hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
開放型イオントラップ系による量子情報処理

多領域からなるプレーナートラップを開発し、イオンの移動実験に成功した。さらに微小な永久磁石をトラップ基板の裏面に配置し、量子状態制御が可能な高い磁場勾配を発生させた。誘導ラマン断熱通過を用いて、幾何学的位相因子のみによるユニバーサルな単一量子ビットゲート操作を初めて実現した。デコヒーレンスフリーな2イオンの量子もつれ状態の生成、および多準位誘導ラマン断熱通過の原理を用いて、4イオンのディッケ状態の高忠実度生成に成功した。正三角形に配置した極低温状態の3イオンからなる量子回転子を実現し、そのトンネル効果によるアハラノフ・ボーム効果の観測に成功した。本研究では平面型のプレーナートラップの開発および高速断熱通過法を用いた量子状態制御の研究を進めている。プレーナートラップについては、小型でかつ深いトラップポテンシャルを形成するプレーナートラップを開発した。新しいトラップは集積化に向けてより適した形状になるよう、小型化、電極間に設けていたスリットの排除、電極表面や端面の精度を上げるため作製方法の変更を行った。さらにプレーナートラップの難点である従来型より浅いポテンシャルについても、シミュレーションで電極配置の最適化を行った結果、従来の設計に比べ6倍ほど深いポテンシャルを形成できることがわかった。このトラップを作製・実装してカルシウムイオンを捕獲することに成功し、イオンの永年周波数の測定、DC電圧印加によるイオンの移動量の測定、水平方向の2軸についてのRF-光子相関を用いたマイクロモーション補正を行った。高速断熱通過法を用いると、ラビパルスを用いた方法に比べて、レーザーのパルス幅や強度など実験パラメーターの変動に強いロバストな量子状態制御が可能になる。今年度は2個のCaイオンを用いてDicke状態の生成実験を行った。まず、2個のイオンの重心運動振動モードを振動基底状態まで冷却し、その後、個別にレーザーをアドレスした1個のイオンのブルーサイドバンドを励起することにより一個のフォノンを振動状態に生成する。この二つのイオンに等振幅のレッドサイドバンドの高速断熱通過レーザーパルスを照射することでDicke状態を生成することができる。生成された量子状態はラムゼイ干渉法によりパリティ信号を求めることで解析される。実験によると、通常の周期の2倍の周期のラムゼイ干渉信号が観測され、2個のイオンのDicke状態が生成されていることが確認された。本研究では平面型のプレーナーイオントラップの開発及び断熱的な手法を用いたイオンの量子状態制御の研究を進めている。開放型のプレーナーイオントラップでイオンの冷却において問題となる、電極基板に垂直方向の余剰マイクロ運動の検出と低減の手法を確立した。既存の技術であるrf-光子相関法では照射するレーザービーム方向のマイクロ運動しか検出できないため、プレーナートラップでは電極基板に垂直方向の成分検出には適用できなかった。我々はトラップポテンシャルを変調しパラメトリック共鳴を利用することにより、レーザー照射方向に制限されずにマイクロ運動を検出する方法を考案し、リニアトラップを用いて華光子相関法との比較を行い、パラメトリック共鳴の信号が余剰マイクロ運動の大きさを反映していること、感度はrf-光子相関法よりも良いことを示した。この手法をプレーナートラップに適用し、垂直方向のマイクロ運動を最小化することに成功した。断熱的な手法による量子状態制御の実験において、エンタングル状態であるディッケ状態の生成実験を行い、パラメターの変化に対するロバスト性を初めて明示的に立証した。これまで原子のエンタングル状態生成において用いられてきた手法は、パルス幅や強度などのパラメターに敏感に依存するものであったが、断熱的手法においてはロバスト性が期待される。2個のイオンのディッケ状態生成に用いる光パルスの幅を110μ秒から460μ秒まで変えた実験、また最大ラビ周波数を5kHzから10kHzまで変えた実験のいずれにおいても、フィデリティの変化は10%以内にとどまり、また常に分離不可能条件が常に満たされイオンがエンタングルしていたことが確かめられた。また、原子系の暗状態を用いることにより、幾何学的位相のみによるロバストな量子計算(ホロノミック量子計算)を実現できる可能性がある。これの基礎となる幾何学的位相のみによる単一量子ビット演算を、40Ca+の内部準位を用いてトライポッド系と呼ばれる4準位系に対し誘導ラマン断熱通過法を適用することにより実演した。ブロッホ球上のX軸、Z軸周りの回転による占有数の振動を90%以上の可視度で観測することに成功した。平面型のプレーナーイオントラップの開発においては、昨年度、開発したパラメトリック共鳴を用いたイオンのマイクロ運動の補正方法をプレーナートラップに適用し、全方向のマイクロ運動を低減することができた。並行して大規模集積化のための多数のトラップ領域から成る電極を設計した。より小型で高い永年周波数が得られるように、イォンの捕獲される高さを200μmに設定し、電極配置の最適化を行った。

このトラップでイオンの捕獲実験を行い、設計に近い特性でイオンの捕獲に成功した。また、トラップ間でのイオンの輸送実験を行い、多数個のイオン及び単一イオンの輸送に成功した。断熱的な手法を用いたイオンの量子状態制御の研究においては、単一^<40>Ca^+イオンの電気四重極子遷移の一つの下準位と三つの上準位からなるtripod系における2つの暗状態を用い、STIRAP(Stimulated Raman Adiabatic Passage)により断熱的操作を行うことにより、イオン系では初めて幾何学的位相因子のみによる単一量子ビットゲート操作を実現した。Z,X回転において可視度0.9以上で占有数が変化することを確認した。また、断熱的手法による振動の個数状態の発生実験を実施した。さらに、RF遷移におけるドレスト状態とMolmer-Sorensen法によるエンタングリング相互作用を用いて、初めてRF遷移におけるエンタングル状態を直接生成することに成功した。さらにこのエンタングル状態が200ms以上の寿命を持ち、磁場揺らぎによる擾乱に対し耐性を備えた「デコヒーレンスフリー状態」であることを示した。本研究においては、開放型のプレーナートラップとロバストな量子状態制御の研究などを進めている。プレーナートラップの研究においては、rfを用いた量子ゲート操作を目的として、多領域から成る電極に複数の微小永久磁石を組み込み、磁場勾配の評価を行った。このトラップにカルシウムイオンを捕獲し、さらにイオンの位置を変化させて、電気四重極遷移のゼーマン分裂から各点での磁場の値を測定した。約30T/mの磁場勾配が得られ、これまでのトラップ内の磁場勾配としては最も大きな値が得られていることが分かった。さらに大きな磁場勾配も期待でき、量子ゲート操作が可能となった。トラップと光ナノファイバーとの結合に関する研究では、電極を分割型にして粒径1μmの微粒子を捕獲し、微粒子を光ナノファイバーに接近させることによってファイバーの帯電量を測定した。量子状態制御のための多粒子エンタングル状態の生成においては、量子ビット遷移励起用のレーザーのコヒーレンス時間を向上させ、忠実度を上げることに成功した。超低膨張率のガラス素材を用いた光共振器に周波数を安定化したレーザーを用いて、単一カルシウムイオンへの照射によるラムゼイ干渉実験を複数のゼーマン成分に対して行ったところ、線幅の大部分は磁場によって決定されており、レーザー自体の寄与は1Hzのオーダーであることが分かった。この光源を用いて2個のイオンのエンタングル状態の生成を行い、0.97という忠実度を得た。この忠実度は、6個以上の多数のエンタングル状態の生成を目指すうえでの重要な指標であり、十分に高い値である。また、新たな量子状態制御の研究として、正三角形に配置した3個のイオンの回転運動を基底状態まで冷却して量子回転子を実現した。
生成文法の形態論における形態の実現とレベルの問題

ある連鎖が独立した形態素として存在するのか、それとも単なる音韻変化の結果なのか、また統語構造との関係はどうなっているのか、といった問いは生成文法理論の発展において常に問われてきた。本研究では、音韻上、または範疇的に一見同一に見える連鎖の統語的特性とその実態的実現の異同という大きな研究課題を念頭に、英語過去分詞の2つの用法(受動・完了)の分布の相違を、現在分詞等と比較しながら分析、その結果、次の結論に達した。(1)受動過去分詞はChomsky(1993),Chomsky(1995:Ch.3)の極小理論の方式で、語彙部門ですでにそのような連鎖として登録されており、格照合を受けて認可される。(2)現在分詞はHalle & Marantz(1993)の提唱する分散形態論の方式で、統語部門における素性の束が形態構造における語彙挿入によって実際の連鎖に置換される。(3)完了過去分詞はAnderson(1992)などの提唱する過程に基づく形態論の方式で、語形成規則によって導入される。この結論に関して、次の2つの課題が浮び上がった。(1)そのようなhybridな形態論の立場は、Lasnik(1995)の動詞句削除に基づく分析(極小理論と分散形態論の適用)にもみられるが、適用される語彙的・統語的領域が十分に制限されない限り恣意的となり、言語習得等生成文法が説明をめざすところから逸脱する。(2)Chomsky(1995:Ch.4)は、極小理論を更に進展させ、D構造、S構造に続いてXバ-理論も破棄した上で合併という操作に基づく派生を提唱している。それに従うと従来のように統語部門の操作の顕在/潜在性をS構造によって区別することはできず、音韻・意味部門への分岐点は原理的には派生のどの段階でもあり得ることとなる。そのように進展している極小理論と本研究の結論の整合性・経験的根拠を明らかにする必要がある。
廃棄カキ殻を利用した土の固化処理技術の開発とその応用

本研究においては,カキ殻の有効な活用方法を提案するとともに新しい土の固化処理方法の開発を目的とし,基礎的な固化性能の把握,試料の構造骨格の観察を行い,カキ殻を使用した土の固化処理について検討する.具体的には,自然界の物質の中で骨や歯の主要な構成物であるリン酸カルシウム化合物に着目する.本研究において,リン酸カルシウム化合物は,カキ殻の主成分である炭酸カルシウムとリン酸との化学反応により生成される.先行の研究結果から,カキ殻混合比を1以上,養生日数を10日とした場合,供試体は目標強度100 kPa以上の高い強度を示すことが分かった.また,画像観察より養生日数の増加とともにリン酸カルシウム化合物が供試体のより多くの間隙を閉塞することが確認された.さらに,一軸圧縮試験の結果を踏まえると,このリン酸カルシウム化合物による間隙の閉塞化が強度定数の増加に大きく寄与すると考えられる.使用するカキ殻の粒径が固化処理土の強度に与える影響を実験的に検討した.粒径小のカキ殻を養生した部分において,析出したリン酸カルシウム化合物が標準砂の間隙を埋めていることが分かった.粒径小のカキ殻では間隙を析出物によって埋めることで固化が進み,粒径大のカキ殻では隣接する砂粒子を付着し,大きな塊として固化が進むと考えられる.このことから,リン酸カルシウム化合物による土の固化メカニズムがカキ殻の粒径によって異なることが推察される.また,実務的に現実的である低いカキ殻混合比を採用した際の混合土の強度増加について検討し,最適な混合比が0.3から0.5であることを明らかにした.さらに,エアトラップ等を用いた送液と排気の分離などの養生方法の改善について検討を行い,先行研究結果より高い強度を有する供試体の作製が可能であることを確認した.使用するカキ殻の粒径によって固化処理土の強度発現の違いを確認することができた.また,先行研究において高いカキ殻混合比を採用した場合,CO2ガスがカラム下部に集中し内部圧力を高めたことによって,供試体に亀裂を生じさせ強度低下につながることが観測された.この問題を解決するため,エアトラップ等を用いた送液と排気の分離などの養生方法の改善について検討を行い,先行研究結果より高い強度を有する供試体の作製が可能であることを確認した.平成31年度以降は,引き続き低いカキ殻混合比を採用した際の混合土の強度増加,使用するカキ殻粒子の粒径が土の強度に及ぼす影響,最適なリン酸水溶液濃度の選定について検討を行う.さらに,カキ殻粒子の粒径およびサイズ寸法の異なる供試体作製にも着手する.特に,作製後の供試体を水浸し,その溶出特性とその後の強度変化について実験的に明らかにする.発生するCO2ガスの再利用について試験機システムを構築し,析出物の炭酸カルシウムとしての利用を検討する.本研究においては,カキ殻の有効な活用方法を提案するとともに新しい土の固化処理方法の開発を目的とし,基礎的な固化性能の把握,試料の構造骨格の観察を行い,カキ殻を使用した土の固化処理について検討する.具体的には,自然界の物質の中で骨や歯の主要な構成物であるリン酸カルシウム化合物に着目する.本研究において,リン酸カルシウム化合物は,カキ殻の主成分である炭酸カルシウムとリン酸との化学反応により生成される.先行の研究結果から,カキ殻混合比を1以上,養生日数を10日とした場合,供試体は目標強度100 kPa以上の高い強度を示すことが分かった.また,画像観察より養生日数の増加とともにリン酸カルシウム化合物が供試体のより多くの間隙を閉塞することが確認された.さらに,一軸圧縮試験の結果を踏まえると,このリン酸カルシウム化合物による間隙の閉塞化が強度定数の増加に大きく寄与すると考えられる.使用するカキ殻の粒径が固化処理土の強度に与える影響を実験的に検討した.粒径小のカキ殻を養生した部分において,析出したリン酸カルシウム化合物が標準砂の間隙を埋めていることが分かった.粒径小のカキ殻では間隙を析出物によって埋めることで固化が進み,粒径大のカキ殻では隣接する砂粒子を付着し,大きな塊として固化が進むと考えられる.このことから,リン酸カルシウム化合物による土の固化メカニズムがカキ殻の粒径によって異なることが推察される.また,実務的に現実的である低いカキ殻混合比を採用した際の混合土の強度増加について検討し,最適な混合比が0.3から0.5であることを明らかにした.さらに,エアトラップ等を用いた送液と排気の分離などの養生方法の改善について検討を行い,先行研究結果より高い強度を有する供試体の作製が可能であることを確認した.使用するカキ殻の粒径によって固化処理土の強度発現の違いを確認することができた.また,先行研究において高いカキ殻混合比を採用した場合,CO2ガスがカラム下部に集中し内部圧力を高めたことによって,供試体に亀裂を生じさせ強度低下につながることが観測された.この問題を解決するため,エアトラップ等を用いた送液と排気の分離などの養生方法の改善について検討を行い,先行研究結果より高い強度を有する供試体の作製が可能であることを確認した.平成31年度以降は,引き続き低いカキ殻混合比を採用した際の混合土の強度増加,使用するカキ殻粒子の粒径が土の強度に及ぼす影響,最適なリン酸水溶液濃度の選定について検討を行う.さらに,カキ殻粒子の粒径およびサイズ寸法の異なる供試体作製にも着手する.

特に,作製後の供試体を水浸し,その溶出特性とその後の強度変化について実験的に明らかにする.発生するCO2ガスの再利用について試験機システムを構築し,析出物の炭酸カルシウムとしての利用を検討する.
ヒトの姿勢制御系における感覚の統合

本研究ではまず姿勢制御系で単一の感覚が働く条件で,感覚フィードバック経路の特性を同定して各感覚系の特性を定量的に求めた.ついで複数の感覚が働く条件で同定し,どの感覚が優位であるかを検討した.具体的には被験者が直立するかこれと等価な仕事をしたときの足関節モーメントと身体傾斜角を計測し,傾斜角を入力とし足関節モーメントを出力とする感覚フィードバック経路の特性を周波数特性の形で求めた.傾斜角はLEDと光半導体によるポジションセンサシステムを用いて計測し,足関節モーメントは床反力計で計測した.そしてARMAXモデルのパラメータを推定し,周波数特性に変換した.前庭系の特性は直立しているときの身体傾斜角を検出して同じ量だけ被験者の立っている台の角度を変え,足関節角を一定にして体性感覚の情報をなくしかつ閉眼の条件で求めた.体性感覚系の特性は身体を垂直な台に固定し足部のみが動けるようにし,足を乗せる台に被験者の体重に等しい重りを被験者の重心の高さに置いた倒立振子を制御する条件で求めた.視覚系の特性は身体および足関節角を固定し,計測した足関節モーメントを計算機に取り込み計算機内に構成した倒立振子の伝達関数の入力とする.この出力傾斜角に追従するサーボ傾斜台上にCCDカメラを設置して,カメラの映像情報をヘッドマウントディスプレイにより被験者に与える条件で求めた.ただしこのままでは制御ができなかったので,倒立振子の伝達関数と直列に比例+微分要素を挿入した.得られた周波数特性では前庭と体性感覚に微分特性が見られ,速応性は体性感覚,前庭,視覚の順であった.次に複数の感覚が働く場合の感覚フィードバックの同定を行った.周波数特性の形から,前庭と視覚が働く場合は前庭系が,前庭系と体性感覚が働く場合は体性感覚が,全てが働く場合は体性感覚が優位と考えられた.本研究ではまず姿勢制御系で単一の感覚が働く条件で,感覚フィードバック経路の特性を同定して各感覚系の特性を定量的に求めた.ついで複数の感覚が働く条件で同定し,どの感覚が優位であるかを検討した.具体的には被験者が直立するかこれと等価な仕事をしたときの足関節モーメントと身体傾斜角を計測し,傾斜角を入力とし足関節モーメントを出力とする感覚フィードバック経路の特性を周波数特性の形で求めた.傾斜角はLEDと光半導体によるポジションセンサシステムを用いて計測し,足関節モーメントは床反力計で計測した.そしてARMAXモデルのパラメータを推定し,周波数特性に変換した.前庭系の特性は直立しているときの身体傾斜角を検出して同じ量だけ被験者の立っている台の角度を変え,足関節角を一定にして体性感覚の情報をなくしかつ閉眼の条件で求めた.体性感覚系の特性は身体を垂直な台に固定し足部のみが動けるようにし,足を乗せる台に被験者の体重に等しい重りを被験者の重心の高さに置いた倒立振子を制御する条件で求めた.視覚系の特性は身体および足関節角を固定し,計測した足関節モーメントを計算機に取り込み計算機内に構成した倒立振子の伝達関数の入力とする.この出力傾斜角に追従するサーボ傾斜台上にCCDカメラを設置して,カメラの映像情報をヘッドマウントディスプレイにより被験者に与える条件で求めた.ただしこのままでは制御ができなかったので,倒立振子の伝達関数と直列に比例+微分要素を挿入した.得られた周波数特性では前庭と体性感覚に微分特性が見られ,速応性は体性感覚,前庭,視覚の順であった.次に複数の感覚が働く場合の感覚フィードバックの同定を行った.周波数特性の形から,前庭と視覚が働く場合は前庭系が,前庭系と体性感覚が働く場合は体性感覚が,全てが働く場合は体性感覚が優位と考えられた.
随意運動に関する高次脳機能の無侵襲的研究

2年間にわたる本国際学術共同研究により、米国、英国、ドイツ、カナダ、フィンランドの各研究分担者との多面的無侵襲的研究手段を用いて、ヒトの随意運動の中枢調節における補足運動野と一次運動野の機能の一端を明らかにした。1。運動関連脳電位の発生源に関する研究随意運動に先行して出現する脳電位の発生源を解明するために、米国クリーブランドクリニックに研究分担者池田昭夫助手を派遣し、同施設の研究分担者リューダース博士との共同研究によって、てんかん患者を対象として術前の硬膜下電極による記録を行い、またリューダース博士を京都大学医学部に招へいしてそのデータ解析を行い、手指の随意運動開始の約2秒前から補足運動野と一次運動野のそれぞれ手の領域が両側性に活動し、運動開始の約300ミリ秒前になると、ともに反対側が優位に活動することを明らかにした。2。単純な運動と複雑な運動の比較ひとの手指の単純な反復運動と複雑な連続運動に先行する頭皮上脳電位を比較し、複雑な運動では従来唱えられてきた補足運動野に加えて、一次運動野も重要な役割を果たすことを示唆する所見を得た。さらに、一本の指の独立運動の方が2本の指の同時運動に比較して、特に反対側中心部でより大きな運動準備電位を生じることから、繊細な指の運動には一次運動野の手の領域が重要な働きをなすことが示唆された。3。随伴陰性変動の発生機序に関する研究英国から研究分担者バレット博士を計2回、そして東京滞在中であった米国の研究分担者ポリッチュ博士を1回、それぞれ京都大学医学部に招へいし、感覚認知と運動反応の関連を反映すると考えられる随伴陰性変動(contingent negative variation,CNV)を正常者の頭皮上から記録し、上記(1)の運動関連脳電位が小脳障害の影響を強く受けるのに対して、本電位はその影響を受けないことを明らかにした。また同じく上記クリーブランドクリニックにおける硬膜下記録によって、CNVの発生源の一部が前頭前野にあることを見い出した。4。運動関連脳磁図の記録ヒトの手指の随意運動に伴う運動皮質活動部位を解明するために、米国国立衛生研究所(NIH)に研究分担者長峯隆助手を派遣して、同施設の研究分担者ハレット博士と7チャンネル脳磁図計測装置を用いて共同研究を行い、運動開始の直前直後の運動皮質活動部位を明らかにした。さらにヘルシンキ工科大学低温研究所に長峯隆助手を派遣して、同施設の研究分担者ハリ教授と122チャンネル脳磁図計測装置を用いて運動関連脳磁図の記録を行い、運動開始の2秒前から出現する成分に注目してさらにそのデータ解析を継続中である。5。随意運動時における脳血流変化のPETによる検討ヒトが手指の運動を行っている間に15-Oで標識した水(H_2^<15>O)を静脈注射して、ポジトロン断層撮影(PET)によって局所脳血流を測定し、さらにその血流画像を各被検者のMR画像に重畳して、脳の活動部位を求めた。その結果単純な運動でも複雑な運動でも運動と反対側の補足運動野と一次運動野が活動するが、特に複雑な運動では、従来唱えられてきた補足運動野に加えて、両側の一次運動野も重要な働きを行うことを明らかにし、上記(2)の電気生理学的所見を支持する成績を得た。なおこのデータの解析のために、研究分担者米倉義晴助教授および研究協力者定藤規弘院生を米国NIHに派遣し、同施設の研究分担者ハレット博士と共同研究を行った。また、ドイツのジュッセルドルフ大学より研究分担者フロイント教授を京都大学に招へいし、歩行運動に伴う脳血流変化を同じくPETで測定し、そのデータ解析のために研究協力者本田学院生を米国NIHに派遣して、上記ハレット博士および定藤院生と共同研究を行った。1。2。3。随伴陰性変動の発生機序に関する研究英国から研究分担者

バレット博士を計2回、そして東京滞在中であった米国の研究分担者ポリッチュ博士を1回、それぞれ京都大学医学部に招へいし、感覚認知と運動反応の関連を反映すると考えられる随伴陰性変動(contingent negative variation,CNV)を正常者の頭皮上から記録し、上記(1)の運動関連脳電位が小脳障害の影響を強く受けるのに対して、本電位はその影響を受けないことを明らかにした。また同じく上記クリーブランドクリニックにおける硬膜下記録によって、CNVの発生源の一部が前頭前野にあることを見い出した。4。運動関連脳磁図の記録ヒトの手指の随意運動に伴う運動皮質活動部位を解明するために、米国国立衛生研究所(NIH)に研究分担者長峯隆助手を派遣して、同施設の研究分担者ハレット博士と7チャンネル脳磁図計測装置を用いて共同研究を行い、運動開始の直前直後の運動皮質活動部位を明らかにした。さらにヘルシンキ工科大学低温研究所に長峯隆助手を派遣して、同施設の研究分担者ハリ教授と122チャンネル脳磁図計測装置を用いて運動関連脳磁図の記録を行い、運動開始の2秒前から出現する成分に注目してさらにそのデータ解析を継続中である。5。随意運動時における脳血流変化のPETによる検討ヒトが手指の運動を行っている間に15-Oで標識した水(H_2^<15>O)を静脈注射して、ポジトロン断層撮影(PET)によって局所脳血流を測定し、さらにその血流画像を各被検者のMR画像に重畳して、脳の活動部位を求めた。その結果単純な運動でも複雑な運動でも運動と反対側の補足運動野と一次運動野が活動するが、特に複雑な運動では、従来唱えられてきた補足運動野に加えて、両側の一次運動野も重要な働きを行うことを明らかにし、上記(2)の電気生理学的所見を支持する成績を得た。なおこのデータの解析のために、研究分担者米倉義晴助教授および研究協力者定藤規弘院生を米国NIHに派遣し、同施設の研究分担者ハレット博士と共同研究を行った。また、ドイツのジュッセルドルフ大学より研究分担者フロイント教授を京都大学に招へいし、歩行運動に伴う脳血流変化を同じくPETで測定し、そのデータ解析のために研究協力者本田学院生を米国NIHに派遣して、上記ハレット博士および定藤院生と共同研究を行った。正常者の随意運動の中枢調節機序について、国際的協力のもとに、多面的なアプローチによって共同研究を進めた。まず電気生理学的には、研究分担者の池田を米国のクリーブランドクリニックに派遣し、同じく研究分担者のリューダース博士と共同で、てんかん患者の術前に硬膜下記録を行い、自発運動と刺激に対する反応運動との間における一次および二次運動皮質の活動状況の相違を明らかにし、さらに研究を続行中である。さらに研究分担者の英国のバレット博士と米国のポリッチュ博士を京都大学に招へいして、運動と記憶に関する脳電位の検出法、特にその多チャンネル記録と電算機による頭皮上分布の検策法を開発した。また手指の随意運動に伴う脳磁図についても、研究分担者の長峯が同じく研究分担者の米国NIHのハレット博士と連絡をとりながら、岡崎の生理学研究所と共同研究を進めている。ポジトロン断層法(PET)による局所脳血流を用いた随意運動の中枢制御に関する研究については、当研究代表者と研究分担者の米倉と間賀田が中心になって、同一被検者の脳MR画像上に血流画像を重畳する方法を開発し、ヒトの一側手指の複雑な随意運動では単純な運動に較べて、補足運動野だけでなく一次運動野でも両側性に活動が増加することを明らかにし、当研究代表者らが前に発表した電気生理学的成績を支持する成績を見いだした。
枯草菌SRP様因子の構造と存在様式・機能の解析

(1)真正細菌内でのscRNAの構造解析.真正細菌内でのscRNAの構造解析した結果、現在までに構造が明らかにされた10属の真正細菌の中で、完全なドメインl,ll構造を持つものは芽胞形成能を持つ枯草菌とウェルシュ菌の2属に限られることが明らかとなった。(2)scRNAの生体内での局在とscRNPの精製.ショ糖密度勾配遠心法で解析したところ、scRNPは10Sの沈降係数を示した。scRNPを精製したところ、scRNPには、Ffh蛋白質に加えて、72kDaと8kDaの蛋白質が含まれていることが示された。(3)scRNA結合蛋白質FfhのRNA結合モチーフの検索.Ffh蛋白質は、哺乳類のSRP RNAに結合するSRP54蛋白質と相同性をもち、大腸菌や他の真正細菌にも存在する。Ffh蛋白質のRNA結合ドメインを解析したところ、C末端に3カ所存在する両親媒性のα-ヘリックス構造のうち、2番目と3番目を含む領域にRNA結合領域が存在することが明らかとなった。(4)scRNAの生体内での機能解析.枯草菌においてscRNAを欠損した場合、速やかに蛋白質合成阻害が起こるが、この時、野性株と比べて、抗生物質フシジン酸に対しての抵抗性を示した。また、形態的には、細胞壁が肥沃し、湾曲した構造を示した。また、低濃度のフシジン酸に対して抵抗性を示した。従って、枯草菌scRNAは蛋白質合成に関し、EF-Gの機能と関連した役割を持っている可能性が示唆された。以上の結果から、scRNAは生体内では、蛋白質合成と分泌蛋白質の細胞外への分泌の少なくとも2つの過程に関与していると考えられる。
マクロスフェライドを基盤とする新規抗癌剤の創製を目指した分子設計、合成、活性評価

天然物マクロスフェライドを基盤とした新規抗癌性医薬品探索を目的として、マクロスフェライドの16員環基本骨格に、強力な抗腫瘍性天然物であるエポチロン類のチアゾール側鎖を組み込んだ人工ハイブリッド化合物を設計し、合成研究を行った。また、マクロライド骨格の一部を窒素原子で置換した、アザ-アナログの設計と合成も行った。その結果、天然のマクロスフェライドを大きく上回る抗癌活性を示す、新規人工設計クロスフェライド誘導体を見出すことに成功した。天然物マクロスフェライドを基盤とした新規抗癌性医薬品探索を目的として、マクロスフェライドの16員環基本骨格に、抗腫瘍性天然物であるエポチロン類のチアゾール側鎖を組み込んだ人工ハイブリッド化合物を設計し、合成研究に着手した。その結果、閉環メタセシスをマクロ環構築の鍵段階として、高効率的に6種の新規ハイブリッド化合物の合成に成功した。それに加え、チアゾール環の代わりにヒリジン環を有する側鎖を組み込んだハイブリッド2種の合成も行った。これらについて、ヒトリンバ腫細胞に対するアポトーシス誘導活性を天然型のマクロスフェライドと比較したところ、いくつかのハイブリッド化合物について顕著な活性の増強が認められた。アポトーシス誘導メカニズムについて調査すべく、いくつかの生物実験を行ったところ、細胞内活性酸素種の関与が示唆された。すなわち、薬物処理後の細胞内過酸化水素増大効果が確認され、これは抗酸化物質であるN-アセチルシステインによって抑制されることが明らかとなった。更にいくつかの検討結果、本アポトーシス誘導活性にはFas/caspase-ミトコンドリア経路とカルシウムイオン依存性経路の関与が示唆された。また、これらマクロスフェライド誘導体は、緩和な温熱併用によってアポトーシス誘導活性が顕著に増強されることも、明らかとすることができた。以上のように、エポチロンとのハイブリッド化により、高活性な新規マクロスフェライド誘導体を見出すことに成功した。これまでに、マクロスフェライド類とエポチロン類の新規ハイブリッド化合物の設計と合成を行い、その一部が天然型マクロスフェライドを上回るアポトーシス誘導活性を示すことを見出している。本年は、更に高活性なマクロスフェライド誘導体の探索を目的として、16員環マクロスフェライド骨格の一部を窒素原子に置き換えた「ラクタムアナログ」の設計と合成を行った。1.マクロスフェライドのラクタム骨格構築法の確立16員環マクロスフェライド骨格は3つのエステル結合を含んでいるが、その酸素原子のうちの1つを窒素原子とした骨格(アザ-マクロスフェライド)の構築法を検討した。その結果、従来通り閉環メタセシス法を応用することで、収率よく骨格構築が可能であることが明らかとなった。これにより、6種のアザ-マクロスフェライド類の合成を達成した。2.ラクタムアナログに対するチアゾール側鎖の導入エポチロンの有するチアゾール側鎖導入が活性増強に有効であることを踏まえ、上記ラクタム骨格に対するチアゾール側鎖導入の検討を行った。チアゾール環を含むキラル素子を活用することにより、閉環メタセシスを応用することで3種の誘導体合成を達成した。3.ラクタムアナログのアポトーシス誘導活性評価これまでに合成されたアザ-マクロスフェライド類の、アポトーシス誘導活性評価を行った。その結果、ヒトリンパ腫細胞(U937)を用いたスクリーニングでいくつかの誘導体に活性が認められ、特にN-ベンジル誘導体に強力な活性を見出した。
骨破懐抑制活性を有する天然低分子化合物の作用機構及び骨疾患モデル動物での効果解析

申請者らは、臨床応用が可能な骨吸収抑制剤を得る目的で、破骨細胞の分化及び成熟破骨細胞の機能発現過程に作用する活性物質を微生物代謝産物中から探索し、リベロマイシン、メバスタチン、デストラクシンを見出した。本研究ではin vitroおよびin vivoにおいて破骨細胞の分化及び骨吸収機能に対するこれらの化合物の作用機構を検討した。破骨細胞に対するリベロマイシンのアポトーシス誘導効果は、破骨細胞のつくる酸性環境を破壊することによって減少した。またリベロマイシンの細胞死誘導効果が認められない細胞、破骨細胞の前駆細胞においても酸性培地においてはアポトーシス誘導効果が認められた。この結果から、リベロマイシンの活性化破骨細胞に対する選択性は、活性化破骨細胞がつくる酸性環境に由来すると考えられる。また骨粗鬆症モデル動物試験において、リベロマイシンは卵巣摘出後の骨吸収促進による骨密度の低下を抑制した。破骨細胞に対する選択性の高いリベロマイシンは新規な骨吸収抑制剤としての応用が期待される。メバスタチンは破骨細胞の分化誘導因子であるRANKL存在下でRAW264細胞から単核破骨細胞への初期分化を阻害した。メバスタチンの阻害効果はメバロン酸、ファルネシル2リン酸、ゲラニルゲラニル2リン酸の添加で抑制された。またゲラニルゲラニル転移酵素阻害剤はRANKLによる破骨細胞の初期分化を阻害したことから、破骨細胞の初期分化にゲラニルゲラニル化するタンパク質がかかわっていることが示された。デストラクシンEは破骨細胞の活性化に伴って形成するリング状の骨格を破壊し破骨細胞の骨吸収機能を阻害したが、卵巣摘出マウス個体においては骨吸収促進による骨密度の低下を抑制しなかった。申請者らは、臨床応用が可能な骨吸収抑制剤を得る目的で、破骨細胞の分化及び成熟破骨細胞の機能発現過程に作用する活性物質を微生物代謝産物中から探索し、デストラクシンとリベロマイシンが破骨細胞の分化及び融合には関与せず活性化破骨細胞に作用し、骨吸収機能を阻害することを見出した。また、リベロマイシンによる骨吸収阻害は活性化破骨細胞のアポトーシス誘導に由来することを明らかにした。本年度では、リベロマイシンの細胞レベルでの活性化破骨細胞に対する選択的作用のメカニズムの解析を行なうとともに、卵巣摘出骨吸収促進モデル動物での効果を検討することにより骨吸収抑制剤として開発の可能性を見極めることにした。活性化破骨細胞の最も重要な特徴の一つは骨吸収部位につくる酸性環境である。酸性環境は液胞型プロトンATPアーゼによるものであるが、活性化破骨細胞を液胞型プロトンATPアーゼ選択的な阻害剤(コンカナマイシンA)で処理するとリベロマイシンによるアポトーシス誘導は見られなかった。更に、リベロマイシンは破骨細胞の前駆細胞、単核破骨細胞、非活性化破骨細胞においても、培養液を酸性(pH5.5)条件にすると活性化破骨細胞とほぼ同じ濃度でアポトーシスを誘導した。これらの結果からリベロマイシンの活性化破骨細胞に対する選択性は、活性化破骨細胞がつくる酸性環境に由来すること、この酸性環境で3つのカロボン酸を有するリベロマイシンのイオン化が阻害され、細胞内に取り込まれやすくなることが示唆された。また骨粗鬆症モデル動物試験において、リベロマイシン(1-4mg/Kgで1日2回、1ヶ月間ipによる投与)は卵巣摘出による骨吸収促進による骨密度の低下を抑制した。現在骨組織における破骨細胞や骨芽細胞の分布などにつき解析を進めている。

申請者らは、臨床応用が可能な骨吸収抑制剤を得る目的で、破骨細胞の分化及び成熟破骨細胞の機能発現過程に作用する活性物質を微生物代謝産物中から探索し、デストラクシンとリベロマイシンが破骨細胞の分化及び融合には関与せず活性化破骨細胞に作用し、骨吸収機能を阻害することを見出した。また、リベロマイシンによる骨吸収阻害は活性化破骨細胞のアポトーシス誘導に由来することを明らかにした。本年度は、リベロマイシンの細胞レベルでの活性化破骨細胞に対する選択的作用のメカニズムと標的分子の解析を行なうとともに、卵巣摘出骨吸収促進モデル動物と低カルシウム食モデルラットでの骨吸収抑制効果を検討することにより骨吸収抑制剤として開発の可能性を見極めることにした。酵母においてリベロマイシンはイソロイシルtRNA合成酵素を阻害することが報告されているが、破骨細胞においてもリベロマイシンは放射能標識イソロイシンのタンパク質への取り込みを選択的に阻害した。この結果は、リベロマイシンがイソロイシルtRNA合成酵素活性を阻害し破骨細胞の細胞死を誘導することを示唆する。更に酸性環境ではリベロマイシンの細胞死誘導効果が認められない細胞、破骨細胞の前駆細胞においても、放射ラベルイソロイシルのタンパク質への取り込みを阻害し、細胞のアポトーシス誘導が促進されることを明らかにした。この結果から、リベロマイシンの活性化破骨細胞に対する選択性は、活性化破骨細胞がつくる酸性環境に由来すると考えられる。また骨粗鬆症モデル動物試験において、リベロマイシン(1-4mg/Kgで1日2回、1ヶ月間ip投与)は卵巣摘出による骨吸収促進による骨密度の低下を抑制した。更に、低カルシウム食モデルラットにおいて、長管骨の海面骨における破骨細胞の増加を著しく抑制した。今後動物実験による毒性について詳細な検討を行い、骨吸収抑制の有効容量との差を検討する必要があると思われる。
マウス胚性幹細胞から消化管壁内神経を分化誘導する

マウスES細胞をLIFを含まないハンギングドロップ内で培養すると胚様体を形成し、蠕動様運動を開始するが、この構造は生理学的に消化管様構造であることが確認されている。しかしながら、蠕動様運動をするにもかかわらず、この構造には消化管の運動を司る消化管壁内神経が存在しない。そこで、我々はこの胚様体に消化管壁内神経を分化誘導することを最終目的とし、まずES細胞からコリン作動性ニューロンへの分化誘導を試みた。方法として、(1)マウス脳抽出液を培地に添加する、(2)マウス神経芽細胞踵(Neuro2a)の抽出液を培地に添加する、(3)マウス神経芽細胞踵の培養液から作製した馴化培地で培養する、(4)組換えマウスBDNF蛋白を作製し、培地に添加する、の4通りを試みた。また、神経分化の指標としてAChE、TH2、synapsin、nestin、NOS1の遺伝子発現をRT-PCR法により調べた。その結果、AChEの発現は脳抽出液、Neuro2a抽出液、馴化培地のいずれかの処理群もコントロールに比べ、有意に増強していたが、馴化培地処理群で最も強く発現していた。synapsinの発現も脳抽出液、Neuro2a抽出液、馴化培地のいずれの処理群もコントロールに比べ、有意に増強していたが、脳抽出液処理群で最も強く発現していた。Nestinの発現は各群において有意差は認められなかった。NOS1、TH2に関しては発現が認められなかった。以上より、コリン作動性ニューロン分化には馴化培地処理もしくは脳抽出液処理が有効であると考えられた。また、マウス組換えBDNF蛋白は現在作製中である。今後、これらの処理を行うことにより胚様体に消化管壁内神経の分化誘導を試みる予定である。【目的】本年度はES細胞を神経細胞へ分化させる実験系を検討した。【方法】誘導因子含有液としてマウスの脳抽出液、神経様細胞へ分化誘導後の神経芽細胞腫の抽出液、神経芽細胞腫培養液の3種類を用いた。まず、ES細胞を培養し細胞密度が70%になった時点でそれぞれの分化誘導因子含有液を添加し、72時間培養を行った。培養後の細胞を回収し、RT-PCR法による遺伝子発現の確認及び定量を行った。今回検討した遺伝子はAChE、TH2、synapsin、nestin、NOS1の5つである。【結果と考察】今回NOS1,TH2に関しては発現が確認されなかった。マウスの脳抽出液処理グループが量も高くsynapsinを発現した。マウスの脳には神経細胞および神経関連物質が多く存在しているため、ES細胞が種々の神経細胞に分化したために高い値を示したと考えられる。神経芽細胞腫培養液処理グループではマウス脳抽出液処理グループより少ないものの、コリン作動性ニューロンへの分化を示すAChEの遺伝子発現量が多く見られた。このことからコリン作動性ニューロンに分化させるための誘導因子は神経芽細胞腫培養液に多く含まれていると考えられた。従って今後、神経芽細胞腫培養液に含まれる分化誘導因子の同定を行う必要がある。今回、nestinの発現量は各処理グループにおいて大きな差がみられなかった。この事より、どの処理グループも同程度の割合の細胞が分化していると考えられる。また、NOS1の遺伝子発現が見られなかったことからNOS1による分化誘導は起こっていないことがいえた。【結論】以上の結果より神経細胞への分化に必要な分化誘導因子は神経芽細胞腫培養液に多く含まれており、この培養液を詳しく分析しすることでES細胞を神経細胞へ有効に分化させる手法を確立できると考えられた。今後、更に消化管壁内神経への選択的分化誘導を試みる。
食事由来リポ蛋白の動脈硬化発症における意義 ―食事由来リポ蛋白マーカーとしての血清アポB48測定法の開発とその臨床的意義に関する研究―

各種高脂血症患者、糖尿病患者、冠動脈疾患患者において血清アポB48の濃度を、空腹時及び脂肪負荷時において測定し、以下の結果を得た。1)CD36欠損症我々は、最近CD36欠損症がインスリン抵抗性(Lancet. 2001)、長鎖脂肪酸代謝障害(J Nucl Med. 2000)を有することを発見、報告した。本症8例について検討した結果、中高年の5例においては、空腹時におけるアポB48濃度の増加、脂肪負荷試験においてピークの高値、遷延を認めた。一方、若年の2例においては、インスリン抵抗性は認めるもののアポB48の濃度は対象と差を認めなかった(Diabetes Care. In press. Trends in Cardiovas Med. In press)。2)糖尿病患者インスリン非依存型糖尿病患者において、血清アポB48濃度を測定した。糖尿病患者においては、正脂血症例においても血清アポB48濃度が高値であり、糖尿病患者では、小腸由来リポ蛋白代謝の障害が存在することが示された(平成15年、日本循環器学会総会にて発表)。3)冠動脈疾患患者関連病院との検討とのもと、虚血性心疾患、冠動脈疾患を有する患者において空腹時のデータ、脂肪負荷時おけるアポB48の濃度について検討中である。高脂血症、耐糖能異常、高血圧などの集簇した、いわゆるマルチプルリスクファクター症候群(MRF)が冠動脈疾患の原因として重要視されている。その発症機構に、食生活の欧米化に伴う過食及び脂肪の過剰摂取が関与していることは想像にかたくない。このような例に見られる高脂血症の基盤となるのは、外因性及び内因性に合成されたリポ蛋白の代謝障害であるが、特にその中間代謝産物である"レムナント"と呼ばれる動脈硬化惹起性粒子の蓄積が動脈硬化発症に関与していると考えられる。しかしながら、これまで外因性レムナントと内因性レムナントとの区別して解析することが不可能であった。申請者らは、外因性リポ蛋白であるカイロミクロンにはアポB-48が、内因性リポ蛋白であるVLDLにはアポB-100が存在していることに着目、本研究はアポ蛋白B48特異的抗体の作成、測定系の確立、さらにアポ蛋白B-48及びそれを含有するリポ蛋白粒子の動脈硬化発症、進展における意義を明らかにすることを目的とする。本年度は、各種高脂血症におけるアポB48濃度の検討を行った。動脈硬化惹起性リポ蛋白として知られるレムナントリポ蛋白が血中に貯留する代表的疾患であるIII型高脂血症において増加していることを見いだし、レムナントリポ蛋白代謝において重要な役割を果たしていることを見いだした(第66回日本循環器学会学術集会にて発表予定)。さらに、我々が、世界に先駆けてMRFのcommonな遺伝的バックグランウンドのひとつであることを報告したCd36欠損症において、食後高脂血症、レムナントリポ蛋白蓄積の出現がアポB48の増加と関連していることを発見した(投稿中)。1)CD36欠損症我々は、最近CD36欠損症がインスリン抵抗性(Lancet 2001)、長鎖脂肪酸代謝障害(J Nncl Med. 2000)を有することを発見、報告した。

3)冠動脈疾患患者関連病院との検討とのもと、虚血性心疾患、冠動脈疾患を有する患者において空腹時のデータ、脂肪負荷時おけるアポB48の濃度について検討中である。
粉末積層造形法による低磁性Ｚｒ合金の高機能バイオマテリアル創製

Ti-6Al-7Nb合金およびCo-29Cr-6Mo合金と,低磁性合金であるZr-14Nb合金を用いて,直径3 mm,長さ25 mmの円柱状試料と,体積の異なる球状試料(直径7.9 mm,9.5 mm,11.1 mm,12.7 mm)を切削加工により製作した.円柱状試料は各合金の磁化率測定に用い,測定には磁気天秤を使用した.球状試料は,硝酸Ni混合寒天を満たした130 mm ×168 mmの容器中央部に固定し,MRI撮影を行った.撮像条件はTurbo spin echo (TSE)及びGradient echo(GRE)の,2種類の撮像シークエンスを用いた.得られた画像は画像ソフト(Osirex)を用いて画像解析を行った.画像上で,アーチファクトの最外縁の接線に接する円形ROI (Region Of Interest :関心領域)を4か所設定し,それらの信号強度の平均値をback groundの基準値とした.続いてASTEM2119に基づき,得られた平均値の70 %以下,130 %以上の信号強度をアーチファクト領域とし,算出試料の体積を差し引いて,純粋なアーチファクトの体積を算出した.アーチファクト分析の結果,アーチファクト範囲は試料の重量,体積および磁化率に比例して大きくなることわかった.また,磁化率の大きな金属程比例定数は大きくなり,試料の体積が大きくなるほど,磁化率がアーチファクト範囲に及ぼす影響が大きくなることがわかった.また,アーチファクトの範囲は体積磁化率に比例することがわかった.本研究から,試料の磁化率及び質量が分かればアーチファクト範囲の予測が予め可能であることが示唆された.おおむね順調にデータが得られ、国際学会で発表することができた。Zr合金に圧延加工を施し組織変化や機械的性質への影響を評価していく予定である。Zr-9Nb-3Sn合金粉末の粒度分布の評価を行った。スキャン速度を900または1200 mm/sと、ハッチ間隔を60または120 mmの2条件としてレーザー出力95 W、積層厚さ25 mmの条件でアルゴン雰囲気下造形により生体用低磁性β型Zr9Nb3Sn合金を積層造形法により製作した。造形時、各層ごとにスキャン方向を90°回転させ、ChessのXY座標を1 mmずらしながらレーザ走査を行い、造形体製作を行った。造形体は繰り返し曲げ試験により、弾性率が50GPa程度まで低下することが可能である。そこで低弾性率の歯科用インプラントに用いた場合の周囲の骨組織への影響をアンシスによりシミュレーション解析を行った。有限要素解析モデルを,Ti合金をインプラント体に用いた場合と低弾性合金を用いた場合で作成した。結果,弾性係数の低下にともないインプラントの変形量が大きくなり、それに伴い皮質骨に生じる応力が大きくなることが明らかとなった。応力負荷が過度であるとストレスシューティングにより骨吸収が起こることはよく知られているが、骨造成にはある程度の荷重負荷も必要である。そのため、今回のシュミレーション解析で得られたデータが応力の適正範囲内にあるのか、適正範囲外となるのか、さらに現在解析を進めている。またZr合金は圧縮によりβ相が析出することが分かり、圧をコントロールすることで弾性率のグラデーション化が可能ということが明らかとなった。産休取得による期間延長申請によって一部計画を変更したが、変更後の計画であるZr合金粉末の最適化およびシュミレーション解析について順調に進行しているため。今後、Zr合金への圧負荷を分布させることで弾性率のグラデーション化を行う。

さらに、グラデーション化により変化すると考えられる骨周辺の応力分布の解析を行い、インプラントのみならず固定性補綴装置のコア部分への応用への適応も視野に入れた解析を進める予定である。Zr合金に圧延加工を施し組織変化や機械的性質への影響を評価していく予定である。
強度近視の分子遺伝学的発症機序の解明

強度近視の本邦の有病率は世界一の水準にある。このような眼疾患の予防、治療に当たっては、個人における継続的な生活習慣の改善および疾患の早期発見が極めて重要であり、疾患の予防および治療に先立った疾患の発症要因の十分な解明が必要とされる。本研究では、強度近視を対象としたゲノムワイド関連解析データとゲノムワイド遺伝子発現解析データを結合した総合評価を実行し、強度近視の遺伝要因および発症パスウェイの同定を試みる。本研究の成果は、強度近視の発症メカニズムの解明に繋がることが期待される。
ニワトリにおける消化管ホルモンを介する消化酵素分泌の栄養生理学的研究

我々は既にコレシストキニン(CCK)と同時に投与すると、ニワトリの膵臓消化酵素の分泌を促進するアミノ酸が9種類あることを報告した。その中でも、スレオニンとフェニルアラニン(Phe)が重要であることが判明した。しかしPheは膵臓消化酵素分泌において重要な働きを持つにも拘らず、アミラ-ゼ分泌だけには刺激を示さなかった。本実験では再度、Pheを様々な濃度でニワトリヒナに投与したときのアミラ-ゼ分泌に及ぼす影響を調査した。またさらに各濃度のPheにCCKを添加した場合についても検討を加えた。その結果、Pheはやはりアミラ-ゼ分泌刺激を持たないことが明らかとなった。Pheからチロシン(Tyr)への代謝をつかさどる酵素のフェニルアラニンヒドロキシラ-ゼの阻害剤であるpークロロフェニルアラニンをヒナに投与すると、CCKによるアミラ-ゼ分泌刺激が低下することが示された。ニワトリヒナの膵臓腺房細胞からのアミラ-ゼ分泌に対するホルモン因子と神経因子の影響を調査したところ、両因子により調節されていることが判明した。以前よりトリプシンインヒビタ-(TI)が消化酵素の分泌を高めることが知られていたが、その機構については明らかでなかった。そこでTI投与がCCK分泌に及ぼす影響を調査したところ、急激に血漿CCK濃度を高めることが明らかになった。芳香族アミノ酸であるPheとTyrを過剰に含む飼料を給与すると、前者の場合にはヒナの飼料摂取量が極端に低下するが、後者ではそれほど影響が大きくないことが知られていた。そこでこれには内因性のCCK濃度が関係しているかどうか明らかにするために実験を行った。PheならびにTyr過剰飼料を給与すると血漿CCK濃度は急激に高まることが判明した。また両者における飼料の通過速度はPhe過剰飼料で遅れることも明らかとなった。本研究では、個々のアミノ酸がもっていた膵臓消化酵素の分泌に対する刺激がアミノ酸の組合せにより、それぞれのアミノ酸の有する作用が拮抗的に、あるいは協同的に発現するということを明らかにした。分泌促進作用を持つ9種類のアミノ酸のうちでThrはアミラ-ゼ(AMY)を、Pheはトリプシノ-ゲン(TRY)を、またlleはキモトリプシノ-ゲン(CYM)だけを選択的に分泌促進させることが明らかにされていたので、この3種類のアミノ酸を種々組合せCCKと同時投与し、9種類全部の組合せと比較した。AMY、TRYならびにCYMの分泌は9種混合で高くなったが、Thr、Phe及びlleの3種混合でも同程度の分泌刺激を示した。さらに3種混合から1つずつアミノ酸を除いた場合の効果を調べたところ、Thr+Pheは9種混合や3種混合と同等の作用を持つことが示された。ところがThr+lleやPhe+lleでは効果が減少した。これらよりニワトリの膵臓消化酵素分泌にはThrとPheが重要な役割をもつと考察した。本研究ではTIを飼料と共に0(コントロ-ル)、100ならびに1000ppm投与し、その後の血液中のCCK濃度を経時的に調べた。コントロ-ル群のCCK濃度は、投与後60分で投与前の値より有意に高くなった。

一方、TIを100ならびに1000ppm投与した群では、投与後15分でCCK濃度の急激な上昇が見られた。またその効果と濃度に依存しており、1000ppmで高かった。以上より、TIによる消化酵素の分泌はCCKの分泌を介していることが明らかとなった。我々は既にコレシストキニン(CCK)と同時に投与すると、ニワトリの膵臓消化酵素の分泌を促進するアミノ酸が9種類あることを報告した。その中でも、スレオニンとフェニルアラニン(Phe)が重要であることが判明した。しかしPheは膵臓消化酵素分泌において重要な働きを持つにも拘らず、アミラ-ゼ分泌だけには刺激を示さなかった。本実験では再度、Pheを様々な濃度でニワトリヒナに投与したときのアミラ-ゼ分泌に及ぼす影響を調査した。またさらに各濃度のPheにCCKを添加した場合についても検討を加えた。その結果、Pheはやはりアミラ-ゼ分泌刺激を持たないことが明らかとなった。Pheからチロシン(Tyr)への代謝をつかさどる酵素のフェニルアラニンヒドロキシラ-ゼの阻害剤であるpークロロフェニルアラニンをヒナに投与すると、CCKによるアミラ-ゼ分泌刺激が低下することが示された。ニワトリヒナの膵臓腺房細胞からのアミラ-ゼ分泌に対するホルモン因子と神経因子の影響を調査したところ、両因子により調節されていることが判明した。以前よりトリプシンインヒビタ-(TI)が消化酵素の分泌を高めることが知られていたが、その機構については明らかでなかった。そこでTI投与がCCK分泌に及ぼす影響を調査したところ、急激に血漿CCK濃度を高めることが明らかになった。芳香族アミノ酸であるPheとTyrを過剰に含む飼料を給与すると、前者の場合にはヒナの飼料摂取量が極端に低下するが、後者ではそれほど影響が大きくないことが知られていた。そこでこれには内因性のCCK濃度が関係しているかどうか明らかにするために実験を行った。PheならびにTyr過剰飼料を給与すると血漿CCK濃度は急激に高まることが判明した。また両者における飼料の通過速度はPhe過剰飼料で遅れることも明らかとなった。