hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
多電子・水素イオン協奏型二酸化炭素-メタノール変換を触媒する革新的人工酵素の創製

脱水素酵素に対する,様々なビオローゲン誘導体の一電子還元体の効果を酵素反応速度論的解析を用いて検討し,ビオローゲン誘導体の持つ置換基、ビオローゲン分子内での2つのピリジン環のねじれ角等とギ酸脱水素酵素の酵素活性との機能相関を明らかにしたことに加えて,ビオローゲン誘導体であるメチルビオローゲンとアルコール脱水素酵素との相互作用についても酵素反応速度論的解析を用い,メチルビオローゲンとアルコール脱水素酵素との相互作用とメチルビオローゲンとギ酸脱水素酵素との相互作用とではほぼ等しい親和性で機能している事を世界で初めて見出した.これらの事から二酸化炭素-メタノール変換反応を効率的に進めるためには第2段階のギ酸ーホルムアルデヒド変換反応を触媒するアルデヒド脱水素酵素を活性化する人工補酵素が必要であるを明らかにした事も大きな意義がある.当初計画通り,前年度に構築した人工補酵素ー脱水素酵素複合体を用い,それぞれの脱水素酵素が触媒する分子変換反応の機構やそれぞれの分子変換反応についての酵素反応速度論的解析が進んだ事からおおむね順調に進展していると評価できる.常温・常圧で二酸化炭素-メタノール変換反応を触媒できる触媒では達成できていない.本提案では,二酸化炭素還元に基づくメタノール生成反応の触媒創製確立を目指し,ギ酸・アルデヒド・アルコール脱水素酵素一元複合体を設計・創製することを目的としている.これまでにギ酸・アルデヒド・アルコール脱水素酵素に有効なビオローゲン誘導体を基盤とした人工補酵素について,二酸化炭素-メタノール変換の最初の段階である,二酸化炭素-ギ酸変換反応を触媒するギ酸脱水素酵素に対する,ビオローゲン誘導体の一電子還元体の効果を酵素反応速度論的解析を用いて検討し,ビオローゲン誘導体の持つ置換基,ビオローゲン分子内での2つのピリジン環のねじれ角等とギ酸脱水素酵素の酵素活性との機能相関を明らかにした.加えて,メチルビオローゲンと二酸化炭素-メタノール変換の最終段階であるホルムアルデヒド-メタノール変換反応を触媒するアルコール脱水素酵素との相互作用について酵素反応速度論的解析を用いて検討し,メチルビオローゲンとアルコール脱水素酵素との相互作用とギ酸脱水素酵素との相互作用はほぼ等しい親和性で機能している事を見出し,二酸化炭素-メタノール変換反応を効率的に進めるためには第2段階のギ酸-ホルムアルデヒド変換反応を触媒するホルムアルデヒド脱水素酵素を活性化する人工補酵素が必要であるを明らかにした.これらの成果を基に,メチルビオローゲンとホルムアルデヒド脱水素酵素との相互作用について酵素反応速度論的解析を用いて検討した.その結果,メチルビオローゲンとホルムアルデヒド脱水素酵素との相互作用は他の脱水素酵素より強い親和性を示すことがわかった.
情報社会における人格権の保護と情報財の流通に関する私法的規律

本研究の問題関心は、民法学の視点から情報の法的規律の私法的側面を体系的に検討し、将来の課題について適切な権利利益の衡量を行う基礎的な理論を構築することにある。この観点からすれば、昨今、発展の著しい人工知能(AI)の応用についても一定の考察を行うことが必要と考えられ、「ロボティクスに関する民事法準則についての委員会への勧告を附帯する2017年2月16日欧州議会決議」(8_TA(2017)0051)及び欧州議会政策部門調査報告書「ロボティクスにおけるヨーロッパ民事法準則」(PE 571. 379)を素材として、AIに法人格を承認したり、その責任を追及することは、少なくとも現時点においては意義に乏しいことを検証した。また、より具体的かつ喫緊の課題について立ち入った検討を行うため、自動運転車に起因する事故において、いかなる帰責原理によってどの法主体にどのような責任を帰属させるべきかを論じた。また、所期の目的の一つであった情報に関する人格的利益についても検討を進め、船橋市西図書館事件を素材として、公立図書館における図書の廃棄と著作者の人格的利益との関係についても考察し、著作者人格権とは異なる人格的利益として法的保護の対象となるものの、その範囲は限定されていること、政治的言論に限らず保護される余地のあることなどの知見を得た。また、とりわけ海賊版サイトに関して重要性を増しているサイトブロッキングについて、これを民法上の物権的妨害予防請求権の類推適用によって認めていたドイツ法の議論を参照し、テレメディア法改正による免責規定とブロッキング請求権導入後の議論を検討した。これらの作業と並行して情報法の体系書(共著)を民法(債権関係)改正、TPP整備法、平成30年著作権法改正法等の近時の重要な法改正に対応して改訂し、さらなる体系化を試みた。情報に対する権利を体系化し、その侵害に対する救済方法を検討するとともに、情報財の円滑な流通との調和を図るという所期の目的から比較すれば、人工知能技術(AI)の急速な発展と普及という社会の変化に対応するために研究対象を関連する範囲においてやや拡張したものの、情報に対する権利を民法学の視点から体系化するという長期的な目的のために必要な検討を蓄積しつつある。当年度は多角的な視野から情報に対する権利の考察を試みたが、とりわけ、サイトブロッキングの法的根拠として民法上の物権的予防請求権が用いられているというドイツ法の議論は、情報に関する伝統的な法領域である著作権法学と民法学との架橋を前提とするものであり、これまで日本法において議論の乏しかった交錯領域に有益な示唆を与えるものと期待できると考える。進展の著しい人工知能(AI)分野へのフォローアップも図りつつ、ドイツ法における物権的予防請求権概念の成立時期であるドイツ民法典制定時の議論や、さらにはその法的性質に大きな影響を与えたローマ法の否認訴権(actio negatoria)についても考察を深め、民法学に定位した着実な議論の展開を図りたい。

進展の著しい人工知能(AI)分野へのフォローアップも図りつつ、ドイツ法における物権的予防請求権概念の成立時期であるドイツ民法典制定時の議論や、さらにはその法的性質に大きな影響を与えたローマ法の否認訴権(actio negatoria)についても考察を深め、民法学に定位した着実な議論の展開を図りたい。年度末に予定していた出張(研究報告)について先方から交通費等の支給があったため、旅費相当額として未使用のままにしておいた金額について余剰が生じた。新年度は、京都から名古屋への転居に伴い、定期的に参加している京都の研究会(民法学のあゆみ研究会、京都大学ローマ法研究会等)への参加に出張費を必要とすることとなることから、これに充当する。
なぜメスが出自集団を離れるのか？ヒトとアフリカ類人猿における父系社会の進化的起源

出自集団からの分散は、集団内外の血縁関係および地域個体群の構造に関わる生活史上の重大な側面である。メスに偏った分散パターンは、集団で生活する哺乳類種では珍しいが、アフリカ大型類人猿に共通する特徴である。分散するメスの生活史特性や戦略には研究の余地が多く残されており、生理・社会生態学的なアプローチが求められている。本研究では、ボノボメスの移籍の至近的要因を明らかにするため、コンゴ民主共和国のワンバ村に生息するボノボのコドモメスを対象に縦断的な調査を実施した。行動観察と性ホルモン分析によって得られたデータから、移籍の時期前後の、ボノボメスの行動・生理的な変化を解析した。予定通りにフィールドワーク・ラボワークを実施することができ、博士論文の執筆に向けて十分なデータを得られた。一方で、論文の投稿・出版が遅れている。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。ボノボはパーティー(サブグループ)の構成を柔軟に変化させる離合集散性を有する。一時間間隔で、個体の出席を記録する1hパーティー法を用いて、コドモ期のメス・オスを対象に、母親とのパーティー共有率を調査し、年齢に伴う変化傾向の性差を検証した。コドモメスでは、分散前に母親とのパーティー共有率が減少し、その変化傾向はオスよりも有意に強かった。母親からの遊動の独立は、母親への社会・生態的な依存度の低下を示し、また母親以外の他個体への関心の高まりを暗示する。この母親との関係性の変化は、出自集団からの分散の至近的な要因の一つとして考えられる。ワンバ調査地に蓄積されている、2集団の日々の観察時の個体の出席表を用いて、調査集団を移出入するメスの動態を分析した。操作的な定義を用いて、移出入の事例を分類することで、メスの出自集団からの一時的離脱(7.0歳)、分散(7.6歳)、他集団への一時的訪問(9.1歳)、移籍(10.5歳)、そして初産(13.0歳)という流れが明らかになった。調査集団におけるメスの移出の79%・移入の76%は、他集団との出会い時に記録され、これらの割合は調査集団における他集団との出会いの頻度よりも有意に高かった。また、出自メスの一時的な離脱期間はおよそ5.3週間、離脱後の帰還期間は15.9週間であり、有意な出自集団へ帰属性がみられた。他方、非出自メスの一時的な訪問期間は15.9週間、訪問後の不在期間は10.3週間であり、帰属性に有意な差は見られなかった。しかし、最終的に調査集団に移籍したメスたちと他集団に移籍したメスたちとを分類した結果、前者では調査集団への優位な帰属性が、後者では有意な非帰属性が示された。分散から移籍に至るまで、集団間を一時的に移出入する中で、自身のお気に入りの(最適な)集団をみつけ、帰属性を獲得していくようである。本研究の目的は、ボノボメスが出自集団から分散する至近的要因を解明することである。本研究では、コンゴ民主共和国に生息する野生ボノボ集団における、離乳期から成熟期に到るまでのメス個体を対象に、個体追跡を含む行動観察と尿試料を用いた性ホルモン分析を実施している。これまで3,399時間に及ぶボノボ集団の追跡から、対象メスの社会交渉を通時的に記録してきた。分散の前段階には、他のオトナメスにアプローチして親和的交渉を請うようになる。特に、性皮の腫れたオトナメスに注目し、しばしば母親から離れて、彼女らをストーキングしている様子が観察されている。メス間の社会的なつながりが強いボノボにおいて、他のメスとの親和的交渉のテクニックは、出自集団を分散するうえで必要なスキルなのかもしれない。この傾向は、分散後の移入メスにおいても顕著である。今後、コドモメスの親和的交渉の頻度を算出し、社会的成熟と分散時期との関連性を検証する。性成熟と分散時期との関連性を検証するため、対象メスの性行動の通時的記録のほか、尿試料を用いた性ホルモン分析を実施している。分散前には、オス個体との性交渉の萌芽が観察されたほか、尿中エストロゲン値の有意な上昇が確認された。また、分散後には、性交渉の頻度及びエストロゲン値が急激に増加した。一方で、分散前には、プロゲステロンの変化はみられず、分散後半年してその値が上昇し始めた。性成熟の萌芽は、至近的要因となっているようであり、この結果は近親交配の回避という分散の究極的要因のひとつをサポートする。以上のように、データ収集や実験は着々と進んでおり、期待通りに研究が進展したといえる。一方で、論文の執筆が遅れているため、急いで取り纏める必要がある。本年度、さらにフィールドデータを収集し、分析・実験を重ねることで本研究の完遂を目指す。

本研究では、ボノボメスの移籍の至近的要因を明らかにするため、コンゴ民主共和国のワンバ村に生息するボノボのコドモメスを対象に縦断的な調査を実施した。行動観察と性ホルモン分析によって得られたデータから、移籍の時期前後の、ボノボメスの行動・生理的な変化を解析した。予定通りにフィールドワーク・ラボワークを実施することができ、博士論文の執筆に向けて十分なデータを得られた。一方で、論文の投稿・出版が遅れている。本研究では、行動観察及び尿試料を用いた性ホルモン値の測定から、ボノボメスの性・社会的な変化を調査し、分散・移籍の至近的要因の解明を試みている。今後とも継続的なフィールドワークを行うことで、ライフスパンが長いためにサンプルサイズの限られる大型類人猿の通時的データを蓄積し、メスの分散・移籍に関わる生物学的(発達・社会生態学的)な基盤の形成を目指す。一方で、ボノボ同様にメスが集団間を移籍するヒト科のチンパンジー、ゴリラ、およびクモザル科のクモザル、ムリキ、ウーリーモンキー種における研究は、より大きな視点で父系型社会の分散・移籍パターンを捉えるうえで重要である。これらの大型霊長類の種は、それぞれが独特な社会構造をもっており、それらがどのようにメス分散・移籍パターンへ反映されているかを明らかにすることは、メスの生活史特徴と繁殖戦略の理解につながる。これらの種の先行研究をレビューし、本ボノボ研究において比較することで、メスの分散・移籍に関する新な知見を示唆したい。本研究は、特にボノボメスの分散の至近的要因に焦点を当てているが、最終的には、メス分散の究極的要因の解明を目論むものである。出自集団からの分散、他集団への一時的訪問・定着、そして初産といった移籍に関する一連の流れを理解するためには、単位集団間を移出入するメスのDemographyデータが不可欠である。しかし、最も歴史の長いボノボ調査地であるワンバでさえ、人馴れ・個体識別が完了している集団は3つに留まっており、移籍過渡期の思春期メスたちの動向は不明な部分が多い。本研究の完遂後、ボノボメスの移籍過程及び集団の選好性を明らかにするために、ワンバにおいて調査集団に隣接する2つの集団の短期集中的な追跡を実施し、そのメンバーシップと行動圏を調査する。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
ビスフェノールのバイオセンシングシステムとバイオレメディエーション技術の創成

好気性運動性細菌であるStenotrophomonas maltophiliaは,内分泌撹乱化学物質であるビスフェノールAを含む多種の芳香族化合物,特にフェノール類の濃度勾配を感知して集積応答する走化性と呼ばれる性質を示す。本研究では,走化性を援用したビスフェノールAの新規検出システム開発を目指し,その一貫としてフェノール,ハロゲン化フェノール走性に関与する走化性センサー遺伝子を同定したところ,フェノール及びp-クロロフェノール走性にはMcp5とMcp6が,ブロモフェノール,ヨードフェノール走性にはMcp1がそれぞれ主要な走性センサーである事を明らかとした。S. maltophiliaは12種類の走化性センサー遺伝子を持ち,内分泌撹乱物性が疑われているビスフェノールAをはじめとする様々な芳香族化合物の感知に関与している。これら12種類の走化性センサー遺伝子を網羅的に解析するため、走性センサー遺伝子の破壊株を作製し走化性を測定することにより,感知する化学物質の同定を試みた。遺伝子破壊株の作製には2回の相同性組換えを別行程に分けて行い,マーカーレスの遺伝子破壊株を作成する手法を用いることで、前年度用いた手法より高効率で取得できた。本手法を用いることによりH25年度において、mcp2, mcp5, mcp6, mcp7, mcp8, mcp10, mcp11の7つの走化性センサー遺伝子の破壊株を作成することに成功した。これらの変異株のうちmcp6およびmcp10について走化性を測定し、感知している化学物質の同定を試みた。まずmcp6の破壊株Δmcp6について8種の芳香族化合物について走性応答を測定したところ,p-クロロフェノールに対する応答が野生株に比べて63%減少した。このことからmcp6は,S. maltophiliaにおいてp-クロロフェノールを感知していることが明らかとなった。前年度の研究において,mcp5もp-クロロフェノールを感知することが明らかとなっており,走性センサータンパク質Mcp5とMcp6の両者が関与していることが示唆された。mcp10は緑膿菌の低濃度リン酸イオン走性センサーと相同性を有することから、リン酸イオンに対する走性について詳細な検討を行った。遺伝子破壊株Δmcp10のリン酸飢餓条件下における0.1、0.5mMのリン酸イオンに対する走性応答は、野生株のそれと比較してそれぞれ94, 80%減少した。一方、5mMのリン酸イオンに対しては、両者の応答に大きな差は認められなかったことから、Mcp10が低濃度のリン酸イオンを感知する走性センサーであることが明らかとなった。S. maltophiliaは内分泌撹乱性が疑われているビスフェノールAをはじめ,クロロフェノールやクロロホルムなど様々な化合物に走性を示す細菌である。本細菌が有する走化性センサー遺伝子を網羅的に解析することにより,様々な化合物をセンシングする検出システムの創成や,新規バイオレメディエーション技術の開発が期待できる。S. maltophilia JCM1975は12の走化性センサー候補遺伝子を有しており,平成24年度はこれらのなかからビスフェノールAをセンシングする走性センサー遺伝子の探索とその機能解析を行うことを目標とした。まず本細菌が有する走性センサー候補遺伝子mcp6について詳細な解析を行った。既にクローニングしているmcp6の中央付近に位置するPstI部位にゲンタマイシン耐性遺伝子を挿入した欠損変異プラスミドを構築し,エレクトロポレーションによりS. maltophilia JCM1975に導入し,ゲンタマイシン耐性株をスクリーニングすることで2回相同性組換えによるmcp6の遺伝子破壊株を取得することに成功した。そこでこのmcp6遺伝子破壊株について走化性を測定し野生株と比較した。その結果ビスフェノールAに対しては両者の応答に差異は認められなかったが,p-クロロフェノール,m-クロロフェノールに対する破壊株の走性応答が野生株のそれと比べて減少していたことから,mcp6はこれらの化学物質のセンシングに関与していることが明らかとなった。さらに破壊株のクロロホルムに対する応答は全く観察されなかったことから,クロロホルムのセンシングにはmcp6単独の関与が示唆された。以上より本年度の目標であるビスフェノールAの走性センサー遺伝子の単離には至らなかったが,今後は他の走性センサー遺伝子を順次解析することでビスフェノールA走性センサー遺伝子の単離を目指していく予定である。S.maltophiliaはフェノールや内分泌撹乱性が疑われるビスフェノールAなどのフェノール類化合物に走性を示す。これらを感知するセンサータンパク質をコードする遺伝子を同定することで新規検出システムや効率的なバイオレメディエーションへの応用が期待できる。そこで本研究では,まずS. maltophiliaの合成培地を新規調製し,これを用いることでより良好な運動性を保持した高感度な走化性測定を実現できることを示した。その上で走性センサー遺伝子の破壊株を作製し、フェノールおよびp-クロロフェノールの感知に関与する走化性センサー遺伝子の同定を試みた。メチオニン,セリン,バリンの3種のアミノ酸をポリペプトンの代わりに混合添加することにより,従来用いていた半合成培地と同程度に増殖し,かつ高い運動性を保持する合成培地を調製した。

この合成培地を用いたS. maltophiliaのp-クロロフェノールに対する走性(比集積初速度7.8cells/sec・OD660)は,従来の培地を用いた場合(4.8cells/sec・OD660)と比べて63%向上し,感度および再現性の高い測定を行うことが可能となった。新規合成培地で調製したS. maltophiliaは2.0mMフェノールに対し弱い集積応答(3.3cells/sec・OD660)を示したが、走性センサー遺伝子mcp5の破壊株では応答が消失した。このことからmcp5はフェノールを感知する唯一の走性センサー遺伝子であることが示唆された。またmcp6破壊株のp-クロロフェノールに対する応答およびmcp5,11二重破壊株の応答は、野生株のそれに比べてそれぞれ15%、87%減少した。しかしmcp11単独破壊株の応答は野生株と同程度であったことからp-クロロフェノールの感知にはMCP5とMCP6が主に関与していることが考えられた。フェノール類に走化性を示す細菌Stenotrophomonas maltophiliaの走性特性を網羅的に調査するため,本年度はchlorophenolを含むハロゲン化フェノール走性について,走化性センサー遺伝子の同定と解析を行った。野生株は1.0mM p-chlorophenolに対し集積応答(7.8cells/sec・OD660)を示した。走化性センサー遺伝子mcp5とmcp6の破壊株Δmcp5, Δmcp6の応答は,野生株のそれと比較してそれぞれ59%, 13%減少した。さらにmcp5を導入した株は走性が復帰したことから,mcp5はp-chlorophenolの走性センサー遺伝子であることを確認した。またS. maltophiliaは1.0mMのp-bromophenol及びp-iodophenolに対してそれぞれ13, 16 (cells/sec・OD660)と,同濃度のp-chlorophenolよりも強い応答を示した。両化合物のmcp5, mcp6単独破壊株における走性応答はいずれも減少したことから,少なくとも走性応答に関与することは確認できたが,p-chlorophenolに対する応答における減少率(59%)の半分以下であった。このことから両走化性センサーはハロゲンの種類により,応答感度が大きく異なることがわかった。さらに走化性センサー遺伝子の多重破壊株を用いて両化合物に対する走性を測定したところ,Δmcp1,5,6,8,11の応答がΔmcp5,6,8,11の応答に比べてp-bromophenolで42%,p-iodophenolで59%と大きく減少したことから,mcp1がこれらの化合物に対する走性応答の主要なセンサーであると考えられた。好気性運動性細菌であるStenotrophomonas maltophiliaは,内分泌撹乱化学物質であるビスフェノールAを含む多種の芳香族化合物,特にフェノール類の濃度勾配を感知して集積応答する走化性と呼ばれる性質を示す。本研究では,走化性を援用したビスフェノールAの新規検出システム開発を目指し,その一貫としてフェノール,ハロゲン化フェノール走性に関与する走化性
人・中枢神経系リンパ・免疫機構を担う新しい脳内脈管路の解明

中枢神経系にはリンパ管は存在しない。それに代わり、血管周囲腔がある。人において、リンパ腫、胚細胞腫などによる傍鞍部腫瘍で視索に沿った脳浮腫様の変化が発生することを、MRの微細な観察で報告してきた。本研究の目的は、浮腫様変化を説明する機序として以下の仮説を証明する事であった。その変化は、視索上に生理的に存在する血管周囲腔と、脳表のクモ膜下腔との交通路が腫瘍により遮断された結果、細胞外液が局所の血管周囲腔に沿って停滞・貯留した状態である。それは、視索上部から大脳基底核、内包周囲、脳幹など解剖学的に脳深部に規則的に分布することより、脳深部には互いに交通する血管周囲腔・細胞外液腔の潜在的な脈管・交通路が存在する。そこで、正常例を病理組織学的・免疫組織化学的に観察し、視索周辺に血管周囲腔が存在すること、クモ膜下腔と定常的に交通路を有すること、下垂体部腫瘍例でその交通路がブロックされうる事などを組織学的に提示したことより、その上記の仮説を証明出来たと考えている。中枢神経内で血管周囲腔をつなぐ交通路の存在は、動物実験では認められているが、国内外を通じ人では全く証明されていなかった。正常例ではこの脈管路は観察が困難であるが、浮腫様変化をきたす病巣例のMR画像ではじめて観察が可能になると考えられる。この研究は人において、脳浮腫の新しい発生機序、脳脊髄液の産生・吸収の解明に直接関連し、臨床的には神経系の免疫・移植・再生医療に寄与すると考えられる。リンパ腫、胚細胞腫などによる傍鞍部腫瘍で視索に沿った脳浮腫様の変化が発生するが、その発生機序は視索上に存在する血管周囲腔の拡大によることを観察し報告した。(Saeki N,2003)浮腫様変化は、視索上に生理的に存在する血管周囲腔と、脳表のクモ膜下腔との交通路が腫瘍により遮断された結果、細胞外液が局所の血管周囲腔に沿って停滞・貯留した状態であると考察した。(ここでくも膜下腔、血管周囲腔、細胞外液腔の双方向性の交通は動物では立証されている。)以上の観察・考察から、以下の2つの仮説を証明することを目的とする。1.血管周囲腔には動脈性と静脈性があり、特に後者が細胞外液のクモ膜下腔への環流路として機能している。2.浮腫様変化は、視索上部から大脳基底核、内包周囲、大脳深部白質など解剖学的に脳深部に規則的に分布・拡大することより、脳深部には互いに交通する血管周囲腔・細胞外液腔の潜在的な脈管・交通路が存在する。視索上部のクモ膜下腔は特異な位置にあり、それと血管周囲腔およびその移行部位より浮腫様変化が始まっていた。これらの部位が、脳の他の部位の血管周囲腔と違う構造を有するか否を検証する。比較部位として大脳皮質、大脳基底核を選択し、現在データ収集中である。この研究は人において、脳浮腫の新しい発生機序、脳脊髄液の産生・吸収の解明に直接関連し、臨床的には神経系の免疫・移植・再生医療に関与する。さらに、脳腫瘍、炎症性・脱髄性疾患など多岐にわたる神経疾患の病態把握、治療に寄与する可能性がある。
符号化開口超音波探触子を用いた軟質チューブ内の高精度ドップラ流量計測に関する研究

本研究で提案する技術の特徴は,1高分子圧電膜を用いることで軟質チューブの管壁に沿って密着できる柔軟な超音波素子を開発すること,2符号化開口超音波探触子により,単一の超音波素子であっても走査せずに流速分布を計測することである.これにより,一般的なセラミック系超音波素子に比べ,より効率的な軟質チューブ内への超音波の入射が可能になるだけでなく,符号化開口が有する優れた空間選択特性を利用することでチューブ内の高分解能なパルスドップラ流速分布計測が可能となる.本研究で提案する技術の特徴は,1高分子圧電膜を用いることで軟質チューブの管壁に沿って密着できる柔軟な超音波素子を開発すること,2符号化開口超音波探触子により,単一の超音波素子であっても走査せずに流速分布を計測することである.これにより,一般的なセラミック系超音波素子に比べ,より効率的な軟質チューブ内への超音波の入射が可能になるだけでなく,符号化開口が有する優れた空間選択特性を利用することでチューブ内の高分解能なパルスドップラ流速分布計測が可能となる.
解析対象酵素のがん組織における活性評価を実現する血中分子マーカーの開発

血液や尿に代表される体液サンプルに含まれる生体分子解析は、疾病の有無や進行度を把握する上で、非常に実用的、かつ重要な方法論である。一方で、生体分子の安定性や存在量の低さから有用なバイオマーカーを探索することは困難であるという課題を抱える。本研究では、血液や尿サンプルを用いて、がんと関連する生体分子を解析するための基盤技術の確立を目標とした。具体的には、外部より投与する機能性分子と解析対象分子との間で生じる化学反応を活用し、反応に伴い増幅した生成物を血中、尿中から検出する戦略を取る。生成物には人への使用実績があり、安全性に優れる薬剤であるアセトアミノフェンを利用する。前年度までに、アセトアミノフェンを用いた本戦略が機能することを、解析対象分子に過酸化水素を用い実証している(T. Nishihara et al. ChemBioChem 2017, 18, 910)。本年度は新たにレポーター酵素に着目し、レポーター酵素による反応に伴いアセトアミノフェンを放出する機能性分子を設計、合成した。本機能性分子を用いて、がん検出への応用に向け研究を展開した。がん細胞の表面抗原の認識モチーフを利用しレポーター酵素をがん組織に集積させ、がん組織において機能性分子からアセトアミノフェンへの変換反応を惹起する戦略である。実際に、担がんマウスに対して機能性分子を投与し、一定時間経過した後に、血漿中のアセトアミノフェン、及び、アセトアミノフェン抱合体量を定量することでがん検出に向けた可能性を検証した。29年度が最終年度であるため、記入しない。血液や尿に代表される生体サンプル中に含まれる代謝物を網羅的に解析するメタボローム解析は、疾病の有無や進行度を把握する上で非常に重要な方法論である。一方で、血液や尿サンプル中に含まれる代謝物は生物個体における代謝の総体であるため、解析結果から有用なバイオマーカーを探索することは困難であるという課題を抱える。そこで、本研究では、血液や尿サンプルから特定の化学反応を解析する基盤技術の確立を目標とした。具体的には、がん特異的な化学反応をコードする機能性分子を投与し、人為的に血液や尿にバイオマーカーとして排出させる方法論である。これより、より確度の高いがん診断が実現可能となると期待される。以上の目的のもと、まず、本年度は血液や尿中に特定の代謝物として大部分が排出される外因性分子の探索に取り組んだ。探索の結果、投与したうちの大部分が尿に排出される分子を見出すことに成功した。今後は、見出した分子が標的とする化学反応選択的に放出される機能性分子を設計、合成する。設計した分子を担がんマウスに投与し、がん組織で生じている特定の化学反応解析が可能か検証する。本研究において、最も重要な血液や尿中に特定の代謝物として大部分が排出される外因性分子の探索に取り組んだ。実際に、投与したうちの大部分が尿に排出される分子を見出すことに成功した。そのため、一定の成果が得られたと考えられる。本年度は、前年度に引き続き血液サンプルから生体内の標的分子解析を実現する方法論の確立に取り組んだ。また、得られた研究成果の一部を論文発表した(T. Nishihara et. al. ChemBioChem in press)。実際に、過酸化水素を標的分子のモデルとし、本方法論の実現可能性を検証したところ、先述した濃度比が、加えた過酸化水素量に応答することを明らかにした。過酸化水素は、がんや糖尿尿など様々な疾病との関連が示唆されているため、過酸化水素量をモニターできる本方法論が果たす役割は非常に大きいと考えられる。また、本方法論は、過酸化水素に限らず、多様な標的へ応用可能と期待される。そのため、今後、がん特異的な酵素を中心に様々な標的に対して本方法論を適用し、がん診断に向けた可能性の検証を進める予定である。本研究課題の足がかりとなる基本コンセプトに関して論文発表を行った(T. Nishihara et. al. ChemBioChem)。また、本方法論の高い汎用性を生かして、現在、がん関連酵素活性評価に向けて、検証実験を進めている。そのため、今後の展開に非常に期待が持てる。以上より、おおむね順調に進展していると判断した。がん細胞の表面抗原の認識

モチーフを利用しレポーター酵素をがん組織に集積させ、がん組織において機能性分子からアセトアミノフェンへの変換反応を惹起する戦略である。実際に、担がんマウスに対して機能性分子を投与し、一定時間経過した後に、血漿中のアセトアミノフェン、及び、アセトアミノフェン抱合体量を定量することでがん検出に向けた可能性を検証した。本年度見出した分子ががんと関連する化学反応選択的に放出される機能性分子を設計、合成する。合成した分子を担がんマウスに投与し、生体内で狙った化学反応を追跡可能か検証する。がんにおける化学反応を追跡する上で、設計した分子をがんに効率的に送達させる必要がある。そのため、設計した分子の動態が問題となる場合は適切なキャリアーの利用も検討する。引き続き、本方法論に基づき、がん関連酵素を中心に、多様な標的に対して応用展開していく。実際に腹膜播種のモデルなどに設計した分子を投与し、血液サンプルを利用したがん診断が可能かどうか検証実験を進める予定である。29年度が最終年度であるため、記入しない。
遺伝子情報維持に関与するタンパク質カスケードの解明

PARPと相互作用する蛋白質の同定を試みた。免疫沈降により、ショウジョウバエKC細胞から123、116、92、77、63kDaの蛋白質が抗PARP抗体によって共沈した。つぎにPARPの自己修飾領域を蛋白質プローブに用い、ショウジョウバエのλgtllcDNAライブラリーからPARPに結合する7個のクローンを得た。これらいずれも新規の蛋白質で、Lysに富む蛋白質か、GlyGlyArgGlyの繰り返し配列を持つ蛋白質のいずれかであった。Nothern blotの結果から、これらのPARPの自己修復領域と相互作用する塩基性蛋白質は、胚発生で発現しており、これらの新規蛋白質は、核内でPARPの活性化の過程でPARPと共同で機能していると思われる。in situ hybridizationによって、胚発生初期ではPARPmRNAは均一にかつ豊富に存在すること、卵巣において哺育細胞においてPARPmRNAの高い発現がみられることから、発生初期における母性由来のmRNAであることが示唆された。発生後期では発現量は徐々に減少し、PARPmRNAの局在が神経系に沿って点在する細胞にみられた。この細胞は、アクリルオレンジ染色の結果からプログラム細胞死を起こしている細胞に類似していることがわかった。PARP遺伝子の一部を欠損するショウジョウバエ変異体を2ライン得た。PARP遺伝子の一部の欠損についてhomozygoteの表現形質を調べたところ、成虫にはならないこと、胚発生はほぼ正常で胚発生後期まで進むことがわかった。また、PARPの欠損変異体のhomozygoteはまでは正常に発生する可能性が示唆された。現在、PARP欠損homozygoteでは、どのような変化が起きているのかを、発生やプログラム細胞死の指標になる複数の抗体を用いて検討している。一方、pエレメント挿入変異体の単利を試み、1ライン得た。このpエレメント挿入変異体のhomozygoteも発現形質は致死であった。
多孔質媒質中の二重拡散対流を記述する方程式系の数学的解析

二重拡散対流現象とは,流体内の熱・溶質が空間的に不均一である時に生じる,通常の拡散過程よりも複雑な現象の総称である.多孔質媒質中における非圧縮性粘性流体の二重拡散対流現象を記述する方程式系に対し,本年度我々は以下に挙げる結果を得た.(1) H1空間におけるアトラクターの構成:外力項が時間に依存しない場合に対し,次元が4以下の有界領域上における方程式系から生成される力学系に,ソボレフ空間H1における大域アトラクター及び指数アトラクターが存在することを示した.H1空間におけるアトラクターの構成には,各時刻における解のH2ノルム評価が必要となるが,我々はこれを,H. Brezisによる抽象論の,解の正則性に関する補題を修正・適用することで導出した.この補題の元々の証明では,作用素の極大単調性が巧妙に用いられるため,摂動項を加えても成立するという事実は,発展方程式論の観点からすれば非常に興味深い結果である.またこの方法は,流体現象を表す方程式系に対する解の正則性を議論する際の1つの手がかりを与えるものであると考えられる.(2)全空間領域上における時間周期解の構成:空間次元が3または4である全空間領域上における時間周期問題が,Large data(外力項に小ささの条件を課さない)の下で可解性を持つことを示した.ここではまず近似解として,領域を半径nの開球とした場合の時間周期解をLarge dataの下で構成する.その後近似解のnに対する一様有界性を導出,n→∞における収束性を議論することで全空間領域上の時間周期解を構成した.非有界領域上における非単調摂動項付き非線型放物型方程式の時間周期問題に対するLarge dataの下での可解性について言及した先行結果は非常に少ない為,この結果は非線形偏微分方程式の時間周期問題に対する一つの新しい知見を与えることに成功したと言える.27年度が最終年度であるため、記入しない。27年度が最終年度であるため、記入しない。本年度我々は,多孔質媒質中の非圧縮性粘性流体の二重拡散対流現象(流体内の温度-溶質濃度間に生じる相互作用によって引き起こされる通常の拡散現象よりも複雑な現象)を記述する方程式系に対し,以下に挙げる研究成果を得た.(1)一般空間領域上における初期値境界値問題に対し,空間次元4以下の場合について一意的大域解の存在を示した.先行研究と比較すると,より高い空間次元及び広い初期値のクラスにおける可解性を示すことに成功したことになる.この結果は,温度と溶質濃度の挙動を記述する方程式がNavier-Stokes方程式と同様の移流項を非線型項として持つことを鑑みれば,非常に興味深い知見を与えている.(2)有界領域上で方程式系が自励的である場合において,方程式系から生成される力学系に対する大域アトラクター及び指数アトラクターの存在が示された.ここでは境界条件として斉次Dirichlet条件及びNeumann条件のそれぞれを課した場合の力学系について考察した.また,正則性の高いクラスにおけるアトラクターの存在に関しても肯定的な結果を得た.今回用いた手法は,今後方程式系が非自励的である場合を考察する際の基礎として有用となろう.(3)Soret係数の溶質濃度依存を考慮に入れたモデルについて考察し,この方程式系に対する解の存在が示された.また,従来のSoret係数が定数であるモデルに関しては導出が困難であった溶質濃度の非負値性が,Soret係数に連続性と有界性の条件を課した場合に得られることが判明した.おそらく二重拡散対流を記述する方程式系に対して,溶質濃度の非負値性に言及した研究は本結果が最初であると考えられる.今回の結果は,今後溶質濃度の有界性を考察する場合,あるいはSoret係数の条件として実験事実に合致するものを課した場合を扱う際の重要な足掛かりとなり得る.二重拡散対流現象とは,流体内の熱・溶質が空間的に不均一である時に生じる,通常の拡散過程よりも複雑な現象の総称である.多孔質媒質中における非圧縮性粘性流体の二重拡散対流現象を記述する方程式系に対し,本年度我々は以下に挙げる結果を得た.(1) H1空間におけるアトラクターの構成:外力項が時間に依存しない場合に対し,次元が4以下の有界領域上における方程式系から生成される力学系に,ソボレフ空間H1における大域アトラクター及び指数アトラクターが存在することを示した.H1空間におけるアトラクターの構成には,各時刻における解のH2ノルム評価が必要となるが,我々はこれを,H. Brezisによる抽象論の,解の正則性に関する補題を修正・適用することで導出した.この補題の元々の証明では,作用素の極大単調性が巧妙に用いられるため,摂動項を加えても成立するという事実は,発展方程式論の観点からすれば非常に興味深い結果である.またこの方法は,流体現象を表す方程式系に対する解の正則性を議論する際の1つの手がかりを与えるものであると考えられる.(2)全空間領域上における時間周期解の構成:空間次元が3または4である全空間領域上における時間周期問題が,Large data(外力項に小ささの条件を課さない)の下で可解性を持つことを示した.ここではまず近似解として,領域を半径nの開球とした場合の時間周期解をLarge dataの下で構成する.その後近似解のnに対する一様有界性を導出,n→∞における収束性を議論することで全空間領域上の時間周期解を構成した.非有界領域上における非単調摂動項付き非線型

放物型方程式の時間周期問題に対するLarge dataの下での可解性について言及した先行結果は非常に少ない為,この結果は非線形偏微分方程式の時間周期問題に対する一つの新しい知見を与えることに成功したと言える.本年度我々は,申請時に計画されていた「非有界領域における初期値境界値問題の可解性」及び「方程式系から生成された力学系に対する大域アトラクター及び指数アトラクターの構成」に関する問題に対しそれぞれ肯定的な結果を与えることに成功した.特に非有界領域における初期値境界値問題の可解性に関しては,先行研究の議論を安易に踏襲することなく,新しい方法論を用いることにより既存の結果よりも広い条件の下での一意的大域解の存在を示している.即ち本年度我々が得た結果は,単に先行研究よりも広い条件で可解性を得たという意味だけではなく,二重拡散対流方程式の解析方法として新たな方針を発見したという意味で価値のあるものであると考えている.可解性の議論を利用した得た結果の具体例として本年度我々は,「Soret係数の溶質濃度依存を考慮したモデル」について考察し,来年度に計画していた「溶質濃度の非負値性を満たす解の構成」に関する問題について,一つの肯定的な結果を導くことに成功している.今回の問題ではSoret係数の条件として物理的要請に基づくものではなく,数学的にテクニカルな要請に応える条件を課した為,物理的背景に合致するモデルについて考察するという意味で今後も考察の余地のある問題である.しかしながら今回の結果は溶質濃度の非負値性,有界性について議論を発展させていく上で重要な指針を与えたと言えるだろう.指数アトラクター及び大域アトラクターの存在に関する研究については,本年度は方程式系が自励的である場合のみ扱ったが,境界条件が異なる場合の考察や,高い正則性のクラスにおけるアトラクターの構成などの詳細な調査を行った.これらは今後方程式系が非自励的である場合について考察していく際に参考になることであろう.以上の理由から,我々は本年度の研究達成度を前記のように評価する.27年度が最終年度であるため、記入しない。本年度得た結果を踏まえ,多孔質媒質中の二重拡散対流方程式に対して今後推進すべき余地のある問題として以下のものが挙げられる.(1)非有界領域における「時間周期問題の可解性」について調査する.時間周期問題の可解性に関しては先行研究において,Hilbert空間上の抽象問題に方程式系を帰着させることにより空間次元3以下の有界領域の下で結果が得られている.抽象問題を適用するために領域の有界性は不可欠であり,この条件を取り除くことは困難であると考えられていたが,非有界領域における初期値境界値問題が本年度肯定的に解決されたことから,時間周期問題に関しても非有界領域上での可解性を期待することができる.これを踏まえ来年度は特に全空間上での問題を考察する.方針としては全空間領域での解を,既知の有界領域上における問題の解で近似し,収束性の議論を行うことで,時間周期解の構成を行う予定である.(3)溶質濃度が非負値性,有界性を満たす方程式系の条件に関する研究を行う.来年度はまず,解が有界性を満たすための条件を模索する.ある程度数学的に非負値性,有界性を満たす為の条件を調査した後,物理的な背景と照らし合わせた場合のモデルについて考察していきたい。27年度が最終年度であるため、記入しない。
高効率太陽光発電のための量子効率200%近赤外発光材料の開発

量子収率100%を超えて可視光を1μm赤外光へ変換する可能性のある材料として、Pr^<3+>-Yb^<3+>系共添加透明試料の光物性を調査した。吸収スペクトルと励起スペクトルの比較により、Pr^<3+>の^3Po準位に緩和する440490nm励起によるYb^<3+>励起効率が^1D_2準位励起のおよそ1.6倍となることを見出し、量子切断現象の証拠を得た。Pr^<3+>とYb^<3+>間のエネルギー移動についてさらに詳細な議論をするため、発光スペクトルの温度依存性、Pr^<3+>およびYb^<3+>発光の量子収率測定を行った。まず、32SrF_2-0.1PrF_3-xYbF_3-(3-x)GdF_3-42SiO_2-23Al_2O_3(x=0,1.0,1.5,2.0,2.9)のオキシフロライド組成でガラス試料を溶融急冷法によって作製した。得られたガラス試料について、440nmLD励起による発光スペクトルの測定、積分球を用いた量子収率測定を行った。低温での発光スペクトルはクライオスタット内に試料を設置し、4501200nmの範囲で測定した。全波長領域の発光の量子収率は、室温においてPr^<3+>単独ドープ試料で最も高い38%となり、Pr^<3+>-Yb^<3+>共ドープ試料ではYb^<3+>添加濃度が上がるほど低下した。一方、全体の発光フォトン数に占める1μm発光の割合はYb^<3+>添加濃度が上がるほど増加した。これらの結果より、Yb^<3+>濃度の増加によりエネルギー移動効率は増加するが、Yb^<3+>:^2F_<5/2>からPr^<3+>:^1G_4へのバックトランスファー、Pr^<3+>:^1G_4準位からの多フォノン緩和による損失が起こっていると考えられる。積分球測定と発光スペクトルの温度依存性から、吸収フォトン数一定として量子収率の温度依存性を見積もったところ、Yb^<3+>発光の量子収率は、低温になるにつれて増加することを明らかにした。本年度は、Tb^3+濃度固定、Yb^3+濃度を系統的に変化させた組成のTb^3+-Yb^3+:共添加ガラスを、溶融急冷法によって作製し、蛍光スペクトル、励起スペクトル、蛍光寿命の測定を行った。発光・励起スペクトルにおいて、378mmレーザーダイオードによるTb^2+の4f準位励起により、Tb^3+の^5D_4-^7F_J遷移による可視発光とYb^3+の1mm発光が観測され、Yb^3+発光の励起スペクトルにおいては、Tb^3+の^5D_J, ^5G_J, ^5L_J準位の励起ピークが観測された。これらの結果より、Tb^3+からYb^3+へのエネルギー移動が証明された。一方、Tb^3+からYb^3+へのエネルギー移動効率をTb^3+単独添加試料とTb^3+-Yb^3+共添加試料の蛍光寿命を用いて算出した。Yb^3+濃度が増加するにつれて、エネルギー移動効率は増加し、Yb^3+濃度が20%近くなると、エネルギー移動効率が50%近い値を示した。よって、理想的な量子切断下においては、1光子から2光子に変換されるので、量子収率が100%を超える可能性があることが示唆された。長期信頼性や効率でも優れた結晶Si系太陽電池の分光感度ピークは波長約1mmにあるので、可視紫外光を吸収し、高効率で1mmに波長変換する材料において、量子収率が100%を超える可能性を示せたことは意義深い。現時点では、励起吸収されたフォトンがすべて量子切断を介したエネルギー移動によって、Yb^3+の1mm発光に寄与するまでは至ってないが、今後、より効率の高い近赤外発光材料の開発のためには消光原因を解明することが重要である。

得られたガラス試料について、440nmLD励起による発光スペクトルの測定、積分球を用いた量子収率測定を行った。低温での発光スペクトルはクライオスタット内に試料を設置し、4501200nmの範囲で測定した。全波長領域の発光の量子収率は、室温においてPr^<3+>単独ドープ試料で最も高い38%となり、Pr^<3+>-Yb^<3+>共ドープ試料ではYb^<3+>添加濃度が上がるほど低下した。一方、全体の発光フォトン数に占める1μm発光の割合はYb^<3+>添加濃度が上がるほど増加した。これらの結果より、Yb^<3+>濃度の増加によりエネルギー移動効率は増加するが、Yb^<3+>:^2F_<5/2>からPr^<3+>:^1G_4へのバックトランスファー、Pr^<3+>:^1G_4準位からの多フォノン緩和による損失が起こっていると考えられる。積分球測定と発光スペクトルの温度依存性から、吸収フォトン数一定として量子収率の温度依存性を見積もったところ、Yb^<3+>発光の量子収率は、低温になるにつれて増加することを明らかにした。
黄色人種におけるフェニルケトン尿症の遺伝子解析

フェニルケトン尿症(PKU)はフェニルアラニン水酸化酵素(PAH)の異常によって生じる常染色体性劣性遺伝疾患である。PKUの分子遺伝学研究により、各人種で遺伝子変異は異なり、各人種の中でもその遺伝子変異は非常に多様性に富むことが明らかにされ、日本人種をはじめとする黄色人種も、独自にその遺伝子変異を同定する必要がある。日本人と韓国人PKU患者について、遺伝子変異のを確定するとともにその診断システムを確立し、臨床型と遺伝型との関連、細胞内のPKU遺伝子発現系の解析を明かにすることを本研究の目的とした。黄色人種で10種類の遺伝子変異を発見し、日本人で約65%、韓国人で約50%のPKU遺伝子の変異部位を確定した。東アジアにおけるPKU遺伝子の広がりから、異常遺伝子の起源と伝播を明らかにした。臨床症状と遺伝型との関連では、R408QとR241Cの両変異はそのin vitroのPAH活性が高く、PKUの軽症型と関連していることを明らかにした。通常のゲノムDNAより遺伝子解析を行う方法に加えて、本来は発現していない患者白血球からPAHcDNAをPCR法にて増幅合成することに成功した。その結果、R241とR408Q変異のミスセンス変異と、これまでのゲノムDNAの解析では同定され得なかったY356Xのスプライシング変異とEXON4&5の欠失変異を発見した。DNA多型解析のなかではRFLPハプロタイプは黄色人種で有用でなく、Short Tandem RepeatのDNA多型は、70%の家系にHeterozygosityが認められ、遺伝子診断が可能であった。次に、ゲノムDNAを用いて迅速かつ確実に未知の遺伝子変異の同定を行うために、13あるエクソンごとに遺伝子変異の有無をDenaturing Gradient Gel Electrophresis法にてスクリーニングし、その後、ダイレクトシークエンスを行い、遺伝子変異の同定を行うシステムを確立し、現在解析中である。しかしながら、PKUの病態を完全に解明するにはいまだ十分ではなく、より一層の研究が必要である。フェニルケトン尿症(PKU)は肝臓のフェニルアラニン水酸化酵素(PAH)の欠損によって発症する先天性代謝異常症の1つで、常染色体劣性遺伝型式をとる。PAHは白血球細胞等ではその酵素活性は発現せず、mRNAレベルも極めて低く、cDNAを利用した遺伝子解析は不可能と考えられていた。我々はEBウイルスにより樹立された培養リンパ芽球細胞からRNAを抽出した後、逆転写酵素およびNestedPCR法によりPAHcDNAを増幅合成し、サンガーのダイデオキシ法にて変異塩基配列を同定した。その結果、241番目のアミノ酸がArgからCysに変るCGC-TGCのミスセンス変異(R241C)と408番目のアミノ酸がArgからGlnに変るCGG-CAGのミスセンス変異(R408Q)が認められた。この両変異遺伝子は日本人PKU遺伝子のそれぞれ3.9%と1.3%と占めており、いずれもハプロタイプ4に属していた。R241は新しい変異遺伝子であり、R408Qは北欧でハプロタイプ12を示す患者より認められた変異遺伝子と同一であった。さらに、2つの欠失変異を同定した。第1例はNested PCRの結果、約280bp短いPAHcDNAが得られ、その塩基配列ではエクソン5と6が欠失していた。患者ゲノムDNAのサザン解析ではTrefzらの報告にある新しいRFLPパターンを示し、ゲノムDNAでの約10kbに渡る欠失が考えられる。

第2例では約130bp短いPAHcDNAが得られ、その塩基配列ではエクソン11が欠失していた。患者ゲノムDNAのダイレクトシークエンス解析ではエクソン11の5末端より3番目のCがAに変るY356X変異が認められ、この変異がスプライシング機能に影響与え、エクソン11のスキッピングを引き起こしたと考えられる。PKUの遺伝子解析においてもゲノムDNAの両者からの解析が有用であった。フェニルケトン尿症(PKU)は肝臓のフェニルアラニン水酸化酵素(PAH)の欠損によって発症する先天性代謝異常症の1つで、常染色体劣性遺伝型式をとる。現在までのところ、世界中でPKUの遺伝子変異は200以上同定されており、各国、各地域で遺伝子変異の種類は異なり、非常に多様性に富んでいる。日本人種におけるPKU遺伝子も考えられてきた以上に多様性に富み、これまで同定された12の遺伝子変異で約60%の対立遺伝子の変異を明かにし得たに過ぎない。また、欧米白人種で認められているような優位な遺伝子変異もない。そのため、両対立遺伝子の遺伝子変異が同定されていないPKU患者に対する出生前診断の方法として、最近開発された間接的DNA診断法の中でもPAH遺伝子のイントロン3領域に存在するShort Tandem Repeat(STR)のDNA多型による出生前診断の有用性の検討を行なった。日本人PKU患者19家系のゲノムDNAを用いて、STR領域をPCR法にて増幅合成し、ポリアクリルアミドゲルの電気泳動にて分析した。その結果、日本人ではSTRで増幅されるDNA長は多様性に富み240bpと244bpが多く、PKUと正常対立遺伝子の間ではそのDNA長に有意な差はなく、また、そのDNA長のパターンは中国人のものとよく似ていた。19家系のうち15家系の両親にSTRのHeterozygosityが認められ、理論的にも今回分析した日本人PKU家系ではそのHeterozygosityは70%を示していた。そして、このSTR対立遺伝子はメンデルの法則に従って親から子へと遺伝していた。以上のことから、日本人種においても70%以上のPKU家系でDNA診断が可能であり、しかも検体採取後数日で結果を得ることができる。このことは実際に出生前診断を行なう場合STR法は非常に有用であることを示している。フェニルケトン尿症(PKU)の遺伝子変異は、世界中で200以上同定されており、各国、各地域で遺伝子変異の種類は異なり、非常に多様性に富んでいる。日本人種におけるPKU遺伝子も考えられてきた以上に多様化に富み、これまで同定された12の遺伝子変異で約60%の対立遺伝子の変異を明らかにし得たに過ぎない。しかしながら、遺伝子変異を同定するには、いまだ膨大な労力と時間が必要であり、そのため、PKU患者に対して臨床遺伝子診断を供与するために、すばやく対応できる方法とシステムの開発が必要である。既知の遺伝子変異をスクリーニングする方法とともに、未知の遺伝子変異を迅速にそして確実に同定する方法を日本人PKU患者38家系、韓国人PKU患者16家系の検体を用いて確立する。