hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
薬物依存動物モデルにおける海馬アミノ酸神経伝達と認知機能障害に関する研究

固定脳から海馬を取り出し7μm厚の切片を50枚作成し,anti-BrdUによるアビジン-ビオチン法にて免疫組織化学的に新生細胞を染色した。対象群を100%としてコカイン群およびフェンサイクリジン群のBrdU陽性細胞の比率を求めた。また、歯状回の断面積を求めるためβactin mRNAをin situ hybridization法により描出しアウトラインを取り内部面積を測定した。その結果、コカイン群およびフェンサイクリジン群では神経新生率は対象群に比してそれぞれ約26%抑制され有意に減少していた。一方、コカインやフェンサイクリジンの単回投与では有意差はみられなかった。歯状回の大きさ及び細胞密度に関してはコカイン投与による影響は見られなかった。このため今回示されたBrdU陽性細胞の減少は、歯状回自体の縮小に起因するものではなく薬物依存物質の慢性投与による影響と考えられた。神経新生現象の抑制には、薬物依存物質によるドパミン神経糸やグルタミン酸神経系の異常の関与が考えられたが、ストレス刺激による影響もあると思われた。今後抑制された幼若細胞の分化および神経新生抑制の回復について検討する必要があると思われる。近年、統合失調症の認知機能障害と前頭葉や海馬との関連性が注目されている。海馬では、学習認知などへの神経新生現象の意義が論じられている。そこで統合失調症類似の症状を惹起させるPCPを単回および連続投与したラットにおいて、海馬歯状回の神経新生への影響を検討した。方法:SD系雄性ラットにPCP7.5mg/kgまたは同量の生理食塩水(対照群)を腹腔内投与し、以下の4つの実験を行った。実験2;PCPを1回/日、2週間連続投与し、最終投与の24時間後にBrdUを投与した。実験3;連続投与終了の1週間後にBrdUを投与した。実験13ではBrdU投与後2時間後に脳を海流固定した。実験4;連続投与終了の24時間後にBrdUを投与し4週間後に潅流固定した。行動異常の観察は、PCP投与開始後数日間隔で自発運動量を測定した。常同行動や失調症状、首振り運動(weaving)はビデオ撮影後、その程度を観察し評価した。脳から海馬を切り出し50μm厚切片を作成し、抗-BrdU抗体を用いて歯状回顆粒細胞層の新生細胞を染色した。実験4では、新生細胞の分化を検討するため、BrdU陽性細胞、神経細胞、グリア細胞を3重螢光染色し、共焦点顕微鏡で細胞数を測定した。結果:PCP投与群では、自発運動量が対象群の約4倍に増加し、常同行動は投与目数とともに有意に顕在化し行動感作を認めた。失調症状や首振り運動は漸減し耐性現象を認めた。BrdU陽性細胞数は、PCP群(実験2)で約23%減少したが、1週間後(実験3)および単回投与(実験1)では有意差を認めなかった。分化については、両群ともに新生細胞の約9割が神経細胞に分化していた。以上からPCP慢性投与では神経新生現象を抑制している可能性が示唆された。
社会的コンテクストの中での協調及び利他的行動の認知神経基盤

再分配における平等の問題は、福祉国家研究のみならず、哲学や思想などでも重要課題である一方で、その背後にある動機付けや心理過程については、直接のデータをもって分析されることはなかった。本研究は、福祉国家の所得階層構造(高中低所得層)を踏まえ実際の再分配の問題を考えるため、仮想社会における再分配ルール決定の際の参加者の脳の活動をfMRIで計測することで、平等をめぐる心理過程の解明した論文を自然科学英文専門誌に掲載し、社会科学の分野から複合分野である脳神経科学へ参入に成功した。また、脳神経科学実験を行う際に、政治学の行動分析の知見がどのように役に立つか方法論的考察も行い社会科学専門誌にも寄稿した。所得の再分配の平等に関わるfMRI実験から得られた画像データを用いて解析を行った。自分の所得階層を知らないで再分配ルールを選択する「無知のヴェール」下の選択の場合と、自分の所得階層を知って選択する、既知の場合の脳の活動の比較においては、無知のヴェール下の平等ルールの選択の場合の脳の活動が、既知の場合の利他的な選択と合致することが確認された。この解析の結果については文献渉猟を行い、論文の形でまとめる準備を行った。同じ実験から得た異なるデータでも有意な結果が得られる可能性も確認した。具体的には、社会的に決定されたルールに即して、自分と他者の所得の決定を確認する際の脳の活動においては、平等的な福祉政策を支持する集団とそうでない集団で、相違が確認された。福祉政策の平等性の支持は、fMRI実験とは独立に、実験の数週間前に行われたアンケートの結果により確認された、このアンケートは、世界各国で共通に数年おきに行われ、社会科学や政策研究で用いられているものである。実際の政策に対する態度の相違が、実験時の脳の活動に影響するというこの結果については、今後さらに解析を行い、解釈を進めていく。さらに、今年度は、こうした実験の結果と解析/解釈を含めて、社会科学の知見を生かして脳神経科学実験を行う意義に関して、脳神経科学者と議論する機会にも恵まれた。多様な分野から多くの脳神経科学者が参画する「包括脳ネットワーク冬のシンポジウム」で新学術領域合同シンポジウムで、発表を行った。無知のヴェールに関わるルール選択の際の脳の活動の分析においては、ほぼ計画通りに研究が進んでいる。一方、ルール選択の結果の所得を確認する際の脳の活動においても、さらに分析が可能なデータが得られた。これが解析された際は、計画以上の成果をあげられることになる。再分配における平等の問題は、福祉国家の実証研究で現実の政策形成やその効果を通して研究される一方、哲学や思想などにおいても多くの関心を引いてきた。その一方で、その背後にある動機付けや心理過程については、直接のデータをもって分析されることはほとんどない。本研究は、福祉国家の所得階層構造(高中低所得層)を踏まえ実際の再分配の問題を考えるのに呈した実験課題を設定し、その際の参加者の脳の活動を計測することで、平等をめぐる心理過程の解明を目的とする。具体的には、参加者が仮想的な社会において与えられた社会的位置(所得階層)がわかっている場合とわかっていない場合(無知のベイルがない場合とある場合)に所得分配をどのようにするか個人として投票する際、また投票による社会的決定を知らされた際の能の活動に焦点を当てる。本年度は、データの解析を進め、個人として決定(投票)を行い際の脳の活動に関しては論文の形でまとめ学会誌に投稿中である。無知のベイル下の平等の支持の背景には、自らの将来の状況を予想したり他者の観点や考えを理解する心理的投影に関わる脳内過程(具体的にはそれぞれ尾状核と前帯状回の活動)が関わることがわかった。また実験前に、事前質問票により、参加者の平等への選好を数値化し、実験とは独立した態度指標により、参加者を平等への選好が高い集団と低い集団に分けた。その集団間で、評価の際の脳の活動(島皮質など)が、異なることがわかり、こちらの成果は脳神経科学の学際的研究をテーマとしたシンポジウムで発表(ポスター)した。「概要」で詳述したように、データの解析は終わり、学術専門誌への投稿とシンポジウムの発表まで行えたため。平成29年度は、当初の計画通り、研究成果を取りまとめ、公表、出版する作業を行なった。社会科学の分野ではほとんど行われていない社会政治的行動に関わるfMRI実験を行った成果を、脳神経科学の業績としての発表と公表を行った。研究会及び学会発表としては、日本神経科学大会(7月)、東京大学こころの多様性と適応の統合的研究機構シンポジウム(10月)、玉川大学ヒト脳イメージング研究会シンポジウム(9月)で、ポスター発表を行った。これは、再分配における平等の認識の背後にある神経過程が、福祉国家のような大きな政府の役割を期待するか否かによって、異なることを示したものである。こうした研究集会に文系の側から発表を行うことは稀であり、多くの有益なコメントが得られた。その後、さらにデータを精査し、学術誌に投稿する論文を準備を行った。論文の出版としては、再分配の際の平等原則の決定に関わる脳神経過程が他者への共感とともに、まだ生じていない状況への心理の投与に関わることを初めて実証した論文が、Scientific Reportsに掲載された。これも理系の国際学術誌に文系の研究者が投稿を行った稀有な例である。また、政治的行動の理解や分析において、政治学と脳神経科学がどのように方法と実証において共同できるかについて論じた論文が、日本政治学会年報に掲載された。

文系の学問である政治学においても、理解可能な形で研究結果を紹介し、異分野融合プロジェクトとしての成果となった。再分配における平等の問題は、福祉国家研究のみならず、哲学や思想などでも重要課題である一方で、その背後にある動機付けや心理過程については、直接のデータをもって分析されることはなかった。本研究は、福祉国家の所得階層構造(高中低所得層)を踏まえ実際の再分配の問題を考えるため、仮想社会における再分配ルール決定の際の参加者の脳の活動をfMRIで計測することで、平等をめぐる心理過程の解明した論文を自然科学英文専門誌に掲載し、社会科学の分野から複合分野である脳神経科学へ参入に成功した。また、脳神経科学実験を行う際に、政治学の行動分析の知見がどのように役に立つか方法論的考察も行い社会科学専門誌にも寄稿した。無知のヴェールに関わるルール選択の際の脳の活動の分析に関わる論文の執筆を行い、論文を投稿するとともに、ルール選択の結果の所得を確認する際の脳の活動においても分析を進め、有意な結果が得られば場合は、こちらも論文の形としてまとめることを目標とする。学術専門誌への決定側面の分析の論文の発表を進めるとともに、評価側面の分析の論文もの執筆を進める。政治学論文の学術誌への掲載に関わる費用を計上していたが、論文の審査過程が長引き翌年度にずれ込んだため。論文の学術誌への掲載に関わる費用として使用する。
非酸化物系セラミック多孔体作製時における結晶粒成長と細孔形成過程の関連性解明

本研究では、「1加熱によりセラミック化可能なポリマーと酸素を大量に含むオイルを混合した粉末を作製し、酸素含有量を調整した上で1200°C以上で焼いたセラミックス繊維を作製する」研究と、「2焼いたセラミックス繊維を透過型電子顕微鏡にて組織観察および元素分析する」研究を行う。本研究により、従来では欠陥とされていたセラミックス繊維内部に発生する結晶粒の成長を制御し、新たな材料製造法を開発できる可能性がある。
層状3d遷移金属化合物の超高分解能光電子分光

昨年度に引き続き、鉄系高温超伝導体の高分解能角度分解光電子分光実験を行った。昨年度の研究によりKFeAgTe_2の電子構造は占有側で0.5eVのギャップを持つ絶縁体であると結論した。LDA計算ではFe3dによる磁気秩序構造によらずに金属的な電子構造を予見していることから、KFeAgTe_2はバンド絶縁体ではないことが分かった。これは、大多数の鉄系高温超伝導体よりも、むしろ銅酸化物高温超伝導体の母物質に近い電子状態であることから、KFeAgTe_2の絶縁化機構は、高温超伝導の本質的な理解を進める可能性がある。この点をあきらかにするため、放射光施設において高分解能角度分解光電子分光事件実験を行い、励起光依存性からKFeAgTe_2や類似物質の電子構造の3次元性を決定し、絶縁体領域の電子構造の精密な決定を行った。現在、投稿した論文の査読結果に対して論文を修正中である。鉄系超伝導体と並行して、一つの物質でCDWと超伝導を示す3d層状遷移金属化合物MドープTaS_2(M=Ni,Fe)の高分解能角度分解光電子分光実験を行った。この物質の電子構造の詳しいドープ量依存性を調べるため、M=Feの試料について10種類以上のドープ量を変化させた大型単結晶を育成して、バンド構造とフェルミ面を決定した。その結果、非整合CDW相において明確な電子ポケットを観測し、詳しい温度変化から、この電子ポケットはCDW状態のバンドの折り返しで説明出来る事を見出した。この電子ポケットは超伝導相における唯一のブェルミ面であり、ドープ量を変えて非整合CDW周期を消失させると、フェルミ準位上の電子状態密度も同時に消失してMottもしくはAnderson絶縁体への転移することを見出した。この事から、Fe_xTaS_2における超伝導は、非整合CDW秩序と共存していると結論した。電子相関に起因した様々な新機能物性を示す遷移金属化合物KFeAgTe_2および1T-TaS_2について、光電子分光を用いて超伝導、CDW、金属絶縁体転移に関する様々な知見を得る事ができた。精密なドープ量制御により多様な電子相と電子構造の関係を見出すことに成功したが、これはAng氏の注意深い試料育成技術に依るところが大きい。とりわけ1T-TaS_2についてはCDW秩序と超伝導は競合により空間的に分離して発現するという従来の考えに対して、詳しい電子状態の研究から空間的な分離は存在せず両者は共存したものである事を見出したのは、超伝導機構を考える上でも重要な知見であると考えられる。この主張が受け入れられ、物理分野の最大の権威誌であるPhysical ReviewLetters誌で論文を発表することができた。以上の事から、本研究は概ね順調に進展したと結論する。表面準備の方法が確立していない、もしくは表面状態自体に問題があり、これまで角度分解光電子分光による電子構造研究が困難であった層状3d遷移金属化合物について、光電子分光装置と直結した作成真空槽insituで試料を育成するために、パルスレーザー薄膜作成装置の立ち上げを行った。この装置を用い、ハーフメタル強磁性や金属絶縁体転移等の特異物性を示すマンガン酸化物の単結晶薄膜の作成を行った。AFMで構造を評価した結果、原子レベルにまで平坦化した結晶表面状態が得られている事が分かった。更に物性測定により、薄膜試料が報告されているバルク試料と同様の物性を示す事が分かった。育成に用いた基板の絶縁性により、光電子分光実験の際に試料がチャージアップするという問題があったが、薄膜試料の電気コンタクトを改良した結果、角度分解光電子分光により明確なフェルミ面を得る事ができた。装置開発や試料育成と並行して、超伝導とCDWの共存/競合が議論されている層状遷移金属カルコゲナイド物質2H-TaS_2にNiをドープした試料ついて、高分解能角度分解光電子分光実験を行った。その結果、バンド構造とフェルミ面を明確に観測し、そのNiドープ依存性の決定に成功した。T_<CDW>=78KのCDW転移を示す母物質2H-TaS_2においては、Γ点に2枚のホール面、K点に2枚の電子面を観測した。これらのフェルミ面はNiをドープしたNi_<0.04>TaS_2およびNi_<0.08>TaS_2において増大するが、CDWの起源の一つとされているsaddle型のバンド構造に大きな変化は見出されなかった。2H-TaS_2にNiをわずかにドープしたNi_xTaS_2ではT_<CDW>は急激に減少してCDW秩序が消失することから、2H-TaS_2のCDW転移は、saddle型のバンド構造によるパイエルス不安定性が起源ではないと結論した。また、超伝導を発現するNi_<0.04>TaS_2(T_c4K)と、発現しないNi_<0.08>TaS_2(T_c0K)において、その違いを特徴付けるような明確な電子構造が観測されなかったことから、この物質の超伝導機構に迫るには、より高分解能の測定が必要になることが分かった。大気中では不安定で取扱いの困難な遷移金属化合物試料を、保管場所からその品質を維持して実験するために、Arなどの不活性ガス雰囲気から高分解能光電子分光装置の超高真空槽に、試料を大気にさらすこと無く移送できる試料トランスファーシステムの設計と製作を行った。

また、昨年度から引き続き、パルスレーザー薄膜堆積装置を用いた酸化物単結晶薄膜の育成を行った。本年度は、東日本大震災に加え、青葉山地区から片平地区への装置移設もあったため、まず、パルスレーザー装置の再立ち上げと、装置調整を行い、装置の標準的な試料として作成しているマンガン酸化物(La,Sr)MnO_3薄膜の作成を行い、装置が以前と同じ性能を達していることを確認した。装置開発や復旧作業と並行して、鉄系高温超伝導体の母物質の基底状態を解明する目的で、KFeAgTe_2について高分解能角度分解光電子分光実験を行った。類型物質のK_xFe_<2-y>Se_2ではT_c=30Kの超伝導が報告されているが、Fe欠陥が入り易いという問題がある。基底状態における絶縁性の議論から、そのような不確定要素を除くために、より純良な単結晶を得ることのできるKFeAgTe_2について詳しい実験を行った。電気抵抗測定により絶縁性を確認した試料について高分解能角度分解光電子分光実験を行い、KFeAgTe_2のバンド構造を決定した。光電子放出によるチャージアップ効果なども考慮して、フェルミ準位近傍の電子状態についてより精密に測定した結果、KFeAgTe_2の電子構造は占有側で0.5eVのギャップを持つ絶縁体であると結論した。LDA計算ではFe3dによる磁気秩序構造によらずに金属的な電子構造を予見していることから、KFeAgTe_2はバンド絶縁体ではないことが分かった。以上の結果から、KFeAgTe_2の基底状態は反強磁性絶縁体であり、他の大多数の鉄系超伝導体の母物質で見られる反強磁性金属的な基底状態とは大きく異なるものである事を見出した。昨年度に引き続き、鉄系高温超伝導体の高分解能角度分解光電子分光実験を行った。昨年度の研究によりKFeAgTe_2の電子構造は占有側で0.5eVのギャップを持つ絶縁体であると結論した。これは、大多数の鉄系高温超伝導体よりも、むしろ銅酸化物高温超伝導体の母物質に近い電子状態であることから、KFeAgTe_2の絶縁化機構は、高温超伝導の本質的な理解を進める可能性がある。この点をあきらかにするため、放射光施設において高分解能角度分解光電子分光事件実験を行い、励起光依存性からKFeAgTe_2や類似物質の電子構造の3次元性を決定し、絶縁体領域の電子構造の精密な決定を行った。現在、投稿した論文の査読結果に対して論文を修正中である。鉄系超伝導体と並行して、一つの物質でCDWと超伝導を示す3d層状遷移金属化合物MドープTaS_2(M=Ni,Fe)の高分解能角度分解光電子分光実験を行った。この物質の電子構造の詳しいドープ量依存性を調べるため、M=Feの試料について10種類以上のドープ量を変化させた大型単結晶を育成して、バンド構造とフェルミ面を決定した。その結果、非整合CDW相において明確な電子ポケットを観測し、詳しい温度変化から、この電子ポケットはCDW状態のバンドの折り返しで説明出来る事を見出した。この電子ポケットは超伝導相における唯一のブェルミ面であり、ドープ量を変えて非整合CDW周期を消失させると、フェルミ準位上の電子状態密度も同時に消失してMottもしくはAnderson絶縁体への転移することを見出した。この事から、Fe_xTaS_2における超伝導は、非整合CDW秩序と共存していると結論した。
レム睡眠行動異常症の軽度運動機能障害に着目した神経変性疾患の早期診断法開発

レム睡眠行動異常症はパーキンソン病やレビー小体型認知症を合併することがあります。とくに軽度運動機能障害は両疾患のハイリスク因子と報告されています。申請者は磁気型センサーを用いて母指と示指をタッピングする運動を詳細に評価し、軽度運動機能障害を検出する方法を見出しました。さらに軽度運動機能障害がある場合、脳の中の黒質と線条体をつなぐ神経や感覚運動に関連する領域のネットワークが変化していることも明らかにしました。本研究ではそれらの変化が今後どのように推移していくのかを探索し、指タッピング運動に基づき検出した軽度運動機能障害の意義を明らかにします。将来的には病気の早期発見に結びつけたいと考えています。
中枢性低酸素換気応答機構の全容解明

体内酸素レベルの恒常性を維持することは、ヒトを含めた哺乳類の生命維持に不可欠である。この体内の酸素レベルの恒常性維持には、呼吸による調節、特に生体が低酸素状態になった時の呼吸増強応答(低酸素換気応答)が、最も重要な役割を果たしている。ここで、低酸素換気応答の機序について、従来は、末梢化学受容体が体内で唯一の低酸素受容体であると考えられていた。しかし、研究代表者は、脳内低酸素受容体の存在を想定し、以下の仮説を提唱した。(1)末梢化学受容体とは別に、脳内(視床下部や延髄)にも低酸素に応答して換気増強応答を惹起する低酸素受容体が存在している。(2)その低酸素センサー細胞は、ニューロンand/orアストロサイトである。(3)低酸素センサー細胞における低酸素感受は、TRPA1をはじめとするTRPチャネルの開口や、カリウムチャネルの閉鎖による。本研究では、この仮説を検証し、中枢性低酸素換気応答機構の全容を解明することを目的とし、以下の実験を実施した。(1) in vitro摘出脳幹脊髄標本を用いた解析:末梢化学受容体を有さない摘出脳幹脊髄標本を用い、灌流液の酸素レベルを下げた際の呼吸出力応答を記録することにより、低酸素呼吸応答を解析した。そのうえで延髄断面における低酸素に対する細胞応答をカルシウムイメージングにより解析した。それにより低酸素呼吸応答は、ニューロンおよびアストロサイトによることを明らかにした。次いで、TRPチャネル、特にTRPA1に注目し、その阻害剤による低酸素呼吸応答の抑制を認め、低酸素センサーチャネルとしてTRPA1が重要であることを示した。(2) in vivo覚醒マウスを用いた解析:アストロサイトの活性化阻害剤であるarundic acidを成熟マウスに投与し、低酸素換気応答の抑制効果を検証して、低酸素換気応答におけるアストロサイトの関与を証明した。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。低酸素換気応答の機序について、従来、末梢化学受容体が唯一の低酸素受容体であると考えられていた。すなわち、生体が低酸素に曝露すると、頸動脈小体などの末梢化学受容体がその情報を感知し、そこからの求心性インパルスが増加し、延髄孤束核を介し下部脳幹部の呼吸神経回路網の活動を増強させて呼吸神経出力が増大し、換気量が増加すると考えられていた。しかし、末梢化学受容体を持たないin vitroの摘出脳幹脊髄標本においても、また、末梢化学受容体からの求心性神経を切断した動物においても覚醒時には、比較的弱い低酸素負荷は呼吸増強性応答を惹起することが知られている。そこで、研究代表者は、脳内低酸素受容体の存在を想定し、以下の仮説を提唱した。(1)末梢化学受容体とは別に、脳内にも換気増強応答を惹起する低酸素受容体が存在している。(3)低酸素センサー細胞における低酸素感受は、各種のイオンチャネルの開閉による。本研究では、これらの仮説の妥当性を実験的に検証することにより、中枢性低酸素換気応答機構の全容を解明することを目的とした。本年度はまず、in vitro摘出脳幹脊髄

標本を用いた解析を行った。すなわち、末梢化学受容体を有さないin vitro摘出脳幹脊髄標本を用い、吸息性神経出力を記録しつつ、灌流液の酸素レベルを下げた際の呼吸出力応答を記録して低酸素呼吸応答を解析した。そのうえで、標本各部を切除し、それによる低酸素呼吸応答の変化度より、低酸素受容体は主に延髄に存在することを見いだした。本研究は、中枢性低酸素換気応答機構の全容を解明しようという壮大なものであるが、初年度である本年度はまず、低酸素換気応答に関わる低酸素センサー機構が延髄に存在するということを明らかにした。これは研究の土台となるとなる最も重要なもので、研究の進捗状況は概ね予定通りであるので、研究は順調に進展していると言える。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。今後、研究計画申請書に沿って、研究を進めていく予定である。特にin vitroでのカルシウムイメージング実験、in vivo動物での薬理実験に重点を置きつつ、研究を進めていく予定である。
Ia型超新星の多様性の起源とダークエネルギーの状態方程式の探求

高赤方偏移のIa型超新星を使って、宇宙論パラメータを決める場合、Ia型超新星の絶対的明るさを高い精度で知る必要がある。現在は、近傍のIa型超新星の光度曲線の巾と絶対的明るさの関係を適用している。しかしながら、ダークエネルギーの状態方程式を赤方偏移の関数として求める場合、Ia型超新星が進化していないか、すなわち、上記の光度曲線と絶対的明るさの関係自体が赤方偏移の関数として変化していないか、という重要な疑問が残る。本研究では、この疑問を解くカギとして、Ia型超新星の多様性の起源を解明することを目的とした。そのために、白色綾星と主系列星ないしは赤色巨星のペアからなる連星系の進化にどのような多様性が生じるかを追跡した。着目したのは、白色倭星の回転である。遠心力が効くと、Chandrasekhar limitの質量が増加する。実際の連星系では、特殊な場合、すなわち金属量の少ない銀河系で作られた白色綾星の系がSuper-Chandra Massを持った系に進化しうることがわかった。このような質量の大きい白色倭星の爆発がSuper-Chandra超新星と呼ばれる特に明るい超新星となる。回転する白色矮星は別の効果ももたらす。質量降着がストップした後、次第に回転がおさまってから爆発が起こるケースもあるということである。この遅れが大きいと、爆発した時には、相手の星がヘリウムの白色綾星になっていて爆発後に観測されない、という場合もあることを初めて示した。特に明るい超新星の発生頻度は高くないので、宇宙論パラメータを決める議論への影響は大きくはない。Ia型超新星の多様性の起源に直結していると思われるSuper-Chandra超新星の理論的モデルを構築するにあたって、国内の広島大学やインドのヒマラヤ天文台における観測的な研究グループとの共同研究の体制が非常に効果的にとれたことである。詳細なカラーの比較により、モデルへの強い制約が得られた。そのために、まず、Super-Chandra超新星と呼ばれる超新星の性質・起源の解明を進めた。この超新星の理論的モデルとして、Super-Chandrasekhar limitの質量を持つ白色矮星の爆発モデルを構築し、その光度曲線、カラー曲線を計算した。モデルのパラメータとして、白色矮星の質量、爆発のエネルギーをとり、それらにconsistentな元素合成が行われると設定した。計算された光度曲線および表面の膨張速度とを観測と比較した。観測例として、広島大学で詳しい観測のなされたSN2009dcを取り上げた。最も良く観測を説明できるのは、白色矮星の質量が太陽の2.4-2.8倍という結果が得られた。確かに、この超新星はSuper-Chandra Supernovaだったのである。Super-Chandrasekhar massの白色矮星が形成される進化過程の理論的なモデルに重要な制約があることがわかった。それは、母銀河の金属量が小さく、質量の大きな白色矮星を生み出すことが必要だということである。
機能生体材料としての天然高分子ゲルの膨潤/収縮挙動と物質動態の定量的解析

生体由来の高分子のゲルが膨潤・収縮する現象を利用して、薬物等を必要に応じて吸収、放出させる機能を生体材料に付与する研究を行った。水晶発振子マイクロバランスという分析方法を主体に、固体表面に形成されたコラーゲン(生体高分子の一種)のゲルがpHなどの環境の変化によってねらい通りに膨潤・収縮することを明らかにした。また、中性pHでゲルに抗菌物質を取り込ませた後、pHを酸性に変化させて放出させることに成功した。1.QCM-Dによるタンパク質吸着層の解析(→論文発表)高分子ゲルの膨潤/収縮に伴うゲルの密度、硬さの変化を測定する手段としてQCM-Dを利用した。課題遂行最初の段階として、硬さに関係する形状が異なるタンパク質の吸着層の性質を調べた。繊維状のコラーゲンでは吸着平衡到達に長時間を要し、多量の吸着が起こること、吸着層は非常に軟らかいことが明らかになった。これに対し、コンパクトな球状のリゾチームは添加直後に吸着平衡に達し、吸着層は硬いこと、酸化物表面に対しては静電結合することが示された。また、フィッティング解析から吸着層は単分子の厚さであると見積もられた。これらの結果を踏まえ、2年次には(1)多糖、合成高分子の吸着挙動、(2)環境変化に応答した吸着高分子層のレオロジー物性の変化、(3)環境変化に応答した吸着高分子層での物質取り込みと放出を、QCM-Dにより調べる計画である。2.複合ゲルの調製応用性を考慮して既存の腱コラーゲンをゲル材料のベースにすることを企図したが、不溶性で細片状であるため、そのままでは特定の形態をもつ一塊の材料とはならない。そこで、腱コラーゲンと親和性の高い粘稠な高分子溶液をバインダー(マトリックス)として加えた複合ゲルの作製に取り組んだ。バインダー高分子としては生体親和性の高いゼラチンとヒアルロン酸を選択し、これらの粘性の温度依存性を詳細に検討した。2年次には(1)外部環境因子(pH、温度など)の変化で大きな膨潤/収縮を示すNIPAMなどの合成高分子を主成分高分子に加えた複合ゲルで、添加量と膨潤/収縮能の関係を検討する、(2)複合ゲルの膨潤/収縮挙動に伴うモデルドラッグ(色素)の取り込み/放出挙動を、光学的手法で調べる計画である。1.pH変化による吸着物質の放出金表面のQCM-Dセンサー上にコラーゲン吸着層を形成させ、中性pHでリゾチームを添加すると、リゾチームはコラーゲン層上に吸着することがQCM-D測定から確かめられた。この状態でpHを酸性に変化させると、吸着していたリゾチームが脱離することも示された。この結果は、コラーゲンを基材として環境のpH変化に呼応してリゾチームなど塩基性の抗菌物質を取り込み、放出する、制御可能な生体材料の設計に応用できると考えられる。2.象牙質表面をモデル化したセンサーの作製と評価アパタイト表面を有する市販のQCM-Dセンサーにコラーゲンを吸着させ、アパタイトとコラーゲンの双方を表面に持つ複合センサーを、象牙質表面モデルとして調製することを試みた。QCM-D測定によるコラーゲンの吸着過程の観察および吸着層の粘弾性解析から、アパタイトセンサー上でコラーゲンは多層吸着していることが示唆された。また、SEM観察により、アパタイトセンサー表面にコラーゲンが離散的、かつ凝集的に吸着していることが確かめられた。この吸着状態は、センサー表面を単分子層で覆う球状タンパク質のリゾチームとは著しく異なるものであった。吸着コラーゲンは媒質交換程度の通常の洗浄ではセンサーから脱離せず、コラーゲンの吸着した水晶発振子センサーは一昼夜以上安定に発振を続けたことから、この状態をアパタイト/コラーゲン複合センサーとして利用できる見通しが立った。3.当年度に計画していた、分光法によるコラーゲンゲルからの色素の放出の実験は、進行が遅れ明確な結果を得るに至っていない。今後も引き続き遂行していく課題となった。
散乱媒質透過光における偏光保存フォトンを利用した小型光CT装置の試作研究

偏光保存フォトンを利用した小型光CT装置の試作のために基礎実験の結果をもとに、設計を行った。小型光学ボードの上に、半導体レーザー、位相変調器、試料移動ステージ、検知器などを配置し、ロックインアンプ、電源を小型のラックに収めた。ブックパソコンを用いて、ステージやロックインアンプのゲインの制御、データー処理、画像再構成、表示を一貫して行えるようにした。実験によって-110dBまでの散乱媒質の濃度範囲で散乱光成分を抑制できることが示された。試作した装置について次の2つの応用を検討した。(1)果実の品質評価装置試料としてピーマンや蜜柑(直径8cm程度)を用い、投影データから画像再構成を行った。得られた光断層画像では、房や芯などの存在を見ることが出来た。光CTの特長は、分光学的情報から各成分の2次元分布が得られるところにある。果実成分として水分、糖分、クロロフィルAを考え、それぞれの特性吸収波長に合わせた3種類の半導体レーザーを用いて、光CT画像を再構成した。実験の結果、異なる濃淡分布の画像が観測され、成分ごとの2次元分布が得られる可能性が示された。(2)食品中の異物センサーX線は食品などにおける金属片の検出に極めて有効であるが、プラスチック片などに対しては適用することができない。そこで本装置の異物センサーとしての実験を行った。試料として、市販の発酵乳の中に、異物として白いプラスチックの筒を入れたものを用いた。得られた光CT画像には、はっきりと異物の存在が現れており、本装置の有効性が示された。本装置の測定の基本原理は準直進光抽出にあり、試料の吸収だけでなく、屈性率勾配の影響も受けやすい。これは、画像における吸収の定量性ということでは問題であるが、異物検出などの応用おいては積極的に利用できるものと考えられる。偏光保存フォントを利用した小型光CT装置の試作のために、今までの基礎実験の成果をもとに、光学系,信号処理系の設計を行った。光学ブレッドボ-トの上に,位相変調器,試料移動ステージ,検知器などを配置し,ロックインアンプ,パソコン,電源を小型のラックの中に納め,全体として約40×90×100cm^3のコンパクトな装置を作製した。試作装置の性能評価のために、Intralipid 10%水溶液を散乱媒質として用い、ランバート・ベール則の成立範囲を調べた。その結果,CTアルゴリズムを0-110dBの広いレンジで適用できることが分かった。試作装置の応用として、まず、異物センサーを考えた。直径約50mmの半透明容器に入った発酵乳の中に,異物として直径3mmのプラスチック製の筒を置き,投影データを取得し,容器全体のCT画像を再構成した。異物の存在をはっきり識別できるCT画像を得ることができた。次に,試作装置の果実の評価装置としての応用を考えた。まず,果実の糖成分の近赤外域における吸収スペクトルを測定した。糖の吸収は水の吸収に比べて小さいが,波長特性を利用すれば水の吸収分布との分離が可能であることが分かった。そこで,直径10mmの領域だけをしょ糖濃度10%とした直径60mmの円柱状の寒天を実験用モデルとしてを作製し,糖の吸収波長(0.91μm)に合った半導体レーザーを光源として実験を行った。肉眼では全く一様と見える試料であるが,CT画像では糖濃度の違いによる領域を判別することができた。さらに,実際の試料として直径約80mmの蜜柑を用いてCT画像の測定を行った。内部の房構造,芯などの組織構造を見ることができた。

1.撮影データ取得プログラム、再構成プログラムの改良撮影データ取得プログラムを新たに作成し、同じパソコンで一貫してデータ取得と画像再構成が行えるようにした。また、画像再構成プログラムの改良も行い、画像表示の調整がより簡単に、細かく行えるようにした。2.撮影データ取得装置の改良撮影データ取得装置の光学ボードの上に、さらにコンパクトに組み直した。試料から受光部分を金属板で覆い、遮光と電気的なシールドをより完全なものにした。信号取得、データ処理用パソコンをブック型に代え、信号処理部分をより小型化した。3.装置の応用実験3-1果実成分の2次元分布の測定本装置の重要な応用の例として果実の評価装置がある。果実成分の2次元分布を得るためには、特性吸収スペクトルが必要であり、まず、水、糖(ブドウ糖、しょ糖、果糖)の吸収特性を測定した。水分の吸収はブロードであり、糖は910nm付近にピークをもつが水の吸収に比べると極めて弱い。また、実際の果実では、クロロフィルAによると思われる吸収のピークが670nm付近に観測された。この吸収は、果実の熟成度と関係があり、評価に使えるものと考えた。これらの結果から、光源として用いる半導体レーザーとして910nm、670nm、さらに、水の吸収のみが存在する波長として790nmの3種類のものを購入し、切り替えるようにした。蜜柑を試料として光CT画像を測定し、3種類の波長による画像の違いを確認した。3-2食品における異物の測定本装置の食品などにおける異物センサーとしての応用を検討するための実験を行った。試料として、市販の発酵乳の中に、異物として白いプラスティックの筒を入れたものを用いた。本装置を用いて光CT画像を測定したところ、プラスティックの筒の存在をはっきり確認することができた。
非定常に噴流を用いた非定常燃機構の解明

非定常噴流・噴霧燃焼においては、その混合気形成過程が燃焼に大きな影響を及ぼす。そこで、非定常気体噴流を用いてその混合気形成過程について実験的研究を行った。実験は、静止大気中に気体を一定噴射圧力で約20ms噴射し、それにより生じる非定常気体噴流中の濃度および圧力の時間経過を求めた。測定値の処理に際しては、噴流中に生ずる乱流の影響を考慮してアンサンブル統計処理を行なった。アンサンブル統計処理に際しては、噴流と周囲気体との境界位置の変動をも考慮した条件付き統計処理と(通常の)無条件統計処理とを行なった。この結果、噴流外縁では噴流と周囲気体との境界位置変動のため条件付き平均濃度は無条件平均濃度と比較して高くなることわかった。また衝突非定常気体噴流においては、噴流先端に向かうにつれ無条件平均濃度は滑らかに減少するが、条件付き平均濃度は先端付近で一旦増加してから減少する。濃度標準偏差に関しては、噴流先端部においては無条件濃度標準偏差と比較して条件付き標準偏差は極めて低い。このことは、噴流先端では、大規模渦による周囲気体の噴流内への取り込みが行なわれているが混合気塊と流入空気との乱流混合はほとんど行なわれていないことを意味する。また、無条件平均濃度は静圧がもっとも低い部分で高くなることなどがわかった。非定常噴流においては、定非噴流と異なり噴流先端を有するが、この噴流先端の混合気形成は定常噴流とは異なる。この噴流先端では、大規模渦による周囲気体の噴流内への取り込みが行なわれているが混合気塊と流入空気との混合はほとんど行なわない。
鮭鱒類の魚類動物福祉に関する行動学的研究

二年目の実験計画は、動物福祉五原則中の三原則に関係した実験である(原則(3)「痛み・損傷・病気からの解放」、原則(4)「異常行動からの解放」、原則(5)「恐怖、苦痛からの解放」)。原則(1)&(2)は昨年度に実施済みである。本年度の初回実験では、小サイズのニジマス個体群に大サイズの個体を導入し、小個体群の自発摂餌の促進と個体間の攻撃回数を減弱させることを試みた。実験は、1)小個体7尾のみの水槽(3水槽)、2)小個体7尾に大個体1尾を加えた水槽(3水槽)で比較した。小個体群と大個体の体重は、それぞれ234.8±21.5g、665.3±68.4gであった。現在、データ解析中であるが、初期観察では、大個体が存在すると小個体群の自発摂餌を促進し、ヒレの損傷減少が助長される(原則(3))ことが分かった。また、個体間での攻撃回数減少も認められたことから、大個体の存在は小個体群の正常行動発現(原則(4))や攻撃に伴うストレス緩和効果(原則(5))があると考えられる。二回目実験では、自発摂餌導入が容易なニジマスと困難なアマゴを用いた混養実験を行い、自発摂餌と動物福祉の両面の改善実験を行った。実験は、ニジマスのみ16尾3水槽(実験群I)、アマゴのみ16尾3水槽(実験群II)、そしてニジマスとアマゴが8尾ずつの3水槽(実験群III:混養群)で行った。ニジマスの初期体重は、15.9±2.4g,アマゴは14:9±2.8gであった。その結果、実験群I・IIIの自発摂餌はIIよりも有意に高いことから、ニジマスは自発摂餌導入困難なアマゴの空腹を解消することが分かった。一方、攻撃行動回数とヒレ損傷に関しては、3実験群間で有意差は認められなかった。一方、実験群Iには強力な優占魚が出現する水槽があったが、実験群IIIには認められないことから、混養は魚類の動物福祉においても効果が高い可能性(原則(4)、(5))が示唆された。1.「空腹からの解放」実験自発摂餌式給餌法を用いた魚類飼育では、魚が自らスイッチを起動して摂餌するため、機械式給餌法に比して群れ全体の食欲は満たされるものの、スイッチ起動回数が少ない魚種は導入が困難である。そこで、スイッチ起動回数が多い魚種と混養することにより、導入困難な魚種の摂餌量を改善し、動物福祉五原則の「空腹からの解放」を図るための実験を行った。本実験では、自発摂餌に適しているニジマス100尾(体重51.9±21.2g、体長16.0±7.7cm)と、スイッチ起動の少ないイワナ100尾(体重62.7±19.6g、体長18.0±5.9cm)を用いて混養実験を行った。実験群は、ニジマスのみ20尾からなるI群(280L実験水槽3基)、イワナのみ20尾からなるII群(実験水槽3基)、ニジマスとイワナ各10尾ずつからなるIII群(混養実験水槽4基)とし、LD12:12、水温15°Cのもとで実験した。その結果、イワナのみのII群はほとんど自発摂餌が行われず、摂餌量が極端に少なかった。一方、ニジマスのみのI群と両魚種混養のIII群の摂餌量はII群に対して有意に多かった。しかし、I群とIII群間で摂餌量に有意差は認められなかった。II群のニジマス数はI群のニジフスの半数であるが、I群とII群間で摂餌量に有意差が認められないことから、イワナはニジマスとの混養により「空腹からの解放」が行われていることが明らかになった。2.「不快からの解放」実験飼育環境を改善することにより、飼育魚の快適性増加のための実験を行う。現有の飼育容積可変型水槽を用いて、飼育魚に接触せずに水槽容積を変更することにより、自発摂餌活動を指標にした「不快からの解放」実験を行う。本実験は現在進行中であり、実験はまだ完了していない。

また、個体間での攻撃回数減少も認められたことから、大個体の存在は小個体群の正常行動発現(原則(4))や攻撃に伴うストレス緩和効果(原則(5))があると考えられる。二回目実験では、自発摂餌導入が容易なニジマスと困難なアマゴを用いた混養実験を行い、自発摂餌と動物福祉の両面の改善実験を行った。実験は、ニジマスのみ16尾3水槽(実験群I)、アマゴのみ16尾3水槽(実験群II)、そしてニジマスとアマゴが8尾ずつの3水槽(実験群III:混養群)で行った。ニジマスの初期体重は、15.9±2.4g,アマゴは14:9±2.8gであった。その結果、実験群I・IIIの自発摂餌はIIよりも有意に高いことから、ニジマスは自発摂餌導入困難なアマゴの空腹を解消することが分かった。一方、攻撃行動回数とヒレ損傷に関しては、3実験群間で有意差は認められなかった。一方、実験群Iには強力な優占魚が出現する水槽があったが、実験群IIIには認められないことから、混養は魚類の動物福祉においても効果が高い可能性(原則(4)、(5))が示唆された。
外乱に対する上肢・下肢の応答に基づく高齢者の転倒メカニズムの解明

歩行などの動作中に予期せぬ外乱が加わった際に,動作を安定に保ち転倒を防ぐには,視覚による外乱の認識と,それに応じた四肢の運動計画の反射的かつ適切な調整が必要となる.予期せぬ外乱が生じた際に,それに対して素早くかつ正確に動作を修正する能力は,転倒予防の観点から極めて重要な能力である.本研究では,予期せぬ視覚ターゲットの移動(外乱)に対する下肢の軌道修正メカニズムを,反応能力と姿勢の安定性の両面から明らかにする事を目的とした.実験では,健康な若年者,高齢者および転倒経験のある高齢者を対象とし,視覚ターゲットに対するステップ動作を要求した.ステップ動作開始時に,ランダムで左右方向にターゲットが移動し,ターゲットに対して素早く正確にステップを行う事を被験者に要求した.視覚ターゲットは被験者前方に設置した超短焦点プロジェクタを用いて床面に投影し,3次元モーションキャプチャ装置により身体動作の運動学データを,足元のフォースプレートにより動作中の床反力を計測した.実験の結果,若年者では外乱に対する反応が早く,ステップ動作も早い一方で,姿勢は他の被験者と比較して不安定であり,動作も正確ではなかった.これに対し高齢者では,外乱に対する反応およびステップ動作は遅いものの,その動作は正確で姿勢も安定していた.これは転倒経験のある高齢者でより顕著であり,バランス機能の低下した高齢者では動作の安定性および正確性を重視した,より保守的な動作戦略をとる事が示唆された.これらの結果は,高齢者の転倒メカニズムに対して知覚運動制御の観点から新たな知見を与えるものである.得られた知見は,高齢者のバランス機能の向上と転倒予防を目的とした効果的な訓練手法の確立につながる.26年度が最終年度であるため、記入しない。26年度が最終年度であるため、記入しない。
抗精神病薬が認知機能に与える影響とHDAC2の役割

以前の研究から非定型抗精神病薬クロザピンの慢性投与が認知機能を障害すること、前頭前皮質(PFC)のスパイン数減少を引き起こすことが明らかとなっている。さらにそれら異常はHDAC2ノックアウトマウスで消失することからクロザピン慢性投与が、認知機能やスパインに与える影響はHDAC2依存的であることが既に分かっていた。そこで平成27年度は、クロマチン免疫沈降(ChIP)法を用いてクロザピン慢性投与によるスパイン数減少がHDAC2を介するエピジェネティック制御に起因しているか調べた。そのためにクロザピンの慢性投与後、野生型マウスのPFCを用いて抗HDAC2抗体によるChIPを行った。その結果、クロザピン投与によってNMDA受容体などスパイン関連遺伝子のプロモーター上へのHDAC2結合が増加することがわかった。さらにそれら遺伝子のmRNA発現を調べたころ、クロザピン慢性処置による発現低下が認められた。さらに以前の研究からクロザピン慢性投与によってNF-kBシグナル経路の活性化およびHDAC2発現の増加を見出している。そこで平成27年度は、NF-kBシグナルの活性化がHDAC2発現に与える影響を調べた。NF-kBの活性化を誘発するためにアデノ随伴ウィルスを用いて活性型IKKをPFCに遺伝子導入し、HDAC2の発現を調べたところ、活性型IKKの導入によってNF-kBの核内移行が進み、HDAC2発現の増加が認められた。以上の結果より、クロザピン処置により誘導されるNF-kB活性化がHDAC2の転写を促進し、それによりスパイン関連遺伝子プロモーターのヒストン脱アセチル化が進むことでスパイン関連遺伝子の転写抑制およびスパイン数の減少が引き起こされていると考えられる。27年度が最終年度であるため、記入しない。
感染細胞のインターフェロン感受性を抑制するB型肝炎ウイルス遺伝子亜領域の同定

「方法」B型肝炎ウイルス(HBV)遺伝子を制限酵素で、X領域とS領域を含む亜領域ゲノムに切断後、ベクターにpHD2Lを使用して再構築した。X領域ゲノムを含むプラズミッドをpHD25MX、C領域ゲノムを含むプラズミッドをpHD2MC、S領域ゲノムを含むプラズミッドをpHD12MSとした。トランスフェクション(Tr)に使用した細胞はchang細胞と、HuH-6細胞である。Trにはリン酸カルシュウムを使用し、ハイグロマイシンBで培養した。pHD25MXpHD12MC、およびpHD12MSでTrに成功した細胞を、組替型インターフェロン(IFN)αで培養後β2ミクログロブリン(β2MG)を測定した。B^2MGはELISA法で2'+5'oligoadenylate synthetase(2-SAS)は宗川らの方法で行った。
古細菌のエネルギ-転換系

本研究計画がスタ-トする時点において、古細菌の進化系統上の位置やエネルギ-代謝にかかわる酵素系について多くの疑問があり、国際的に激しい論爭がくりかえされていた。本研究は、そのすべてを明らかにしたわけではなく、なおいくつかの疑問点が残されたが、かなりの疑問を氷解し得た。今回の国際学術研究は極めて満足すべき成果を挙げ、成功裡に終了した。疑問点の第一は、ATP合成にかかわるATPア-ゼに関するもので、古細菌にはPCCD感受性をもったF_0ーF_1型ATPア-ゼが見つからないという問題であった。この点は、日本側でATPア-ゼ遺伝子のクロ-ニングに成功したこと、アメリカ側が好塩性古細菌の膜ATPア-ゼの単離・精製に成功したことと、双方の密な情報交換により、高等生物の液胞など単膜系細胞器官に存在する膜ATPア-ゼに相同性の高いATPア-ゼが古細菌のエネルギ-代謝の鍵酵素であることが明らかとなった。引きつづいて古細菌ATPア-ゼとその遺伝子の構造が日米独各研究室において精力的に研究され、本研究計画遂行に伴い数多くの論文が発表され、多くの知見をもたらしたが、各研究室間の情報交換は研究の進捗に大いに寄与したと信んじている。第二の問題点は、末端酸化酵素やそこに至る電子伝達係に関するもので、日欧間に結果のくい違いが見られた。本研究計画に基いて共同実験を実施したことにより、実験方法、特に膜酵素可溶化法のノウハウを交換すること、また同一菌体を用いた研究を行うことでくい違いの一部は実験方法に起因し、一部は用いた菌株の違いによることが明らかとなった。この共同実験を通して、シトクロム系タンパク質の精製がすすみ、日米欧のいくつもの研究室でa型シトクロムの純化した標品が得られるようになった。ことに日本側からは、好酵好熱菌末端酸化酵素には二種あり、膜内には二通りの経路が存在するという新しい仮説が提案されるなど、波及性の高い成果が得られた。しかし、菌株のちがいは分類上の問題かとか、シトクロムC酸化活性を示すシトクロムaの眞の基質は何かなどいくつかの問題は、本研究期間内に解明されず今後の課題として残された。このほか、古細菌のフエレドキシンの単離・アミノ酸配列決定と結晶化、古細菌の染色体構造とエネルギ-代謝系遺伝子の分布、古細菌のポリアミン組成とその変化など、いくつかの点について日米欧間で協力関係または共同実験が持たれ、それぞれに成果が挙った。そのいくつかはすでに原著論文として公表されている。最後に、そして最も重要な成果は、これらの研究を総合して古細菌の進化系統上の位置について新たな提案を行うに至ったことである。古細菌は、その提案以来、進化系統上の位置について激しい論爭がくりかえされてきた。ことに、古細菌と呼ぶ界を設けることの是非、第二にこれを認めた場合、眞核細胞との進化的関係の2点が問題であった。本研究計画から得られた成果、ことにどの古細菌からも構造上の相同性の高いATPア-ゼが得られたことは、古細菌とよぶ界を設けることを強く支持した。第二は、ATPア-ゼの比較分子進化学的研究の結果などから、眞核生物は古細菌を宿主とする細胞への好気性細菌の共生進化に起源を発するとする仮説を提案するに至り、日米合同論文によりこの考えを発表したことである。この提案が刺激となって、塩基配列相同性を研究していたグル-プは有根系統樹の作成を試み、最近になって日米から相次いで有根系統樹が発表されたが、これらの結果は眞核細胞と古細菌の近縁性を示しており、われわれの仮説が支持されている。以上のように、本研究計画は予期以上の成果を収め、眞核生物の起源、古細菌電子伝達系についてそれぞれ新しい仮説の提唱をはじめ多くの成果を挙げた。しかし、なおいくつかの課題が残されたので、これらについては研究組織を再構築した上で新たな国際学術研究を申請したい。

本研究計画に基いて共同実験を実施したことにより、実験方法、特に膜酵素可溶化法のノウハウを交換すること、また同一菌体を用いた研究を行うことでくい違いの一部は実験方法に起因し、一部は用いた菌株の違いによることが明らかとなった。この共同実験を通して、シトクロム系タンパク質の精製がすすみ、日米欧のいくつもの研究室でa型シトクロムの純化した標品が得られるようになった。ことに日本側からは、好酵好熱菌末端酸化酵素には二種あり、膜内には二通りの経路が存在するという新しい仮説が提案されるなど、波及性の高い成果が得られた。しかし、菌株のちがいは分類上の問題かとか、シトクロムC酸化活性を示すシトクロムaの眞の基質は何かなどいくつかの問題は、本研究期間内に解明されず今後の課題として残された。このほか、古細菌のフエレドキシンの単離・アミノ酸配列決定と結晶化、古細菌の染色体構造とエネルギ-代謝系遺伝子の分布、古細菌のポリアミン組成とその変化など、いくつかの点について日米欧間で協力関係または共同実験が持たれ、それぞれに成果が挙った。そのいくつかはすでに原著論文として公表されている。最後に、そして最も重要な成果は、これらの研究を総合して古細菌の進化系統上の位置について新たな提案を行うに至ったことである。古細菌は、その提案以来、進化系統上の位置について激しい論爭がくりかえされてきた。ことに、古細菌と呼ぶ界を設けることの是非、第二にこれを認めた場合、眞核細胞との進化的関係の2点が問題であった。本研究計画から得られた成果、ことにどの古細菌からも構造上の相同性の高いATPア-ゼが得られたことは、古細菌とよぶ界を設けることを強く支持した。第二は、ATPア-ゼの比較分子進化学的研究の結果などから、眞核生物は古細菌を宿主とする細胞への好気性細菌の共生進化に起源を発するとする仮説を提案するに至り、日米合同論文によりこの考えを発表したことである。この提案が刺激となって、塩基配列相同性を研究していたグル-プは有根系統樹の作成を試み、最近になって日米から相次いで有根系統樹が発表されたが、これらの結果は眞核細胞と古細菌の近縁性を示しており、われわれの仮説が支持されている。以上のように、本研究計画は予期以上の成果を収め、眞核生物の起源、古細菌電子伝達系についてそれぞれ新しい仮説の提唱をはじめ多くの成果を挙げた。しかし、なおいくつかの課題が残されたので、これらについては研究組織を再構築した上で新たな国際学術研究を申請したい。