hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
自己相関関数に基づく文書主題と文書構造を考慮した文書検索手法の開発

2018年度は,従来からの研究成果を学術論文にまとめるとともに,あらたな研究の方向を定めることができた.まず,研究成果については,語の自己相関関数を計算することにより,英文テキスト中の語が動的相関を持つ語と動的相関を持たない語の2種類に大きく分類することが可能であること,およびテキスト中でより重要な役割を果たす動的相関を持つ語の重要度を測る指標を自己相関関数の計算結果から求めることができることの2点についてまとめて専門学術雑誌に投稿した.また,今後の研究の方向性としては,動的相関を持つ語の自己相関関数が,文の長さで測った場合に100文程度の長期記憶を持つ点について,文中における語の出現を支配する確率過程モデルを用いて考察を行った.その際に,Addtive Binary Markov Chainの方法論を援用し,語の出現確率の時系列(テキストに沿った各文においてその語が使用される確率値)を求めた結果,確率時系列はいくつかの有限個の値をとるように疑似的に離散化されていること,および同じ確率値は近接した文に出現しやすい傾向を示すことを明らかにした.さらに,このような確率時系列が出現する理由として,テキストの階層構造(章,節,副節,段落,文のような内部構造)を考慮すると,確率時系列データの上述の特徴を的確に再現できる確率過程モデルが構築できることが示された.今後は,こうした確率過程モデルが,語の出現確率の再帰的な再分配により構成されるフラクタル構造と密接な関連を持つ点を軸に,確率時系列データのフラクタル次元と文中における語の働きとの関係を明らかにしていきたいと考える.当初の予定では,語の重要度を測る指標(動的相関が全くないポアソン過程を仮定した場合の自己相関関数と動的相関を正確に記述できる拡張指数型関数により自己相関関数を記述した場合のそれぞれについてのベイズ情報基準量の差)を応用して,各種の英文テキストにおける語の重要度を測る指標の妥当性を検討する予定であった.また,提案した指標の有効性については,KleinbergのBrust Detectionアルゴリズムによる結果との比較により,ある程度実証されている.しかし,その指標を的確に応用するためには,より原理的になぜ提案指標が語の重要度を正確に記述可能なのかについての理解が不可欠であると考え,直接的な応用事例を提示する前に,原理的,理論的な側面をより精密化することを優先することとした.そのため,動的相関を示す語について,その語の出現を支配する確率過程の特徴を調べ,その特徴を正確に再現可能な確率過程モデルの構築に力を注いだ.動的相関を示す語の出現確率時系列データの特徴として,近似的に離散的な数個の確率値のみをとること,および確率値がほぼ同じ値の文が考える文書中で集中して出現することが判明した.現在こうした特徴を有する確率過程モデルを考案中であるが,こうした特徴を的確に再現可能なモデルを考案することで,語の重要度指標の妥当性がより明確に示されることになるはずである.前述の通り,語の重要度を表す指標の妥当性を検証するため,動的相関を示す語についてその語の出現を支配する確率過程モデルをまず構築する.現在までにある程度明らかになった結果として,語の出現確率時系列データの特徴を正確に再現するには,文書の階層構造を考慮した語の出現確率の再分配にもとづき,確率分布関数を確率時系列データに変換したものが有効であることが明らかとなった.この確率分布関数の構築方法は,統計的フラクタルの構成方法と同一であると解釈できるため,得られた語の出現確率を表す確率時系列データはフラクタル時系列であると考えることができる.現在,フラクタル時系列については,実際の株式市場時系列データ等を用いて盛んに研究が行われているが,動的相関を持つ語の出現確率時系列データがフラクタル時系列とみなせることは大変興味深い.今後は,最終的な目標である語の重要度を測る指標の確立とともに,全く新しい研究テーマである語の動的相関とフラクタル次元との関係を定量的に明らかにすることを新たな目標として加え,これまでに得られた知見を基にして効率的に研究を進めていく.H28年度は,英語で記述された本12冊(学術的な書籍,哲学書および古典的な小説など)をテキストデータとして使用し,それぞれの本中に50回以上出現する頻出語に対して自己相関関数(autocorrelation function:ACF)を計算し,それぞれのACFの特徴を調べた.その結果,(a)頻出語のACFが複数の文にまたがる動的な相関を持つ語と,他の文との相関を全く持たないものの2つのグループに大別されること,(b)前者のACFを記述する経験的な関数として拡張指数型関数が適切である一方,後者のACFは単純なステップダウン関数で記述できること,(c)後者のACFは語の出現を規定する確率過程としてポアソン点過程を仮定することで導出可能であることなどが明らかとなった.さらに上記結果を踏まえて,文書中での頻出語の重要度を測る指標として,拡張指数型自己相関数によりACFをフィッティングした時のベイズ情報基準量(Bayesian information criterion:BIC)と,ポアソン点過程型関数によりACFをフィッティングした時のBICとの差ΔBICが使用可能であることを明らかにした.ΔBICは,問題とする語の出現を文書中で規定する確率過程が,時間的にオーバーラップしていないすべての時間領域と一切相関を持たないポアソン点過程からどれだけずれているかを測る指標であり,文書中で問題としている語の重要性を測る端的な指標として応用可能であると考えられる.

ΔBIC以外に,ポアソン点過程からのずれを測る指標としてKleinburgのバースト検出アルゴリズムを援用し,そこから得られる語の重要性との一致を見たところ,両者は強い正の相関を示した.この結果からもΔBICの有用性が示された.研究実績の概要で述べた通り,ACFの計算方法の確立,ACFを記述するための経験的関数の確立,ベイズ情報基準量を用いた語の重要度を測る指標の確立など,研究開始当初想定していた課題のうち半分程度が,すでに原理的には解決された状況となっているため,研究の進捗状況としてはおおむね順調に進展していると評価できる.解決方法等が確立された上記各課題に対して,その精度を高めるという課題が残されているが,これに関しても原理的な困難はない.文書中に頻出する語の自己相関関数(ACF)に関して,長い文書範囲に渡って相関を示す語についての研究を進めた.長い文書範囲に渡って相関を示す語は,その文書にとって重要な概念を表現するために必要不可欠な語であり,その文書を特徴づける語として例えば文書検索において大切な役割を果たすことが予想される語である.H28年度までの研究で,頻出語には長い文書範囲に渡って相関を示す語と,語が出現した文の直後の文とさえ相関を示さない語の2つのグループに分けられることをすでに示した.また,相関を示さない語グループについては,その語の出現を規定する確率過程としてポアソン点過程を仮定すると,このグループに特徴的な自己相関関数の関数形が再現可能であることを明らかにした.こうした経緯を踏まえて,H29年度は長い文書範囲に渡って相関を示す語グループについて,その出現を規定する確率過程の性質を調べた.その結果,長い文書範囲に渡って相関を示す語グループについて,文中で考えている語が出現するか否かを記述する確率過程は,2つのベルヌイ分布の混合分布で記述できる可能性があることが明らかとなった.ここで考慮する2つのベルヌイ分布のうちの一つについては,その成功確率が考えている語の過去の文中での出現履歴を考慮したもので与えられる.どの程度の過去までさかのぼって履歴を考慮するかについては,WAIC(Widely Applicable Information Criterion)を用いて判断する手法が有効であることも明らかとなった.H29年度までの研究成果により,ACFの計算方法の確立,ACFを記述するための経験的関数の確立,ベイズ情報基準量を用いた語の重要度を測る指標の確立など,研究開始当初想定していた課題のうち半分程度が達成された.さらに,H28年度の研究過程で明らかとなった,文書中の頻出語の2つのグループのうち,他の文と相関を示さない語グループについては,その出現過程の確率過程モデルも明らかにした.加えて,長い文書範囲に渡って相関を示す語グループについても,その特徴的な文書中での出現パターンを再現可能な確率過程モデルが発見できた.現在の課題は,長い文書範囲に渡って相関を示す語について,本研究が提案する確率過程モデルがどの程度の適用範囲を持つのか(文書の種類,ジャンルなどを問わず適用できるか,現在のモデルを拡張したより一般的な状態空間モデルが必要となるかなど)を調べることである.この課題については,想定する確率過程モデルが含むパラメータ値を,実際の語出現パターンに適合するように推定するマルコフ連鎖モンテカルロ法の適用方法がH28年度中に確立できたため,原理的な困難はない.研究成果を論文化する作業が若干遅れているが,研究成果は着実に蓄積されている.
骨細胞のカルシウムの取り込みについて

矯正的歯牙移動に伴う骨リモデリングは、破骨細胞による骨吸収および骨芽細胞による骨形成によってなされている。しかし、成熟した骨組織中には、これら細胞の約10倍もの骨細胞が占めている。しかし、骨細胞は回りを硬組織にとり囲まれているため単離ができず、その機能については、いまだ明らかにされていない。最近、我々は、ニワトリ胚頭頂骨より非常に高純度で(95%)で、多量(1匹当たり10,000個)の骨細胞を単離することができた(Isolation Method of Osteoidosteocytes .J Bone Miner Res:S202.1993)。この骨細胞を用いて、骨リモデリングにおける骨細胞の役割を探っていくことは、意義のあることと思われる。【結果】骨リモデリング時に骨吸収側では、細胞外カルシウム濃度が生理的濃度の約20倍の40mMにも上昇することが報告されているが、この高濃度のカルシウムに骨細胞が応答し、骨細胞が骨代謝を調節するメカニズムついて検討を行うために以下の実験を行った。1)本学にあるACAS570WORK STATIONをもちいて、まず単離した骨細胞の細胞内カルシウムの変化を指標として、細胞外カルシウムに対する骨細胞の応答を観察した。その結果、骨細胞は細胞外液のカルシウムに濃度依存的に応答することがわかった。2)骨細胞内のカルシウムの上昇がどのような機序によってなされているかを検討するために、膜電位依存性カルシウムチャンネルアゴニストおよびアンタゴニストを用いて細胞内カルシウムの変動を追った。アゴニストであるBAY K8644は細胞内カルシウムを上昇することはなかった。また、アンタゴニストであるnicardipine,nifedipineは細胞外カルシウムによって惹起される細胞内カルシウムの上昇を抑制することができなかった。3)また、二価の陽イオンであるニッケルおよびカドミウムは、カルシウムによって惹起される骨細胞の反応と競合し、外液カルシウム非存在下でも単独に細胞内カルシウムを上昇することがわかった。これらのことから骨細胞は細胞外液にカルシウムチャンネル以外の経路を介して応答していることが示唆された。
血管内皮機能障害のシグナル解析と薬物治療法の研究

高血圧治療薬として使用され、冠動脈疾患ハイリスク患者の予後を改善することが証明されているテルミサルタンが、細胞内ミトコンドリア機能の亢進を介してヒト冠動脈内皮細胞を活性化させることを我々は確認した。ミトコンドリア機能の変化と血管内皮細胞の活性化との関連・機序を検討した結果、テルミサルタンはヒト冠動脈内皮細胞において、代謝をコントロールするマスターレギュレーターとして知られるAMPKを上方制御して血管内皮機能を改善させることが示唆された。動脈硬化モデルマウスであるKKAYマウスにテルミサルタンを投与することで血管内皮機能障害が改善することも確認できた。1血管内皮機能は心疾患患者の予後予測因子として注目されているが、血管内皮機能に介入する治療法は確立していない。我々は、ヒト冠動脈内皮細胞を賦活化させる薬剤のスクリーニングの結果、テルミサルタンが血管内皮細胞を活性化することを確認した。血管内皮細胞の賦活化現象としては、テルミサルタンがミトコンドリア機能を変化させ、細胞内NADH+レベルを上昇させた。テルミサルタンは、ヒト冠動脈内皮細胞において、H2O2ストレス負荷に対するapoptosis/necrosisの減少、angiogenesisの増強、Senescence associated βGalactosidase活性によって評価される細胞老化の抑制、など血管内皮機能の改善効果を有することが明らかとなった。2血管内皮細胞の賦活化とミトコンドリア機能の変化との関連・機序を検討した結果、テルミサルタンは培養ヒト冠動脈内皮細胞のAMPKを上方制御してミトコンドリア機能を増強している知見が得られた。また、冠動脈内皮細胞における、テルミサルタンによる細胞内NADH+レベルの上昇や細胞老化の抑制などの効果に関しては、AMPKの薬理学的/遺伝子的な阻害により打ち消されることが明らかとなり、テルミサルタンはAMPKシグナリングを介して血管内皮機能を改善させることが示唆された。3in vivoでの血管内皮機能について、メタボリックシンドロームモデルであるKKAyマウスの大動脈を用いて検証を行った。内皮依存性の血管弛緩反応で評価した血管内皮機能は、標準食群に比較して高脂肪食群で有意に増悪したが、高脂肪食+テルミサルタン投与群では高脂肪食単独群に比較して有意に内皮機能が改善していた。このテルミサルタン投与による血管内皮機能改善の機序に関して、マウスの大動脈から抽出したタンパクを用いて、現在eNOS/AMPKなどの活性化について検討中である。(1)ヒト冠動脈内皮細胞を賦活化させる薬剤のスクリーニングの結果、テルミサルタンが血管内皮細胞を活性化することが判明した。テルミサルタンはH2O2ストレス負荷に対する冠動脈内皮細胞のapoptosis/necrosisを減少させ、また、血管内皮細胞のangiogenesis増強作用や、培養内皮細胞の継代を繰り返す実験では老化内皮細胞の出現を抑制した。(2)血管内皮細胞の賦活化とミトコンドリア機能の変化の関連とその機序を検討した結果、テルミサルタンは培養冠動脈内皮細胞のAMPKを上方制御してミトコンドリア機能を増強している知見が得られた。現在、AMPKを介した効果であることを確認する実験を進めている。(3)血管内皮細胞賦活薬の効果をマウス大動脈で検討した結果、テルミサルタンを経口投与したApo E KOマウスの大動脈のAMPKレベルは有意な上昇を認めなかった。この結果は、内皮細胞のみの組織ではなかったことが原因である可能性があり、現在、内皮細胞機能に特異的な大動脈の弛緩反応を検討中である。また、テルミサルタン投与後のマウスにMitoTracker Greenを注入し、その後大動脈を取り出してミトコンドリアの評価を行った実験では、ミトコンドリアの染色が全体的に弱くムラがあったため、現在、大動脈の染色方法(染色のタイミングや量、組織の切り出し)について検討中である。平成23年度に実施した冠動脈内皮細胞の基礎研究は、血管内皮細胞・機能の変化現象の評価とそれを説明する刺激伝道系の変化についておおよそ結果が得られている。現在は刺激伝道系の変化の持論をサポートできる裏取り実験を中心に行っている。また、平成24年度の研究計画である臨床研究について、特に心疾患患者における薬剤による血管内皮機能障害の治療効果の検討に対して、薬剤をテルミサルタンに決定し、研究計画を所属機関の倫理委員会へ提出し承諾が得られた。患者登録も開始している。ヒト冠動脈内皮細胞を賦活化させる薬剤としてテルミサルタンを使用することを決定し、末梢血管トノメトリー(RH-PAT)を用いて血管内皮細胞の賦活化の効果を検討する。

独自のヒト抗CD144抗体作成については、抗CD144抗原を抽出し、専門の民間抗体作成研究所にモノクローナル抗体作製研究所に委託する。直接経費:RH-PATプローブ100個¥150,000、Flowcytometry関連試薬(シース液,測定用チューブなど)¥100,000、抗CD144・CD42b抗体類¥150,000、ヒト冠動脈内皮細胞125,000x2¥250,000、抗CD144抗体作成・ELISAキット作成関連費用¥400,000、マウス・飼料等¥200,000、Western blot関連試薬¥150,000計¥1400,000間接経費:事務消耗品(インクなど)¥100,000、論文作成サポートソフト¥100,000、パソコン周辺機器¥220,000計¥420,000
戸建て住宅地の居住収縮に伴う空宅地の用途転換と飛び地利用に関する研究

本研究は、居住収縮が進む戸建て住宅地における住宅・宅地ストックの社会的管理のあり方を検討するための基礎として、空宅地の用途転換と飛び地利用の実態を調査し、その特性を分析することを目的としている。本研究では、郊外戸建て住宅地と斜面住宅地を対象に行った調査結果をもとに、空宅地の用途転換の傾向と菜園利用における飛び地利用の特性について分析を行い、以下を明らかにした。1.空宅地の用途転換について:空宅地の用途転換では、空宅地の規模や立地条件等の物的属性が新たな用途を制約する。特に駐車場や農園への用途転換にはこの制約が大きく、戸建て住宅地の平均的な画地規模では用途転換のメリットが小さい。これに比べて、菜園は空宅地の物的属性の制約が小さく、小さな画地の用途転換にも向いている。2.菜園利用における飛び地利用の特性について:空宅地の菜園利用は、利用者数と土地所有の関係から利用型が分けられ、また、利用者の自宅から菜園までの経路距離と利用面積との関連が認められた。さらに、自宅庭の使い方と空宅地菜園の使い方は相互に関連しており、空宅地が自宅庭の延長として利用者に認識されていることが理解された。3.戸建て住宅地管理のあり方について:居住収縮の進む戸建て住宅地の全体的な管理を行うためには、地区住民のニーズや空宅地の属性等の詳細な情報を把握した上で、住宅・宅地ストックの管理方策を検討する必要がある。本研究で分析した飛び地利用は、点在する空宅地の管理方策として、所有者の管理負担を軽減し、かつ地区住民のニーズにマッチした有効な手段のひとつと考えられる。1.郊外戸建て住宅地である宗像市日の里地区(3,510世帯,9,670人,老年人口率20.6%)と斜面住宅地である北九州市八幡東区枝光南地区(1,844世帯,3,949人,老年人口率30.5%)を対象に,空家(戸建・長屋建)及び空宅地の分布実態を調査した。日の里地区で空家38棟,空宅地361画地,枝光南地区で空家94棟,空宅地139画地を確認し,全てについて観察調査,土地・建物登記簿調査,民生委員及び周辺住民へのヒアリング調査を行った。これらの調査結果をもとに各空家・空宅地の属性情報(土地・建物の物的現況,所有関係,現況用途,管理状況等)に関するデータベースを作成して分析を行い,以下のことを明らかにした。2.空宅地の現況用途は,「駐車場」「農菜園」「未利用」に分けられ,各画地数構成比は日の里地区で27.4%,41.8%,30.7%,枝光南地区で61.2%,12.2%,26.6%であり,計画的に開発された戸建て住宅地と非計画的に宅地化された斜面住宅地とで空宅地の用途転換の傾向に差異が見られた。また,同一地区内でも用途別の分布が異なり,「駐車場」が立地条件や画地面積の制約を受けやすいのに対して「農菜園」は広範に分布することがわかった。一方,用途転換されていない「未利用」は,他に比べて立地条件も悪く,所有者が地区外に在住するケースが多く見られた。3.空家の管理状況は,管理されているものの割合が日の里地区で36.8%,枝光南地区で22.3%と少なく,管理者は大半が所有者またはその親族であった。また,要修理または修理不能の老朽空家の割合が日の里地区では7.9%に対して枝光南地区では30.9%も見られた。枝光南地区の老朽空家は,従前持家と従前借家の数がほぽ等しく,前者が所有者の高齢化や相続で管理が手薄となり,後者は住宅需要の減退で所有者が経営意欲を失い老朽化が進行していることが明らかとなった。
RNAポリメラーゼの機能変換による転写調節モデルの検証

遺伝子の転写が,転写酵素RNAポリメラーゼの機能変換による転写対象遺伝子選択の変化に基因して調節されると考えた仮説を実証する目的の研究を展開し,以下の成果を得た.1)大腸菌遺伝子のプロモーター約100種のコレクションを作製し,正常に増殖した大腸菌より純化したRNAポリメラーゼホロ酵素(Eσ^<70>)によって,「試験管内混合転写」実験を行った.転写水準の比較から,これらプロモーターの強度を決定し,順列を明らかにした.2)プロモーター・コレクションを用いて,熱ショック時に誘導合成されるRNAポリメラーゼ(Eσ^<32>)のプロモーター選択能を解析し,プロモーターは,両酵素形態のいづれかでだけ認識され,完全分化が成立していることを証明した.3) RNAポリメラーゼ蛋白上で,プロモーター認識に関与する部位を同定する目的で,アミノ酸置換変異RNAポリメラーゼのコレクションを作製した.変異RNAポリメラーゼの機能異常の分析から,βサブユニット上の機能地図を作成した.4)大腸菌の2種のシグマサブユニット(σ^<70>,σ^<32>)に共通して存在する14アミノ酸残基の合成ペプチドに対する抗体を作製した.この抗体に反応する大腸菌蛋白数種類を同定した.これらを単離し,その構造とRNAポリメラーゼ結合活性を調べた.5) RNAポリメラーゼに特異的に相互作用を示す転写因子を多数同定した.そのひとつ,SSP(〓縮抑制蛋白)については,遺伝子を単離し,その構造と発現特性を明らかにした.遺伝子の転写がRNAポリメラーゼの機能変換に伴なう転写信号識別能の変化によって調節されると考えた仮説を実証する目的で以下の研究を展開した。1.大腸菌各種遺伝子のクローンより転写開始信号プロモーターを含むDNA断片のコレクションを作成し、それらの混合物を鋳型とした試験管内転写反応によって生産物RNAを、個別に定量することによってプロモーター強度を測定する系を開発した。2.この混合転写系を用いて、大腸菌より単離精製したRNAポリメラーゼの識別するプロモーターの強度順列を決定した。プロモーターの強度は、RNAポリメラーゼとの結合親和性(強度指標【I】)と、プロモーター域のDNA局所開鎖速度(強度指標【II】)によって決まり、プロモーター毎に個有の強度指標を示すことを明らかにした。3.RNAポリメラーゼを構成するサブユニットの遺伝子に変異を生じた大腸菌から得た酵素のなかに、プロモーター選択能が変化したものを発見した。この結果から、プロモーター選択識別に関与する酵素蛋白上の領域を推定した。4.シグマサブユニットの交換で、プロモーター選択能が大きく変動することを実証した。標準【σ^(70)】をもつ酵素と、熱ショック時に作動する【σ^(32)】をもつ酵素を純化し、それらの比較によってなされた。5.RNAポリメラーゼが、【_(pp)G_(pp)】や特異tRNAなどのヌクレオチド性転写因子と結合すると、プロモーター選択能が変動することを実証した。6.RNAポリメラーゼに結合する蛋白のコレクションを作成した。これら蛋白との相互作用に伴なうRNAポリメラーゼの機能変換解析をはじめた。遺伝子の転写がRNAポリメラーゼの機能変換に伴なう転写信号識別能の変化によって調節されると考えた仮説を実証する目的の研究を展開し、以下の成果を得た。1.先に、われわれが開発した「試験管内混合転写系」を利用して、大腸菌各種遺伝子のプロモーター強度を測定した。転写信号強度を、多数の遺伝子で相互に定量的に比較した研究は従来なかった。2.転写装置RNAポリメラーゼ構成要素のなかでRNA合成活性中心のあるβサブユニットに注目し、蛋白上の機能部位のマッピングを行った。アミノ酸置換変異コレクションを用いて、変異RNAポリメラーゼの変異機能の分析から、プロモーター認識に関係したドメイン、緊縮制御因子ppGppとの相互作用に関係したドメイン、転写開始因子シグマの結合に関係したドメインを同定した。3.熱ショックで誘導されるシグマ因子(【α^(32)】)をもつRNAポリメラーゼを純化し、そのプロモーター識別能が、正常時の酵素と全く異なることを実証した。大腸菌プロモーターは、特定のシグマ因子をもつRNAポリメラーゼでだけ転写される、厳密な対応関係があると推定された。4.熱ショック遺伝子の転写に関与するシグマ因子(【α^(32)】)の遺伝子の発現を解析し、熱ショックによって転写・翻訳が同調して昂進し、【α^(32)】が増産されることを明らかにした。なお、遺伝子にはふたつの主要なプロモーターがあるが、その一方が熱ショックによる転写上昇に関与していた。この系でもプロモーターの分業が証明された。5.RNAポリメラーゼと特異的に相互作用を示す転写因子のひとつ、SSP遺伝子の構造と発現様式を解析した。アミノ酸飢餓時の制御の解明を進めている。遺伝子の転写が,転写酵素RNAポリメラーゼの機能変換による転写対象遺伝子選択の変化に基因して調節されると考えた仮説を実証する目的の研究を展開し,以下の成果を得た.1)大腸菌遺伝子のプロモーター約100種のコレクションを作製し,正常に増殖した大腸菌より純化したRNAポリメラーゼホロ酵素(Eσ^<70>)によって,「試験管内混合転写」実験を行った.転写水準の比較から,これらプロモーターの強度を決定し,順列を明らかにした.2)プロモーター・コレクションを用いて,熱ショック時に誘導合成されるRNAポリメラーゼ(Eσ^<32>)のプロモーター選択能を解析し,プロモーターは,両酵素形態のいづれかでだけ認識され,完全分化が成立していることを証明した.

3) RNAポリメラーゼ蛋白上で,プロモーター認識に関与する部位を同定する目的で,アミノ酸置換変異RNAポリメラーゼのコレクションを作製した.変異RNAポリメラーゼの機能異常の分析から,βサブユニット上の機能地図を作成した.4)大腸菌の2種のシグマサブユニット(σ^<70>,σ^<32>)に共通して存在する14アミノ酸残基の合成ペプチドに対する抗体を作製した.この抗体に反応する大腸菌蛋白数種類を同定した.これらを単離し,その構造とRNAポリメラーゼ結合活性を調べた.5) RNAポリメラーゼに特異的に相互作用を示す転写因子を多数同定した.そのひとつ,SSP(〓縮抑制蛋白)については,遺伝子を単離し,その構造と発現特性を明らかにした.
血管機能における神経・体液性因子の相関・病態

血管機能は自律神経や体液性因子により調節されている。体液性因子にはホルモンなどの情報伝達物質とリポ蛋白などの血液成分がある。本班の目的は、これらの因子の血管内皮平滑筋連関に及ぼす作用と分子機構を研究し、動脈硬化等の血管病変の成因を解明するものである。本年度はその最初の年であり、血管作動性物質としてはナトリウム利尿ペプチドファミリ-(ANP、BNP、CNP)の生合成、分泌、血管内皮細胞と平滑筋細胞の受容体の解析、ナトリウム利尿ペプチド受容体のリガンド選択性について検討された。更に異なるリガンド選択性を有する2種類のエンドセリンファミリ-の受容体(ET_A受容体とET_B受容体)のクロ-ニングに成功すると共に、エンドセリン産生調節等が検討された。また、血管内皮由来弛緩因子(EDRF)についてもNO合成酵素の精製、血圧調節における意義、攣縮との関連、循環調節作用における意義が検討された。血管内皮細胞、平滑筋細胞の増殖との関連では低分子量G蛋白質、アクチビンA、TGFーβ、PDGFーA、PDーECGFの意義に関する検討が行なわれた。血液成分との関連ではリポ蛋白と内皮細胞、リポ蛋白リパ-ゼと内皮細胞の相関が検討された。また、脳血管内皮細胞の選択的透過に関する検討も行なわれた。
フォトニック結晶と結合する局在プラズモンを用いた光アンモニア合成

金ナノ微粒子が示す局在プラズモン共鳴を利用し、水を電子源として空中窒素からアンモニアを高効率に合成するためには、入射光を極めて高い効率で金ナノ微粒子に吸収させることが可能な光アノードの開発が必要不可欠である。前年度までに、可視光の閉じ込め機能を有する酸化チタン逆オパールフォトニック結晶中に局在プラズモン共鳴を示す金ナノ微粒子を担持させた光アノードの作製に成功している。平成30年度はフォトニック結晶のストップバンドモードとプラズモンモードをより強く結合させるため、フォトニック結晶中に担持する金ナノ微粒子のサイズや、空間分布を電気化学的手法を用いて制御する方法論の開発に取り組んだ。作製した酸化チタン逆オパールフォトニック結晶構造をカソードとし、それを塩化金酸を加えた電解質水溶液中に浸漬して電解還元により金ナノ微粒子をフォトニック結晶表面に担持した。定電流電解によって担持した金ナノ微粒子のサイズは数ナノメーターと小さく、局在プラズモンバンドがフォトニック結晶のストップバンドモードよりも短波長側に生じたため十分な強結合状態は得られなかった。大きな金ナノ微粒子を形成させて局在プラズモンモードをより長波長側に出現させるため、パルス電流を用いて電解還元を行ったところ、パルス形状により粒径が10数ナノメーターの金ナノ微粒子が生成し、フォトニック結晶のストップバンドモードとプラズモンモードのより強い強結合状態が形成することを見出した。一方、フォトニック結晶と同様に光閉じ込め効果を有するナノ共振器をn型半導体である酸化チタン薄膜とp型半導体である酸化ニッケル薄膜を接合させ、さらにその接合面に金ナノ微粒子を配置して形成させ、太陽電池構造を作製したところ、照射光波長によって電流の流れる向きが反転するスイッチ現象が現れることも見出し論文として報告した。30年度が最終年度であるため、記入しない。局在プラズモンを利用した光アノードにおいては、光散乱の抑制が高効率な電子ー正孔対生成の鍵となる。平成29年度は、3次元フォトニック結晶のストップバンドモードと局在プラズモンモードを結合させ、プラズモンからの光散乱を抑制可能なプラズモン光アノードを構築し、3電極系の光電気化学測定により構築した光アノードの光電変換特性を評価した。研究項目として、1)酸化チタンの逆オパール構造を有する3次元フォトニック結晶電極を透明導電性電極基板上に作製し、その結晶内に金ナノ微粒子を担持してプラズモン光アノードを作製し、光電変換特性を評価、2)水の多電子変換を促進するため、助触媒として高効率な酸素発生を可能にするCoOxをプラズモン光アノードに担持し、水を電子源とするプラズモン誘起光電変換特性を評価した。1)では、逆オパール構造の鋳型となるオパール構造を任意のサイズのポリスチレンナノ微粒子を積層させることにより作製し、ALD装置により空隙に酸化チタンを充填後、アニールによりポリスチレンを除去することにより酸化チタンの逆オパール構造を作製した。作製した3次元フォトニック結晶電極を用いて電解メッキを行い、フォトニック結晶構造中に金ナノ微粒子を担持した。メッキ液の濃度、反応温度、電流密度などのパラメータを変化させ、生成する金ナノ微粒子のサイズや形状を検討し、プラズモン共鳴帯の波長域を制御する方式を確立した。分光測定から、プラズモンとストップバンドとの相互作用を確認し、可視波長域での光電変換効率の増大を確認した。2)では、プラズモン光アノードにCoOxを担持して光電変換効率を検討したところ可視域での光電変換効率の増大は観測されたものの、極めて増強されるわけではなかったことから、今後膜厚や成膜温度など助触媒形成の最適化が必要であることが明らかになった。フォトニック結晶と結合する局在プラズモンを用いた光アンモニア合成に関して、平成29年度は光アノードの最適化を目的として研究を進め、当初の予定通り金ナノ微粒子を担持したフォトニック結晶電極の構築に成功し、可視域での光電流の増大を確認した。本研究では、さらにフォトニック結晶と同様に光を閉じ込める性質を有する導波路や共振器とプラズモンとの強い結合から、可視光の幅広い波長域の光を効率的に閉じ込める光アノードの作製に成功した。特に、ナノ共振器とプラズモンとの結合系では、最大で98%の光を吸収する光アノードの構築に成功するとともに、内部量子収率の増大も明らかになった。ナノ共振器と結合する局在プラズモンを用いた光アノードの開発は、当初の計画には含まれていなかったが、飛躍的な効率の改善が得られたことから、本研究が当初の計画以上に進展していると判断した。

定電流電解によって担持した金ナノ微粒子のサイズは数ナノメーターと小さく、局在プラズモンバンドがフォトニック結晶のストップバンドモードよりも短波長側に生じたため十分な強結合状態は得られなかった。大きな金ナノ微粒子を形成させて局在プラズモンモードをより長波長側に出現させるため、パルス電流を用いて電解還元を行ったところ、パルス形状により粒径が10数ナノメーターの金ナノ微粒子が生成し、フォトニック結晶のストップバンドモードとプラズモンモードのより強い強結合状態が形成することを見出した。一方、フォトニック結晶と同様に光閉じ込め効果を有するナノ共振器をn型半導体である酸化チタン薄膜とp型半導体である酸化ニッケル薄膜を接合させ、さらにその接合面に金ナノ微粒子を配置して形成させ、太陽電池構造を作製したところ、照射光波長によって電流の流れる向きが反転するスイッチ現象が現れることも見出し論文として報告した。プラズモンとの強い結合を示す各種光アノードの開発に成功した。今後は、酸化(水の酸化による酸素発生)と還元(空中窒素の固定によるアンモニア合成)の助触媒、およびその成膜方法を最適化するとともに、開発した光アノードにより水を電子源としたプラズモン誘起光電変換が効率的に進行するメカニズムについて分光測定により明らかにする予定である。特に、本研究によって明らかになったナノ共振器と結合する局在プラズモンを用いた光アノードは、他の光アノードに比べて高い光電変換効率を有していることから、今後アンモニア合成・助触媒の最適化・メカニズム解明への利用を計画している。30年度が最終年度であるため、記入しない。
葉緑体イソプレノイド合成の中間体測定法開発による代謝経路の局在の解明

本研究ではゲラニルゲラニル2リン酸(GGDP)およびフィチル2リン酸(PDP)が局在の量力体内での局在を明らかにするため、GGDP, PDPの定量法の確立を目指した。とくにgeranylgeranyl transferaseの活性を利用して、GGDP, PDPをダンシル化ペプチドと結合させ、これらの化合物を検出することを目指したが、この方法では、GGDPの検出には成功したものの、PDPを検出することはできなかった。そこで、クロロフィル合成酵素の活性を利用するため、まず、クロロフィル合成酵素の発現を大腸菌、昆虫培養細胞、無細胞発現系で試みたが、成功しなかった。本研究の目的は、葉緑体内の代謝が「酵素の基質特異性」だけでなく、「酵素の局在」によっても制御されている、という考え方に基づき、葉緑体内のイソプレノイド代謝の局在について、研究を進めることにある。特に、イソプレノイド代謝において、重要な分岐点に位置するgeranylgeranyl-diphosphate (GGDP)およびphytyl-diphosphate (PDP)の定量方法を開発し、これらの基質がそれぞれ包膜、チラコイド膜に局在しているという仮説を実証することを目指す。まず、GGDPおよびPDPの定量のため、geranylgeranyl transferase (GGT)によって、GGDPおよびPDPを蛍光色素に結合し、この蛍光色素をHPLCで検出する方法を試した。この方法で、in vitroでGGDPを検出できることは確認できたが、PDPは蛍光色素に結合しなかったために検出できなかった。また、葉緑体の膜画分においても、GGDPを検出することができたが、葉緑体の膜画分からは多数の蛍光物質が検出されたために、GGTだけはなく、chlorophyll synthaseによって、chlorophyllideにGGDPおよびPDPを結合させる方法を試すことにした。chlorophyll synthaseを大腸菌で発現させることを試みたが、発現させることはできなかった。そこで、昆虫培養細胞を利用したbaculovirus expression systemを試みたが、活性のあるchlorophyll synthaseを発現させることはできなかった。また、in vitro transcription, translationであるmembrane max expressionsystemでも、活性型のchlorophyll synthaseを発現することはできなかった。植物生理学
腸管出血性大腸菌の病原性に関する研究

Intiminは菌体の外膜に存在する蛋白質であり、そのC端においてTirと結合する。一方、Tirは上記分泌装置により宿主細胞に注入され、その細胞膜に局在しIntiminの受容体として機能する。この両者の結合によっで、細菌と宿主細胞との間に緊密な接着が成立する。それとともに、宿主細胞内のアクチンを中心とした細胞骨格の再編を惹起し、接着部分において台座構造(pedestal)が形成される。本研究では、こうしたIntiminとTirによって生じる接着機構の成立およびそれと同時に起こる宿主細胞内の分子情報伝達系の解明を目指している。具体的にはyeast two hybrid法を使用してこれら病原因子と相互作用する宿主細胞側の因子を探索する。これまでに、Tirに着目し、これをEHECおよびEPECよりクローン化し、two hybrid用のベクターに組み込んだプラスミドを構築した。これを用いて、HeLa細胞由来のcDNAライブラリーをスクリーニングした。幾つかの候補となるクローンが分離されてきており、その中にはユビキチン様の構造を有するものも含まれていた。Tir側をサブクローン化し、これら候補がTirのN端側に結合することが示唆された。また、これらはEHECのTirのみならず、EPECのTirとも結合することが示唆された。各蛋白質を大腸菌で生産させ、精製し、in vitroでの結合実験を行ったところ、実際に結合が見られた。本クローンはアポトーシスなどに関与することがショウジョウバエで示唆されており、以上の結果はTirが接着以外にも種々の反応を宿主細胞内で引き起こしている可能性を示唆している。一方、Tiは上記分泌装置により宿主細胞に注入され、その細胞膜に局在しIntiminの受容体として機能する。この両者の結合によって、細菌と宿主細胞との間に緊密な接着が成立する。本研究ではこうしたIntiminとTirにより生じる、接着機構の成立およびそれと同時に起こる宿主細胞内の分子情報伝達計の解明を目指している。現在までに幾つかの候補となるクローンが分離されてきており、その中にはユビキチン様の構造を有するものも含まれていた。現在、これらの組み換え蛋白質を発現するプラスミドを構築し、in vitroでの結合を検討中である。
繊維芽細胞への遺伝子導入による傷害心筋の遺伝子治療に関する基礎的研究

孵卵48-72hのニワトリ胚の心臓に、電気穿孔法によりレポータージーン(LacZ遺伝子を組み込んだpmiwZおよびGreen fluorescence protein遺伝子を組み込んだpEGFP-C1)を導入する試みを行い、遺伝子導入の最適な条件を調べた。その結果、レポータージーンの発現は心膜を含む心臓周辺部や肢芽において認められたが、心臓そのものにおいては発現がみられなかった。しかしながら、導入の条件を変えると発現率(導入効率)に変化が認められた。遺伝子の導入効率に影響する因子としては、ニワトリ胚の発達程度、DNAの適用量、電極周辺の通電性、電極の形状や材質、電極とニワトリ胚との位置関係、電気パルスの性状などが考えられ、現在までに以下のようなことが明らかになった。ニワトリ胚は幼弱な方が良く(孵卵48時間程度)、DNA濃度は高い方が(10mg/ml以上)、また電極周辺の通電性は高い方が良い。電極の材質は金が良く、形状は線状で、孵卵48時間のニワトリ胚に対しては通電部分の長さは5mmが適当である。電極は胚の心臓を左右から挟むように置いた方が良く、胚との距離は近すぎても遠すぎても導入効率が低下する(孵卵48時間のニワトリ胚では2本の電極の間隔は8mmが適当)。電気パルスについては電圧25V以下、通電時間50msec以上で、8回以上通電するのが良いが、これらの上限または下限は未だ確定していない。今後さらに条件の最適化を続けるとともに、他の導入法(遺伝子銃やウイルスベクター)との比較も行い、研究を発展させたい。当研究に用いる遺伝子導入装置を検討した。遺伝子銃(バイオラッド社)と細胞融合遺伝子導入装置(BTX社)を比較した。遺伝子銃はDNAを金コロイドにコーティングし、それをヘリウムガスの圧力を用いて打ち出すものである。この方法は3次元培養線維芽細胞のような柔らかいものには金がバウンドしてしまい、導入効率が低いことが予想されたので、細胞融合遺伝子導入装置を用いるこにした。細胞融合遺伝子導入装置は電気パルスにより細胞に瞬間的に穴を明け、DNAを取り込ませる装置である。既に動物胚にDNA取りこませ、強制発現させた報告があるので、予備実験としてニワトリ胚にレポータージーンを導入した。このレポータージーンはLacZ遺伝子および心筋のトロポニンIを強制発現用プラスミッド(pBK-CMV)に組み込んだものである。LacZおよびトロポニンIは背部と肢芽および脳に発現していることがわかった。今後、さらに強力に発現するベクター(pmiwZ)等を用いてパルス条件を変化させ、効率良く遺伝子が入るよう検討し、3次元培養線維芽細胞に導入することを行いたい。

電極は胚の心臓を左右から挟むように置いた方が良く、胚との距離は近すぎても遠すぎても導入効率が低下する(孵卵48時間のニワトリ胚では2本の電極の間隔は8mmが適当)。電気パルスについては電圧25V以下、通電時間50msec以上で、8回以上通電するのが良いが、これらの上限または下限は未だ確定していない。今後さらに条件の最適化を続けるとともに、他の導入法(遺伝子銃やウイルスベクター)との比較も行い、研究を発展させたい。
新規陰イオン交換輸送体に焦点を当てた分子医学的アプローチによる唾石症の病態解明

唾石症は幅広い年齢に比較的高頻度に発症し、根本的な原因が不明な疾患である。小児における再発性の唾石症の報告もあることから、唾液分泌のメカニズムに関わるタンパクの関与が疑われる。申請者はこれまでにノックアウトマウスを用いた動物実験から顎下腺腺房細胞基底側に発現するSlc26a6がCl/Oxalate交換輸送機能を有し、Oxalate(シュウ酸)の唾液中への分泌に関与することを示した。唾石の成分の大部分はリン酸カルシウムであることが分かっているが、シュウ酸カルシウムが一部成分を占めることが報告されており、その極端に低い溶解度から唾石の初期形成に関わっている可能性があると考えられる。本研究課題ではSlc26a6ノックアウトマウスを使用し、シュウ酸の長期経口摂取が唾液中へのシュウ酸分泌に与える影響、および唾石形成との関連について調査を行うことを目的とするものである。今年度はSlc26a6ノックアウトマウスの輸入のためのMTA(MaterialTransferAgreement)を米国の大学との間で締結した。現在の飼育施設のヘルスレポートの結果から一部当大学動物実験施設の受入条件を満たさず生体での輸入を断念せざるを得なかった。そこで米国内でノックアウトマウスの凍結精子作成を依頼し、現在ドライシッパーによる精子輸入を行っている。今後の生体復元に向けて現在ワイルドタイプマウスに対してシュウ酸の経口摂取を開始している状況である。米国よりSlc26a6ノックアウトマウスの輸入のためノックアウトマウスの作成者であり権利保有元である米国の大学との間でMTA(MaterialTransferAgreement)を締結し輸入を試みたが、ヘルスレポートの結果から当大学動物実験施設の受入が困難であることが判明した。そのため実験動物の生体輸入ではなく、精子での輸入を行うことを決定し、米国内での精子凍結を依頼し、雄のSlc26a6ノックアウトマウスからの精子摘出、および凍結保存を行なった。現在精子のドライシッパーによる輸入手続きを進行中である。Slc26a6ノックアウトマウスの精子の輸入が完了した時点で早急に生体復元を行う予定である。同時進行でワイルドタイプマウスのFVB/Njに対し複数の濃度のシュウ酸を経口投与し、唾液中へのシュウ酸分泌の有無と、組織切片の観察により唾石形成の存在を確認する。
栄養吸収の制御を目指した胃小腸消化シミュレーターによる固形食品の消化特性の解析

平成30年度は、栄養成分を含有した固形食品を使用し、消化シミュレーターによる消化特性の評価・解析を行い、以下の知見を得た。(1)タンパク質含有固形食品のモデルとして牛血清アルブミン(BSA)を含有する寒天ゲル粒子の消化試験を行い、BSAの酵素分解(消化)反応について検討した。その結果、ゲル粒子に含まれるBSAが消化液中に拡散放出されると共に、消化液中の酵素ペプシンがゲル粒子内部に拡散することで、消化液中およびゲル粒子内部の両方でBSAの酵素分解反応が進行することを明らかにした。さらに、消化液に放出されたBSAの酵素分解は速やかに進行するのに対し、ゲル粒子内部では酵素分解が遅く、未分解のBSAがゲル粒子内に比較的長時間残存することがわかった。また、ゲル粒子が胃のぜん動運動に誘起される物理的作用を受けて破砕され微細化されることでBSAの消化液中の放出が促進され、BSAの消化が速やかに進行することを明らかにした。(2)デンプン含有固形食品のモデルとしてデンプンを含有するゲル粒子の消化試験を行い、デンプンの酵素分解(消化)反応について検討した。ゲル粒子は、寒天とネイティブ型ジェランガムを任意の割合で混合し、破断応力が同程度であるが破断歪率が異なるデンプン含有ゲル粒子を作製し、固形食品に含まれるデンプンの消化挙動に対するゲル粒子の力学特性の影響を評価した。連続型胃消化シミュレーターによる消化試験の結果、破断歪率が小さな脆いゲル粒子の方が、より速やかに微細化が進行し、ゲル粒子に包含したデンプンも胃から小腸へとより速やかに排出されることが明らかになった。また、in vitro小腸消化より、小腸に排出されたデンプンは速やかに加水分解されることがわかった。この結果は、固形食品の力学特性が、食品に含まれる栄養成分の腸への排出、並びに消化挙動に影響する可能性を示唆するものである。今年度当初に予定した、力学特性が制御されたゲル状の固形食品を使用した消化試験を実施できた。デンプンを含有するモデルゲル粒子を使用した消化試験で、固形食品の力学特性が、デンプンの腸への排出、並びに消化挙動に影響する可能性を示唆する結果が得られた。一方、モデルタンパク質牛血清アルブミン(BSA)を含有するモデルゲル粒子を使用した消化試験では、ゲル粒子の力学特性の影響は顕著ではなかった。この様に、ゲル粒子の力学特性が内包物の消化特性に及ぼす影響を、炭水化物とタンパク質について明らかにできた。得られた結果から、固形食品の力学特性は、固形食品中の栄養成分の存在形態により異なると推察され、次年度さらなる検討を進めたい。力学特性を制御した栄養成分含有モデル固形食品を作製し、消化管運動を模擬したヒト消化管シミュレーターによる消化試験を実施する。モデル固形食品は、前年度に検討した試料と同様に、ゲル化剤である寒天およびジェランガムを使用し、これらのゲル化剤を任意の割合で混合することで力学特性の異なるモデル固形食品としてゲル粒子を作製する。このゲル粒子に食品栄養成分の炭水化物であるデンプンを包含させ胃および小腸を模擬した環境で系統的に消化試験を行い、消化挙動の解析を進める。また、タンパク質含有固形食品のモデルとして、タンパク質のゲル化挙動を利用して力学特性の異なるタンパク質ゲルの作製を試みる。タンパク質をゲル化させる条件を制御することで、様々な力学特性のタンパク質ゲル作製し、消化実験による物理的な微細化挙動とタンパク質の消化挙動を評価し、その相関を系統的に評価する。また、脂質とタンパク質を含む固形食品についても消化試験を行い、消化挙動を評価する。これらの検討を通じて、固形食品の胃腸消化および栄養吸収の制御に向けた基礎的知見をまとめる。初年度となる平成29年度は、消化管運動による物理的消化を評価可能なヒト消化管シミュレーターを使用した物理的・化学的消化性の基礎的評価として、以下の課題に取り組み、研究成果を得ることができた。(1)ぜん動運動を駆動するローラーの素材を改良したヒト胃消化シミュレーターにおける、力学特性が異なる食品モデル(球状寒天ゲル)の微細化挙動を検討し、既往のヒト臨床試験と同様の微細化傾向であることを示した。ヒト臨床試験において、球状寒天ゲルの微細化度が急激に変化する閾値の存在が報告されているが(Marciani et al., Am. J. Physiol. Gastrointest. Liver 2001)、ヒト胃消化シミュレーターを使用した消化試験おいても同様の閾値が観測された。この結果から、改良型ヒト胃消化シミュレーターの使用により、ヒトの胃に類似した物理的な微細化環境を再現できることがわかった。(2)ヒト胃消化シミュレーターを使用して、白米飯粒子の物理的および化学的消化挙動について検討した。物理的消化性については、消化試験の進行に伴い、粒子の微細化および膨潤、ならびに粒子表面からの糊状物質の放出が観察された。一方、化学的消化性については、消化試験の進行に伴い、栄養成分(デンプン質)の人工胃液への放出挙動が変化することをがわかった。本研究成果は、ヒト胃消化シミュレーターが、物理的消化性と化学的消化性ともに評価可能であることを示唆している。(3)ヒト十二指腸消化シミュレーターに関する研究では、腸壁でのぜん動運動により駆動される内容物(水および色素)の物理的混合・送液の挙動をリアルタイムで観察できた。

また、消化酵素を含む人工膵液による栄養成分モデルの化学的分解の挙動を観測し、十二指腸における内容物の流動・混合並びに酵素反応に関する基礎的知見が得られた。ヒト胃消化シミュレーターの開発以来、課題となっていたヒト臨床試験によるin vivoデータ(文献値)と比較検討を実現し、ヒト胃消化シミュレーターがヒトの胃に類似した物理的な消化環境を有していることを示すことができた。これにより、本装置の実用化に向けた大きな課題の一つをクリアできたと言える。また、ヒト胃消化シミュレーターの使用による、栄養成分の化学的消化性の評価を実証できたことは、本装置の性能を最大限に発揮するうえで非常に重要な成果であると考えられる。さらに、ヒト十二指腸消化シミュレーターについては、ヒト消化管シミュレーターを使用した消化性の総合的な評価に向けて有意義な基礎的知見が得られた。なお、ヒト胃消化シミュレーター等を使用した、タンパク質等の栄養成分に関する胃腸消化性の検討は、次年度以降の課題としたい。平成30年度は、栄養成分を含有した固形食品を使用し、消化シミュレーターによる消化特性の評価・解析を行い、以下の知見を得た。(1)タンパク質含有固形食品のモデルとして牛血清アルブミン(BSA)を含有する寒天ゲル粒子の消化試験を行い、BSAの酵素分解(消化)反応について検討した。その結果、ゲル粒子に含まれるBSAが消化液中に拡散放出されると共に、消化液中の酵素ペプシンがゲル粒子内部に拡散することで、消化液中およびゲル粒子内部の両方でBSAの酵素分解反応が進行することを明らかにした。さらに、消化液に放出されたBSAの酵素分解は速やかに進行するのに対し、ゲル粒子内部では酵素分解が遅く、未分解のBSAがゲル粒子内に比較的長時間残存することがわかった。また、ゲル粒子が胃のぜん動運動に誘起される物理的作用を受けて破砕され微細化されることでBSAの消化液中の放出が促進され、BSAの消化が速やかに進行することを明らかにした。(2)デンプン含有固形食品のモデルとしてデンプンを含有するゲル粒子の消化試験を行い、デンプンの酵素分解(消化)反応について検討した。ゲル粒子は、寒天とネイティブ型ジェランガムを任意の割合で混合し、破断応力が同程度であるが破断歪率が異なるデンプン含有ゲル粒子を作製し、固形食品に含まれるデンプンの消化挙動に対するゲル粒子の力学特性の影響を評価した。連続型胃消化シミュレーターによる消化試験の結果、破断歪率が小さな脆いゲル粒子の方が、より速やかに微細化が進行し、ゲル粒子に包含したデンプンも胃から小腸へとより速やかに排出されることが明らかになった。また、in vitro小腸消化より、小腸に排出されたデンプンは速やかに加水分解されることがわかった。この結果は、固形食品の力学特性が、食品に含まれる栄養成分の腸への排出、並びに消化挙動に影響する可能性を示唆するものである。今年度当初に予定した、力学特性が制御されたゲル状の固形食品を使用した消化試験を実施できた。デンプンを含有するモデルゲル粒子を使用した消化試験で、固形食品の力学特性が、デンプンの腸への排出、並びに消化挙動に影響する可能性を示唆する結果が得られた。