんサバイバーの生活構築の構造化とその比較

若年・中年・高齢乳がんサバイバ22名に対して半構造化面接を行い、その面接の内容を録音し逐語録を作成した。逐語録を生活再構築の観点から分析したところ、若年群では「日常生活を維持する」「がんが生きる糧になる」「周囲のサポートがある」「家族計画を修正する」「がんが怖くなくなった」「身体の変化への対応ができる」「がんを受け入れる」「職場復帰する」の8つのテーマが、中年群では、「病前より健康な生活をしている」「家庭を優先した生活をする」「生活を見通す」「ソーシャルサポートがある」「乳房の変形を気にしない」「仕事で気が晴れる」「がん治療の継続」の7つのテーマが、高齢群では、「高齢だから受け入れられた」「健康に自信がある」「医療者を信頼している」「がんによる生活の不自由さはなかった」「再発をしない見通しを立てる」「がんについて考えてこなかった」「女性性より命が大事だ」「病前より健康的な生活をしている」「仕事をする体制が整っていた」の9つが抽出された。若年・中年乳がんサバイバーは、家族への対処が生活再構築を促進させ、中年・高齢乳がんサバイバーは人生を見直してこれまでの対処法が使えることが生活再構築を促進させていた。どの群もがんによって生活が充実することが生活再構築に欠かせない内容であったと考えられる。各群ごとにライフステージが異なるため、異なる対処様式を持っており、ライフステージに合わせた看護介入が必要となると考える。平成26年12月までA病院乳腺外科において若年乳がん患者のインタビューを行っていた。A病院乳腺外科担当医師が転勤したために平成27年1月に担当医師が変更となった。平成27年4月に本研究課題が文部科研の助成対象となったことを受け、同年7月にA病院乳腺外科担当医師に研究協力を依頼した。A病院担当医師からは、研究内容を変更すれば研究協力すると返答があった。研究内容を微調整して同年11月にA病院に再度研究協力の依頼をした。しかし、研究内容をアンケート調査に変更すれば研究協力することができるとの返答を得た。アンケート調査にすると、本研究の目的である、現在未知である乳がん患者の体験を導き出すことができないと判断した。そこで、同年12月にB病院およびC病院に対して研究協力してもらえないかを打診した。B病院より研究協力のお願いを聞いてくれるとの返答あり、平成28年1月に研究協力の依頼をして承諾を得ることができた。同年2月に本大学の研究倫理審査を受け承認されたため、同年3月に研究実施のための調整を行った。当初の研究計画では、初年度に若年性乳がん患者、次年度に中年乳がん患者、最終年度に高齢乳がん患者を研究対象者としてインタビューを行う予定であった。しかし、研究協力施設との話し合いのもと、若年性乳がん患者・中年乳がん患者・高齢乳がん患者のインタビューを並行して行うこととなった。研究対象者へのリクルートは、研究協力施設であるB病院担当医師・看護師が行ってくれ、平成28年4月よりインタビューができるよう日程調整をしてもらったことにより、平成28年度4月から研究再開の手はずが整った。研究の継続が困難となったたために新たな研究協力施設を開拓し、平成28年4月よりデータ収集する環境を整えた。研究対象者のインタビューは、若年乳がんサバイバー8名、中年乳がんサバイバー16名、高齢乳がんサバイバー17名で、いずれも目標症例数各群20名には達していない.引き続き3群のリクルートを行っていく必要がある.なぜなら、質的研究の対象者は、20名程度が必要とされているためである。当初の研究計画書では、本年度で若年乳がんサバイバーおよび中年乳がんサバイバーにおいて必要対象者数を確保し、分析が終わっており、来年度から高齢乳がんサバイバーのリクルートおよび分析を行う予定であった。しかしながら、初年度は研究対象施設の変更を余儀なくしたために終盤まで決まらず、また、若年・中年・高齢乳がんサバイバーの3群を同時にリクルートし、インタビューを行う方針に変えたため、まだ、いずれの群も対象者数が足りず、分析も進んでない状態である。特に若年乳がん患者に対しては、その実態が明らかになってないことから、特に対象者数が必要であるにも関わらず、対象者数がかなり不足している状況である。若年層に関しては、研究実施施設を増やすことも計画している。また、若年層のライフステージ特有の特徴を明らかにするためには、中年群・高齢群の乳がんサバイバーの対象者数を増やし、その特徴を明らかにすることも重要である。そのため、若年・中年・高齢乳がんサバイバーのリクルートを引き続き行い、対象者が集まり次第、分析を行っていく予定に変更している。平成27年度は、研究対象施設の変更を余儀なくされ、新たな研究施設先を探すのに時間を要し、対象者をリクルートすることができなかった。平成28年度に1年遅れで対象者のリクルート・データ収集を行ったが、対象者数が3群とも足りず、データ解析をするに至っていないため。本研究は若年乳がんサバイバー群・中年乳がんサバイバー群、高齢乳がんサバイバー群の発症後の生活再構築の過程を各ライフサイクルの特徴の視点から明らかにし、今後のライフサイクルに応じた看護展開をする礎にすることを目的として行っている。平成27年度は若年乳がんサバイバーからインタビューをとってデータ収集をし分析を行う予定であったが、研究施設の変更によりデータ収集を行うことができなかった。同年に新規研究対象施設を開拓し研究倫理審査を受けた。

平成28年度に中年乳がんサバイバーを、平成29年に高齢乳がんサバイバーのデータ収集及び分析を行う予定であったが、研究の遅延により、平成28年度から、若年乳がんサバイバー群、中年乳がんサバイバー群、高齢乳がんサバイバー群のリクルートおよびインタビューを並行して行ったが、平成28年度中には目標症例数に達することができなかった。29年度初めより、昨年度に引き続き若年乳がんサバイバー群、中年乳がんサバイバー群、高齢乳がんサバイバー群のリクルートを行い、30分前後のインタビューを行った。若年乳がんサバイバー群に関しては、1つの研究対象施設では目的症例数に達しない可能性があったため、2つ目の研究対象施設にお願いし、対象者数の確保を行った。その結果、若年乳がんサバイバー群、中年乳がんサバイバー群、高齢乳がんサバイバー群ともに20例前後の対象者に研究に協力してもらい、インタビューをすることができた。3群とも目標対象者数に達したため、データの収集を終了した。今後、データの分析を開始する予定である。平成27年度に研究対象施設が変わり、データをとることができなかったために、昨年度データ収集を終える予定たっだのが、本年度までかかってしまった。計画では、本年度でデータ分析を終えている予定だったが、まだデータ分析を始めていない状況である。若年・中年・高齢乳がんサバイバ22名に対して半構造化面接を行い、その面接の内容を録音し逐語録を作成した。逐語録を生活再構築の観点から分析したところ、若年群では「日常生活を維持する」「がんが生きる糧になる」「周囲のサポートがある」「家族計画を修正する」「がんが怖くなくなった」「身体の変化への対応ができる」「がんを受け入れる」「職場復帰する」の8つのテーマが、中年群では、「病前より健康な生活をしている」「家庭を優先した生活をする」「生活を見通す」「ソーシャルサポートがある」「乳房の変形を気にしない」「仕事で気が晴れる」「がん治療の継続」の7つのテーマが、高齢群では、「高齢だから受け入れられた」「健康に自信がある」「医療者を信頼している」「がんによる生活の不自由さはなかった」「再発をしない見通しを立てる」「がんについて考えてこなかった」「女性性より命が大事だ」「病前より健康的な生活をしている」「仕事をする体制が整っていた」の9つが抽出された。若年・中年乳がんサバイバーは、家族への対処が生活再構築を促進させ、中年・高齢乳がんサバイバーは人生を見直してこれまでの対処法が使えることが生活再構築を促進させていた。どの群もがんによって生活が充実することが生活再構築に欠かせない内容であったと考えられる。各群ごとにライフステージが異なるため、異なる対処様式を持っており、ライフステージに合わせた看護介入が必要となると考える。28年度より、若年・中年・高齢乳がんサバイバーのデータ収集を並行して行うこととなった。平成29年度にデータ収集を終了し、分析に取り掛かる予定にしている。若年・中年・高齢乳がん患者3群の質的分析を終え、報告書を仕上げる。
乳幼児の音声コミュニケーションにおけるプロソディとジェスチャーの機能に関する研究

平成6年度は、言語獲得期の子どもに対する成長児や大人の言葉かけ(CHILD-DIRECTED-SPEECH,MOTHERESE)等、言語環境に関しての継続観察から1)母児間相互交渉場面のオノマトペ使用に視点を当てた検証を行い、さらに2)言語獲得期の幼児を対象とした音声に関する個人性の識別についての実験を行った。その結果、まず1)に関しては、幼児の月齢の違いによる母親のオノマトペ出現率については明瞭な傾向はみられなかったものの、12歳代に比べ3歳代の母親の発話に擬態類オノマトペの出現傾向が多かった。また、母親による個人差はみられたものの、使用されるオノマトペの品詞の割合は名詞形が最もおおく、次いで動詞形であった。さらに、幼児の発話中のオノマトペ出現率は低いものの、母親のオノマトペに対する模倣は高い頻度で出現した。2)に関しては、幼児の話者認識の程度に年齢差はあるか、幼児同志の社会的関係が話者認識の程度に影響するか、幼児の発話音声の音響的特性の違いが話者認識の程度に影響するか、の3点について検討した。その結果、話者識別率は加齢と共に上昇し、5歳児では成人の結果と同程度になること、限定的ではあるものの社会的関係は認識の程度に影響することがわかった。また、音声の音響的特徴としては、基本周波数FOが高くかつレンジが大きい、音声長の短い音声が識別され易い傾向がみられた。以上の分析結果から、母親の発話には幼児の年齢変化に伴ったオノマトぺの変容が示唆された。また、幼児の話者認識には加齢による識別能力に増加がみられるものの、各年齢で利用される要因が必ずしも同じとは限らず、話者が既知未知か等の要因、また音響的諸特性などの多様な要因が影響している過程であることがわかった。今後はさらにジェスチャーの解析を加え、音声コミュニケーションの発達過程を明確にして行きたい。
卵巣がんに対するMoring Strip法による放射線療法の基礎的研究

臨床データーは,放射線療法主体群43例,再発時化学療法施工群7例,化学療法併用群14例の計64例から得た.放射線療法主体群の5生率30.2%であるのに対し,再発時化学療法群7例の5生率が14.3%と悪いため,初回治療時に化学療法を併用した化学療法併用群では50.5%と優れた治療成績を挙げることができた.その内訳を3生率でみると放射線療法主体群ではI期(15例)-66.7%, II期(11例)-54.6%, III期(13例)-15.4%, IV期(4例)-0%.漿液性(28例)-42.9%,ムチン性(6例)-16.7%,類内膜性(5例)-80.0%,その他(4例)-25.0%であるのに対し,化学療法併用群ではI期(2例)-100%, II期(6例)-83.3%, III期(6例)-50.0%,漿液性(4例)-75.3%,ムチン性(4例)-50.0%,類内膜性(6例)-83.3%であった.臨床上の問題としては,肝・腎・消化管等実質臓器障害,特に消化管の晩期障害としてのイレウス様症状で11例(17.2%)にみられたことである.この原因解明等を含め,ウィスター系メスラットを用いた実験では, (1)全腹部照射のLD50線量は10Gyであった.(2)同一線量を照射した場合には分割照射の方が,全腹部照射より腸管上皮の再生・回復が早いことが判明した.(3)LD50の照射ではイレウスの発生は認められず,開腹後照射群に於て消化管障害の程度が強いことから人体でのイレウス発生は術後癒着が大きく関与していると考えられた. (4). LD50の照射では肝腎臓の障害は人体例と同様に観察されなかった.以上を踏まえた臨床応用では全骨盤照射を30Gyから20Gyへと減じた化学療法併用群においてはイレウス様症状を認めなかった.結果としては,化学療法併用群ではMoring Strip法16Gy1seg(39TDF)+全骨盤照射20Gyが基本照射量と判明したが,抗癌効果を考えるとMoring Stripは少くとも50TDF位までは増加を図る必要があると考えられた.臨床データーは,放射線療法主体群43例,再発時化学療法施工群7例,化学療法併用群14例の計64例から得た.放射線療法主体群の5生率30.2%であるのに対し,再発時化学療法群7例の5生率が14.3%と悪いため,初回治療時に化学療法を併用した化学療法併用群では50.5%と優れた治療成績を挙げることができた.その内訳を3生率でみると放射線療法主体群ではI期(15例)-66.7%, II期(11例)-54.6%, III期(13例)-15.4%, IV期(4例)-0%.漿液性(28例)-42.9%,ムチン性(6例)-16.7%,類内膜性(5例)-80.0%,その他(4例)-25.0%であるのに対し,化学療法併用群ではI期(2例)-100%, II期(6例)-83.3%, III期(6例)-50.0%,漿液性(4例)-75.3%,ムチン性(4例)-50.0%,類内膜性(6例)-83.3%であった.臨床上の問題としては,肝・腎・消化管等実質臓器障害,特に消化管の晩期障害としてのイレウス様症状で11例(17.2%)にみられたことである.この原因解明等を含め,ウィスター系メスラットを用いた実験では, (1)全腹部照射のLD50線量は10Gyであった.(2)同一線量を照射した場合には分割照射の方が,全腹部照射より腸管上皮の再生・回復が早いことが判明した.(3)LD50の照射ではイレウスの発生は認められず,開腹後照射群に於て消化管障害の程度が強いことから人体でのイレウス発生は術後癒着が大きく関与していると考えられた. (4). LD50の照射では肝腎臓の障害は人体例と同様に観察されなかった.以上を踏まえた臨床応用では全骨盤照射を30Gyから20Gyへと減じた化学療法併用群においてはイレウス様症状を認めなかった.結果としては,化学療法併用群ではMoring Strip法16Gy1seg(39TDF)+全骨盤照射20Gyが基本照射量と判明したが,抗癌効果を考えるとMoring Stripは少くとも50TDF位までは増加を図る必要があると考えられた.昭和50年から現在までに60例の卵巣癌に対しMoving Strip法照射を施行し、従来の方法に比べて、より高い生存率を得ているが、さらに最近では新しい化学療法とMoving Strip法との併用により治療成績の向上につながっている。しかし、放射線照射に伴う種々の副作用はしばしば臨床的に問題となり、我々の検討では副作用の主体は、腸管障害であり、肝、腎などの実質臓器障害はほとんど認めなかった。

また、剖検等で腸管の組織を得ることができた症例について障害の程度を組織学的に検索した結果、粘膜面から漿膜面までそれぞれの時期に応じて種々の変化が認められた。そのため臨床的にしばしば問題となる放射線障害を検討する目的で、動物実験においても同様なモデルを作成し、それぞれの時期における肝、腎、小腸、大腸の急性期障害と晩期障害を観察した。方法は、前年に引続き生後78週(180200g)のウィスター系メスラットを用い全腹部(9×5cmの照射野)に対しX線照射を行い、照射後1カ月までの急性期障害及び1カ月から約1年までの晩期障害を観察した。照射線量は、前年来の実験の結果、全腹部1回照射の場合900radまたは10000rad、3分割(Moving Strip法)照射の場合900rad/segが適量と考えられ、これらの3種の方法に限って組織障害の程度を観察した。その結果、組織学的変化は、臨床的検索と同様に腸管の障害が主体であり、その他の臓器の変化は光顕的にはほとんど認められなかった。さらに血清学的にも肝、腎などの臓器障害の程度をみるため剖検時総腸骨静脈より採血を行いGOT,GPT,BUN,Crn等を測定したが、これらの値にもほとんど異常は認められず、肝、腎などの実質臓器障害は、組織学的検討と同様軽微であることが推測された。
分子磁性の理論

山口は開殻分子軌道(SOMO)の対称性に注目して分子間強磁性相互作用を実現するための軌道対称則を導出し,実験結果の得られているニトロキシド類に適用し,良好な一致を得た。さらに,理論的に強磁性相互作用が期待される新規分子骨格と分子積層様式を提案した。また,有機磁性金属の可能性を検討するため,各種モデル系のab initio計算を実行した。福留は分子内強磁性的相互作用を持つメタ・フェニレン・ビス・フェニルメチレンに正孔を導入した場合を共鳴ハートリー・フォック法で検討し,SDWポーラロンの量子運動のメカニズムを解明し,基底状態が四重項になることを示した。那須はC_<60>およびその結晶の光吸収スペクトルに対する励起子効果を拡張ハバ-ドモデルにより検討し,その重要性を示した。さらに,強い可視光により誘起される非弾性X線散乱の共鳴増幅を電子格子相互作用の視点より解明した。高橋はスピン1/2を持つ反強磁性ハイゼンベルグ鎖の帯磁率に磁場の関数として対数的アノマリーが存在しうることを理論的に証明し,数値計算によってもこの傾向を確認した。さらに,p-CDTVより構成される強磁性ハイゼンベルグ鎖の比熱を計算し,実測と良い一致を得た。薮下は気相における磁場効果の理論的研究の一環として,IC1分子の励起状態を高精度スピン軌道CI法を用いて研究し,原子間距離に対して数個のポテンシャル曲線を描き,非断熱相互作用について詳細に検討し,反応の分岐比を求めたところ,実験と良い一致を見た。北原は液相中におけるスピン動力学を検討するため,ラジカル対が遠隔対,近隔対の2状態をとる2状態モデルの解析解を求め,実験との対応を検討した。さらに,ゆらぎ力を入れた反応拡散方程式の解析も実行した。本重点領域の目的を達成するために新規に購入したワークステーションおよびソフトウェアはすでに当該設置場所において順調に稼働しており,すでに下記の実績も出ている.また,消耗品等の使用結果も初期の予定を大幅に変異することなく妥当なものと判断される.本理論研究班において,本年度達成された成果は以下の通りである.(1)山口は世界最初の有機強磁性体であることが発現されたp-NPNN分子のβ相のX線結晶構造を持つ種々のクラスター(最大5量体)の半経験的分子軌道計算を実行し,分子間有効交換相互作用を求め,その符号を決定する主要因を解析した結果,分子間スピン分極機構が強磁性発現に重要であることを示した。さらに,分子間相互作用を強くして強磁性転移温度を上昇させる可能性についても検討した。(2)福留は大きな量子ゆらぎを有する電子系を扱う新方法として,共鳴ハートリー・フォック(HF)法を考案し,一次元系のスピン密度波(SDW)秩序を破壊するゆらぎは長距離スピンゆらぎをまとった量子併進およびソリトン対であることを証明した.さらに,ポーラロン強磁性高分子の可能性を理論的に検討し,実験との対応についても考察した.(3)那須は三重縮重したp型軌道電子の遍歴性,電子相関,ヤーン・テーラー型の電子格子相互作用の相互の絡み合いを検討し,強磁性および超伝導性の発現条件を解明した.具体的物質としては,アルカリ金属をドープしたゼロライトおよびアルカリ金属をドープしたC_<60>における強磁性発現の機構を上記の理論モデルにより解析した.(4)北原はスピン依存するラディカル再結合過程について,ラディカルの距離・配向に依存する交換相互作用,併進運動量を取り入れた反応過程,運動量緩和過程に関して,溶媒の分極緩和を取り入れた一般理論を定式化した.現在,具体例に適用しつつある.山口らは,木下らにより世界最初に有機強磁性結晶であることが発見されたp-NPNNのβ相のX線構造をもとに切り出された最大5量体までのクラスターの量子化学的計算を実行し,p-NPNN間の有効交換積分(Jab)を求めたところ,面内および面間のJabに正(強磁性的)であることを見い出した.計算結果の詳細な解析から強磁性相互作用発現には動的スピン分極効果と軌道の直交性が重要であることが結論された.さらに,ランジュバン・ワイス平均場モデルと計算によるJabとを組み合わせることにより強磁性転移温度(Tc)を計算したところ,実測と良く一致した.一方,反強磁性有機結晶であるp-NPNNのγ相についても同様の計算を実行したが,この場合は低次元性のために平均場近似ではTcが実測の4倍程度になった.福留らは低次元系の拡張ハバードモデル計算を実行し,CDW相からSDW相への遷移領域にハルホンと名付けた素励起が可能であることを見いだし,その動的挙動を64サイトのモデル計算により詳細に調べた.一方,低次元系の電子物性を計算するために新しく提案した共鳴ハートリー・フォック法(Res HF)における軌道の最適化手法を検討した.さらにRes HF法をI次元半占有ハバードモデルに適用し,基底および励起状態における電子相関の効果および結合交替について調べたところ,厳密解の結果と良く一致した.この結果を用いて電子相関の可視化に成功した.また,電子移動によって生成されたスピンが反強磁性に整列する可能性を各種の電子供与体について調べた.

那須はハロゲン架橋白金その他の金属錯体の電気的,磁気的,および光学的性質を調べるため,パイエルス・ハバードモデル計算を実行した.またC_<60>・TDAE錯体における強磁性発現機構を調べるため,3バンドハバードモデル計算を実行し,軌道の直交性の重要性を指摘した.北原は化学反応系における非平衡相関効果に関する分子動力学シミュレーションおよび液相におけるスピン動力学理論を完成し,論文を投稿中である.藪下はスピン軌道CI計算によりICIおよび関連化合物の化学反応における磁場効果について考察した.またこれら気相における反応系の反応動力学計算を実行した.これらの成果の一部はすでに投稿中である.山口は開殻分子軌道(SOMO)の対称性に注目して分子間強磁性相互作用を実現するための軌道対称則を導出し,実験結果の得られているニトロキシド類に適用し,良好な一致を得た。さらに,理論的に強磁性相互作用が期待される新規分子骨格と分子積層様式を提案した。また,有機磁性金属の可能性を検討するため,各種モデル系のab initio計算を実行した。福留は分子内強磁性的相互作用を持つメタ・フェニレン・ビス・フェニルメチレンに正孔を導入した場合を共鳴ハートリー・フォック法で検討し,SDWポーラロンの量子運動のメカニズムを解明し,基底状態が四重項になることを示した。那須はC_<60>およびその結晶の光吸収スペクトルに対する励起子効果を拡張ハバ-ドモデルにより検討し,その重要性を示した。さらに,強い可視光により誘起される非弾性X線散乱の共鳴増幅を電子格子相互作用の視点より解明した。高橋はスピン1/2を持つ反強磁性ハイゼンベルグ鎖の帯磁率に磁場の関数として対数的アノマリーが存在しうることを理論的に証明し,数値計算によってもこの傾向を確認した。さらに,p-CDTVより構成される強磁性ハイゼンベルグ鎖の比熱を計算し,実測と良い一致を得た。薮下は気相における磁場効果の理論的研究の一環として,IC1分子の励起状態を高精度スピン軌道CI法を用いて研究し,原子間距離に対して数個のポテンシャル曲線を描き,非断熱相互作用について詳細に検討し,反応の分岐比を求めたところ,実験と良い一致を見た。北原は液相中におけるスピン動力学を検討するため,ラジカル対が遠隔対,近隔対の2状態をとる2状態モデルの解析解を求め,実験との対応を検討した。さらに,ゆらぎ力を入れた反応拡散方程式の解析も実行した。
中小都市を対象とした緊急時の給水計画分析システムの開発

本研究の目的は,交通工学,衛生工学,水資源工学などの立場からの知見を総合し,中小都市に即した緊急時の給水計画のあり方と,その立案の効率化のためのシステムの開発であり、基本的な分析ツールの開発を行った。第1に代替水源としての可能性の高い地下水利用を念頭におき,地震時の地上・地下構造物の破損により新たな汚染源が発生した場合の飲用可能性を検討するためのシミュレーション方法を開発するとともに,簡便水質測定法の精度の検討を行った。第2に緊急給水作業に対する道路ネットワーク,耐震配水池,井戸水での代替の効果を検討するため,給水車による飲料水の配送計画モデルを作成した。次いで,東広島市西条地区を対象に,収集した各種のデータを地理情報システム上に整理するとともに,それを用いた具体的な検討を進めた。まず,残存井戸における地下水位と流向流速調査に基づいて利用可能水量の検討を行った。つぎに汚染シミュレーションに基づく汚染拡散を踏まえた簡易水質検査井戸の選定方法の検討,人口と井戸の分布を踏まえた緊急給水点配置の計画モデルを加えて,緊急時の簡易水質測定体制,給水点の設置,給水車の配備を事前に立案する手順を整理した。いずれの問題も複雑な計算を内包するものであり,現時点でパソコン上の簡便な検討システムの構築は困難であることがわかった。具体的な知見は以下の通りである。第1に地下水の季節的な量的変動にかかわらず,緊急時に必要な水量はほぼ確保できる。第2に芸予地震時に断水した広島県島嶼部では,日常的に井戸水を用いている世帯を中心にかなりの井戸水が飲用に使われていた。第3に汚染シミュレーションを用いれば,井戸の汚染リスクが計算でき,その影響を最小にするような検査井戸が選定できる。第4に使用可能井戸を踏まえて緊急飲料水の配送を考えれば,一定のコスト削減が可能である。本研究は、中小都市の水供給システムの防災性を高める上で、河川や井戸などの代替手段の利用が効果的であると考え、そのために必要な工学的な検討内容を整理するとともに、その分析を効率的に実施するためのシステムの構築を試みる。すなわち、人口と産業活動の分布、河川や井戸などの分布、道路・水道・下水道施設の設置状況と関連させて、自然資源の利用やボトルネック区間などの整備による効果を地理的に検討する。そのために地理情報システム(GIS)を中心とする分析システムを構築し、東広島市に適用して、適用可能性や問題点を具体的に検討する。平成11年度は、阪神淡路大震災時の資料の収集し,分析システムに取り入れる項目を検討するとともに、東広島市のデータ収集を行い、地理情報システムへのデータの変換を行った。収集・整理したデータは以下のようである。国勢調査人口データ・事業所統計調査データ・商業統計調査データ・工業統計調査データ・基本ネットワークデータ・土地利用規制データ・危険物貯蔵地点データ・上水道幹線配管位置データ・上水道使用実績データ。また,アンケート調査により,対象地域内の井戸の分布・利用状況,飲料水をはじめとする防災用品の備蓄状況の調査を行った。上述した項目に関連する地理データを、地理情報システムであるARC/INFOおよびArcViewで利用できる形に変換し、可搬型のノートパソコンでも表示・分析が可能になるようにした。

本研究は,中小都市の水供給システムの防災性を高める上で,河川や井戸などの代替手段の利用が効果的であると考え,そのために必要な工学的な検討内容を整理し,その分析を効率的に実施するための地理情報システム(GIS)を中心とする分析システムの構築を試みる.昨年度,東広島市を対象に、人口と産業活動の分布、河川や井戸などの分布,道路・水道・下水道施設の設置状況などの地理データの収集・整理・GIS上への変換を実施した.本年度は,代替水源の適用可能性や緊急給水体制におけるボトルネック区間の抽出方法に関して具体的な検討を進めた.まず,代替水源としての可能性の高い地下水利用を念頭におき,残存井戸における地下水位と流行流速調査に基づいて利用可能水量の検討を行った.井戸の残存数は経年的にかなり減少しているものの,量的には低水期においてもほぼ必要な地下水が確保できることが明らかとなった.第2に,地震時の地上・地下構造物の破損により新たな汚染源が発生した場合の飲用可能性を検討するためのシミュレーション方法を開発するとともに,簡便水質測定法の精度の検討を行った.簡易法は測定値をやや過大評価する傾向にあるものの公定法との良い一致を示し,大腸菌群試験紙により下水管破損による汚染を推定できることがわかった.第3に緊急給水作業に対する道路ネットワーク,耐震配水池,井戸水での代替の効果を検討するため,給水車による飲料水の配送計画モデルを作成した.これにより地理的に中心にある配水池とその周辺道路の耐震化の効果は高いが,給水点の密度の減少は総配送距離・時間を逆に増加させる場合も存在し,給水車の容量の増大と組み合わせる必要があることがわかった.本研究は,中小都市の水供給システムの防災性を高める上で,河川や井戸などの代替手段の利用が効果的であると考え,そのために必要な工学的な検討内容を整理し,その分析を効率的に実施するための地理情報システム(GIS)を中心とする分析システムの構築を試みる.昨年度までの研究では,対象とする東広島市の人口・産業活動・河川・井戸・道路・水道・下水道施設などの地理データをGIS上へ変換し,地下水位と流行流速調査,地震時の構造物の破損による汚染の伝播シミュレーション,簡便水質測定法の精度の検討,給水車による飲料水の配送計画モデルを作成を行い,給水計画を検討するための基礎的なツールの整備を行ってきた.3年間の最終年度に当たる本年度は,3月に起こった芸予地震時の断水地域での住民行動の調査を加え,さらに利用可能地下水量の季節変動の検討,汚染シミュレーションに基づく汚染拡散を踏まえた簡易水質検査井戸の選定方法の検討,人口と井戸の分布を踏まえた緊急給水点配置の計画モデルを加え,緊急時の簡易水質測定体制,給水点の設置,給水車の配備を事前に立案する手順を整理してそのシステム化の可能性を検討・整理した.具体的な知見は以下の通りである.第一に地下水の季節的な量的変動にかかわらず,緊急時に必要な水量はほぼ確保できる.第二に芸予地震時に断水した広島県島嶼部では,日常的に井戸水を用いている世帯を中心にかなりの井戸水が飲用に使われていた.第三に汚染シミュレーションを用いれば,井戸の汚染リスクが計算でき,その影響を最小にするような検査井戸が選定できること,第四に使用可能井戸を踏まえて緊急飲料水の配送を考えれば,一定のコスト削減が可能であること.ただし,いずれの問題も複雑な計算を内包するものであり,現時点でパソコン上の簡便な検討システムを構築することは困難であることも明らかとなった.
半古典近似を用いた非線形Schrodinger方程式の解析

非線型シュレディンガー方程式にプランク定数に相当するパラメータをいれて、そのパラメータをゼロに近づける半古典曲極限と呼ばれる極限下での解の挙動を探る。この極限は物理現象をマクロな視点から見ていることに対応しており、量子力学で支配される世界から古典力学で支配される世界への移行を記述する。21年度の目標として、流体力学の手法を学び、古典軌道を解析することを挙げた。これについて大きな成果が得られた。特に、シュレディンガー・ポアッソン方程式系において、ある特殊な形の初期値を与えると、対応する古典軌道が焦点を形成せずに時刻無限大まで伸びることがわかった。この研究では対応するオイラー・ポアッソン方程式の解の非常に詳細な解析が必要であった。また、この特殊例に対しては、半古典極限におけるWKB型の解の近似が準大域的に成立することも示した。また、6月にフランス・イギリスに一か月滞在して、国際研究集会において研究発表を行い、また海外の研究者と議論を交わし情報交換を行った。そこでの情報交換をもとにして、シュレディンガー・ポアッソン方程式系における解の半古典極限におけるWKB型近似を空間2次元に対して拡張した。先行結果で1次元と3次元以上に関しては知られていたが、2次元についてはわかっていなかった。この結果に関しては反響も大きく、9月に開催された日本数学会2009年度総合分科会で初めて発表したのち、約3カ月の間にセミナーや研究集会などで7回もの講演の機会を得ることにつながった。
骨軟部肉腫の特異的遺伝子異常を利用した新しい治療法の開発

1.NIH3T3細胞で発現させたリコンビナントのSYT-SSX融合蛋白は、免疫沈降にて約60kDのバンドとして検出され、抗体の有用性が確かめられた。2.ヒト滑膜肉腫においてSYT-SSX遺伝子が約60kDの産物に翻訳されていることがはじめて確認された。3.type2のSYT-SSX遺伝子を発現するNIH3T3では細胞の形態や配列に変化が認められた。また軟寒天中でのコロニー形成はtype2でのみ認められ、in vitroにおけるtransforming活性はtype2の方が強かった。また各細胞を5×10^5個ずつヌードマウスの背部皮下に移植したところtype1,type2ともに移植後8週で明らかな腫瘍を形成し、in vivoにおける本遺伝子の造腫瘍性が明らかとなった。4.アンチセンスオリゴの導入により線維肉腫の増殖は抑制されなかったが、滑膜肉腫細胞の増殖が有意に抑制された。5.原発巣の腫瘍組織及び生検前の血液サンプルからnested PCRにより、滑膜肉腫に特異的な212bpの融合遺伝子産物を同定できた。本患者は、初診から2ヶ月後に多発性の肺転移を生じたが、アドリアマイシン、イフォスファミドによる化学療法が著効し、術後1年の現在、局所再発を認めず、肺転移は消失している。本患者の化学療法後の末梢血や対照の骨肉腫患者2名の末梢血からは、212bpのバンドは検出されなかった。新規に6例の滑膜肉腫のSYT-SSX融合遺伝子について解析を行った。すなわち病理組織像にて滑膜肉腫と診断のついた症例、及び対照として、その他の悪性軟部腫瘍12例について、生検時あるいは広範切除時の腫瘍組織を用いて染色体の解析と、融合遺伝子の発現をRT-PCR法にて調べた。その結果、滑膜肉腫では全例で、融合遺伝子が確認されたが、対照の軟部肉腫では、検出できなかった。この融合遺伝子のsubtypeであるSSX1とSSX2の機能解析では、SSX1が4例、SSX2が2例であった。さらに、SYT-SSX遺伝子が機能分子としての蛋白を発現していることを確認するために、SYT-SSX融合蛋白に対する特異的ポリクローナル抗体を作製し、遺伝子産物の検出を試みた。次に、461アミノ酸からなるSYT-SSX融合蛋白の内、親水性アミノ酸が豊富なC末端側(SSX側)96アミノ酸を用いて、同部分のcDNAをpGEX5X発現ベクターに組み込み、リコンビナント蛋白をplutathione S-transferase(GST)との融合蛋白質として大腸菌で大量発現させた。得られた蛋白をGST吸着カラムにより精製し、ウサギ背部皮内に免疫した。2週毎5回免疫後、採血し、硫安沈殿とアフィニティーカラムにより精製した。一方、SSX1、SSX2の2つのサブタイプからなるSYT-SSX遺伝子の全長cDNAを各々腫瘍組織から単離し、CAGpromoter下に組み込み発現ベクターを構築した。これらのコンストラクトをNIH3T3細胞に導入し融合蛋白を発現させた。作製した抗体を用いて、この合成SYT-SSX融合蛋白の分子量を検定した結果は、免疫沈降にて約60kDのバンドとして検出され、本抗体の有用性が確認できた。担癌患者において治療開始時に遠隔転移の予測を立てることは治療方針の決定上、重要である。一部のユーイング肉腫など固形腫瘍では、患者流血中や骨髄中に存在する腫瘍細胞を遺伝子マーカーを用いて検出できることが報告されており、われわれは滑膜肉腫特異的遺伝子SYT-SSXを用いて患者血液中に腫瘍細胞が検出できないか試みた。SYT-SSXに対する特異的PCRプライマーを2セット作成した。1セットは585bpのPCR産物を増幅し、他の1セットはこの585bpの内側でbreak pointを挟んで212bpの産物を増幅するプライマーである。滑膜肉腫患者

血液より単核球分画を採取しmRNA抽出後前者プライマーセットにてRT-PCRを行った。その産物をテンプレートとして第2のプライマーセットでnested PCRを行った。その結果5例中1例の治療前血液中よりSYT-SSX遺伝子転写産物を検出した。この腫瘍を切除したあとは血液中のSYT-SSX遺伝子産物も消失した。この時点でCT等にて肺転移は認められなかったが、その6週後に肺転移が明らかとなった。以上のように、SYT-SSX遺伝子に対するRT-PCR+nested PCRにて血液中の滑膜肉腫細胞が検出可能であった。肺転移の明らかでなかった患者の血液中で滑膜肉腫細胞が検出されその後に肺転移が顕性化したことから、血液中の腫瘍細胞検出は滑膜肉腫患者の肺転移の予測法になりうると考えられた。また、原発腫瘍を切除後に検出できなくなったことより、治療効果判定法に利用できる可能性が示唆された。1)滑膜肉腫は紡錘型細胞肉腫でしばしば病理診断で難渋するが、SYT-SSX融合遺伝子が特異的に検出されることを応用し、より簡便な診断方法の確立を目指しSYT-SSX蛋白に対する特異抗体の作成を試みた。抗原として用いたのはSYT-SSX融合遺伝子のbreak point部分を含む15ペプチドで、SYT-SSX1,2に共通の配列である。このペプチドを化学合成しウサギに免疫し抗血清を得た。この抗血清のSYT-SSX融合遺伝子産物の検出における有用性を検討するため、蛍光抗体法、ウエスタンブロット法、免疫沈降法、ELISA法、病理診断における有用性を検討するため組織切片に対する蛍光抗体法、免疫組織化学染色を行った。COS7細胞にSYT-SSX融合遺伝子のcDNAをトランスフェクションし強制発現させた場合、蛍光抗体法にて融合遺伝子産物が検出可能であった。whole cellELISAでは、コントロールに比べやや強い抗体の結合が見られるものの、有意差は無かった。ウエスタンブロッティングでは、多数の非特異的バンドが出現しSYT-SSX蛋白の検出は不可能であった。以前に我々が作成した抗SYT抗体にて免疫沈降し、今回作成した抗ペプチド抗体でブロットすると、強発現させたSYT-SSX融合遺伝子は60Kdのバンドとして検出可能であった。また、滑膜肉腫の細胞株HS-SY-IIでは、免疫沈降法でのみ融合蛋白が検出可能であった。本抗体は滑膜肉腫組織切片では、蛍光抗体法、免疫組織化学染色とも融合蛋白の検出はできなかったが、蛋白抽出を行ってからの融合蛋白の検出には有用である。2)滑膜肉腫の発生におけるSYT-SSX遺伝子産物の役割を検討するためCMVプロモーターを用いてSYT-SSX2遺伝子を強制発現させたトランスジェニックマウスを作成した。現在、8ケ月間まで経過観察しているが腫瘍発生は見られていない。1.SYT-SSX融合遺伝子の簡便な診断法法の確立を目指し、SYT-SSX蛋白に対する特異抗体を作製した。抗原として、SYT-SSX融合遺伝子のブレイクポイント部分を含む15ペプチドを用いた。ウサギに免疫後、新規に得られた抗血清を用い、ヒト滑膜肉腫組織に対し、蛍光抗体法、免疫組織化学染色を行った結果、約30%の症例で、腫瘍細胞の核が染色された。悪性線維性組織球腫5例、悪性神経鞘腫5例で、陽性所見を示す症例は認めなかった。本抗体は、今後の滑膜肉腫の病理診断に有用であることが示された。
高浸潤・転移型癌細胞の産生するAMF及びそのレセプターの機能解析と診断への応用

自己分泌型遊走因子AMFは、悪性黒色腫をはじめ、線維肉腫や膀胱癌などの浸潤・転移能の高い癌細胞で産生されていることが報告されている。我々は、高浸潤.転移型扁平上皮癌細胞LMF4の培養上清がド-ズディペンデントに遊走能を誘導することをボイデンチェンバーにて確認した。この培養上清を、ゲル濾過カラム、DEAEカラムにて精製したところ、分子量55kD(還元時65kD)の癌細胞遊走活性糖蛋白(LMF4-AMF)が精製された。この分子量はすでに報告されているAMFの分子量に一致し、またLMF4-AMFは線維肉腫細胞の遊走をも誘導したことから、LMF4-AMFは報告されているAMFと同一のものであることが示唆された。さらにLMF4細胞の遊走は、線維肉腫細胞由来のAMFによっても誘導されたことから、LMF4細胞は機能的なAMFレセプター(AMFR)を発現していることが示唆された。このAMFRの発現は、高浸潤・転移型扁平上皮癌細胞で高く、低浸潤・転移型扁平上皮癌細胞で低いことを、ノーザンブロット分析ならびにRT-PCRによって確認した。そこで臨床材料を用いてRT-PCRを行い、原発巣ではAMFRの発現はTNM分類においてTよりもむしろNに相関して高く、また転移巣と原発巣を比較すると転移巣の細胞の方が高いことが明らかとなった。以上の結果から、口腔領域の扁平上皮癌細胞もAMFを産生し、そのレセプターであるAMFRを介して、遊走能を発揮することが示唆された。しかもAMFRの発現は扁平上皮癌の転移に相関して高くなっていることから、AMFおよびAMFRは癌細胞の転移に深く関わっているものと推察された。自己分泌型遊走因子AMFは、悪性黒色腫をはじめ、線維肉腫な膀胱癌などの浸潤・転移能の高い癌細胞で産生されていることが報告されている。我々は、高浸潤・転移型扁平上皮癌細胞の培養上清を100倍まで濃縮し、各濃度における同癌細胞の遊走能をボイデンチェンバーを用いて検索したところ、10倍濃縮までド-ズディペンデントに遊走能は上昇し、10倍濃縮でピークに達したのち、遊走能は順次低下した。この培養上清を、ゲル濾過カラム、DEAEカラムにて精製したところ、分子量55kD(還元時65kD)の扁平上皮癌細胞遊走活性を有する糖蛋白(SCC-AMF)が精製された。この分子量はすでに報告されているAMFの分子量に一致し、またSCC-AMFは悪性黒色腫細胞、線維肉腫細胞の遊走をも誘導したことから、SCC-AMFはこれらの細胞で産生されているAMFと同一のものであることが示唆された。我々は、SCC-AMFのレセプターであるAMFRの発現は、高浸潤・転移型扁平上皮癌細胞で高く、低浸潤・転移型扁平上皮癌細胞で低いことを、ノーザンブロット分析で確認した。そこで高浸潤・転移型扁平上皮癌細胞のcDNAライブラリーをスクリーニングしたところ、90万クローンから8この陽性クローンを得、これをシーケンス分析したところ、いずれもAMFRをコードしていた。さらに最長2.5kbのインサートをもつクローンは、既に報告されているAMFRの上流1.2kbをコードしており、開始コドン(メチオニン)は、報告されている位置よりもさらに上流にあることが示唆された。AMFRを発現している扁平上皮癌細胞は、線維肉腫細胞由来のAMFによっても、遊走活性が誘導されることを確認した。

以上の結果から、口腔領域の扁平上皮癌細胞もAMFを産生し、そのレセプターであるAMFRを介して、遊走能を発揮することが示唆された。自己分泌型遊走因子AMFは、悪性黒色腫をはじめ、線維肉腫や膀胱癌などの浸潤・転移能の高い癌細胞で産生されていることが報告されている。我々は、高浸潤・転移型扁平上皮癌細胞LMF4の培養上清がド-ズディペンデントに遊走能を誘導することをボイデンチェンバーにて確認した。この培養上清を、ゲル濾過カラム、DEAEカラムにて精製したところ、分子量55kD(還元時65kD)の癌細胞遊走活性糖蛋白(LMF4-AMF)が精製された。この分子量はすでに報告されているAMFの分子量に一致し、またLMF4-AMFは線維肉腫細胞の遊走をも誘導したことから、LMF4-AMFは報告されているAMFと同一のものであることが示唆された。さらにLMF4細胞の遊走は、線維肉腫細胞由来のAMFによっても誘導されたことから、LMF4細胞は機能的なAMFレセプター(AMFR)を発現していることが示唆された。このAMFRの発現は、高浸潤・転移型扁平上皮癌細胞で高く、低浸潤・転移型扁平上皮癌細胞で低いことを、ノーザンブロッド分析ならびにRT-PCRによって確認した。そこで臨床材料においてRT-PCRを行い、原発巣ではAMFRの発現はTNM分類においてTよりもむしろNに相関して高く、また転移巣と原発巣を比較すると転移巣の細胞の方が高いことが明らかとなった。しかもAMFRの発現は扁平上皮癌の転移に相関して高くなっていることから、AMFRは癌細胞の転移に深く関わっているものと推察された。
プロスタノイド受容体欠損マウスを用いた動脈硬化の分子機構の解明

動脈硬化は血管内皮の傷害、血管壁内への血液細胞や血漿成分の侵入、動脈硬化巣での炎症性メディエーターやサイトカインの産生、平滑筋細胞の増殖等の過程を経て発症・進展することが知られている。この各段階においてアラキドン酸の代謝産物であるプロスタノイドが重要な役割を果たすとが考えられている。一方、プロスタノイドはその種類が多く、多種類の受容体が同一細胞に発現していたりその作用が相反するなど、どのプロスタノイドがどの受容体に作用してその効果を発揮するかについては多くの不明な点が多く残されている。本研究は、既に作製した8種類のプロスタノイド受容体欠損マウスを用いて、各々のプロスタノイドが動脈硬化の発症・進展において果たす役割とその分子機構を解明することを目的としている。まず、各プロスタノイド受容体欠損マウスにおいて、動脈硬化の発症と関連する因子として血圧、腎機能、血中リポ蛋白分画等を解析した。しかし、現時点で解析を行ったTP,IP,DP受容体欠損マウスにおいてはこれらの因子に異常を認めなかった。一方、血管内皮障害モデルを用いて内皮障害に起因する血栓形成を解析し、IP受容体欠損マウスにおける著明な血栓形成を証明した。この結果、動脈硬化発症の初期に関与すると考えられる内皮障害血管での血栓形成の防御因子としてPGIが重要であることを明らかにした。また、高コレステロール食負荷による動脈硬化をプロスタノイド受容体欠損マウスを用いて解析するための戻し交配を進め、現在5代以上の交配が終了して負荷の準備を整えた。
メチロトローフのC_1化合物固定系を利用する安定同位体標識化合物の合成

メチロトローフ細菌のC_1化合物固定経路であるリブロースモノリン酸経路では、ホルムアルデヒドとリブロース5-リン酸とのアルドール縮合を触媒するヘキシュロースリン酸シンターゼが関与する。この酵素反応では、ホルムアルデヒドの炭素はヘキシュロース6-リン酸のC-1位に取り込まれる。生成した糖リン酸は、さらに2段階の異性化反応をへて、グルコース6-リン酸へとなる。本研究では、メタノールに生育した細菌、Methylomonas aminofaciens77aから部分精製したヘキシュロースリン酸シンターゼとホスホヘキシュロイソメラーゼ、およびホウレン草のホスホリボイソメラーゼ、酵母のホスソグルコイソメラーゼからなる触媒系に^<13>Cホルムアルデヒドとリボース5-リン酸を加えた反応液を用い、部位特異的な^<13>Cラベル化反応系を構築した。その結果、^<13>Cホルムアルデヒドを基質とした場合には、[1-^<13>C]グルコース6-リン酸を56.2g/lと[1-^<13>C]フルクトース6-リン酸を26.8g/l合成することに成功した。メタノールをC_1の供与体とした場合には、メタノールからホルムアルデヒドへの変換にはアルコールオキシダーゼが有効であり、最適条件下では、165分間の反応で[1-^<13>C]グルコース6-リン酸を45.6g/lと[1-^<13>C]フルクトース6-リン酸を16.4g/l蓄積した。ホルムアルデヒドとメタノールは酵素に対する毒性のため、高濃度で反応液に加えることができないので、それぞれ、50mM,100mMずつ逐次添加した。また、アルコールオキシダーゼの反応には分子状酸素を要求するが、強く通気をすると酵素が失活するため、カタラーゼと過酸化水素を添加して高濃度の酸素を温和な条件で供給する新しい方法を考案した。この^<13>Cメタノールからの^<13>C標識糖の合成反応は高転換率、高収率であり、実用化が可能である。メチロトローフ細菌のC_1化合物固定経路であるリブロースモノリン酸経路では,ホルムアルデヒドとリブロース5-リン酸とのアルドール縮合を触媒するヘキシュロースリン酸シンターゼが関与する.この酵素反応では,ホルムアルデヒドの炭素はヘキシュロース6-リン酸のC-1位に取り込まれ,これが異性化されてフルクトース5-リン酸,さらにグルコース5-リン酸となる.この場合,^<13>C-ホルムアルデヒドを反応に用いると,C-1位が^<13>Cでラベルされた6炭糖リン酸を合成することができる.本研究では,この増炭反応を利用して臨床検査に有用な^<13>C-フルクトースおよびグルコースを合成しようとするものである.1.安定なヘキシュロースリン酸シンターゼ生産菌の選別:高温性のメチロトーフであるBacillus sp.おメチルアミン類資化性菌などを対象にスクリーニングし,ジメチルアミンに生育したMycobacterium sp.が最も高い酵素活性を有し,しかも無細胞抽出液中にホルムアルデヒトを残存しないことを見いだし,これを最優良株として選定した.2.酵素遺伝子のクローニング:Mycobacterium sp.およびMethylomonas aminofaciens

77aを遺伝子源とし,各細菌のヘキシュロースリン酸シンターゼのN-未端アミノ酸配列より作成したオリゴヌクレオチドプローブを用いて,クローニングを行った.大腸菌内での活性の発現は認められなかったが,サザンハイブリダイゼイションで陽性のクローンについて現在塩基配列の決定を行っている.3.バイオリアクターの構築:メチルアンミンに生育したMycobacterium sp.の無細胞抽出液を酵素源として,^<13>C-ホルムアルデヒドとリボース5-リン酸との反応より,^<13>C-フルクトース5-リン酸および^<13>C-グルコース6-リン酸をそれぞれ高濃度,高収率で合成する反応系を構築した.メチロトローフ細菌のC_1化合物固定経路であるリブロースモノリン酸経路では、ホルムアルデヒドとリブロース5-リン酸とのアルドール縮合を触媒するヘキシュロースリン酸シンターゼが関与する。この酵素反応で生成した糖リン酸は、さらに2段階の異性化反応をへて、グルコース6-リン酸へとなる。本年度の研究では、メタノールに生育した細菌、Methylomonas aminofaciens 77aから部分精製したヘキシュロースリン酸シンターゼとホスホヘキシュロイソメラーゼ、およびホウレン草のホスホリボイソメラーゼ、酵母のホスソグルコイソメラーゼからなる触媒系に^<13>Cホルムアルデヒドとリボース5-リン酸を加えた反応液を用い、部位特異的な^<13>Cラベル化を行うバイオリアクターを構築した。このリアクターでは、^<13>Cホルムアルデヒドを基質とした場合には、[1-^<13>C]グルコース6-リン酸を56.2g/lと[1-^<13>C]フルクトース6-リン酸を26.8g/l合成することに成功した。メタノールをC_1の供与体とした場合には、メタノールからホルムアルデヒドへの変換にはアルコールオキシダーゼが有効であり、酸素の供給方法としてカタラーゼと過酸化水素を添加する新しい方法を考案した。最適条件下では、165分間の反応で[1-^<13>C]グルコース6-リン酸を45.6g/lと[1-^<13>C]フルクトース6-リン酸を16.4g/l蓄積した。この^<13>Cメタノールからの^<13>C標識糖の合成反応は高転換率、高収率であり、実用化が可能である。この反応で中心的な役割を果たすヘキシュロースリン酸シンターゼを精製してそのN末端および内部アミノ酸配列を決定し、PCR法で調整したプローブを用いて、M.aminmofaciens 77aの染色体DNAより当該酵素遺伝子のクローイングを行った。
テロメア領域に生じるGカルテットの構造解明と新規核酸アプタマーの分子設計

核酸アプタマーとは、特異な高次構造をもつRNAやDNAオリゴマーのことであり、様々な機能を持つことが知られている。この核酸アプタマーの代表的な構造モチーフにテロメアDNAオリゴマーが形成する四重鎖構造がある。そのテロメアDNAオリゴマーが形成する四重鎖は、グアノシン(G)またはシチジン(C)残基に富んでおり、それぞれ、Gカルテット、i-motifと呼ばれる。本研究の目的は、このGカルテットやi-motifの構造と安定性を評価し、四重鎖を構造モチーフとする核酸アプタマーの分子設計指針を確立することであった。当該研究期間に得られた知見は以下の通りである。まず、核酸アプタマーへホスホロチオエート基を導入する研究をおこなった。HIVウィルスの増殖を抑制することが知られているCの連続した配列が形成するi-motif構造へホスホロチオエート基を導入し、その構造と安定性を円二色性分光法によって評価し、ホスホロチオエート基の立体異性によってi-motifの融解温度は変化することを見いだした。核磁気共鳴法で構造解析した結果、i-motifを形成するC残基の糖のコンフォメーションがall-Sp体の糖のコンフォメーションがC3'-endoから変化していることを見出し、Cアプタマーの構造と安定性の相関が得られた。また、テロメアーゼの標的配列であり、核酸アプタマーのリード配列であるd(TTTTGGGG)nを合成・精製し、相補鎖を含めたGカルテットの構造と安定性について核磁気共鳴分光法を用いて研究を進めた。その精密な構造について多次元NMR法を用いて解析した結果、従来のトポロジーとは異なるGカルテット構造が形成することを見出し、テロメアの構造と機能に関する重要な知見が得られた。本研究の目的は、このGカルテットやi-motifの構造と安定性を評価し、四重鎖を構造モチーフとする核酸アプタマーの分子設計指針を確立することである。本年度に得られた知見は以下の通りである。

核酸アプタマーとは、特異な高次構造をもつRNAやDNAオリゴマーのことであり、様々な機能を持つことが知られている。この核酸アプタマーの代表的な構造モチーフにテロメアDNAオリゴマーが形成する四重鎖構造がある。そのテロメアDNAオリゴマーが形成する四重鎖は、グアノシン(G)またはシチジン(C)残基に富んでおり、それぞれ、Gカルテット、i-motifと呼ばれる。本研究の目的は、このGカルテットやi-motifの構造と安定性を評価し、四重鎖を構造モチーフとする核酸アプタマーの分子設計指針を確立することである。本年度に得られた知見は以下の通りである。テロメアーゼの標的配列であり、核酸アプタマーのリード配列であるd(TGGGGT)nを合成・精製し、平行型Gカルテットの構造とその安定性がアルカリ金属イオンにより変化することについて核磁気共鳴分光法を用いて詳細に研究をおこなった。その結果、従来とは異なるGカルテット構造が形成することを見出し、Gカルテット構造の多形性に関する重要な知見が得られた。また、核酸アプタマーへホスホロチオエート基を導入する研究をおこなった。HIVウィルスの増殖を抑制することが知られているCの連続した配列が形成するi-motif構造へホスホロチオエート基を導入し、核磁気共鳴法で構造解析した結果、i-motifを形成するC残基の糖のコンフォメーションがall-Sp体の糖のコンフォメーションがC3'-endoから変化していることを見出し、Cアプタマーの構造と安定性の相関が得られた。