hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ブタ脱細胞化肝をbioscaffoldとした細胞充填補助肝グラフトの開発

平成30年度の研究活動は、1細胞充填および移植可能な脱細胞肝の作製条件に関して、脱細胞化担体作製後の保存の方法を検討し、2種類の異なる方法で長期保存後にも細胞充填が可能となることを確認した。2肝組織の成熟に必要な肝組織構成細胞の必要量の確保に関しては大量の充填細胞確保のための従来のdish培養ではなく、新たに導入した3次元浮遊攪拌培養装置を使用することで、大量培養へのスケールアップを模索した。また3肝組織再生のための細胞充填の至適方法に関しては、循環培養装置を作製し、これに脱細胞化担体を接続、細胞充填を行うことにより、移植前の至適細胞充填方法の検討を行った。上記2に関して、3次元浮遊攪拌培養として、攪拌細胞培養用5mlバイオリアクターを用いて、HepG2細胞の3次元浮遊攪拌培養を試みた。培養条件を調整することで、従来のdish培養法を変わらない細胞培養が可能でありこれを新たに導入した大型の3次元浮遊撹拌培養装置に応用した。本装置はpH、温度、溶存酸素量、攪拌制御などを綿密に管理でき、培養と培地交換を自動化できるシステムを有しており、短期間に109個レベルの大量培養を安全に行うことが可能とされている。現在少量の培養から始め、徐々にスケールアップを重ねており、従来の方法を変わらない培養が可能となっている。3に関しては、循環培養装置に関しては、脱細胞肝担体に肝細胞(HepG2)を経脈管的に注入して細胞充填を行い、循環培養装置へ接続して、持続潅流を行いながら再組織化を試み、1肝細胞の一部は、脱細胞担体内で集簇し、細胞塊として維持されていた。また2培養液および培養担体からアルブミン産生が認められ、潅流培養内の細胞がviableであることが示唆された。以上の一連の結果から、本研究これまでの課題であった充填する細胞ソースの確保と至適充填方法の開発を推進する端緒になり得るものと思われた。本研究は、実験用ブタ臓器を用いて脱細胞肝を作成し、これに分離した肝細胞、血管内皮細胞、間葉系幹細胞などを経脈管的に注入し細胞充填を行ない、得られた細胞充填型肝移植用グラフトをブタ生体内に異所性肝移植術を施行することを主な目的とする。免疫抑制剤投与下に術後7日間生存実験し、病理解剖にて得られた所見を元に、1細胞充填および移植可能な脱細胞肝の作製条件2肝組織の成熟に必要な肝組織構成細胞(肝細胞、血管内皮細胞など)の必要量3肝組織再生のための細胞充填の至適方法4ヒト臨床応用を想定した安全かつ確実な手術手技の確立を目指した。本助成金を得ることで平成27年度の研究活動は、上記1および2を中心にこれまでよりさらに優れたブタ臓器を用いた脱細胞化担体の作製が可能となり、この内部構造を脈管構築・マトリックス構造などを詳細に評価することができた。また同時に脱細胞化腎臓から肝細胞充填腎グラフトを作製し、肝臓機能をもった移植可能な腎グラフトとしての機能を発現し得るかどうか実際に移植術を行い、検討した。この結果、改良された脱細胞化臓器が移植に十分耐えうる血管構造を持ち、元の臓器形態に依存せず、一定の肝機能を示す移植グラフトが作製できる可能性が示唆された。充填する細胞数の確保に難渋しているため。平成28年度の研究活動は、上記1に関して、脱細胞化担体作製後の保存の方法を検討し、2種類の異なる方法で長期保存後でも細胞充填が可能となることが示唆された。2、3に関しては、循環培養装置を作製し、これに脱細胞化担体を接続、細胞充填を行うことにより、移植前の至適細胞充填方法の検討を行った。しかし充填する細胞数が少ない影響か、肝組織化の状態まで至らないのが現状である。解決すべき大きな課題は、充填する細胞ソースの確保と至適充填方法の開発である。特に充填する細胞数の確保に難渋しており、従来までの培養方法では大動物実験に使用できるまでに多大な時間と労力がかかってしまうのが現状である。また充填された細胞の機能評価方法を再検討したため、試薬、実験器材、プロトコールの確立などに時間を要してしまった。免疫抑制剤投与下に術後7日間生存実験し、病理解剖にて得られた所見を元に、1細胞充填および移植可能な脱細胞肝の作製条件

2肝組織の成熟に必要な肝組織構成細胞(肝細胞、血管内皮細胞など)の必要量3肝組織再生のための細胞充填の至適方法4ヒト臨床応用を想定した安全かつ確実な手術手技の確立を目指した。平成29年度の研究活動は、前年度に引き続き、上記1に関して、脱細胞化担体作製後の保存の方法を検討し、2種類の異なる方法で長期保存後にも細胞充填が可能となることを確認した。2、3に関しては、循環培養装置を作製し、これに脱細胞化担体を接続、細胞充填を行うことにより、移植前の至適細胞充填方法の検討を行った。しかし充填する細胞数が少ない影響か、肝組織化の状態まで至らないのが現状である。決すべき大きな課題は、充填する細胞ソースの確保と至適充填方法の開発である。特に充填する細胞数の確保に難渋しており、従来までの培養方法では大動物実験に使用できるまでに多大な時間と労力がかかってしまうのが現状である。これまでは1回の移植実験のために、通常の培養ディッシュで1000枚以上を1-2人の人数で培養すると4-6ヵ月の時間を要していた。しかし現時点では本方法で実験を継続する他なく、新たなプロトコールによる培養方法と脱細胞への最適な充填方法の確立を模索している。平成30年度の研究活動は、1細胞充填および移植可能な脱細胞肝の作製条件に関して、脱細胞化担体作製後の保存の方法を検討し、2種類の異なる方法で長期保存後にも細胞充填が可能となることを確認した。2肝組織の成熟に必要な肝組織構成細胞の必要量の確保に関しては大量の充填細胞確保のための従来のdish培養ではなく、新たに導入した3次元浮遊攪拌培養装置を使用することで、大量培養へのスケールアップを模索した。また3肝組織再生のための細胞充填の至適方法に関しては、循環培養装置を作製し、これに脱細胞化担体を接続、細胞充填を行うことにより、移植前の至適細胞充填方法の検討を行った。上記2に関して、3次元浮遊攪拌培養として、攪拌細胞培養用5mlバイオリアクターを用いて、HepG2細胞の3次元浮遊攪拌培養を試みた。培養条件を調整することで、従来のdish培養法を変わらない細胞培養が可能でありこれを新たに導入した大型の3次元浮遊撹拌培養装置に応用した。本装置はpH、温度、溶存酸素量、攪拌制御などを綿密に管理でき、培養と培地交換を自動化できるシステムを有しており、短期間に109個レベルの大量培養を安全に行うことが可能とされている。現在少量の培養から始め、徐々にスケールアップを重ねており、従来の方法を変わらない培養が可能となっている。3に関しては、循環培養装置に関しては、脱細胞肝担体に肝細胞(HepG2)を経脈管的に注入して細胞充填を行い、循環培養装置へ接続して、持続潅流を行いながら再組織化を試み、1肝細胞の一部は、脱細胞担体内で集簇し、細胞塊として維持されていた。また2培養液および培養担体からアルブミン産生が認められ、潅流培養内の細胞がviableであることが示唆された。以上の一連の結果から、本研究これまでの課題であった充填する細胞ソースの確保と至適充填方法の開発を推進する端緒になり得るものと思われた。大きな問題点は血栓予防と充填する細胞ソースの確保である。新たなプロトコールによる培養方法と脱細胞担体自体への最適な抗凝固方法の確立を目指している。細胞ソースとして肝組織を構成する細胞の大量培養が、技術的にも経済的にも困難である場合は、具体的な解決方法として「受け皿」としての脱細胞化臓器の縮小化を図るしかないと思われる。
音声中の感情認識のための新しい認識方略に関する研究

本研究では,感情を基本因子ベクトルArousal-Valence-Dominanceの合成ベクトルとして表現するという新しい発想のもと,申請者らが提案している音声中の感情知覚モデルを感情音声認識に適用し,感情が複数含まれる音声からそれぞれの感情の程度までを推定する手法を提案した。評価の結果,感情空間へのマッピングについて提案法が最もヒトの特性に近く,認識精度もGMMを用いた手法と比較して本手法が認識率で大きく優れていることが確認できた。音声には大きく分けて言語情報(何を話しているか)と非言語情報(感情,個人性等)が含まれる.音声コミュニケーションではこれら両方が送受されている,このため,音声対話の精緻な解析のためにはこれら双方を考慮する必要がある.特に人-人の対話解析に基づいて人-機械のインターフェースを構築しようとする場合,言語情報(音声認識)だけではなく,話し手の感情がどのように変化しているかという情報(感情認識)は重要な要素となる.本研究では,感情を複数の基本因子ベクトルの合成ベクトルとして表現するという新しい発想のもと,研究代表者らが提案している音声中の感情知覚モデルを感情音声認識に適用し,感情が複数含まれる音声からそれぞれの感情の程度までを推定する手法を確立することを目的とする.このために1年目は,感情音声知覚モデルの認識システムへの移行のための整備を行った.具体的には,感情音声合成で用いていた三層構造感情知覚モデルを,表現豊かな音声の特質を扱う目的で,感情空間の表現として感情基本因子を付け加えることにより四階層構造(音響特徴量,温床表現語群,感情基本因子,感情)とした.感情基本因子としては,"怒り","恐れ","喜び"などのラベルではなく,感情の印象を表現できるActivation-Evaluation-Dominanceの3次元を採用した.この結果として,感情を複数の基本因子ベクトルの合成ベクトルとしてより簡単に表現できるようになり,認識システムの構築が容易となった.音声には大きく分けて言語情報(何を話しているか)と非言語情報(感情,個人性等)が含まれる。このため,音声対話の精緻な解析のためにはこれら双方を考慮する必要がある。特に人-人の対話解析に基づいて人-機械のインターフェースを構築しようとする場合,言語情報(音声認識)だけではなく,話し手の感情がどのように変化しているかという情報(感情認識)は重要な要素となる。本研究では,感情を複数の基本因子ベクトルの合成ベクトルとして表現するという新しい発想のもと,研究代表者らが提案している音声中の感情知覚モデルを感情音声認識に適用し,感情が複数含まれる音声からそれぞれの感情の程度までを推定する手法を確立することを目的とする。平成23年度は,(1)音響特徴の抽出および知覚モデルの改良を試みるとともに,音声認識システムの構築を目指して,音響特徴の選択と知覚モデルのアルゴリズム化を行った。具体的には,(1)多数の音響特徴から感情基本因子Arousal-Valence-Dominanceの程度の推定,および,(2)複数の感情基本因子からの感情の推定アルゴリズムの構築について研究を行った。また,(2)感情にかかわる音響特徴を選択し,感情の基本となる複数の感情基本因子ベクトルを推定する手法について検討した。これらにより,特に従来難しいとされていたValenceの精度の良い推定が行えるようになり,Arousal-Valence-Dominanceの3つの基本因子ベクトルの合成ベクトルとして感情の推定が行える土台ができた。音声には大きく分けて言語情報(何を話しているか)と非言語情報(感情,個人性等)が含まれる。特に人ー人の対話解析に基づいて人ー機械のインターフェースを構築しようとする場合,言語情報(音声認識)だけではなく,話し手の感情がどのように変化しているかという情報(感情認識)は重要な要素となる。24年度は,最終年度として,提案している三層構造感情知覚モデルを用いて,1推定された感情基本因子ベクトルArousal-Valence-Dominanceの組み合わせにより感情空間へのマッピングを行う手法について検討を行うことを試みるとともに,2音声認識パイロットシステムの構築を行い,感情認識実験を通してシステムの評価を行った。1については,感情空間へのマッピングについて,聴取実験から得られたヒトの応答特性と比較した結果,従来手法よりもヒトの応答特性の模擬性能は高くなっており,三層構造感情知覚モデルとファジイシステムを組み合わせた場合に,最も性能が高いことが分かった。また,精度が高くなるために入力音声特徴についても議論し,適切な入力の組み合わせを見つけることができた。2については,感情認識実験の精度を議論した。日本語およびドイツ語の感情音声に対して,本手法と従来手法であるGMMを用いた手法を適用した場合の認識精度を比較した結果,本手法が認識率で大きく優れていることが確認できた。これらの結果は,査読付き国際会議で1件発表済みであり,学会誌へ1件投稿中である。

申請書に記した研究計画において,平成23年度達成目標,1.感情にかかわる音響特徴を選択し,感情の基本となる複数の感情基本因子ベクトルを推定する手法について検討する,2.推定された感情基本因子ベクトルの組み合わせにより,感情空間へのマッピングを行う手法について検討を行う,が達成できたため。24年度が最終年度であるため、記入しない。3年目は,当初予定の通り,音声認識パイロットシステムの構築を行い,実環境での大規模音声認識実験を通してシステムの評価を行う。具体的には,(1)平成23年度に選択した感情にかかわる音響特徴から感情の基本となる複数の感情基本因子ベクトル(Arousal-Valence-Dominance)を推定する方法の精度向上を行い,認識システムに組み込む。(2)認識システムを用いて,感情基本因子ベクトルの方向・位置情報から,程度も含めた感情の推定を行う。そして,(3)認識システムの評価を行う。
高齢者虐待に対する協働技法の開発

家庭内高齢者虐待に対応する関係機関間の協働スキルを学ぶ研修プログラムと、施設内高齢者虐待予防のための組織内協働スキルを高める研修プログラムを開発し、その有用性を評価した。ニーズ調査や文献研究の結果を踏まえて作成した、ストレングス視点に基づく「機関間協働スキル研修プログラム」は、実践者の「機関間協働スキル自己効力感」を有意に高め、機関間協働における「連携の徒労感」の改善に一定の寄与を果たすこと、「組織内協働スキル研修プログラム」は、実践者の「組織内協働スキル活用に関する自信」を向上させ、虐待予防につながる職場のコミュニケーションの改善に一定の寄与を果たす可能性があることが示唆された。1.研究目的:(1)高齢者虐待事例に対応する関係機関間の協働スキルと協働を促進するケースカンファレンス法について学ぶ研修プログラムを開発し、その有用性を評価する。(2)高齢者介護施設における虐待予防のためのコミュニケーション・スキルを学ぶ研修プログラムを開発し、その有用性を評価する。2.研究方法:(1)昨年度トライアル開発した研修プログラムを再検討し、ソリューションフォーカスト・アプローチ(SFA)の考え方とそのスキルを援用して新たな「協働スキル研修プログラム」を開発。その有用性を評価するための質問紙調査を実施する。同じくSFAの考え方をもとに「ケースカンファレンス様式」を開発し、これを学ぶ事例検討会を実施するとともに有用性を評価するための質問紙調査を実施する。(2)昨年度行った施設内虐待に関する調査結果を踏まえつつ、SFAのスキル等を援用して「施設虐待予防研修プログラム」を開発。その有用性を評価するための質問紙調査を行う。3.研究成果:(1)「協働スキル研修プログラム」による研修は4つの自治体で実施し、各研修の場において研修前・研修後質問紙調査を実施した(回答数159 )。「ケースカンファレンス様式」による事例検討会は4回実施し、そのうちの2回で、研修前・研修後質問紙調査を行った(同87 )。「協働スキル研修プログラム」による研修6か月後の時点で、長期的効果を明らかにするため質問紙調査を2つの自治体で実施した。今後も複数回、研修と調査を行う予定があるため、集計作業は途中段階にある。(2)「施設虐待予防研修プログラム」による研修を4回実施し、研修の前後で質問紙調査を実施した(同117)。長期的効果把握のための6か月後アンケートは、回答希望者86名を対象に郵送調査し、31名から回答を得ている。今後も複数施設で研修と調査を予定しているため、集計分析は途中段階にある。1.研究目的;(1)高齢者虐待事例に対応する関係機関間の協働システム・スキル、(2)高齢者介護施設における虐待予防のためのコミュニケーション・スキル、を学ぶ研修プログラムをそれぞれ開発し、普及を図る。2.研究方法;(1)については、関係機関における協働の実態と課題を明らかにするための関係機関職員へのインタビュー調査を実施するとともに、解決志向アプローチ等に基づくコミュニケーション法、ストレングス視点に基づくケースカンファレンス法について検討する。(2)については、特別養護老人ホーム職員を対象とし、施設における虐待予防対策や不適切介護の実態、職員の意識等について質問紙調査を実施する。3.研究成果;(1)のインタビュー調査は、3つの自治体の地域包括支援センター、行政職員40名に実施した。地域包括と行政との協働は、協働のシステム整備だけでなくその運用とマネジメントのスキルが、地域包括とケアマネジャーや保健所等との協働は、ツール活用やコミュニケーション・スキル等がポイントとなることが明らかになった。これらを踏まえたトライアル用の協働システム・協働スキル研修プログラムを開発した。(2)については、関東圏内の特養職員500名に対して自記式質問紙調査を実施し、204の回答を得た(回収率41%)。職員の不適切介護に関する認識や遭遇した体験等は、その行為の種類によってかなりの差異がみられた。また、職場環境(施設設備の充実度や職場内の人間関係の良好さ)や、研修実施内容なども、職員の不適切介護に関する認識とその後の対応に影響を与えていた。施設虐待を予防するためには、職場環境の整備、職場内コミュニケーションの向上のための研修プログラムが不可欠であると予測され、施設内虐待予防のためのトライアル用研修プログラムを開発した。トライアル研修の実施により、その有用性を確認した。1.研究目的:(1)家庭内高齢者虐待事例に対応する機関間の協働スキルを学ぶ研修プログラムの有用性を評価し、洗練させる。(2)高齢者介護施設における虐待予防のためのコミュニケーション・スキルを学ぶ研究プログラムの有用性を評価し、洗練させる。2.研究方法:(1)協働スキル研修プログラムを用いた研修を、自分たちで開催するとともに自治体からの委託を受けて実施し、研修の事前事後質問紙調査と、研修実施6ヶ月後質問紙調査を行う。

(2)施設虐待予防研修プログラムを用いた研修を、自分たちで開催するとともに、自治体や施設からの委託を受けて実施し、研修の事前事後質問紙調査と6ヶ月後質問紙調査を行う。3.研究成果:(1)協働スキル研修プログラムを3回実施。事前と事後の質問紙調査でマッチングできたのは、昨年度の分と合わせて221名分となった。分析の結果、研修前後で、連携の基礎スキル項目およびコミュニケーション・スキル項目のいずれにも有意に自己効力感が高まっていた。6ヶ月後質問紙調査は、研修後の質問紙調査において協力を申し出た者に限定したのでマッチングできたのは62名分であった。回収数に限界はあるが、分析の結果、連携や協働スキルのいくつかの項目において自己効力感が有意に向上していた。(2)施設虐待予防研修プログラムを9回実施。事前と事後の質問紙調査でマッチングできたのは250名分であった。分析の結果、「虐待の認識度」が向上するとともに、コンプリメント等のコミュニケーション・スキル活用意欲が向上した。6ヶ月後質問紙調査でマッチングできたのは81名分であった。分析の結果、大部分のコミュニケーション・スキルについて自信をもてるようになっていたが、「虐待の認識度」は低下する傾向が見られた。社会福祉学(1)協働スキルに関するグループインタビュー調査結果を論文としてまとめ、日本高齢者虐待防止学会学会誌に投稿、受理された。この研究結果と研究会における討議を踏まえて協働スキルに関する研修プログラムを開発。これを実際に用いた研修を4回実施し、有用性評価のための質問紙調査を4回行ったが、有効回答数は予定数に達しなかった。協働を促進するケースカンファレンス様式の開発とその実施については4回実施し、事前事後質問紙調査を実施した。こちらも有効回答数は予定数を下回った。(2)施設虐待予防に関する質問紙調査結果については日本社会福祉学会で発表した。この結果と研究会での討議を踏まえて、施設虐待予防研修のプログラムを開発し、研修を4回行って有用性評価のための質問紙調査も実施したが、有効回答数は予定を下回った。(1)については、インタビューを当初の予定の30人を大きく超えて40人に行った。インタビューと並行して地域包括支援センター職員を対象とした高齢者虐待対応における関係機関間の協働の実態と課題について尋ねる質問紙調査を実施することを予定していた。だがインタビューを通して、協働の実態は市町村の担当部署の考え方や機関間の関係史、各機関の文化などにより大きな差異があるため、調査票の設計が困難であることが明らかとなった。そこで、地域包括のベテランと経験の浅い職員、それに市町村職員と経験や立場の異なる人々にインタビューすることにより、協働の実態と課題を多角的に理解することとした。(2)については、予定通り施設職員に対する質問紙調査を実施し、施設虐待予防の研修プログラムの必要性を確認するとともに、研修プログラムをデザインし、次年度に予定していた研修実施を前倒しして1回実施した。
有機超分子と無機ナノ材料の自己組織化による新しいナノ・メソ階層性機能材料の開発

骨や貝殻に代表されるような生物がつくるバイオミネラルの構造とその形成プロセスを模倣し、常温・常圧の温和な環境下において、機能性有機無機複合材料を作製することを目的とした。有機分子や高分子と無機材料の相互作用を活用した材料合成を行った。本年度は、炭酸塩とありふれた有機高分子を利用した複合透明材料、いくつかの無機結晶との複合体薄膜に関して作製プロセスの確立、構造解析、機能化を行った。(1)ナノ相分離構造を有するアモルファス有機無機複合材料アモルファス炭酸カルシウムとポリアクリル酸を用いて、マクロスケールではガラスやアモルファスポリマーのように透明で安定な有機無機複合体を作製することができた。この複合体はナノメートルスケールでアモルファス炭酸カルシウムと有機高分子が相分離したような構造を形成していた。この材料は、その透明性安定性による機能化が可能であった。また、アモルファス複合体、ナノ相分離構造を有する有機無機複合体という点で新しい複合材料またその設計の方法論として期待される。(2)無機結晶/有機高分子標複合体薄膜これまで炭酸カルシウムと有機高分子の複合体薄膜作製に用いられてきた手法を発展させ、遷移金属からなる機能性セラミックスと有機高分子複合体薄膜の作製を行った。不溶性の高分子固体マトリクスと水溶牲有機高分子の協同的な相互作用を利用して、マトリクス上へセラミックスナノシートの配向薄膜を作製することができた。また、高分子固体マトリクスに配向構造を付与して作製した複合体薄膜に関して、その構造解析とメカニズムの解明を行った。以上の結果は、限られた物質系のみでなく、他の様々な有機無機複合体を得る場合においても適用が可能であると考えられる。本研究は、骨、歯、貝殻などに代表されるような生物の無機材料(バイオミネラル)に倣い、自己組織的に精緻な構造を有する有機無機複合材料を得ることを目的として行われた。有機(高)分子と無機材料の相互作用を有効に活用することで、ナノからマクロスケールにわたって制御された構造を有する材料の開発を試みた。その研究成果は大きく以下の2点にまとめられる。(1)アモルファス炭酸カルシウムと有機高分子がナノスケールで相分離したような有機無機複合材料を作製することに成功した。ガラスのように透明なバルク材料と、均質でクラックが無い透明な薄膜が得られた。これらは、従来の無機ガラスやアモルファスポリマーと同等の汎用性の材料として機能すると期待できる。(2)有機高分子固体マトリクスと水溶性有機高分子を用いた薄膜複合体の作製手法を発展させ、遷移金属水酸化物の薄膜作製に成功した。この薄膜結晶の形状や配向性の制御に成功しており、電極材料への応用が期待できる。
強誘電体ドメインウォールにおけるチャージ効果の解明と界面機能開拓

強誘電体ドメインウォール等の極性界面では絶縁体であるにも関わらず局所的な電気伝導性が発現することが知られている.従来の研究報告では,分極構造の制御が困難であることから,極性界面の構造と物性の相関性に不明な点が多かった.そこで本研究では,双結晶法を用いて人工的に構造と構造的チャージを制御した極性界面を作製し,構造的チャージが界面物性に及ぼす影響を系統的に調査した.その結果,界面の構造チャージが負となる界面であっても電子をキャリアとする電気伝導が可能となることが分かった.また,電気伝導性には構造チャージだけでなく,点欠陥の生成や機械的ひずみなどが複合的に作用していることが明らかとなった.【目的】強誘電体ドメインウォールにおいて,絶縁体であるにも関わらず,界面チャージにより電気伝導性が発現することが知られている.本研究では,界面チャージを制御したドメインウォールを作製する.手法として,双結晶法を利用する.作製した人工的ドメインウォールにおける界面チャージと物性の関係を明らかにし,界面チャージを利用した界面機能の開拓を狙う.【ドメインウォールの作製】直接接合によって,強誘電体ドメインウォールの作製に成功している.接合界面は最新の電子顕微鏡により解析しており,その結果,分極方向についても原子スケールで確認することが可能となった.人工的に理想的なドメインウォールを作製できることを実証した.【ドメインウォールにおける電気伝導特性のマクロ評価】作製条件を精査し,人工ドメインウォールにおける電気伝導性の再現性を確認した.界面チャージが電気伝導性に寄与していることが確認できた.【原子間力顕微鏡(AFM)の導入と局所電気伝導評価法の確立】局所的な電気伝導特性評価のために,AFMを用いて導電率の局所的な変化を調査することを試みた.装置は本研究により新規に導入したものを利用している.本研究の結果,ナノスケールオーダーでドメインウォールにおいてのみ高い電気伝導性が発現していることを証明することができた.絶縁体である強誘電体表面の局所電気伝導特性評価に当たっても,AFMが有効であることを確認できたことは大きな成果である.【ドメインウォールの構造解析】作製されたドメインウォールを球面収差補正付きの最新の電子顕微鏡により観察した結果,ドメインウォールが所定の分極構造を有することが確認できた.本研究ではLiNbO3を用いているが,この物質においては分極に伴う構造変化が小さいため,これまで分極方向の確認は困難と考えられていた.それに対して,本研究の結果,分極方向をABF-STEM像から解析可能であることが明らかとなった.そして,分極方向の直視が可能となったために,これまで作製してきた人工ドメインウォールが正確に所定の分極構造を有することが確認された.これにより人工的にドメインウォールを作製する手法が確立したと言える.【原子間力顕微鏡によるドメインウォールの局所電気伝導評価】強誘電体の中でもLiNbO3はバンドギャップが広いため本質的に絶縁性が高く,その電気伝導特性を評価するのは容易ではない.本研究の結果,界面チャージを有するドメインウォールにおいてナノスケールで局所においてのみ電気伝導性が発現することが確認された.Tail-tailタイプではより高い電気伝導性を,Head-Headタイプでは小さい電気伝導性を有することがAFMによっても確認できた.本結果は電気伝導が局所で起きる現象であることを証明できた点で,非常に価値が高いと考えられる.以上のようなことから,本研究課題は概ね順調に進展していると言える.【目的】強誘電体ドメインウォールにおいて,電気伝導性や磁性など新奇な物性が発現することが報告され,注目を集めている.これらの特性はドメインウォールにおける局所的な電荷の偏りが起源と考えられる.本研究では,結晶方位と分極の制御を施した強誘電体単結晶の基板2枚を接合により一体化させて得られる「双結晶」の接合界面を利用して,強誘電体ドメインウォールの機能物性発現メカニズムを調査している.さらに,双結晶界面において構造とチャージの両方の制御を利用した新奇な界面機能の開拓も行っている.【伝導キャリアの調査】構造的にマイナスのTail-to-tailドメインウォールにおいて,ゼーベック効果の測定を行ったところ,電子がキャリアとなっているという結果が得られた.この結果は従来とは逆である.また,還元処理を施すことで初めて電気伝導が発現することからも電気伝導が電子により生じていることを示唆している.還元処理により構造的にマイナスの極性界面に,優先的に構造的にプラスの酸素欠損型点欠陥が生じたために,Tail-to-tailドメインウォールのキャリアが電子となったと考えられる.【外部場による電気伝導率変化】強誘電体の有する圧電特性によりTail-to-tailドメインウォールの電気伝導率が変化することが確認された.具体的には圧縮荷重の増大に伴い,Tail-to-tailドメインウォールに沿った電気伝導性が線形的に向上するという結果が得られている.この結果は極性界面伝導をスイッチとして機能させることが可能であることを意味している.さらに,この結果は,伝導キャリアがマイナスであることも証明している.【構造チャージを有するTail-to-tailドメインウォールの電気伝導キャリア特定】従来,Tail-to-tailドメインウォールはマイナスの構造チャージを有するため,ホールにより電気伝導が生じると考えられている.一方,本研究では温度勾配を与えたゼーベック効果測定を行った.その結果,Tail-to-tailドメインウォールにおける伝導キャリアはマイナスであると推定された.実際,還元処理のない状態では電気伝導は生じず,還元処理により電気伝導が発現することから,電気伝導のキャリアは電子であると推測されており,それと合致する結果となった.

【外部場による電気伝導率変化の測定】強誘電体は圧電特性を有しているため,外部圧力により材料表面に電位が生じる.そこで,Tail-to-tailドメインウォールに対して,分極軸に垂直に圧縮荷重を負荷したところ,ドメインウォールに沿った電気伝導率の向上が認められた.本現象は,荷重に伴ってマイナスの構造チャージが減少したことで,界面に引きつけられるマイナスキャリアの量が増えたためと考えることで説明できる.この結果は,極性界面における電気伝導特性が外部荷重によりコントロール可能であることを初めて示した点で有意義である.さらに,伝導キャリアがマイナスであることをこの結果からも証明することができているといえる.【目的】強誘電体ドメインウォールでは,電気伝導性や磁性など新奇な物性が発現することが報告され注目を集めている.これらの特性はドメインウォールにおける局所的な電荷の偏りが起源と考えられる.本研究では,結晶方位と分極の制御を施した強誘電体単結晶の基板2枚を接合により一体化させて得られる「双結晶」の接合界面を利用して,強誘電体ドメインウォールの機能物性発現メカニズムを調査している.さらに,双結晶界面において構造とチャージの両方の制御した新奇な界面機能の創製も行う.構造的にプラスのHead-to-headドメインウォールにおいて,電気伝導特性を評価したところ,還元処理を施すことで電気伝導が発現している.この結果は,電気伝導が電子により生じていることを示唆している.還元処理により構造的にプラスの極性界面に,マイナスの電子が集まったことが一つの原因であると考えら得る.この結果はTail-to-tailのドメインウォールと同様である.【外部場による電気伝導率変化】強誘電体の有する圧電特性によりHead-to-headドメインウォールの電気伝導率が変化することが確認された.具体的には圧縮荷重の増大に伴い,Head-to-headドメインウォールに沿った電気伝導性が線形的に低下する結果が得られた.これは界面伝導をスイッチとして機能させることが可能であることを示す.さらに,この結果は,伝導キャリアがマイナスの電子であることも意味している.今年度の結果から,Head-to-headおよびTail-to-tailの両方のドメインウォールで電子がキャリアとなりうることが明らかとなった.これらの結果は,従来の構造的チャージの観点だけでは説明できない.点欠陥およびひずみによるチャージを考慮することで初めて説明可能となる.強誘電体ドメインウォール等の極性界面では絶縁体であるにも関わらず局所的な電気伝導性が発現することが知られている.従来の研究報告では,分極構造の制御が困難であることから,極性界面の構造と物性の相関性に不明な点が多かった.
１９世紀前半のロシアにおける音楽美学の展開　－　Ｖ．　オドーエフスキーを中心に

オドーエフスキーの音楽に関する著作においては、年代を下るに従って、マクロな議論からミクロな議論へと移行していく傾向が見られる。彼のキャリアの初に書かれた論文では、「音楽とは何か」という問いとともに議論が展開されているのに対し、1820年代後半からはむしろ「音楽の美とは何か、それはどのようにして達成されるのか」という音楽美学の問題へと移行している。さらに30年代前半には古今の有名な作曲家を題材とした「音楽小説」が書かれ、後半からは作曲家の作品とその作曲思想への評論を通じ「ロシアの芸術音楽とは何か」を論じている。哲学論文から音楽小説へ、そして音楽評論へと「メディア」が変化していったとすれば、その思想の対象と内容もそれぞれに適した規模のものへと変化したかもしれない。つまり、オドーエフスキー自身の音楽思想の対象が一般的な音楽哲学から個別的な音楽美学へと変化していったことは、このような表現手段の変化の表れであったのではないだろうか。そこで史料を参照してみると、それと前後してオドーエフスキーとグリンカの個人的関係が始まっていることがわかる。両者の手紙を仔細に検討すると、オドーエフスキーとグリンカを結びつけたのは、当時盛んにペテルブルクで演奏されたベートーヴェンの交響曲であり、ロシアの「ベートーヴェニアーナ」を通じて両者が「ロシア固有の芸術音楽」に向かっていったことが確認される。このことは、ロシア音楽におけるロマン主義が国民主義へと変化していく過程において、ドイツ・ロマン主義の思想が基礎となったことを明確に示している。これにより、19世紀前半のロシア音楽思想史の流れにおける根幹となる思想的潮流をあぶり出し、ロシア音楽思想史の通史的記述への道をある程度開くことができたと考えている。28年度が最終年度であるため、記入しない。報告者においては、当初の2016年度の計画通り、ロシアの作家、音楽評論家であったウラジーミル・フョードロヴィチ・オドーエフスキー(1803-1869)の活動初期における音楽思想について研究を行った。とりわけ活動最初期(1822年から1835年にかけて)における、ロシアにおけるドイツ語圏音楽の受容と他の西洋音楽(イタリア音楽・ポーランド音楽など)の受容における意識差について、オドーエフスキー本人による評論や哲学論文を通して考察した。また同時に、彼の音楽思想の底流をなす(と従前考えられてきた)ドイツ観念論と、彼の活動初期における音楽思想との実際の関連について検証を行った。実際に活動初期における芸術論を検討したところ、オドーエフスキーはボエティウス(480-525)を基礎に、音楽の本質を「調和」に置いた上で、「非調和」もまた音楽であるとし、「調和と非調和」の止揚として音楽を位置づけていることがわかった。この点においてオドーエフスキーは単に中世の音楽思想をそのまま援用しているばかりでなく、18世紀の観念論との統合が行われている。つまり、オドーエフスキーは新プラトン主義哲学を下敷きとしつつ、哲学の方法論としてヘーゲル的弁証法を用いているのである。言い換えれば、「二つの対立の総合」という弁証法の観念を音楽に持ち込んでいるということになる。以上のように、オドーエフスキーの初期における音楽思想は、必ずしもドイツ観念論のみに依って立っているわけではないということが明らかになった。このことはロシア音楽史における、いわゆる「国民楽派」期以前におけるオドーエフスキーの芸術哲学の源泉として、さらにこの後に訪れる「国民楽派」期のオドーエフスキーの芸術思想を読み解く重要な基礎となる。2016年度においては、【研究実績の概要】に述べたように「前国民楽派」期におけるオドーエフスキーの音楽思想について研究を行ったが、概ねその進捗は順調であった。既に公刊されているオドーエフスキーの音楽評論や演奏会評論、また一般美学論文、音楽哲学論文を時代順に精読し、この時期のオドーエフスキーにおける音楽思想の源泉をある程度つかむことができ、またそれらが従来言われてきたとおりのものではなかったということが明らかになった。この点についてはほぼ計画通りである。また、2015年8月のICCEES(国際中央・東欧研究協議会)第9回幕張大会(於神田外語大学)、2015年10月10日の第66回美学会全国大会(於早稲田大学)および2915年11月7日の日本ロシア文学会第65回大会(於埼玉大学)の3学会においてこれらの研究成果に対してそれぞれ別の視点と比重からの研究発表を行った。とりわけ査読の結果、第66回美学会全国大会若手研究フォーラムの優秀プロシーディングスとして選ばれ「第66回美学会全国大会若手研究フォーラム集」に収録された点においては「当初の計画以上に進展している」としても過言ではないが、その一方でいくつかの研究しきれなかった部分も存在する。例を挙げれば、当初予定していた、これまで影響力を持っていた、ロシア語によるロシア音楽史・ロシア音楽美学史研究書を購入の上で精読する計画は当初の予定ほどは進めることができなかった。その理由は、当初の予定以上に文献そのものが膨大な量であること、またロシア連邦の政策、およびロシア国内におけるこれら古書の流通の少なさから、予定していたすべての文献を手に入れることが叶わなかったためである。これらの文献については、新たな入手ルートをさぐりつつ、次年度に回すこととしたい。以上のことから、平均して「(2)おおむねに順調に進展している」と評価するものである。

彼のキャリアの初に書かれた論文では、「音楽とは何か」という問いとともに議論が展開されているのに対し、1820年代後半からはむしろ「音楽の美とは何か、それはどのようにして達成されるのか」という音楽美学の問題へと移行している。さらに30年代前半には古今の有名な作曲家を題材とした「音楽小説」が書かれ、後半からは作曲家の作品とその作曲思想への評論を通じ「ロシアの芸術音楽とは何か」を論じている。哲学論文から音楽小説へ、そして音楽評論へと「メディア」が変化していったとすれば、その思想の対象と内容もそれぞれに適した規模のものへと変化したかもしれない。つまり、オドーエフスキー自身の音楽思想の対象が一般的な音楽哲学から個別的な音楽美学へと変化していったことは、このような表現手段の変化の表れであったのではないだろうか。そこで史料を参照してみると、それと前後してオドーエフスキーとグリンカの個人的関係が始まっていることがわかる。両者の手紙を仔細に検討すると、オドーエフスキーとグリンカを結びつけたのは、当時盛んにペテルブルクで演奏されたベートーヴェンの交響曲であり、ロシアの「ベートーヴェニアーナ」を通じて両者が「ロシア固有の芸術音楽」に向かっていったことが確認される。このことは、ロシア音楽におけるロマン主義が国民主義へと変化していく過程において、ドイツ・ロマン主義の思想が基礎となったことを明確に示している。これにより、19世紀前半のロシア音楽思想史の流れにおける根幹となる思想的潮流をあぶり出し、ロシア音楽思想史の通史的記述への道をある程度開くことができたと考えている。引き続きオドーエフスキーの評論と論文を対象に検討を行いつつ、対象とする時期を初期(前国民楽派期)から中期(国民楽派期)へと移行させていく。初期から中期へ移行する時期におけるオドーエフスキーについては、未だ公刊されていない資料も存在しているため、これらについてはロシアに保存されている手稿資料の研究を行う。また初期から中期には、音楽を実作する立場にある作曲家とオドーエフスキーとの交流が盛んになるため、書簡資料についても調査を要する。また同時に、一般的な芸術におけるロマン主義と国民主義の関係について再検討を行う。ロマン主義とは本来的に古典主義に対するアンチテーゼとして生まれた潮流であるが、この思潮と国民主義の成立の間の連関性を論ずるには純粋に思想史的視点、芸術史的視点のみならず社会史的な視点が欠かせない。その認識の上で、この時代の音楽におけるイデオローグであったオドーエフスキーの思想がどのようにして国民主義へ向かっていったのかを考える必要がある。この点については、すでに2015年度においてある程度までオドーエフスキー自身の書いた文献の読み込みが終わっているため、2016年度においてはそれをより一般化する方向で研究を進める予定である。オドーエフスキーの音楽学に関する論文を精読し、彼が「音楽におけるロシア性」をどのようなものと捉えていたのかを明らかにする。たとえば、後のスターソフやバラキレフが、芸術音楽に民謡を引用することで「ロシア性」を表現することを目指したのに対し、オドーエフスキーはこの点を論文の中で譜例を用いて音楽学的に論じている。
アシドロコンポスト化機構の分子生物学的手法による解明

1)前年度に我々は,「アシドロコンポスト化」と命名した生ゴミの微生物分解システムにおける微生物相を,主にPCR-DGGE (polymerase chain reaction-denaturing gradient gel electrophoresis)法を用いて解析し,同システムにおいて乳酸菌に属する細菌が主要微生物として長期間安定に存在していることを明らかにした.しかし同法には,DNA抽出やPCR増幅といった過程においてバイアスが存在するため定量性に欠けるという問題がある.また,単にDNAを検出しているだけであるため,すでに死滅した菌であっても検出されている可能性がある.そこでFISH (fluorescence in situ hybridization)法および定量的PCR法を用いる事により,コンポスト内微生物相の観察を行った.その結果やはり微生物の半数以上が乳酸菌であり,なおかつ活発に生育している事,また,その絶対数の経時的変動が確認できた.2)生ゴミに含まれる過剰な油分はコンポスト化に悪影響を及ぼすことが一般に知られている.アシドロコンポスト化において油分の分解を促進させる微生物種もしくはそれらが生産する脂質分解酵素を獲得すべく,同コンポストからの菌体外リパーゼ生産菌をスクリーニングした.有望株が分泌する酵素の性質を調べた結果同酵素の生産するリパーゼは酸性領域にに至適pHを持つ,新奇性の高いものであることが明らかになった.1)我々が見出し「アシドロコンポスト化」と命名した生ごみの微生物分解システムは,コンポスト化が非常な安定性を示しつつ高温酸性で進行する.連続運転中のアシドロコンポストから1週間ごと数カ月に渡りサンプリングを行い,それらのサンプル中における微生物相の変動を,コンポストから直接DNAを抽出し,PCRにより16S/18SrRNAを増幅し,これをDGGE(denaturig gradient gel electrophoresis,変性剤濃度勾配ゲル電気泳動)法により分離する,といった手順で解析した.その結果,アシドロコンポスト中で主要に存在しているのは乳酸菌に属する細菌であり,さらにそれらの常在菌は数週間から数カ月という長期安定に存在している事が示された.また,1日ごと,および1時間ごとのサンプリングにおいても微生物相には大きな変動が見られない事が分かった.さらに,微生物からのDNA抽出やPCR反応におけるバイアスの無い手法であるFISH(fluoresence in situ hybridization,蛍光in situハイブリッド形成)法を用いる事により,コンポスト内の微生物相を直接観察した.その結果,やはり微生物の半数以上が乳酸菌に属する細菌である事が確認された.2)生ゴミに含まれる過剰な油分はコンポスト化に悪影響を及ぼすことが一般に知られている.アシドロコンポスト化において油分の分解を促進させる微生物種,もしくはそれらが生産する脂質分解酵素を獲得すべく,同コンポストからの菌体外リパーゼ生産菌の単離を進めている.1)前年度に我々は,「アシドロコンポスト化」と命名した生ゴミの微生物分解システムにおける微生物相を,主にPCR-DGGE (polymerase chain reaction-denaturing gradient gel electrophoresis)法を用いて解析し,同システムにおいて乳酸菌に属する細菌が主要微生物として長期間安定に存在していることを明らかにした.しかし同法には,DNA抽出やPCR増幅といった過程においてバイアスが存在するため定量性に欠けるという問題がある.また,単にDNAを検出しているだけであるため,すでに死滅した菌であっても検出されている可能性がある.そこでFISH (fluorescence in situ hybridization)法および定量的PCR法を用いる事により,コンポスト内微生物相の観察を行った.その結果やはり微生物の半数以上が乳酸菌であり,なおかつ活発に生育している事,また,その絶対数の経時的変動が確認できた.2)生ゴミに含まれる過剰な油分はコンポスト化に悪影響を及ぼすことが一般に知られている.アシドロコンポスト化において油分の分解を促進させる微生物種もしくはそれらが生産する脂質分解酵素を獲得すべく,同コンポストからの菌体外リパーゼ生産菌をスクリーニングした.有望株が分泌する酵素の性質を調べた結果同酵素の生産するリパーゼは酸性領域にに至適pHを持つ,新奇性の高いものであることが明らかになった.
放射光大半径ガンドルフィカメラ法での微小試料の非破壊鉱物相定量法の開発

第三世代放射光をX線源とし、試料-検出器距離955mmを持つ大半径高分解能ガンドルフィカメラを開発した。このカメラを用いることにより平均試料半径70μm程度の天然の鉱物集合体の結晶性試料より良好な粉末X線回折図形を得ることに成功している。本手法を宇宙航空研究開発機構(JAXA)の探査機「はやぶさ」が回収した小惑星イトカワ回収の表面微粒子のX線回折分析に適用し斜長石温度計の適用でその結晶化温度の決定に成功した。従来の20倍のカメラ半径を持つシンクロトロン放射光用高分解能ガンドルフィカメラの開発を行った。本ガンドルフィカメラは第三世代大型放射光施設SPring-8の物質材料研究機構ビームラインBL15XUの回折計に搭載し、光源に第三世代放射光の挿入光源、2軸回折計の大半径イメージングプレートを検出器とする形にて開発を行った。本放射光用ガンドルフィカメラの緒元を以下に列挙する。1.カメラ半径(試料検出器距離):955mm、2.カメラヘッド:Italia Tenno社製、3.標準使用X線:19keV、4. 2θ範囲:1190度、5.最小角度分解能:0.003度(2θ)、6.カメラ位置調整架台:X-Y-Z-Ry-Rzの5軸調整架台。7.チャンバー:オリジナルのチャンバーを改造することでHe充填を可能しバックグラウンド散乱の低減を実施。8.コリメータ、ビームストッパー:バックグラウンドの低減のため、回折計の幾何学的条件に合わせ作製。標準粉末試料を樹脂で200μmφ程度に固めた試料を用いた回折実験では適正に粉末回折パターンを取得できることを確認した。露光時間は上記の試料サイズで数分のオーダーであった。角度分解能をNIST-CeO_2の標準粉末試料からの回折ピークを用いて評価した。回折プロファイルより求めた△d/dの値は0.1%(X-ray : 19keV,面間隔d=1.361.42Aの反射による)となり設計通りの高い角度分解能が得られていることが判った。開発したカメラ半径955mmの高分解能シンクロトロン放射光用ガンドルフィカメラの性能評価および実際の応用目的のためにX線回折実験を行った。試料は、NIST-CeO_2標準、天然鉱物結晶の混合体粉末(多相試料)、標準岩石粉末などを約50200μmφの大きさに樹脂にて固化させガラス棒の先端に接着したもの、また地球外物質微粒子をそのままカーボンファイバーの先端に接着した試料などを使用した。回折データのS/N比を向上させるためにシンクロトロンビームラインの最適化等を実施し、サイズ30μmφ程度の試料からも十分なS/N比の粉末回折強度データを取得することができた。また、本カメラの分解能はΔd/d=0.1%程度であるので多相試料の指数分離-指数付けも良好に実施できている。本ガンドルフィカメラの結晶構造解析の性能を検証するためNIST-CeO_2粉末試料より粉末回折パターンを取得しRietveld解析で結晶構造解析を実施した。取得した回折強度データは連結や原点、角度補正などの補正を実施後、Rietveld法に結晶構造解析を実施した。解析の結果は最終信頼度因子Rp=2.57,Rwp=3.67,Rb=2.53,Rf=1.48[%]という構造解析による原子位置決定に十分な精度の結果を得ており、データ取得その後のデータ処理などが適正に実施できていることが示された。本ガンドルフィカメラは非破壊で微量試料中の相の同定、結晶学的データの取得のみならず、良好な粉末回折データが得られれば微小試料の結晶構造決定にも有効であると考える。高分解能放射光ガンドルフィカメラを用いて、宇宙航空研究開発機構(JAXA)の探査機が小惑星イトカワの表面から回収した微粒子のX線回折実験を実施した。実験は大型放射光施設SPring-8のBL15XUにて実施した。高分解能ガンドルフィカメラに、細いグラファイトファイバーの先端に樹脂で接着されたイトカワ微粒子を搭載し、Nb-K吸収端波長(18.986keV)の単色X線を照射し、試料からの回折X線を観測した。回折X線は半径955mmの円筒状イメージングプレート上に記録しデータ連結などの処理の後粉末回折図形として取り出した。空気散乱によるバックグラウンドノイズを低減するため試料周りに半径約60mmのチャンバーを設置しHeを11/minで実験の間導入した。X線回折データはシンクロトロンCTおよび粒子表面の電子顕微鏡観察の結果もとに選択した20粒子から収集した。これらの試料の平均サイズは77μm。最小径で30μm、最大径で190μmであった。露光時間は試料体積に応じて変えたが6009000秒であった。2θ=60度までの範囲から回折強度データを収集した。

得られた粉末回折試料はピーク指数付けにより鉱物相の同定を行うとともに、微粒子に含まれるの斜長石の地質温度計を用いて結晶生成温度の推定を実施した。この地質温度計は斜長石の格子定数から結晶化温度を推定する手法で阻石中のコンドライトの生成温度推定にも利用されている。この温度計には斜長石の2本のX線回折ピーク位置の差を求める必要がある。今回の微粒子より得られた粉末回折図形では斜長石の回折ピークはカンラン石や輝石の回折ピークと重なることが多かったが、我々のガンドルフィカメラの高い角度分解能により5個の微粒子から斜長石地質温度計が適用できる良質の回折図形を得ることができた。
メチシリン耐性黄色ブドウ球菌由来ペニシリン結合蛋白質の構造と機能

前年度に引き続き、蛋白質の結晶化をめざして、N末端欠失・水可溶型MRSA-PBPの大量生産と精製を精力的に試みたが、いずれもうまく行かず、成果を上げることはできなかった。そこで、もう一つの研究計画であり、MRSAと同様社会問題となっている、第三世代セフェム系抗生物質分解能を持つ、基質特異性拡張型β・ラクタマーゼの研究を集中的に行った。本研究で用いたのは、大腸菌から得られたプラスミド性クラスAβ-ラクタマーゼで、アミノ酸配列の比較により、通常のクラスAβ-ラクタマーゼからの2箇所のアミノ酸置換変異が本酵素の性質の獲得に重要であると推定された。すなわち、Arg244→ThrとGlu274-(Arg275)-Asn276→Arg-(Arg)-Argである。これらはいずれも基質のカルボキシル側鎖を認識する部位にあると考えられた。これら残基の本酵素での重要性を明らかにするため、部位特異的変異により、Thr244→Arg、Arg274→Glu、Arg276→Asnのアミノ酸置換を導入した変異型酵素を作製し解析した。その結果、以下のことが明らかになった。変異型酵素の発現プラスミドを持つ大腸菌は、第三世代セフェム系抗生物質に対する耐性が低下していたことから、これらのアミノ酸残基の重要性が示唆された。さらに精製酵素による活性測定を行い、k_<cat>、K_mを求め比較したところ、274位および276位がArgであることは、ペニシリン系および第一世代セフェム系抗生物質の分解には不利であるが、第三世代セフェム系抗生物質を分解するためにこれら残基は必須であり、その分解の際には両位の協同作用が重要であると考えられた。また、これらのArgが安定に存在するために、近傍に位置する244位はArgではなくThrであることが必要であろうと考えられた。メチシリン耐性黄色ブドウ球菌(MRSA)が種々のβ-ラクタム剤に高耐性を示すのは、それが獲得した、起源不明のペニシリン結合蛋白質(PBP)のβ-ラクタム剤との親和性が低く、活性が阻害されにくいためであるといわれている。MRSA-PBPは、大腸菌の高分子量PBPと同様、N末端側に存在する疎水性アミノ酸からなる領域で細胞質膜を貫通し、結合していると考えられる。大腸菌の高分子量PBPの場合には、このN末端疎水性領域を欠失した水可溶性変異型酵素を作製することによりはじめて、蛋白質の精製に成功している。そこで、MRSA-PBPを水可溶性の状態で大量に発現させ精製し、その性質を調べる目的で、遺伝子上3ヶ所の制限酵素部位を用いて、N末端疎水性領域を欠失した可溶性MRSA-PBPの発現プラスミドを構築した。1.His-Tagといわれるキレート・ペプチド(5アミノ酸残基)をN末端にもつ3種類の融合蛋白質を発現させたが、蛋白質はいずれも不安定で少量の融合蛋白質しか検出できず、これら蛋白質の精製は不可能であった。2.マルトース結合蛋白質(分子量約3万)との融合蛋白質3種類の中では、N末端疎水性領域の直後で融合したものはペニシリン結合活性が認められる程度には発現していた。ファクターXa(プロテアーゼ)で融合部位を切断すると、N末端欠失、水可溶性MRSA-PBPが得られた。現在、活性中心推定残基に変異を導入した変異型酵素を作製中である。