hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
タンパク質工学の基盤確立のための多角的アプロ-チ

タンパク質の構造と機能の解明、機能向上を目指したタンパク質工学の基盤を確立する目的で、互いに密な連絡を取りながら以下の研究を行った。1.アミノ酸置換を主としたアプロ-チ:T4 endonuclease Vの基質認識部位におけるGlu23はグリコシラ-ゼ活性に関与する残基であることを示した(大塚)。H^+ATPaseの活性にはThr156が関与し、H^+輸送をγsubunitが行っていることを明らかにした(二井)。遺伝性NADHーシトクロムb_5還元酵素異常症について解析した(指吸)。リゾチ-ムの触媒活性に及ぼすTrp108の役割を明らかにした(井本)。2、タンパク質発現系の構築によるアプロ-チ:血液凝固因子VIIのGalドメインからEGFドメインの間にウシ組織因子との結合部位の存在を示唆した(岩永)。Zn依存性中性プロテア-ゼの活性部位、反応機構を議論した(鶴)。リシルtRNA合成酵素とLーリジン及びATPの結合を解析した(外村)。3、比較生化学的アプロ-チ:Lysylendopeptidaseの高い選択性にHis210が重要であることを示した(崎山)。ハブPLA_2の種々のアイソザイムのアミノ酸配列の比較から、機能発現と構造との関連を議論した(大野)。ヒトアルドラ-ゼのキメラタンパク質を調製し、触媒活性を詳しく議論した(堀)。タンパク質のモジュ-ル構造に着目し、トリオ-スリン酸イソメラ-ゼやRNaseの構造、機能及び進化を議論した(郷)。4、化学修飾によるアプロ-チ:新規に開発した修飾剤をタンパク質に導入することによりRNaseT1及びTrypsinが安定化することを示した(山崎)。5、NMR、X線結晶解析によるアプロ-チ:X線結晶解析からLー乳酸脱水素酵素におけるアロステリック現象を解明した(太田)。NMR及びDistance geometory法によりネオカルチノスタチンの高次構造を解明した(小林)。BowmanーBirk型のプロテア-ゼインヒビタ-とTrypsinとの複合体のX線構造解析からインヒビタ-の機能について議論した(芦田)。タンパク質工学の基盤を確立する目的で相互に密な連絡を取りながら以下の研究を行った。3種の奄美ハブ毒ホスホリパ-ゼA_2のcDNAを調製した(大野)。IX因子及びVII因子、Protein Zに発見した新規の糖鎖の構造を決定すると共に、同じ糖鎖がスロンボスポシジンにも含まれることを明らかにした(岩永)。ヒト筋型及び肝型アルドラ-ゼのキメラ型酵素を大腸菌で発現させ、活性をもつ酵素を7種類精製した(堀)。T4エンドヌクレア-ゼVの変異酵素をいくつか調製し、合成基質との反応を行った(大塚)。B__ー.<stearothermophilus>___ーのリジルtRNA合成酵素とLーリジン及びATPの結合を解析した(外村)。H^+・ATPaseの活性にはThr156が重要であることを明らかにした(二井)。<Bacillus>___ー<subtilis>___ーの生産する中性プロテア-ゼ(金属酵素)の全一次構造を決定し、活性発現に関与する残基及びZnに配位する残基を明らかにした(鶴)。

部位特異的変異により、APIの基質特異性決定基はGlu190ではなくAsp225であることを明かにした(崎山)。遺伝性NADHーシトクロムb_5還元酵素異常症の遺伝子変異(Ser127→Pro)を同定し、同変異酵素の性質を調べた(指吸)。TIMバレル型タンパク質のモジュ-ル構成と機能の相関を明らかにした(郷)。ボ-マン・バ-ク型インヒビタ-の構造をピ-ナッツとミドリマメについて比較し、構造と活性の関係を調べた(小林)。ボ-マン・バ-ク型インヒビタ-の2.3A分解能のX線結晶解析を完了した(芦田)。Lー乳酸脱水素酵素のサブユニットの電荷を変化させることにより、サブユニット間相互作用を調べた(太田)。蛋白質へ糖鎖を導入する新しい方法を開発し、それがリゾチ-ムの熱安定性の改善に有効であることを示した(山崎)。大腸菌に発現させたニワトリリゾチ-ムの試験管内でのN末端のプロセッシングと巻戻しのシステムを開発した(井本)。今年度もタンパク質工学の基盤を確立する目的で相互に密な連絡を取りながら以下の研究を行った。グリ-ンハブの4種のPLA_2アイソザイムを分離しアミノ酸配列を決めた(大野)。血液凝固VII因子中のSer52の水酸基に(Xyl)_2Glcがグリコシド結合していることを明らかにした(岩永)。ヒトアルドラ-ゼの7種のキメラタンパク質の触媒活性を詳しく解析した(堀)。T4エンドヌクレア-ゼのGlu23は、触媒活性に関与する残基であることを示した(大塚)。アミノアシルtRNA合成酵素の新しい活性測定法を開発した(外村)。アミノ酸変異を用いてH^+ATPaseのγサブユニットが、H^+輸送の制御を行っいることを明らかにした(二井)。枯草菌プロテア-ゼ分泌系を利用して、大腸菌細胞内酵素を分泌させることに成功した(鶴)。APIが高い触媒活性を示すのに、His210が重要であることを示唆した(崎山)。NADHーシトクロムb_5の変異体の構造と機能について検討した(指吸)。酵母とショウジョウバエ由来のRNAポリメラ-ゼIIの大サブユニットに原核生物由来のリボヌクレア-ゼとアミノ酸配列の類似性を持つ部分を見いだした(郷)。NMR及びジスタンスジオメトリ-アルゴリズムにより制ガン剤であるネオカルチノスタチンの高次構造を決定し、生理活性を持つクロモフォアの存在状態を議論した(小林)。ボ-マンバ-ク型プロテア-ゼインヒビタ-の結晶解析から、2つのドメインを構造的に維持するH_2Oの存在を見いだした(芦田)。Lー乳酸脱水素酵素におけるアロステリック現象は、リガンド結合によるわずかな3次構造変化により4次構造変化が誘起され、基質の親和性が変化することを明らかにした(太田)。新規に開発した糖鎖を有するタンパク質修飾試薬の付加によりRNaseT_1,Trypsinの熱安定性が増大することを示した(山崎)。リゾチ-ムのTrp108位のアミノ酸置換を行いGlu35の異常なpKa及び安定性に及ぼす効果を議論した(井本)。
色素細胞および角化細胞におけるp51シグナル下流遺伝子のクローニング

癌抑制遺伝子産物,p53はさまざまな細胞遺伝子を転写活性化することにより、各種細胞に細胞周期停止やアポトーシスを誘導する。p53ファミリーに属するp73とp51(p63、p73L、Ket)のうち、p51は皮膚と皮膚附属器の形成に必須であることが報告された。われわれは早くからp53ファミリーをアデノウイルスベクターに組み込み、これら蛋白質の細胞増殖抑制とアポトーシス誘導機構の研究を行なってきた。各種のメラノーマ細胞株を用いた実験では、p53やp73はメラノーマ細胞にアポトーシス誘導活性を示さず、p51のみが複数のメラノーマ細胞にアポトーシスを誘導した。SK-mel-118メラノーマ細胞はp51の高発現によって細胞の断片化とカスパーゼ3の活性化を伴う明確なアポトーシスを起こした。本研究では、SK-mel-118細胞にアデノウイルスベクターを用いてp51を高発現させ、デイファレンシャルデイスプレイ(DD)-PCR法とDNAマイクロアレイ法によって、p51に誘導され、細胞増殖および細胞分化に関与する細胞遺伝子の同定を試みた。DD-PCRとDNAマイクロアレイによってp51に転写誘導される細胞遺伝子を20以上同定した。これらのうち、ケラチノサイトに特異的に発現誘導される細胞遺伝子を少なくとも3種類(#1-#3)、メラノサイトの増殖に関係する細胞遺伝子を1種類(#6)同定した。細胞遺伝子#1、#2、#3は、p51によってケラチノサイト特異的に誘導されることが確認された。以上の結果から、表皮形成の過程では、ケラチノサイト特異的に複数の細胞遺伝子の誘導が起ること、そしてこれらの細胞遺伝子の転写誘導が表皮の形成に関与する可能性が示唆された。われわれはこれまで、サイトメガロウイルス初期プロモーターによってp53ファミリーを高発現する組み換えアデノウイルスAd-p53,Ad-p51A, Ad-p51B, Ad-p73α,Ad-p73βを作製し、各種癌細胞に対する細胞周期停止、アポトーシス誘導の有無と程度、および分子機構の研究を行なってきた。とくに、基盤研究C(2)「チロシナーゼ遺伝子の上流領域を組み込んだアデノウイルスベクターの開発」(平成11、12年度)よって、p53ファミリーのなかでは、p51Aにメラノーマ細胞に最も強いアポトーシス誘導活性が存在することを見い出した(Yamashita et al.,J Invest Dermatol 117:914-919,2001)。以上の研究成果をもとに、本研究では、明確なアポトーシスを示すSK-mel-118細胞とp51Aの系にしぼって、p51Aシグナルの下流遺伝子をクローニングすることを試みた。β-galactosidase(コントロール)およびp51Aをそれぞれ高発現するアデノウイルスをSK-mel-118細胞に感染させRNAを抽出し、デイファレンシャルディスプレイ(DD)-PCR法とマイクロアレイ解析を行ない、p51によって転写誘導される細胞遺伝子を複数種、同定した。DD-PCRによって、ケラチノサイトの分化に関係する遺伝子を、また、マイクロアレイにより、メラノサイト増殖因子受容体をコードする遺伝子を同定した。現在、これらの遺伝子が、p51Aの発現によって、実際にケラチノサイトとメラノサイトで誘導されるかどうかを検討中である。癌抑制遺伝子産物p53はさまざまな細胞遺伝子を転写活性化することにより、各種細胞に細胞周期停止やアポトーシスを誘導する。p53ファミリーに属するp73とp51(p63、p73L、Ket)のうち、p51はノックアウトマウスの研究から、皮膚と皮膚附属器の形成に必須であることが報告された。

われわれは早くからp53ファミリーをアデノウイルスベクターに組み込み、これら蛋白質の細胞増殖抑制とアポトーシス誘導機構の研究を行なってきた。各種のメラノーマ細胞株を用いた実験では、p53やp73はメラノーマ細胞にアポトーシス誘導活性を示さず、p51のみが複数のメラノーマ細胞にアポトーシスを誘導した。SK-mel-118メラノーマ細胞はp51の高発現によって細胞の断片化とカスパーゼ3の活性化を伴う明確なアポトーシスを起こすことが見い出された。本研究では、p51によって明確なアポトーシスが誘導されるSK-mel-118細胞に、アデノウイルスベクターを用いてp51を高発現させ、ディファレンシャルディスプレイ(DD)-PCR法とDNAマイクロアレイ法によって、p51に誘導され、細胞増殖および細胞分化に関与する細胞遺伝子の同定を試みた。DD-PCRとDNAマイクロアレイによってp51に転写誘導される細胞遺伝子を20以上同定した。これらのうち、ケラチノサイトに特異的に発現する細胞遺伝子を少なくとも3種類(#1-#3)、メラノサイトの増殖に関係する細胞遺伝子を1種類(#6)同定した。細胞遺伝子#1、#2、#3は、ケラチノサイト特異的に発現し、p51を高発現するケラチノサイトにおいて実際に発現誘導が起ることが確認された。以上の結果から、表皮形成の過程では、ケラチノサイト特異的に複数の細胞遺伝子の誘導が起ること、そしてこれらの細胞遺伝子の転写誘導が表皮の形成に関与する可能性が示唆された。
転倒による大腿骨頚部骨折の力学的解明と防止装具の開発

大腿骨は下肢骨の最も近位を占め,強力,重要な体重支持骨であるため,この部位の骨折は直ちに起立・歩行を不可能とする.中でも大腿骨の近位部での骨折は高齢者に多くみられ,この骨折に伴う合併症の発生率,あるいは死亡率が高いため,重大な医療問題となっている.本研究では,転倒による大腿骨近位部骨折の発生原因を解明するため,1)死後摘出した大腿骨を用いた転倒骨折の模擬実験,2)死後摘出した大腿骨に対するX線CT断層撮影画像に基づく有限要素解析,3)個体別有限要素解析システムの開発,の一連の研究を行った.得られた結論は次のようにまとめられる.1. 89歳から95歳までの女性から死後摘出した大腿骨3本に静的荷重を負荷し,荷重方向と骨折発生の危険性との関係を検討した.その結果ひずみの集中がみられた骨頭基部上方と頚部基部後方のうち,特に頚部基部後方(外側骨折部位)では荷重方向に対する回旋角の増加に伴い骨折の危険度が増加する結果を得た.2. 77歳から94歳までの男女から死後摘出した大腿骨10本に対し,衝撃骨折試験を行ったところ,大腿骨頚部骨折の発生には圧縮応力が支配的な影響をもつこと,同一荷重条件においては形状と骨密度等の個体差によって骨折部位が異なることがわかった.3. 65歳男性より死後摘出した左大腿骨をモデル化し,1)と同一の荷重条件で有限要素解析を行ったところ,骨幹軸周りの回旋角の増加に伴い頚部基部後方(外側骨折)における骨折危険度の増加が認められた.4.大腿骨頚部骨折の発生要因には,大腿骨形状の個体差が深く関与していると考えられることから,大腿骨形状を可能な限り少ないパラメータで表現する有限要素作成プログラムを開発した.5. 4)のプログラムにより,モデル作成時間の大幅な短縮が可能になり,また大腿骨形状を任意に表現できることにより,個体差を考慮に入れた解析を行うことが容易になった.大腿骨は下肢骨の最も近位を占め,強力,重要な体重支持骨であるため,この部位の骨折は直ちに起立・歩行を不可能とする.中でも大腿骨の近位部での骨折は高齢者に多くみられ,この骨折に伴う合併症の発生率,あるいは死亡率が高いため,重大な医療問題となっている.本研究では,転倒による大腿骨近位部骨折の発生原因を解明するため,1)死後摘出した大腿骨を用いた転倒骨折の模擬実験,2)死後摘出した大腿骨に対するX線CT断層撮影画像に基づく有限要素解析,3)個体別有限要素解析システムの開発,の一連の研究を行った.得られた結論は次のようにまとめられる.1. 89歳から95歳までの女性から死後摘出した大腿骨3本に静的荷重を負荷し,荷重方向と骨折発生の危険性との関係を検討した.その結果ひずみの集中がみられた骨頭基部上方と頚部基部後方のうち,特に頚部基部後方(外側骨折部位)では荷重方向に対する回旋角の増加に伴い骨折の危険度が増加する結果を得た.2. 77歳から94歳までの男女から死後摘出した大腿骨10本に対し,衝撃骨折試験を行ったところ,大腿骨頚部骨折の発生には圧縮応力が支配的な影響をもつこと,同一荷重条件においては形状と骨密度等の個体差によって骨折部位が異なることがわかった.3. 65歳男性より死後摘出した左大腿骨をモデル化し,1)と同一の荷重条件で有限要素解析を行ったところ,骨幹軸周りの回旋角の増加に伴い頚部基部後方(外側骨折)における骨折危険度の増加が認められた.4.大腿骨頚部骨折の発生要因には,大腿骨形状の個体差が深く関与していると考えられることから,大腿骨形状を可能な限り少ないパラメータで表現する有限要素作成プログラムを開発した.5. 4)のプログラムにより,モデル作成時間の大幅な短縮が可能になり,また大腿骨形状を任意に表現できることにより,個体差を考慮に入れた解析を行うことが容易になった.大腿骨は下肢骨の最も近位を占め,強力,重要な体重支持骨であるため,この部位の骨折は直ちに起立・歩行を不可能とする.また,この部位の骨折治癒には長期を要し,人体骨折中でも代表的な難治性骨折として知られている.本研究では,転倒による大腿骨近位部骨折の発生原因を解明するため,68歳男性より死後摘出した左大腿骨をX線CT断層撮影し,大腿骨近位部の形状および海綿骨の骨梁構造を考慮した3次元有限要素モデルを構築した.高齢者の転倒では股関節から直接接地することが多いため,そのような転倒を想定して荷重や拘束条件を決定した.さらに,転倒時の体の姿勢が大腿骨に生じる衝撃荷重の方向に影響を与えるものとし,荷重方向を変化させた有限要素解析を実施した.また,骨粗鬆症が進行し骨梁構造の機能的低下が生じた大腿骨を想定した解析を行い,臨床的に見られる骨折型とを骨折危険度の比較をした.以上の研究により得られた結論は,次のようにまとめられる.1)本研究で同定した荷重条件により応力集中が見られた部位は,臨床的にも骨折が見られる部位であった.2)大腿骨に働く荷重方向を頚部軸方向に回施させた解析から,回施角の増加に伴い大腿骨近位部の骨折危険度は上昇したが,集中部位は頚部基部上方から頚部基部後方に移動し,外側骨折の発生が予測された.

3)骨幹軸方向に荷重を変化させた解析では,荷重方向が骨幹軸に垂直な場合は頚部基部上方での外側骨折が,頚部軸に対してほぼ平行な場合は骨頭基部上方での内側骨折が発生する危険度が最も高くなった.4)骨梁構造の機能的低下を表現したモデルでの解析から,いずれの荷重方向でも骨梁構造を考慮したモデルと比較して,骨頭基部での骨折危険度の上昇率が高く内側骨折の発生の増加が予測された.大腿骨は下肢骨の最も近位を占め,強力,重要な体重支持骨であるため,この部位の骨折は直ちに起立・歩行を不可能とする.中でも大腿骨の近位部での骨折は高齢者に多くみられ,この骨折に伴う合併症の発生率,あるいは死亡率が高いため,重大な医療問題となっている.本研究では,転倒による大腿骨近位部骨折の発生原因を解明するため,1)死後摘出した大腿骨を用いた転倒骨折の模擬実験,2)死後摘出した大腿骨に対するX線CT断層撮影画像に基づく有限要素解析,3)個体別有限要素解析システムの開発,の一連の研究を行った.得られた結論は次のようにまとめられる.1) 89歳から95歳までの女性から死後摘出した大腿骨3本に静的荷重を負荷し,荷重方向と骨折発生の危険性との関係を検討した.その結果,ひずみの集中がみられた骨頭基部上方と頚部基部後方のうち,特に頚部基部後方(外側骨折部位)では荷重方向に対する回旋角の増加に伴い骨折の危険度が増加する結果を得た.2) 77歳から94歳までの男女から死後摘出した大腿骨10本に対し,衝撃骨折試験を行ったところ,大腿骨頚部骨折の発生には圧縮応力が支配的な影響をもつこと,同一荷重条件においては形状と骨密度等の個体差によって骨折部位が異なることがわかった.3) 65歳男性より死後摘出した左大腿骨をモデル化し,1)と同一の荷重条件で有限要素解析を行ったところ,骨幹軸周りの回旋角の増加に伴い頚部基部後方(外側骨折)における骨折危険度の増加が認められた.4)大腿骨頚部骨折の発生要因には,大腿骨形状の個体差が深く関与していると考えられることから,大腿骨形状を可能な限り少ないパラメータで表現する有限要素作成プログラムを開発した.5) 4)のプログラムにより,モデル作成時間の大幅な短縮が可能になり,また大腿骨形状を任意に表現できることにより,個体差を考慮に入れた解析を行うことが容易になった.
単一細胞レベルでの海馬内神経回路の三次元的構造解析

1:ラット海馬は側脳室に沿ってC字状に湾曲しているので、長軸を直線状に伸展して固定し、長軸に直交する断面を基準にして形態学的解析を行った。これにより、海馬各領域の長軸方向での量的変化の把握が可能であり、また三次元的再構築も容易である。この割面での観察により,これまで背側海馬での存在が疑問視されていた海馬台が、中隔端に至るまで連続して存在することが明らかとなった。2:CA3錐体細胞からCA1錐体細胞への軸索投射を、スライス切片を用いたHRP細胞内染色法とPHAL法により解析した。この結果、CA3錐体細胞の軸索は所謂lamella(薄い板状領域)内に限局するのではなく、むしろ海馬長軸方向に三次元的に広がることがわかった。CA3からCA1への軸索分布様式には三種の特徴が認められた。1)起始細胞の位置により中隔ー側頭葉方向への軸索終末分布の焦点が異なる。すなわち、CA3aからは、起始部よりも側頭葉側に投射が多く、中隔側へは少ない。CA3bからの軸索終末は、起始部レベルに最も多く分布する。CA3cからの投射では、起始部よりも中隔側に分布の焦点がみられる。2)CA1領域における終末分布の海馬台ーCA3方向への変化。軸索が注入部より中隔側へ行く程CA3に近い領域へ限局して来るのに対し、注入部より側頭葉側に向かうにしたがい、海馬台側へ移行する。3)海馬溝(頂上突起)ー白板(基底突起)方向への終末分布の変化。起始部より中隔側へ行くほど投射軸索の分布は白板側へ移行する。反対に起始部より側頭葉側へ行くほど放線層の最表層部、分子層直下に集合して来る。つまり、CA1錐体細胞頂上樹状突起の末梢部に分布が移行していく。軸索が中隔ー側頭葉方向へ広がる際に見られる2)と3)の分布域移行様式は、CA3のどの亜区分からの投射にも共通していた。
皮膚筋炎/多発性筋炎における抗155/140kDa蛋白抗体の抗原特定

皮膚筋炎には多数の自己抗体が見出されるが、内臓悪性腫瘍合併皮膚筋炎に関連する自己抗体については未だに見出されていなかった。我々は2007年1月に免疫沈降法を用いて検索した結果、155kDaと140kDaに沈降する自己抗体を見出し、臨床的解析を行った結果、本自己抗体が悪性腫瘍合併皮膚筋炎のマーカーであることを見出した(Rheumatology)。したがって本自己抗体の対する自己抗原を検出するため抗原解析を行った。白血病細胞由来のK562培養細胞を1.0×10^9以上の大量の培養細胞と患者血清を使い、抗原抽出をした。最終的に100ulに精製した。その中の20ulを使いSDS-PAGEで電気泳動し、クマシーブルー染色、銀染色を行った。染色した結果クマシーブルー染色では染色されなかったが、銀染色にて155kDa付近に沈降する一群が認められ、本バンドを切り出し、LC-MS解析を行ったが核内タンパク質の抗原は見出すことができなかった。その後、2008年Targoffらが、抗原がTranscriptional intermediary factor 1-γ(TIF1-γ)であることを見出し報告した。Targoffとともに確認実験したところ本自己抗体の抗原もTIF1-γであることが判明した。アイソトープを用いずにRNAの沈降をみるRNA-IPPと^<35>S-メチオニンで標識したK562細胞抽出物を抗原とし免疫沈降するprotein-IPPの2つの手法を使い解析した。具体的にはそれぞれ被検血清中のIgG結合プロテインAセファロース粒子と反応させ、形成された免疫複合物より、RNA-IPPはフェノール抽出し、尿素-ポリアクリルアミド電気泳動(PAGE)で免疫沈降を施行し、銀染色したのち判定した。protein-IPPはSDS抽出し、SDS-PAGEで分画後、オートラジオグラフィーで分析した。皮膚筋炎80例、多発性筋炎9例、間質性肺炎84例、全身性強皮症126例、全身性エリテマトーデス30例、健常人50例を上記の免疫沈降法を用い解析した。皮膚筋炎80例中、10例(12.5%)の抗155/140kDa蛋白抗体が検出され、その他多発性筋炎、間質性肺炎、全身性強皮症、全身性エリテマトーデス、健常人では検出されなかった。陽性であった10例を解析すると10例中、7例に悪性腫瘍を合併し、皮膚筋炎に高率に合併する間質性肺炎の合併は一例も認められなかった。抗155/140kDa蛋白抗体陽性例は蛍光抗体法間接法を用い解析するとすべてSpeckled patternを呈し、対応抗原が核内蛋白、特に核質/マトリックスに局在することが示唆された。抗体陽性例10例であるが、これらの対応抗原が同一抗原であるかどうかについてImmunodepletionを行い確認した。陽性血清AをビーズとK562培養細胞と反応させ、残った上清液とその他9例と反応させる。もし対応抗原が同一であれば、バンドが薄くなるかもしくは消失する。結果であるが、9例と反応させ、すべての症例で155kDaと140kDaのバンドは薄くなるかもしくは消失した。したがって10例の抗155/140kDa蛋白抗体は同一の自己抗原を持つことが確認できた。当初1年間目は本抗体の臨床的解析を行った。本自己抗体陽性皮膚筋炎では約70%に悪性腫瘍を合併していた。悪性腫瘍合併皮膚筋炎の約50%は本自己抗体が陽性であった。皮膚筋炎に対する特異性を調べるため、他の自己免疫疾患(全身性エリテマトーデス120例、全身性強皮症300例、シェーグレン症候群30例、関節リウマチ30例)を用い再度蛋白成分の免疫沈降法(Protein-IPP)を施行した。施行下結果自己抗体の同一性を調べるために一人を使い、免疫沈降法を用いたImmunodepletionを施行した。これらの自己免疫疾患にいて抗155/140kDa蛋白抗体は一例も見出されなかった。

本自己抗体の同一性を再度確認するため、一人の患者血清を用いImmunodepletionした結果、他の自己抗体陽性例でもバンドの減少、および消失が認められ、同一抗原であることが確認できた。抗原解析を行った。具体的には大量のK562培養細胞を1.0×10^9個を使い、患者血清1cc用い、プロテインセファロースA(ビーズ)に反応させ、elutionを行い、その後抗原をSDS-PAGEに流し、銀染色後に目的バンドを切り出し、MS解析を行った。MS解析上、150kDa付近の蛋白ではなにも抗原が得られなかった。後日、Targoffらが、抗原をTIF1-γであることを見出し、その後、Targoffに依頼し、ウェスタンブロットで確認したところ同一抗体であることが判明した。
セファイド変光星赤外線探査に基づく銀河系渦状腕のマッピング

本研究の目的は、脈動変光星(セファイド)を利用して、銀河系(特に渦状腕領域)の構造と運動を調べることである。それぞれのセファイドの距離を周期光度関係から求められるので、銀河系中に分布しているセファイドの探査を行うことで銀河系の構造を描き出すことができる。しかし、銀河系ディスク領域に存在する星間減光のために、十分な探査が進んでいなかった。太陽系から3キロパーセクを超えるような銀河系の広い範囲にあるセファイドを見つけるためには赤外線観測を行う必要がある。そこで、我々は南アフリカ天文台にあるIRSF赤外線望遠鏡により、渦状腕領域の変光星探査を行う。平成22年度には2月から3月にかけて、3週間南アフリカ天文台の観測施設に滞在し、観測を行った。また、それ以外の期間にも、同じ望遠鏡に滞在する研究者に依頼をして観測データを取得することができた。現在、解析を行っている。一方、すでに同じ望遠鏡で同様の観測を行っていた銀河系中心領域に対して、解析と議論を行った。これまでその領域のセファイドは発見されていなかったが、我々の観測で3個のセファイドが初めて見つかった。いずれも約20日の周期を持ち、年齢が2500万年程度であることが分かる。一定の星形成率であれば、周期が短くて年齢の大きなセファイドが5倍以上期待されるが、今回の観測では見つからなかった。これは、銀河系中心領域の星形成が、約2500万年前に急にさかんになったためだと考えられる。このような星形成の時間的変化は、ディスクから銀河系中心領域にガスが運ばれる過程が偶発的に起こることを示唆している。また、IRSF望遠鏡のマゼラン銀河赤外線カタログと、Optical GravitationalLensing Experiment(ポーランド・ワルシャワ大)のカタログを利用したセファイド変光星の周期光度関係に関する研究も行った。
糖非発酵性細菌のペプチダーゼ類を標的とした新規抗菌剤開発

糖非発酵性グラム陰性細菌は、ブドウ糖ではなく、蛋白質やペプチドをエネルギー源とする。近年同定されたS46型ペプチダーゼ類は、ヒトに存在しないジペプチジルペプチダーゼであり、細菌のペリプラズムにおいて、他のペプチダーゼ類と協調的に種々のペプチドを分解している。本研究は、新規作用機序の抗菌剤を開発するため、歯周病に関与する慢性歯周炎原因菌Porphyromonas gingivalisや根尖性歯周炎原因菌Porphyromonas endodontalisあるいは多剤耐性菌として悪名高いStenotrophomonas maltophilia等の糖非発酵性細菌が持つS46ペプチダーゼ類に関する生化学的解析や立体構造解析、in silico, in vitro両面での阻害剤探索と酵素/阻害剤複合体の立体構造解析に基づく阻害剤の構造最適化研究を展開するものである。平成30年度は、過年度にin silicoスクリーニングにより見出したPorphyromonas gingivalis由来dipeptidyl peptidase 11(PgDPP11)に関し選択的阻害能を有する非ペプチド性化合物(化合物X)とPgDPP11との複合体の立体構造解析と構造精密化を実施した。化合物Xは、in silicoスクリーニングで予想した通りPgDPP11のS1サブサイトに結合していた(投稿中)。また、Stenotrophomonas maltophilia由来dipeptidyl peptidase 7(SmDPP7)の結晶化と立体構造解析に成功した。さらに、複数のS46ペプチダーゼ類に対し阻害活性を示す非ペプチド性化合物(化合物Y)をHTSにより見出し、SmDPP7と化合物Yとの複合体の立体構造解析により化合物YがSmDPP7のS2サブサイトへ結合することを明らかにした(投稿準備中)。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。初年度の平成28年度は、連携研究者である昭和大学・薬学部の合田浩明教授(計算化学者)の協力を得て、S46ファミリーに属する酵素であるPorphyromonas gingivalis由来dipeptidyl peptidase 11(PgDPP11)並びにStenotrophomonas maltophilia由来dipeptidyl peptidase 7(SmDPP7)の立体構造情報に基づく、in silicoスクリーニングを実施した。候補化合物を購入し、連携研究者である長岡技術科学大学・生物系の小笠原渉准教授(微生物学者)の協力を得て、候補化合物の標的酵素に対する酵素活性阻害能を評価した。その結果、PgDPP11に関し有意な阻害能を有する化合物(仮名:SH5)を見出すことができた。上述の様に、PgDPP11に関し、in silicoスクリーニングで得られた化合物SH5が酵素阻害活性を有することを確認することができた。これまで我々は、S46ペプチダーゼファミリーに属するDAP BIIやPgDPP11に関し、いくつかのペプチド類との複合体構造の決定に成功している。しかし、S46ペプチダーゼに対して阻害能を有する非ペプチド性化合物は知られておらず、それらとS46ペプチダーゼ類との複合体構造は得られていない。SH5は非ペプチド性化合物であることから、PgDPP11とSH5との複合体結晶が得られれば、S46ペプチダーゼに関し初の非ペプチド性化合物との複合体の構造を得ることとなる。ペプチド化合物との複合体の結合情報に加え非ペプチド性化合物の構造情報を得ることは、阻害剤デザインを多面的に展開することに繋がり非常に意義深い。従って、非ペプチド性阻害剤候補化合物SH5が得られたことは計画初年度の成果として十分であり、進捗状況として「おおむね順調」と評価できる。

平成29年度は、28年度にin silicoスクリーニングにより見出したPorphyromonas gingivalis由来dipeptidyl peptidase 11(PgDPP11)に関し有意な阻害能を有する化合物(化合物X)とPgDPP11との複合体の結晶化に取り組んだ。その結果、国際宇宙ステーション日本実験棟「きぼう」を利用した高品質結晶生成実験により、PgDPP11と化合物Xとの複合体の結晶化に成功した。X線結晶構造解析の結果、PgDPP11に対する化合物Xの結合様式を解明することができた。化合物Xは、in silicoスクリーニングで予想した通りPgDPP11の活性部位に結合していた(投稿準備中)。また、Stenotrophomonas maltophilia由来dipeptidyl peptidase 7(SmDPP7)の結晶化に取り組み、結晶化に成功した(未発表)。上述の様に、PgDPP11に関し、in silicoスクリーニングで得られた化合物XのPgDPP11に対する結合様式を確認することができた。これまで我々は、S46ペプチダーゼファミリーに属するDAP BIIやPgDPP11に関し、いくつかのペプチド類との複合体構造の決定に成功している。しかし、S46ペプチダーゼに対して阻害能を有する非ペプチド性化合物は知られておらず、それらとS46ペプチダーゼ類との複合体構造は得られていなかった。化合物Xは非ペプチド性化合物であることから、ペプチド化合物との複合体の結合情報に加え非ペプチド性化合物の構造情報を得ることは、阻害剤デザインを多面的に展開することに繋がり非常に意義深い。また、PgDPP11とは基質特異性の異なる酵素であるSmDPP7(DPP7:疎水性、DPP11:酸性)に関して結晶化に成功し、構造解析を進めている。従って、非ペプチド性阻害剤候補化合物XのPgDPP11に対する結合様式を解明したこと並びに基質特異性が異なるS46ペプチダーゼであるSmDPP7の結晶化に成功したことは計画2年目の成果として十分であり、進捗状況として「おおむね順調」と評価できる。糖非発酵性グラム陰性細菌は、ブドウ糖ではなく、蛋白質やペプチドをエネルギー源とする。近年同定されたS46型ペプチダーゼ類は、ヒトに存在しないジペプチジルペプチダーゼであり、細菌のペリプラズムにおいて、他のペプチダーゼ類と協調的に種々のペプチドを分解している。本研究は、新規作用機序の抗菌剤を開発するため、歯周病に関与する慢性歯周炎原因菌Porphyromonas gingivalisや根尖性歯周炎原因菌Porphyromonas endodontalisあるいは多剤耐性菌として悪名高いStenotrophomonas maltophilia等の糖非発酵性細菌が持つS46ペプチダーゼ類に関する生化学的解析や立体構造解析、in silico, in vitro両面での阻害剤探索と酵素/阻害剤複合体の立体構造解析に基づく阻害剤の構造最適化研究を展開するものである。
特定染色体導入によるがん抑制遺伝子の同定

高分化型胃がんにおいては1番、5番、17番染色体のLOHが認められる報告が散見されることから、がん抑制遺伝子の機能を明らかにする目的で、正常細胞由来の染色体を導入し、得られたクローンのin vitroにおける種々の細胞特性(細胞集団倍加時間)とヌードマウスにおける造腫瘍性の検索を行ってきた。1番染色体導入クローンはin vitro細胞特性に変化は認められなかったが、ヌードマウスの造腫瘍性の著しい低下が認められた。5番染色体導入クローンでは細胞集団倍加時間に変化は認められなかったが、細胞飽和密度と造腫瘍性の著しい低下が認められた。17番導入クローンについては、in vitro細胞特性および造腫瘍性にクローン間で著しく差が認められ、17番導入による共通の効果は認められなかった。5番染色体に抑制効果があることより、5番染色体上のAPC遺伝子変異の検索行なったところ、MKN28ではコドン1450のCGAがTGAに変化し、non-sense mutationおよび正常alleleの消失が認められた。5番染色体移入クローンでは3本の5番染色体が認められ、そのうち1本は染色体in situ hybridizationによりpSV2neoで標識した5番染色体であることを確認した。なおDNA解析によっても正常APD遺伝子の導入が確認された。MKN28の17番染色体上のp53は、コドン251のATCがCTCに変化する変異が認められた。17番染色体導入クローンはp53を含む短腕部位がすべてのクローンで欠失していた。5番染色体導入クローンで飽和密度の低下が認められたため、ラット3Y1細胞と同時に培養を行ったところ、5番染色体導入クローンにおいてのみコロニーの著しい低下が認められた。その他、子宮内膜がん細胞株においても同様の染色体導入実験を行ったが、1番及び18番染色体導入により細胞老化が認められた。以上の結果は、1番染色体、5番染色体および17番染色体上には異なる機能をもつがん抑制遺伝子が存在する事を示唆する。
ＧＰＵスパコンにおける新しい界面捕獲を導入した大規模気液二相流シミュレーション

複雑形状の物体に対してセルを適合させるためのコードを開発し、大幅に精度が向上することを示した。大部分の領域を高速なステンシル計算で行い、局所的に境界に適合するセルを配置することにより、ポアソン方程式の数値実験、円柱周りの流れのベンチマーク問題、上昇気泡問題で非常に良い結果を得た。既存のh/r/p-adaptionの技術に対して相補的に使用することができる新しいアプローチを開発した。完全に均一なテンソル積対応の格子から出発し、セルの縁を幾何学的に境界と揃える。ステンシルに基づいた手法を念頭において設計された方法論で、今回の場合は、格子の大部分では非常に高速なステンシル計算を実行し、ごく局所的にコストの高いFEM生成と解法を実行する高性能なステンシルに基づいたFEMソルバーとなっている。新しい格子整列法は、自動的に非構造の四角形格子の生成、格子の移動、流体力学における衝撃波や構造力学における破砕などの不連続現象を含む計算などの幅広い用途へ応用できる可能性がある。また、複雑な形状を表現できるようにするために、新しい空間領域構成法(constructive solid geometry; CSG))のライブラリを開発した。規則的な四角形格子を幾何学的な境界や浸漬界面へ揃える簡便な手法も開発した。この手法の応用は多く、提案したステンシルFEM法の精度向上に貢献したことに加え自動的な四角形格子の生成や不連続現象へ格子を揃えることが可能である。生成された整列格子は、ポアソン方程式のための標準的なテンソル積格子による計算や、円柱周りの定常状態や時間変動する非圧縮性流れや静的および上昇気泡を伴う混相流などの複雑シミュレーションと比較した。これらの比較によって、整列格子は、非整列格子を用いた計算と比較して精度が非常に向上することができた。本手法を一般的な気液二相流計算へ適用し、高精度な計算を行うことへの見通しが得られた。27年度が最終年度であるため、記入しない。気液二相流のシミュレーションを高精度かつ高効率に実行することのできるコードとして、有限要素法(FEM)とParticleレベルセット法を組み合わせ、動的に格子解像度を適合させる手法を導入し、気液界面に最大解像度を適合させることで界面の変形を精度よく捉える手法を提案した。まず、気泡や液滴の合体・分離の数値シミュレーションおよび数学的モデリングに関する既往研究をサーベイし、格子生成や適合格子細分化法に適する計算手法を調査した。非構造格子に対して構造格子のFEMの優位性を確認し、コード開発に着手した。計算時間の最もかかるPoisson方程式を解く部分のコード開発を行った。クリロフ部分空間法の収束計算は行列ベクトル積の繰り返しであり構造格子に対して実装した。幾何学的マルチグリッド法を前処理として導入し、従来のCRSフォーマットで間接参照する非構造格子の場合と比較して20倍の高速化を達成した。また、非ゼロ要素の係数行列を別メモリとして確保する必要がないため、Poisson方程式を解くためのメモリを50%低減することができた。複数ノードを用いた並列計算を前提とし、メモリ分散環境に適合するためのMPIライブラリを用いた通信を前提とする領域分割を行った。ノード内はOpenMPによるハイブリッド並列計算の効率を上げるために、キャッシュ・ブロッキングを進めている。また、GPUは単精度演算性能が高いために、行列ベクトル積の計算に単精度・倍精度を混合した計算を提案し、計算精度を損なうことなく大幅な高速化を達成する見込みが得られた。気液二相流シミュレーションにおける複雑な形状の物体や境界の取扱いに関し非構造格子を用いる有限要素法の利点は大きいが、HPCにおけるメモリアクセスの観点からは非効率である。そこで適合格子細分化法を導入する構造格子に対する有限要素法の開発を進めている。昨年度に開発したマルチグリッド法前処理を用いたクリロフ部分空間で反復計算する圧力のPoisson方程式ソルバーをFortran 90/95でフレームワーク化し、実行性能を評価した。複雑形状に対してレベルセット関数を導入することで、直交格子での取り扱いを非常に容易にすることができた。直交格子上で線形補間を行うことで計算格子に釣り合う精度で任意形状を表現することができ、毎回ポリゴンにアクセスすることと比較すると圧倒的に効率的に計算を行うことができる。複雑な物体形状に対して直交格子を再帰的に細分化することにより高解像度格子を生成することができるが、階段状の境界条件では十分な精度で流体計算を行うことができない。そこで、境界と接しているセルのみ特別な三角形要素(2次元)及び四面体要素(3次元)を挿入するフレームワークの開発を開始した。一様流中の円柱にかかる抗力係数を求めるベンチマークテストでは、直交格子のみで計算するより精度良い計算結果が得られた。

ステンシルに基づいた手法を念頭において設計された方法論で、今回の場合は、格子の大部分では非常に高速なステンシル計算を実行し、ごく局所的にコストの高いFEM生成と解法を実行する高性能なステンシルに基づいたFEMソルバーとなっている。新しい格子整列法は、自動的に非構造の四角形格子の生成、格子の移動、流体力学における衝撃波や構造力学における破砕などの不連続現象を含む計算などの幅広い用途へ応用できる可能性がある。また、複雑な形状を表現できるようにするために、新しい空間領域構成法(constructive solid geometry; CSG))のライブラリを開発した。規則的な四角形格子を幾何学的な境界や浸漬界面へ揃える簡便な手法も開発した。この手法の応用は多く、提案したステンシルFEM法の精度向上に貢献したことに加え自動的な四角形格子の生成や不連続現象へ格子を揃えることが可能である。生成された整列格子は、ポアソン方程式のための標準的なテンソル積格子による計算や、円柱周りの定常状態や時間変動する非圧縮性流れや静的および上昇気泡を伴う混相流などの複雑シミュレーションと比較した。これらの比較によって、整列格子は、非整列格子を用いた計算と比較して精度が非常に向上することができた。本手法を一般的な気液二相流計算へ適用し、高精度な計算を行うことへの見通しが得られた。27年度が最終年度であるため、記入しない。当初の研究計画通り、以下のように進める。1前年度に引き続き、直交格子による有限要素計算において、複雑な物体形状を表現するための4面体要素の物体近傍のみへの配置を進める。2幾何学的マルチグリッドの最適化を進める。スムーザーを改良し、4面体要素と6面体要素の接合部分の収束性を改善する。3Fortran 90/95フレームワークにおいて、マルチグリッド疎行列ソルバーと格子配置コードを連結させ、最も単純化した構成で単独で動作するコードを作成する。さらに、青木研究室で別途開発しているステンシル・フレームワークであるHybrid Fortranを用い、GPUを用いた計算の高速化を行う。作成した流体解析コードを用い、ベンチマーク問題の検証を行う。円柱回りの流れの解析を行い、計算結果を文献等と比較する。また、商用コードや海外の研究グループのコードと計算結果の比較を行う。研究計画では予定していなかった幾何学的マルチグリッド法を前処理として導入し、従来のCRSフォーマットで間接参照する非構造格子の場合と比較して20倍の高速化を達成した。また、単精度一倍精度の混合計算にも着手した。研究計画通りに進める。
CHO変異細胞および相補遺伝子を用いたペルオキシソーム形成初期過程の解明

Pex19pは299アミノ酸から成るファルネシル化タンパク質で、ペルオキシソーム形成の初期過程すなわちペルオキシソーム膜形成過程に重要な機能を有する因子であると推定されている。これまでに酵母ツーハイブリッド法あるいはGST融合タンパク質を用いたin vitro結合実験において、このPex19pが6種のペルオキシソーム膜タンパク質(Pex3P, Pex10P, Pex11pβ, Pex13p, Pex14p, Pex16p)と相互作用することを明らかにしている。本年度、私はまずペルオキシソーム欠損性変異細胞ZP119に対して野生型あるいは部位欠失型ヒトPEX19を導入し、ペルオキシソームマトリクスタンパク質および膜タンパク質に対する免疫染色によって、ペルオキシソーム形成回復に重要な領域の検討を行った。その結果、Pex19pのアミノ末端部分およびカルボキシル末端部分の双方に、Pex19pによるペルオキシソーム形成に重要な負の電荷に富む領域の存在を明らかにした。また、Pex3PはPex19pと同様にペルオキシソーム膜形成に関与する事が知られているが、Pex19pとPex3pとの相互作用にこの領域が関与することも明らかにした。このことは、Pex19pとPex3pの相互作用がペルオキシソーム膜の生合成機構において非常に重要な機能を有することを示唆するものである。また、Pex19pは細胞内で主に細胞質に散在しているが、その1部はペルオキシソームに局在しており、このことはペルオキシソーム形成における膜タンパク質の輸送機構、あるいは保守管理に重要な意義を持つと考えられる。そこで、野生型の細胞におけるPex19pのペルオキシソームへの局在化に必要な領域の検討を行ったところ、前述の相補活性の検討において活性を持たない様なPex19pの短い領域においても充分に、局在化が可能であることを明らかにした。
寝室の温熱環境及び寝具の条件が睡眠中の体動に及ぼす影響に関する実験的研究

寝室の温熱環境及びマットレスの条件が睡眠に及ぼす影響について、主として体動や体圧、睡眠中の温熱生理学的視点から検討を加えた。まず、基礎的検討として、各季節の寝室温熱環境条件を設定し、寝具にはスプリング、ウオーター、ジェルマットレスの3種を用いて昼間2時間入床させ、一定時間仰臥と横臥をさせた際の寝床内及び身体側の種々の変化を記録し、検討した。次いで中間期の温熱環境条件下で終夜睡眠を取らせた際の同様な測定を行った。得られた結果から、以下にその主な知見を記す。1.皮膚接触圧の測定結果から、圧迫が大きく罹る身体の部位は臀部、肩胛骨部などであるが、被験者の感覚申告では腰部の圧迫の訴えが最も多かった。また、測定した部位においては圧迫量と体動発現との間には、明確な関連性は認められなかった。2.3種のマットレスのうちジェルとウオーターはスプリングに比べて体圧分散がなされており、身体部位の圧迫も少なく寝具の弾性の特徴も明確に表れていた。3.マットレスの違いによる血流量の差は明確には表れず、むしろ血流は皮膚温の影響が優位に表れていた。また、スプリングでは体動によりそれまでの圧迫が緩和された際の反動として、血流量の一時的な増加が多いことから、それまでの局部的な圧迫が大きいことが窺われた。4.寝室環境条件による寝床内気候への影響は、スプリングにくらべてジェルやウオーターは湿度が有意に高い傾向が認められ、マットレスの側材の吸湿性が大きく影響していることが示唆された。5.終夜睡眠中の体動回数は、ジェルやウオーターで有意に少なく体圧分散の効果が表れており、結果として睡眠の質にも効果が認められた。睡眠中の体動の詳細な検討とその発現機序について解明することを目的として,平成6年度においては,まず基礎的実験として人為的に体動を起こさせ,その際の身体各部の温度,筋緊張および皮膚血流との関係について検討を行う予定で,まず,測定機器調達の準備を行った。当初の計画では,購入機器のうち血流計を1チャンネルのみのものを購入する予定であったが,2チャンネルのものがほぼ同価格で秋期に発売される,という情報を得たので,高額な測定器でもあり研究の能率化を図るためにも,ぜひそれを購入したいと考え発売まで待機し,11月中旬に入手した。そのため,研究の進行状況が大幅に遅れ,現在までのところ,各測定機器を単独に使用して使い方をマスターすることに力を注いでいる。これまでに行った皮膚接触圧の測定結果から,種々の寝姿勢時において圧力が大きくかかる身体の部位は,腰椎の骨盤部,肩甲骨部などであるが,圧力と筋緊張との関係は必ずしも相関しているとはいえず,寝具の弾性など複雑に影響しあっていることがわかった。来年度は,本研究課題の中心である体動と血流量と皮膚圧との関係,および寝具の弾性との関係についてウォーターベットなども加えて検討する予定である。睡眠中の体動の詳細な検討とその発現機序について解明することを目的として,(1)平成6年度につづいて,まず基礎的実験として人為的に体動を起こさせ,その際の身体各部の温度,筋緊張および皮膚血流との関係について検討を行った。その結果から,温熱環境条件による体圧の差は見られないが,体圧の変動は体動と深く関連しており,体動に伴い一過性に体圧が大きく変化した。体圧分布は臀部の体圧が最も大きく,次いで肩甲骨,腰部の順であった。

血流量は圧迫による影響と皮膚温による影響が認められ,圧迫が増加すると血流量は減少し,圧迫が緩和すると血流量が増加する傾向が,また,皮膚温が上昇すると血流量も増加する傾向が認められた。さらに圧迫と体動との間にはある程度の関連も認められたが,さらに詳細な検討の必要性が示唆された。(2)平成7年度の中心課題であった終夜睡眠中における各種寝具の弾性との関係については,充填素材の異なるマットレス,すなわちスプリング,ジェル,ウォーターの3種について睡眠経過や寝床内気候なども加えて測定した。その結果,睡眠経過においてはマットレス間の差は顕著には認められなかったが,ウォーター,ジェルがスプリングよりやや良好な睡眠が得られていた。寝床内気候は,ジェル,ウォーターで相対湿度が高くなり,体動への影響も認められた。体圧分布は,スプリングでは仙骨や臀部に集中しているのに対し,ジェルやウォーターでは体圧の分散が明らかで,体動も少ない傾向が認められ,また時間経過による体圧の変化がほとんどなく,これら2種のマットレスは良好な体圧条件が保たれていることが明らかにされた。血流量においては,基礎実験と同様な傾向が認められた。
地理デ-タベ-スの構築と知的インフ-フェイスに関する研究

重点領域研究「先史モンゴロイド」では、地球上の大陸の地形、民族、言語、植生、各種の遺跡の分布図など種々の分野の地理デ-タが多量に収集される。それらを効率よく蓄積、検索するだけでなく、種々の分野の地理デ-タを総合的に利用して、単一の分野だけでは得られない仮説の形成や検証を可能とするインタ-フェイスは重要である。本研究では、このような目的に適した地理デ-タベ-スのプロトタイプを構築すると共に、これらのデ-タを有機的・総合的に利用することを可能にする知的インタ-フェイスを開発する。本年度は、地理デ-タベ-ス構築の基礎として次の3点について研究を行った。(1)知的インタ-フェイスの基本設計:本重点領域研究で扱われる各分野の地理デ-タの特性を調査し、デ-タベ-スとして扱うべきデ-タの形式を整理した。その結果に基づき、関係デ-タベ-スとして蓄積されたデ-タを検索し、描画するシステムを作成した。(2)画像デ-タの効率的な蓄積法:地理デ-タを2次元線図形、または2次元画像として効率よく蓄積するために必要な情報圧縮法について、とくに算術符号を用いた圧縮の方法、およびベクトル量子化を用いた圧縮の方法について研究した(3)地理デ-タの効率的な入力法:膨大な地理デ-タを効率よく入力するための方式について検討した。地図を画像として入力し、画像処理技術を用いて曲線の抽出を行い、それをベクトル近似して地図デ-タとするための方式を開発した。
超新星残骸X線データの新解析手法で迫る超新星親星・爆発機構の包括的研究

星が死の際に爆発する「超新星爆発」は宇宙空間に重元素を供給し化学進化の主役を担う、宇宙の多様性の源である。また、Ia型超新星爆発は標準光源として宇宙論で広く用いられている。しかし、その爆発頻度や爆発機構は明らかではない。超新星残骸はその衝撃波が爆発噴出物を数千万度にまで温め、膨張によりドップラー偏移した特性X線を放射する。我々はドップラー偏移を利用し、X線画像とスペクトルから残骸内噴出物の3次元膨張構造を決定する全く新しい手法を開発し、爆発型を特定して宇宙化学進化の理解につなげる。
高速カチオン伝導アナルサイム巨大結晶の配向化による無粒界低価格固体電解質の創製

本研究では、鉱物資源としても知られるゼオライトをベース材として、低価格な新規固体電解質の開発に挑戦する。クラーク数が上位のSi、Alおよび酸素という身近な元素からなるゼオライトで、各種電池などに応用可能な固体電解質の材料設計が可能になれば、材料原料を輸入に頼る必要もなく、工業的なインパクトは極めて大きい。
青少年の希死念慮、自殺企図に関する心理社会的・精神医学的諸要因の包括的研究

青少年の自殺およぴ自殺企図の問題は,青少年のメンタルヘルスにおける最重要テーマであるが,現在までのところわが国独自の研究の蓄積はほとんど認められない。そこで我々は,児童精神科外来で情緒障害と診断された児童青年とその親を対象として,児童青年の希死念慮,自殺企図に焦点づけて構造化面接,質問紙調査を実施した。親子ともに参加同意を得られた106組のうち,キャンセルや回答に著しい不備のあった親子を除いた82組(子どもの平均年齢は13.70±2.11歳,男児32名,女児50名)を分析対象とした。希死念慮があると報告した者は33.3%,自殺企図を行っていると報告した者は15.1%にのぽった。質問紙得点で比較した場合,特に,希死念慮あり・自殺企画あり群の児童青年のA-DES, STAIC, CDIの平均得点は,いずれもクリニカルカットオフ・ポイントをはるかに超えていることが示された。特に,希死念慮の有無においては問題とならなかったA-DES得点が,自殺企図の有無における2群間の差異を最も際立たせていることが明らかとなった点は重要な知見であると考えられた。精神医学的観点からは,希死念慮,自殺企図を呈する群に最も多く見られた精神科診断は,大うつ病性障害,全般性不安障害,精神病,社会恐怖,統合失調症であった。諸外国ではリスクファクターとされている物質乱用や行為障害は,本研究の対象者においては,自殺企図者に特徴的に認められなかった。親が捉えきれない子どもの自殺企図にっいて検討した結果,子どもの精神病理が重篤になり自尊感情が損なわれないと親には気づかれにくいこと,また親自身が神経症的な防衛を使っている可能性があること等が示された。しかしながら,分析の対象となったサンプル数が少ないことから,結果の解釈は慎重に行うべきであると考えられた。青少年の自殺および自殺企図の問題はメンタルヘルスにおける最重要テーマであるが、現在までのところわが国独自の研究の蓄積はほとんど認められない。そこで、我々は名古屋大学医学部付属病院にて情緒障害と診断された児童青年とその親を対象として、児童青年の希死念慮、自殺企図に焦点づけて構造化面接、質問紙調査を実施した。平成16年12月の時点で、30組の親子が本研究に参加した。途中経過として、今回は、特に12歳以上の青年に関する分析結果を記す。12歳以上の青年のうち、希死念慮・自殺企図を有していたものは8名(男子3名、女子5名)、希死念慮・自殺企図が全く無かった者は4名(女子4名)であった。希死念慮、自殺企図を有する群は、うつ病、統合失調症、PTSDと診断されており、抑うつ、不安、解離の尺度得点も、希死念慮、自殺企図の無い群と比較した場合、有意に高値であり、情緒応答性、意思疎通などの家族機能も落ちていることが判明した。従来の諸外国における報告と同様、希死念慮、自殺企図を訴える群では、うつ病と診断される者が多く、それを裏付けるように抑うつ得点の平均値は、臨床的に問題となるカットオフ値を超えていた。されに、家庭内での出来事に関するトラウマを訴え、PTSDの診断を満たした者が2名いたことは特筆に価する。家族機能の尺度得点からもわかるように、希死念慮、自殺企図を訴える群では、家族内の意思疎通、情緒応答性が落ちていることが判明した。これらの結果から、患児の精神疾患に対する治療のみならず、家族に対する治療的な働きかけが重要であることが示唆された。