hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
学び続ける教師組織を創造する「自律的に授業実践力を育む校内研修」へのチャレンジ

本年度も,我が国における校内研修と学校改善の成果等について引き続き資料収集を行うと共に,北海道と埼玉県の小中学校の他,新たに東京都の市教育研究会において実践を試みた。また,これまでの校内研修及び授業実践の実態に比較し,本研修方法の効果についても一部聞き取り等を行った。さらに,これまでに取り組んできた研修方法について,学級経営を改善充実させていくための実践と省察のサイクルに沿った実践の可視化の方法としての「概念化シートを用いた可視化の方法」や「リザルトチェーンの考え方を援用した可視化の方法」,さらにはそれらを統合した集合型のワークショップ方式の研修プログラムの方法についての体系化について引き続き検討した。これまでの実践成果をもとに,学級経営を改善充実させていくための実践と省察の可視化の方法,また,それらを統合した教員研修の改善を目指すモデルプランにもとづき,北海道地区及び埼玉地区,東京地区で実践した。なお,研究代表者の転勤に伴い,代表者の研究フィールドが遠方になったこと,新たな実践校を構築するための準備等に時間を要したことなどから,研究の遂行に多少の遅れが生じた。当初計画では,同一学校内という想定の下での研究計画であったが,埼玉地区及び東京地区では新たに市町村単位の研究会における研究授業や研究行事を対象とする研修方法にも取り組んだ。本研究は,「教師の協働による授業力の向上が学校改善のキーである」との認識にもとづく。子どもの学習状況の改善と学力の向上の要は「学習や生活の規律」にあり,そのためには指導する学級のみならず学校全体の教師集団の組織化が,喫緊の課題であるととらえる。この課題に応えるために,1自律的な校内授業研修の確立を目指し,研究者が学校に一体的に入り込み,人間ドックのように,各校の課題を分析しつつ,協働で,教師集団が自律した実践的な研修体制を構築し,2学校内の諸問題をも視野に入れた総合的な授業改善・学校改善を行える校内体制作りを目指す。すなわち,波及効果や改善の糸口につながる時間軸に沿った「授業実践力の向上を目指す校内授業研修のモデル構築」を試みることが目的である。本年度も,我が国における校内研修と学校改善の成果等について引き続き資料収集を行うと共に,北海道及び埼玉県の小中学校,東京都の小学校,東京都の市教育研究会等において実践を試みた。また,これまでの校内研修及び授業実践の実態に比較し,本研修方法の効果については新規に開始した学校等において一部聞き取り等を行った。また,これまでに取り組んできた研修方法について,学級経営を改善充実させていくための実践と省察のサイクルに沿った実践の可視化の方法としての「概念化シートを用いた可視化の方法」や「リザルトチェーンの考え方を援用した可視化の方法」,さらにはそれらを統合した集合型のワークショップ方式の研修プログラムの方法に関する体系化について引き続き検討した。さらに,総合的な学習の時間の開設前に取り組まれた自律的な研究開発の事例について新たに分析を試みた。これまでの実践成果をもとに,学級経営を改善充実していくための実践と省察の可視化の方法,また,それらを統合した教員研修の改善を目指すモデルプランにもとづき,北海道地区及び埼玉地区,東京地区で実践したが,研究代表者及び研究分担者のいずれも,多忙につき,学校現場との日程調整がつかず,訪問できる回数が前年度に比べ減少した。そのために,研究の遂行に遅れが生じた。
主鎖骨格にオキサゾール環を有するペプチドの翻訳合成と生理活性ペプチドの探索

オキサゾール環を主鎖骨格に有する特殊ペプチドを,酵素を用いず翻訳合成する技術を確立するため環化前駆体の合成に着手した。オキサゾール前駆体としてアミノ酸のβ炭素原子上にジチオアセタールを有する化合物を設定し合成を試みたが満足のゆく収率で前駆体を得ることが出来なかった。そこで別の特殊主鎖骨格を有するペプチドライブラリーの構築を目指すことにした。放線菌の生産する天然物アンホテリシンB(AmB)は,真菌の膜に作用するため,耐性菌が出現しにくい優れた抗真菌剤である。発見から50年以上が経過した現在でも臨床薬として使用されているが,重篤な腎毒性を有するなど解決すべき問題点も抱えている。AmBは分子の片側にポリエン鎖,もう片側に多数のヒドロキシ基を有するため両親媒性を示すが,本研究者はこの分子が持つ物理化学的性質に興味を持ち,膜作動性もしくは膜透過性を有する両親媒性ペプチド薬剤の開発を目指すことにした。所属研究室で開発した万能アミノアシル化リボザイム(フレキシザイム)を用いてtRNAにシステインのファルネシル誘導体(ファルネシル末端にクロロアセチル基を有する)をチャージした。得られたアミノアシルtRNAを大腸菌再構築無細胞翻訳系(wPUREシステム)に加えて翻訳を行ったところ,翻訳合成後,鎖状ペプチドのクロロアセチル基と下流のシステイン残基間で自発的な環化が進行し,主鎖骨格に疎水性のファルネシル基を有する新規環状ペプチドを与えた。本結果はライブラリー構築へと応用可能な主鎖骨格改変型ペプチド,さらには両親媒性ペプチドの合成に成功した数少ない例であり,今後上述のペプチド合成技術をディスプレイ法等と組み合わせることで天然物に勝る新規生理活性ペプチド(例えば腎毒性を軽減した擬AmB)や,ペプチド創薬上最大の問題点である膜透過性の低さを克服したペプチド性薬剤探索への展開が期待できる。
炎症性サイトカイン制御による腸管出血性大腸菌感染症の合併症治療と予防

Stx産生腸管出血性大腸菌(STEC)感染に伴うHUSや脳症の発症は、Stxと炎症性サイトカインの相乗作用による血管内皮傷害が主体と考えられている。本研究では、低蛋白飼育C57BL/6マウスのSTEC感染系において、フォスフォジエステラーゼ(PDE)阻害剤が脳症発症を抑制し得るか検討した。PDE阻害剤には、赤血球・血小板・免疫細胞に多く存在するPDE3と4の阻害剤(cAMP特異的)を用いた。内毒素(10ng/ml)+Stx2(10pg/ml)共刺激に対して、両阻害剤2mg/ml以上の濃度で、マウス脳ミクログリア、腎メサンギウム・尿細管上皮、脾臓マクロファージ内のcAMP濃度を優位に上昇させた。両阻害剤の血中Cmaxを5mg/mlになる投与量を設定し、7mg/kgで投与1日2回(12時間毎)、腹腔内に感染第24病目から3日間連続投与した。感染第2病日から3日投与(プロトコール1:P1)で、感染マウスの90%以上は生存し、神経症状も呈さなかった。第3病目からの投与(P2)では60%生存率で、一部のマウスは神経症状を呈して死亡した。第4病日から(P3)では対照群と同様、全マウスが神経症状を呈して死亡した。P1治療では、感染後の血液・腎・脳中のTNF-α・IL-1β・IL-6は対照群に比して有意に低く、有意差は無いがIL-10は高値傾向を示し、脳組織にStxの免疫反応は認められなかった。P1療法において、便中菌数・毒素量共に低下しなかったことから、阻害剤の効果は炎症性サイトカイン産生抑制に起因すると考えられた。PDE阻害剤には、赤血球の柔軟性亢進作用や血小板凝集抑制作用があり、これらの作用が、同時に効果発現に寄与していると推察された。PDE阻害剤は既に臨床治療薬として安全に用いられており、脳脊髄関門をも通過することから、postinfection windowにおけるnonspecific intervention therapyとして、極めて有効であるとの結論を得た。近年フォスフォジエステラーゼ(PDE)阻害剤が、気管支喘息のみならず、TNF-αの持続産生による脱髄進行を伴う多発性硬化症の進行抑制に有効であることが報告された。本研究では、低蛋白飼育C57BL/6マウスのSTEC感染系において、PDE阻害剤が脳症発症を抑制し得るかを検討した。PDE阻害剤には、I-V型、ibudilast(Ib)(cAMP-PDE阻害剤)、及びtheophylline(非特異的)の7剤を用いた。マウスの脳・腎から抽出したPDEに対する阻害活性測定の結果、全ての薬剤が5mM以上の濃度で両組織のPDE活性を25%以上抑制し、濃度に比例して抑制率は65%(100mM)迄上昇した。

新鮮分離したマウス脳ミクロダリア細胞を、内毒素(10ng/ml)とStx2(10pg/ml)で24時間刺激時、各種薬剤はlmM以上で濃度依存性にTNF-α・IL-lβ・IL-6及びNO産生を抑制し、IL-10産生を逆に増加させた。III、lV、V型の3剤の各0.25mM濃度共存で、最も作用の強かったIb(30mM)と同等の効果を発現した。STEC感染マウスに対しては、低濃度で抑制効果が顕著であったIII、IV、V型の3剤を、各薬剤の血中濃度が10.5mMになる投与量を決定し、感染翌日から朝夕二回5日間投与した。感染後の血液・腎・脳中のTNF-α・IL-lβ・IL-6は対照群に比して有意に低く、有意差は無いがIL-10は高値傾向を示し、脳症による死亡率も15%以下(対照90%)であった。PDE阻害剤は、STEC感染時の合併症発症予防薬剤として期待し得ると思われた。Stx産生腸管出血性大腸菌(STEC)感染に伴うHUSや脳症の発症は、Stxと炎症性サイトカインの相乗作用による血管内皮傷害が主体と考えられている。本研究では、低蛋白飼育C57BL/6マウスのSTEC感染系において、フォスフォジエステラーゼ(PDE)阻害剤が脳症発症を抑制し得るか検討した。PDE阻害剤には、赤血球・血小板・免疫細胞に多く存在するPDE3と4の阻害剤(cAMP特異的)を用いた。内毒素(10ng/ml)+Stx2(10pg/ml)共刺激に対して、両阻害剤2mg/ml以上の濃度で、マウス脳ミクログリア、腎メサンギウム・尿細管上皮、脾臓マクロファージ内のcAMP濃度を優位に上昇させた。両阻害剤の血中Cmaxを5mg/mlになる投与量を設定し、7mg/kgで投与1日2回(12時間毎)、腹腔内に感染第24病日から3日間連続投与した。感染第2病日から3日投与(プロトコール1:P1)で、感染マウスの90%以上は生存し、神経症状も呈さなかった。第3病日からの投与(P2)では60%生存率で、一部のマウスは神経症状を呈して死亡した。第4病日から(P3)では対照群と同様、全マウスが神経症状を呈して死亡した。P1治療では、感染後の血液・腎・脳中のTNF-α・IL-1β・IL-6は対照群に比して有意に低く、有意差は無いがIL-10は高値傾向を示し、脳組織にStxの免疫反応は認められなかった。P1療法において、便中菌数・毒素量共に低下しなかったことから、阻害剤の効果は炎症性サイトカイン産生抑制に起因すると考えられた。PDE阻害剤には、赤血球の柔軟性亢進作用や血小板凝集抑制作用があり、これらの作用が、同時に効果発現に寄与していると推察される。
環境傾度に沿った森林土壌の物質循環調節能の広域評価

列島スケールでの気候変化に応じた森林土壌内での窒素動態変化について、北海道北部、関東北部、近畿中部、九州南部の拠点サイトを中心に研究を行った。気温上昇は微生物による窒素代謝を高めたものの、気候変化よりも各地特有の窒素動態特性が維持される傾向があった。各地においては大気汚染による窒素沈着や、過去における里山利用による養分欠乏などの影響が現在の窒素無機化速度度の地点間差に強く影響しているものと考えられた。本課題は土壌が持つ物質循環調節機能に特に注目し、列島スケールでの環境傾度に沿った地域間比較研究を中心としている。地域ごとの気候や地質、土壌といった立地条件の違いと、大気窒素汚染の違いに着目し、各地での土壌のクロス培養実験などを通じて、これまでにない一般性の高い物質循環変動メカニズムの解明を目指している。平成19年度はプロジェクトメンバーによる研究計画,現地視察のための会議を行い、本科研全体のフレームワークを議論した。平成20年度からの本実験にむけて、現地でのイオン交換樹脂取付型現地培養の予備実験を各地における天然林生態系(北海道北部、関東中部、四国北部、九州北部)にて行い、夏季の培養期間中の正味窒素無機化・硝化速度の見積もりを行った。培養は100ccの採土円筒を用い、非撹乱試料と撹乱試料を用いて実験を行った。それらの結果から、各地における土壌窒素代謝は降水量や気温といった気候要素のほかにも、地域的な大気窒素汚染の影響を受けていることが示唆された。また、微生物の群集組成の解析に関する手法について検討を行い、DGGE法を中心として他の方法とも組み合わせながら解析を進めることが議論された。これらの予備実験の結果解析や現地での土壌予察調査などを通じて、平成20年度における現地クロス培養の方法や解析項目、作業仮説に関して再度の見直しと検討を行った。また、比較解析に必要な既存の物質循環パラメーターの中から必要な項目を洗い出し、本科研内で実際の調査が必要な対象について検討・整理を行った。平成20年度は昨年における予備培養実験の結果を検討するとともに、それ基づいた本培養実験のプロトコルを確立し、全国各地での交換培養実験を開始した。培養開始は2008年6月で、土壌の交換時期は同年8月、10月および翌年6月に設定した。現地培養には150ccの円筒容器を用い、上下端にイオン交換樹脂を装着した。現地培養は北海道北部、関東北部、近畿中部、九州南部の4箇所とし、各5反復で行っている。また、九州南部で採取したリター(葉・根)を全国に配布し、各地でのリター分解速度を比較するためにリターバッグ法を用いて調査を開始した。これまでの結果から、各地土壌における正味窒素無機化速度の地域差は大きく、北海道北部では正味アンモニウム生成が主体であるのに対し、関東北部では硝化が主体であるなどの傾向を示している。また、近畿南部における土壌は過去長期間における里山利用の結果として土壌窒素が極端に低く、正味窒素無機化速度も著しく低い傾向を示した。今後は、交換培養による温度・水分環境変化が窒素無機化へ及ぼす影響と、その変動要因の解析を進めるとともに、無機化に関わる微生物の群集組成や、総窒素無機化速度について解析することを予定している。本課題は日本列島スケールでの環境変動が森林土壌内での物質循環、とくに窒素無機化・硝化速度に及ぼす影響について明らかにするため、北海道北部、関東北部、近畿中部、九州南部において表層土壌の現地交換培養実験(クロス培養)や室内培養実験、総窒素無機化・硝化速度の分析、微生物群集動態の解析などを行った。各地における気温や降水量の季節パターンは地点間で異なり、気温についは北から南にかけて上昇し、降水量は関東北部と九州南部において特に夏季に多い傾向を示した。現地培養の結果、各地の正味窒素無機化、硝化速度は地点ごとに異なる特性を示した。北海道北では年間を通じて正味アンモニウム生成速度が優先的であったのに対し、関東北部では正味硝化の占める割合が著しく高かった。一方、近畿中部では年間を通じて正味窒素無機化・硝化速度は低く維持されていた。これらの特性は、北海道における冷涼気候、関東北部における大気窒素沈着、近畿中部における過去の森林資源利用の影響として生じているものと考察された。交換培養による気候変化に応じて、各種の土壌窒素動態がそれぞれ変化したものの、全体的には初期に有している各地の土壌窒素動態特性が比較的保存されるという傾向を示した。また、近畿中部の温暖地域に移動することによって、他地域土壌の正味硝化速度が高まる一方、冬期間に北海道北部の寒冷気候地域に移動することによって正味アンモニウム生成が高まる傾向があり、温度環境の変化は各地の土壌窒素動態に無視できない影響を及ぼしていることが明らかとなった。

温度・水分環境の変化に対する窒素動態の変化要因に関する定量的なパラメーター化については、本課題で得られた総窒素形態変化速度や微生物群集組成の変化などとの関係を中心に、さらに詳細な関係解析が必要である。
新しい粉体シミュレーション法の開発

個々の構成粒子の動きを運動方程式にもとずいて追跡して粉体の挙動をシミュレートする粒子要素法シミュレーションは、粉体現象の微視的情報を与え、粉体現象の理解を各段に深めるとともに、計算機実験により粉体操作の設計についても極めて有用な知見を与えている。しかし、このシミュレーション法は二つの課題を持っている。一つは、粒子要素として球形粒子を用いるために、粉体現象に大きな影響を与える粒子形状の効果を考慮できないこと、ならびに計算負荷が高く、実際の大規模粉体現象の直接シミュレーションが出来ないことである。本研究では、まず粒子形状の効果を考慮するシミュレーション法を提案した。粒子要素法における粒子形状は濃厚粉体層の挙動と流動粉体層に分けて考えるべきで、濃厚系では結合要素、流動系ではフーリエ解析にもとずく粒子形状の考慮法を提示した。加えて、少粒子系シミュレーションである粒子要素法の粉体プロセス設計への利用法を提示するために、複雑に変化する電磁場内での粒子挙動ならびに粒子群のふるい分けや粉体圧縮成形操作の解析も行った。つづいて、大規模粉体現象の直接シミュレーションの可能性を有する新しいシミュレーション法を提案した。一つは、粉体の連続体近似にもとずくSmoothed Particle要素法、もう一つはオートマトンを利用する粉体オートマトンシミュレーションである。Smoothed Particle要素法で最も重要な流動粒子群の構成方程式を見出し、粉体の重力ならびに振動流動挙動のシミュレーションに成功した。また粉体オートマトンについても、粉体系のオートマトンルールを独特の考え方により見出し、粉体系の重力流動を精度高くシミュレートすることに成功した。とくに、本シミュレーション法は、コンピュータの計算負荷が低く、粒子法による大規模粉体現象のシミュレーションに有用である。本年度は,粒子形状,電磁場における粒子の挙動ならびにCellular Automatonに関する課題を中心に研究を進めた。「粒子形状」粒子形状が考慮できる粒子要素法シミュレーションの展開は重要な課題である。通常の粉体流動に対して正多角形を媒介とする粒子形状の表現法を開発し,シミュレーションの信頼性を実験により確認した。(現在投稿準備中)「電磁場の粒子挙動」二成分電子写真装置内における現像剤(磁性粒子であるキャリアとトナー)の流動挙動のシミュレーションを行った。磁場内で現像剤が作る磁気ブラシの形状や挙動を正確にシミュレートし,本シミュレーションによる二成分現像機の最適設計法を提案した。(粉体工学会誌投稿中)パウダークラッチについてもシミュレーションを継続している。「Cellular Automaton」重力場での流動を取り扱うCAルールを明らかにした。貯槽からの排出流動挙動を対象とし,粒子要素法シミュレーション結果を用いて流動過程での粒子間相互作用を詳しく観察してオートマトンルールを見出した。そのルールによるシミュレーション結果は粉体の特異的な流動挙動をよく表現した。つづいて振動場でのルールを追求している。「Smoothed Particle要素法」基礎方程式の検討を進め,振動場での粉体対流挙動のシミュレーションを実行しているが,要素間に摩擦相互作用が必要であることが分かった。この作用力を理論的に組み込む方法を検討中。「粒子要素法」(1)結晶性セルロース針状粒子の圧縮:圧縮特性に対する粒子形状の影響は鋭敏である。錠剤の圧縮成形で重要な役割を果たす結晶性セルロースの形状を球形要素の結合で表現し、圧縮成形(打錠)過程での圧縮挙動のシミュレーションが可能になった。結晶セルロースが圧縮過程で網目構造を形成し、錠剤の強度を維持しながら高い空隙率を保持して崩壊性をコントロールするメカニズムを明らかにした。(2)電磁場における粒子群流動挙動のシミュレーション:電磁場での磁性粒子群の挙動をシミュレートするには、外部磁場とそれによって磁化した磁性粒子群による磁場による作用力を正確に推算しなければならない。このアルゴリズムを明らかにし、バウダークラッチと電子写真におけるキャリアーの流動挙動に及ぼす粒子特性などの影響を明らかにした。

とくに、パウダークラッチ内での磁性粒子の粒子形状の影響、作動特性に及ぼす電磁場、粒子群充填特性の関係を明らかにした。また、電子写真におけるキャリアーの磁気ブラシの形成挙動を効率的にシミュレートするための新しい方法を提案した。「Cellular Automaton」昨年度までに得たオートマトンルールによる重力場での粒子群流動挙動のシミュレーション結果は、基本的な特徴を表現するが、細部でまだ不充分な点がある。そこで、粒子要素法シミュレーションによる粒子群の動きを詳細に調査し、ルールの改善を行った。このルールによると重力場、振動場と区別することなく粒子群の流動挙動に適用できるものと思われる。「粒子要素法」電磁場における粒子群流動挙動のシミュレーション;2成分電子写真システムにおける磁気ブラシの形成挙動と現像特性に関するシミュレーション法を明らかにした.2成分電子写真システムにおける磁気ブラシの特性は高画質画像を得るために極めて重要で,目的の磁気ブラシを得るためには磁気ブラシの特性と磁場ならびにキャリアー粒子特性の関係を明らかにしなければならない.そこで磁気ブラシ形状のキャラクタリゼーションをフーリエ解析とフラクタル解析を用いて行い,粒子要素法シミュレーションにより希望の形状を有する磁気ブラシの形成のための磁場と粒子特性の関係を検討した.つぎに,キャリアーとトナー粒子から成る2成分現像剤の現像挙動のシミュレーションに成功した.現像場はマグネットロールからの磁場とキャリアー粒子が作る磁場ならびに静電潜像とバイアス電圧による電場が重畳する場で,それら刻々変化する電磁場内をトナー粒子が運動して静電潜像を現像する.これら複雑に変化する場でのキャリアーとトナー粒子群のシミュレーションを行い,各種装置特性ならびにバイアス電圧の大きさと波形が現像特性に与える影響を明らかにした.「新しい粉体シミュレーション法の提案」粉体オートマトンルールをさらに発展させ,粉体重力流動,振動流動場を正確に表現するルール作りを行った.Smoothed Particle要素法により,粉体振動挙動のシミュレーションを行うために粉体の状態方程式を導き,振動流動のシミュレーション法を提案した.
リピドーシス動物モデルを用いての中枢神経障害の遺伝子治療

異染性脳白質変性症(MLD)はリソゾーム酵素の1つであるArylsulfataseA(ASA)の欠損により、その基質であるSulfatideがおもにミエリンに蓄積し、その結果、著明な脱髄を引き起こす脳変性疾患である。本年度は、本症の遺伝子治療に関して検討を行った。MLDの主な罹患細胞であるオリゴデンドロサイトへの直接の遺伝子導入をめざし正常なASAを発現するアデノウイルスを作成した。組換えアデノウイルス(AdexlSRASA)はMLD患者より培養した培養皮膚線維芽細胞の酵素欠損を正常の2.3倍-5.2倍に矯正した。発現したASAは免疫沈降法、SDS-PAGEによる解析にても多量の蛋白として細胞内に存在しているのが判明した。また細胞分画法にても発現しているASAは正しくリソゾームに存在していた。またアデノウイルスはMLDの主な罹患臓器であるオリゴデンドロサイトに感染した。最近1つの種類のサルファターゼを細胞に多量に発現させると、その他のリソゾーム酵素およびサルファターゼの活性が低下するとの報告があった。我々もASAに関して同様の検討を行った。ASAを多量発現する培養線維芽細胞は以前作成したASAを発現するレトロウイルスをMLD患者細胞に数回感染させることによって得た。結果としていくつかのサルアターゼの活性低下が認められた。ただそれらの酵素活性低下によるムコ多糖の細胞における蓄積が起こらなかった。今後、アデノウイルスに関してはクリア-しなければならない問題の1つは投与ルートの問題である。現在、我々は血液-脳関門をひろげ髄注により脳内にウイルスを到達させる方法を検討中である。次に多量発現の問題であるが確かにある種のサルファターゼは活性が低下するようであるがムコ多糖の代謝を障害するほどではなかった。よって遺伝子治療に関しては問題ないと思われるので骨髄細胞を標的とした遺伝子導入を行う予定である。
代数的及び数値的アルゴリズムに関する研究

科学技術計算における代数的及び数値的アルゴリズムの設計と解析を行った.代数的アルゴリズムと数値アルゴリズムの関連性及びそれぞれの計算複雑さの上限を研究した.海外研究者と共同して次の研究成果を得ている.H行列を中心に算法の収束性と制御システムの安定性における実用的判別条件を提案した.信号処理に現われる等間隔点三角多項式の高速アルゴリズムを提案し,放射熱交換積分方程式の並列アルゴリズムと陰的拡散差分方程式の並列アルゴリズムをそれぞれ改良し,より効率的方法を提案した.そして,NPハードと証明されたP行列の判別法には.逐次型漸化式による判別法を提案した.Vandermonde型連立1次方程式のO(nlog^2_2n)高速アルゴリズムを発見し,V型行列式及び広義V型行列式にも高速アルゴリズムを得た.線形相補性問題(LCP)においで,その係数行列がM行列である場合,O(n^3)の直接再帰的アルゴリズムを発見した.科学技術計算における代数的及び数値的アルゴリズムの設計と解析を行った.代数的アルゴリズムと数値アルゴリズムの関連性及びそれぞれの計算複雑さの上限を研究した.海外研究者と共同して次の研究成果を得ている.H行列を中心に算法の収束性と制御システムの安定性における実用的判別条件を提案した.信号処理に現われる等間隔点三角多項式の高速アルゴリズムを提案し,放射熱交換積分方程式の並列アルゴリズムと陰的拡散差分方程式の並列アルゴリズムをそれぞれ改良し,より効率的方法を提案した.そして,NPハードと証明されたP行列の判別法には.逐次型漸化式による判別法を提案した.Vandermonde型連立1次方程式のO(nlog^2_2n)高速アルゴリズムを発見し,V型行列式及び広義V型行列式にも高速アルゴリズムを得た.線形相補性問題(LCP)においで,その係数行列がM行列である場合,O(n^3)の直接再帰的アルゴリズムを発見した.1.数値的アルゴリズムと代数的アルゴリズムの研究現状を調査し、国内と国外の関係研究者と研究資料の交換、短期訪問を含んだ研究交流を行った.それで関連問題の現状及び今後の発展方向を把握できた.2.大規模科学技術計算の分野で、算法の収束性及び制御システムの安定性に関わるH-行列において、実用的かつ効率的判別法とその応用を研究し、一連の成果が得られた.同分野のMichael J.T.教授(カナダ)から招待され、共同研究を行い、カナダの線形代数の研究現状を理解できた.3.信号処理の中でよく現われる等間隔点における三角多項式の値を求める高速アルゴリズムを提案した.また、放射熱交換積分方程式の並列アルゴリズムと陰的拡散差分方程式の並列アルゴリズムをそれぞれ改良し、より効率的方法を提案した.4. NPハードと証明されたP行列の判別法には、一つの遂次型漸化式による判別法を提案した.計算量は従来のO(n^3・2^n)からO(2^n)まで減少できた.主に次の研究結果が得られました。(1)従来のO(n^3・2^n)のP行列判定アルゴリズムを改良し、O(2^n)の再帰的アルゴリズムを提案した.(2)特殊な連立1次方程式Vandermondeシステムについて,従来のO(n^2)アルゴリズムを改良し,0(nlog^2 n)の高連アルゴリズムが得られた.(3)並列計算効率のO(1)のV行列の行列式の並列アルゴリズムを提案した。(4)広義緩和法の収束性条件を討論した。(5)パラメータなしの一般化優対角行列の判別法について新しい方法を提案した。(6)Skew対称型連立1次方程式の新しい反復法及びその収束性を提案し証明した。以下の科学技術計算における代数的及び数値的アルゴリズムの設計と解析を行った。多くの問題の新しい計算複雑さの上限を見っけた。1.Vandermonde型連立1次方程式のO(nlog^2n)アルゴリズムを提案した.従来のO(n^2)アルゴリズムを改良し,新しい複雑さの上限を見付けた。2.Vandermonde行列式の新しい高速並列アルゴリズムを提案した。合流型Vandermonde行列式と広義Vandermonde行列式なども類似な結果が得た。3.最適化問題などで現れてくるP行列に対し,再帰的な判別法を発見した.数値実験も行った。4.線形相補性問題(LCP)においで,その係数行列がM行列である場合,O(n^3)の直接再帰的アルゴリズムを提案し,他の方法に比べ,高い計算効率のことを計算結果により確認されている。
植物成分および機能性腸内菌による大腸発がんの防御機構の研究

1.AOM誘発ACF形成を抑制したBacteroides uniformis KYU2株にヒトラクトフェリン産生プラスミドpVLFKを導入したB.uniformis KYU2(pVLFK)株はベクタープラスミドコントロール株に比べてAOM誘発ACF形成をさらに抑制する傾向を示した。ラットに1日間投与したB.uniformis BU1001(pVLFK)株は4週間を経ても糞便1gあたり約10^7 colony forming unitで観察され、腸管内に定着している事が分かった。2.レモングラス構成成分であるcitral、geraniolおよびβ-myrceneを各1g/kgでイニシエーション期にラットに胃内投与するとAOM誘発ACF数が有意に減少した。肝臓のUDP-glucuronyltransferase活性は約2倍に上昇し、大腸粘膜中のO^6-methylguanine量は有意に減少した。ポストイニシエーション期にcitralおよびgeraniolを1g/kgで投与すると4つ以上のcryptからなるfocus数が有意に減少し、geraniol投与群では全ACF数も有意に減少した。PhIP誘発ACF数はcitral(0.1g/kg)、geraniol(1g/kg)およびこれらの混合物(各500mg/kg)をイニシエーション期またはポストイニシエーション期にラットに投与すると有意に減少した。
内在性神経幹細胞を利用した脳静脈虚血治療の研究

脳静脈虚血のラット実験モデルを利用して、脳皮質静脈閉塞における局所の内在性神経幹細胞の発現を調べて神経幹細胞をこの脳静脈虚血分野への応用・展開するための研究基盤を確立する事を目的として研究をおこなった。その結果、脳静脈虚血における局所神経幹細胞の発現が初めて確認され、脳局所血流動態を詳細に把握することができた。脳静脈虚血は、比較的軽度かつ長時間持続する虚血を特徴とし虚血巣や周辺組織にはその際に様々な修飾が加えられている可能性がある。本研究では脳静脈虚血における局所の神経幹細胞の発現を調べ、神経幹細胞をこの脳静脈虚血分野への応用・展開するための研究基盤を確立する事を目的とした。具体的には脳静脈虚血における神経幹細胞の発現動態を検討するため、以下の実験を施行した。Wister rat(250g前後:オス)を脳静脈虚血群・コントロール群の2群に分けた。包水クロラール腹腔内投与で麻酔し、静脈ライン・動脈ラインを確保した。腹臥位にてStereotactic frameに頭部を固定し、左頭頂部を開頭(8x16mm)した。Rose Bengaldyeの静脈内投与とfiberoptic illuminationを用いて光凝固法で2本の隣接する脳表静脈を閉塞させた。コントロール群では開頭のみ行った。静脈閉塞の1・3・7・14日後に、ラットを10%formaldehydeにて還流固定し大脳を摘出し、局所を冠状断としてパラフィン固定した。5μmの厚さで切片を作成しヘマトキシリン・エオジン染色ならびに、神経幹細胞マーカーであるAnti-Nestin抗体の免疫染色を行った。抗Nestin抗体の免疫染色では、脳静脈虚血群において虚血巣周辺に発現を認めたが、当初の予想より広範囲な大脳半球全体に陽性細胞が散在する標本が多く見られた。脳静脈虚血に特異的な結果と考えられ、この病態解明のため追加免疫染色によるNestin陽性細胞のさらなる解析を試みたが、有意な結果が得られなかった。脳静脈梗塞巣の範囲は3日目の標本において最大となり7日目・14日目の標本では減少した。抗Nestin抗体の免疫染色では、脳静脈虚血群において虚血巣周辺に発現を認めた。本研究において、脳静脈虚血における内在性神経幹細胞の発現の可能性が指摘された。今後の研究によってこれらの空間的・時間的変化が明らかになれば、病態解明のみならず内在性神経幹細胞の修飾が新たな治療法となりえる可能性が示唆される。神経幹細胞を脳静脈虚血分野へ応用・展開するための基盤研究として、脳皮質静脈閉塞時における局所の脳血流動態の変化についての研究をおこなった。雄ウィスターラットの隣接した2本の脳皮質静脈を、ローズベンガル色素と緑色光を用いた光凝固法により順に閉塞させた。静脈閉塞の直前から二本目の静脈閉塞30分後まで10分間隔でレーザースペックル血流画像装置を用いて開頭野の局所脳血流を非侵襲的に観察した。得られた画像において、2本の静脈間(A)と1本目の閉塞静脈の近傍(B)の二カ所に関心領域を設定し脳血流の経時的変化を測定した。また、静脈閉塞3日後に灌流固定を行い、ヘマトキシリン・エオジン染色にて脳梗塞の有無を評価した。関心領域A(2本の静脈間)・B(1本目の閉塞静脈の近傍)ともに脳血流が1本目の静脈閉塞により約20%強低下した。2つ目の静脈閉塞によって関心領域A(2本の静脈間)では約50%減少したが、関心領域B(1本目の閉塞静脈の近傍)では更なる低下は認められなかった。2本の皮質静脈間の脳血流は静脈閉塞毎に段階的に血流が低下した。

局所脳血流動態は関心領域A(2本の静脈間)と関心領域B(1本目の閉塞静脈の近傍)間で統計学的有意差を認めた(P<0.05)。すべてのラットで脳皮質領域に広がる静脈梗塞がHE染色により確認された。脳静脈虚血と内在性神経幹細胞発現誘導との関連性・空間的時間的分布など依然不明な点も多く、この詳細な脳血流動態の変化をとらえた結果が更なる研究発展に寄与すると考えられる。脳血管障害モデルラット作成は過去の手技を踏襲しほぼ予定通りの実施であるが、本年度に実施した神経幹細胞の各種免疫染色については、有意な結果が得られるほどの安定した手技を確立することができていない。モデルラット作成は過去の手技を踏襲しほぼ予定通りの実施であるが、このたび予定した神経幹細胞の免疫染色については過去に経験がなく初めての試みであったので、種々の免疫染色学的評価に関して安定した手技の確立に時間がかかっている。研究期間の延長を申請した。引き続き安定した免疫染色手技の確立を目指す。万一安定した手技が確立できなければ、局所神経幹細胞研究の基礎研究として局所脳血流の研究を実施することも念頭に置いている。安定して種々の免疫染色学的評価が施行できれば、繰越した研究費も使用して研究を推進する予定である。本年度は、神経幹細胞増殖因子としてprolactinを投与することでこれらの発現動態に及ぼす影響を検討する。昨年得られた実験結果の詳細な検討を免疫染色で行ったが、安定した手技が確立できず優位な結果が得られなかった。よってそれ以降の研究に進むことができずに次年度使用額が生じた。引き続き安定した免疫染色手技の確立を目指して、一次抗体・二次抗体・発色色素などの物品費、染色のための人件費、その他データ解析の為に充てる予定である。主に、免疫染色を施行・推進するために、一次抗体・二次抗体・発色色素などの物品費、染色のための人件費に充てる予定である。
脳の性分化を規定する遺伝子群の検索

脳神経の可塑性は数多くの要因によって引き起こされている。その1つに脳の男性化と女性化を引き起こす性ホルモンが挙げられる。性ホルモンであるアンドロゲン(男性ホルモン)やエストロゲン(女性ホルモン)はこのような脳の性分化のみならず、性行動など脳の高次機能にも重要な働きをすることがわかっている。これら性ステロイドホルモンの分子作用メカニズムは、これらのホルモン特異的な核内レセプターを介した標的遺伝子群の発現制御であることがわかっている。そこで本研究では神経可塑性をステロイドホルモンによる脳の性分化という側面から捉え、まず脳で特異的に発現し、性分化を規定すると想定される性ステロイドホルモン1次応答標的遺伝子群の検索・同定を試みた。具体的には周生期もしくは性ステロイドホルモン処理したラットを用い、脳からホルモンに応答する遺伝子cDNAを、PCRを利用したDifferential Display法にて検索し、有望な数クローンを得た。現在これらcDNAクローンの全長cDNAの単離、及びこのcDNAクローニンがコードするタンパクの性状を解析しているところである。またこれらのクローンした因子の中で、特に脳の高次機能に関与していると想定されるものについては、ノックアウトマウスの作出を行い、in vivoでの機能を同定する予定である。一方昨年度、従来のエストロゲンレセプター(ERα)に加え、第2のER(ERβ)が発見されたため、脳内での各部位でのERα、ERβの発現を調べた。その結果、ERβは大脳皮質など、"新しい脳"に、ERαは下垂体など"古い脳"に発現していることがわかった。
蛋白質における光誘起ダイナミクス

紅色光合成細菌中に存在する光受容性蛋白質:Photoactive Yellow Protein(PYP)は、可視光を吸収すると、フェムト秒サブ秒の時間領域で段階的に複数の中間体を経てもとの初期状態に戻る「光反応サイクル」を示す。我々は、光カーシャッターを用いたフェムト秒時間分解蛍光分光法によって、室温・溶液状態におけるPYPの光反応サイクル初期過程を詳細に測定し、その全体像(時間-周波数マップ)を初めて明らかにした。蛍光スペクトルの幅が、励起後の時間発展とともに減少する様子、さらに、蛍光スペクトルの中心波長・強度が、数百フェムト秒の振動周期で数ピコ秒間振動する様子が明瞭に観測された。これらの結果から、光励起初期過程の発色団は、蛋白質によって孤立化され、電子励起状態でのエネルギー散逸が最小限に抑えられているのではないかと予想される。さらに、PYPの光反応サイクルにおいて機能発現に関与するとされているM中間体での定常蛍光分光およびサブナノ秒時間分解蛍光分光により、光反応サイクルの初期状態とM中間状態で、スペクトル幅・ストークスシフト・蛍光寿命等が大きく変化していることを明らかにした。これは、初期状態に比べてM中間状態がよりエネルギー散逸的な系であること、あるいはより大きな不均一性が存在することを示唆するものであり、発色団を取り囲む蛋白質の構造ゆらぎや振動が光反応サイクルに伴う構造変化とともにダイナミックに変化していると考えられる。また、蛋白質の構造ゆらぎを誘電強度と位相として定量的に評価するために、以下のような反射型THz分光装置を構築した。テラヘルツ発振/検出素子には、GaAs基板(キャリア寿命0.30ps)に金でアンテナパターンを蒸着したものを用いた。アンテナ間のギャップは5μmである。フェムト秒チタンサファイアレーザー(MaiTai, SpectraPhysics)の基本波を励起光として使用した。発振素子には±20Vの電圧を2kHzで変調して加え、検出素子からの出力は電流増幅器で増幅した後ロックインで検出した。発振側のアンテナにbowtie、検出側にdipoleを用いて、発振側励起光を30mW、検出側励起光を16.7mWにしたところ、ピーク電流値で約50nA程度の出力が得られた。測定には厚さ4mmの高抵抗シリコン板を窓材としたフローセルを用い、水蒸気の影響を避けるために光学系全体をドライボックスに入れて乾燥空気を流しながら測定するようにした。エタノールやメタノール水溶液の全濃度範囲に渡る反射スペクトルの測定を行い、濃度に応じて連続的に反射強度と位相が変化するという結果を得ている。測定範囲は、300GHz付近をピークとして,約1THzまでである。現在、対象を蛋白質へと展開し、光反応サイクルにおける初期状態および中間状態でのTHz分光測定を進めている。さらに、光反応サイクルをスタートさせる光トリガーパルスおよび上記の時間分解蛍光分光・反射型THz分光の同期をはかり、初期状態および中間状態でのダイナミクスをより定量的に評価するための準備を現在進めている。

エタノールやメタノール水溶液の全濃度範囲に渡る反射スペクトルの測定を行い、濃度に応じて連続的に反射強度と位相が変化するという結果を得ている。測定範囲は、300GHz付近をピークとして,約1THzまでである。現在、対象を蛋白質へと展開し、光反応サイクルにおける初期状態および中間状態でのTHz分光測定を進めている。さらに、光反応サイクルをスタートさせる光トリガーパルスおよび上記の時間分解蛍光分光・反射型THz分光の同期をはかり、初期状態および中間状態でのダイナミクスをより定量的に評価するための準備を現在進めている。紅色光合成細菌中に存在する光受容性蛋白質:Photoactive Yellow Protein(PYP)は、可視光を吸収すると、フェムト秒(8160)16数百ミリ秒の時間領域で段階的に複数の中間体を経て、最終的にもとの暗状態に戻る「光反応サイクル」を示す。PYPは比較的低分子量の水溶性蛋白質であり、高次構造が高分解能で解析されている。そのため、生体の可視光受容とその伝達メカニズムを明らかにする上で、格好の蛋白質として期待されている。光カーシャッターを用いた時間分解蛍光分光法によって、光反応サイクルの初期過程を詳細に測定し、その全体像(時間-周波数マップ)をはじめて明らかにした。蛍光スペクトルの中心波長・強度が、励起後の時間発展とともに振動する様子が明瞭に観測された。本年度は、1)時間分解蛍光分光装置の性能の向上、2)時間領域THz波分光装置の開発を並列して進め、1)に関連して、蛋白質ダイナミクスが注目される系での時間分解蛍光スペクトル測定を行い、上記の結果を得た。当初、測定のダイナミクスを向上させるために、極超短パルスレーザを製作する予定であった。しかし、システムの改良により、数百フェムト秒の振動構造という注目すべき現象を捉えることに成功した。そこで、その時点で問題となった背景信号の除去に方針を切り替え、超高速イメージインテンシファイアによる時間ゲートを併用するため、関連装置を導入した。紅色光合成細菌中に存在する光受容性蛋白質:Photoactive Yellow Protein (PYP)は、可視光を吸収すると、フェムト秒サブ秒の時間領域で段階的に複数の中間体を経てもとの初期状態に戻る「光反応サイクル」を示す。我々は、光カーシャッターを用いたフェムト秒時間分解蛍光分光法によって、室温・溶液状態におけるPYPの光反応サイクル初期過程を詳細に測定し、その全体像(時間-周波数マップ)を初めて明らかにした。蛍光スペクトルの幅が、励起後の時間発展とともに減少する様子、さらに、蛍光スペクトルの中心波長・強度が、数百フェムト秒の振動周期で数ピコ秒間振動する様子が明瞭に観測された。これらの結果から、光励起初期過程の発色団は、蛋白質によって孤立化され、電子励起状態でのエネルギー散逸が最小限に抑えられているのではないかと予想される。さらに、PYPの光反応サイクルにおいて機能発現に関与するとされているM中間体での定常蛍光分光およびサブナノ秒時間分解蛍光分光により、光反応サイクルの初期状態とM中間状態で、スペクトル幅・ストークスシフト・蛍光寿命等が大きく変化していることを明らかにした。
固液界面ポテンシャルで制御される生体分子配列の機能のダイナミクス

含硫アミノ酸或は含硫複素環式化合をAu電極表面に吸着させ,固液界面に加えるポテンシャルによって,分子が吸着・脱離,酸化・還元或は配向を変化させる様子を表面反射分光によりin-situリアルタイムで観測した.電子状態計算の結果との比較から,これらの反応前後の界面の電子状態を推定することができた.この方法によれば,固液界面研究の常とう手段であるサイクリックボルタンメトリーでは検出できない電子状態の変化や機能の変化について知見が得られることが示された.本研究は,液体環境にある固体表面に固定された生体分子の機能を,電子状態の観点から理解するための研究の先駆けとなるものである.本年度の研究計画に従って、下記の(1)-(4)を進めた。(1)固液界面の表面反射分光測定系の構築:ポテンシャルを制御しながら電極表面上の分子の分光測定を行うため,入射角を自由に取れる円筒型の表面反射分光測定用合成石英製電気化学セルを新たに設計して製作した.この電気化学セルを用いて近赤外から紫外領域で表面差分反射分光(SDRS)及び反射率差分光法(RDS)を測定できる固液界面複合表面反射分光測定装置を構築した.(2)光電子分光による電子状態の決定:固体表面上の分子の配向と電子状態を概観するため,試験的にα-sexithiophene分子を蒸着して九州シンクロトロン光研究センターにおいて光電子分光(SRPES)を,高エネルギー加速器研究機構放射光施設においてX線吸収端微細構造(NEXAFS)の測定を行った.分子層単位の形成制御ができれば,配列構造と電子状態について有力な情報が得られることが分かった.(3)電極表面の表面反射分光測定:大気中でも原子列欠損(1x2)再構成表面を形成でき,生体分子が配列しやすいAu (110)面を電極基板として用いた.再構成表面はflame annealingを繰り返し行うことにより作成した.この清浄表面について電解質溶液中でポテンシャルを制御しながらSDR,SRDSスペクトルを測定し,構築した表面反射分光測定装置の評価を行った結果,作成した装置は予定通りの性能を有していることを確認した.さらに,システイン及びピリジンを吸着させた表面について表面反射分光の予備実験も行い,新しい成果が得られた.(4)電子状態計算の準備: Au(110)表面上に硫黄原子を含む生体分子システインや窒素原子を含む有機分子ピリジンが吸着した構造について,電子状態の第一原理計算を行った.まず,VASPによって最適構造を決定し,この構造について時間依存密度汎関数法により可視紫外領域に現れる遷移の振動子強度を計算した.本年度の研究計画に従って、下記の(1)-(4)を進めた。(1)サイクリックボルタンメトリー(CV)の測定系の構築:ポテンショスタットに外部駆動電源を接続し,電極電位を走査して電流を測定することによりボルタモグラムを測定する系を構築した.(2)電極表面の評価: Au (110)-1x2表面に有機分子を吸着させた後清浄表面を再生させる過程で,(111)面のステップバンチングが形成されることが原子間力顕微鏡(AFM,防衛大)とCVで示唆された.現在,研磨工程を改良中であり,今年度は主にAu蒸着膜を電極として用いた.(3)電極表面の有機分子の測定:まず,実験方法の改善を行った.有機分子が不均一に吸着することがAFMで観測されたため,吸着条件を探索した.通常のラマン分光では信号が小さすぎたので,共鳴ラマンの測定を行うべく改良を進めている(防衛大).紫外領域でも十分な感度で測定できるように真空紫外表面反射分光装置(産総研)を固液用に改良した.以上の改善を行ったうえで,電解質溶液中でポテンシャルを変化させながら表面反射分光スペクトルを測定した.有機分子としては,簡単な構造を持つアミノ酸cysteine,及び紫外に吸収をもつ含硫複素環式化合物2,5-dihydroxy-1,4-dithiane, thiophenolを用いた.(4)の電子状態計算の結果からスペクトルに現れる構造の帰属を行い,それぞれの系でポテンシャルによって分子が酸化,傾斜,脱離する様子を捉えることができた.(4)光電子分光と第一原理計算による光学遷移の推定: Au表面にシステイン分子を蒸着して九州シンクロトロン光研究センターにおいて価電子帯とS2pの光電子分光スペクトルを測定した.また,Au(110)表面上にcysteine, 2,5-dihydroxy-1,4-dithianeが吸着した構造について電子状態の第一原理計算を行った.価電子帯の状態密度は光電子分光の結果とほぼ一致し,計算の妥当性が示された.本年度の研究計画に従って、下記の(1)-(3)を進めた。(1)アミノ酸等の生体分子ならびに関連する有機分子をAu電極表面に配列させ,ポテンシャルを制御しながら分子配列の挙動を様々な方法で測定した.Au(110)表面,Au(111)表面については完全に規定された表面が得られなかったため,機械研磨及び電解研磨した多結晶表面を用いた.有機分子としては,含硫アミノ酸cysteine,及び含硫複素環式化合物thiophenol, 4-mercaptobenzoicacid, 4-aminothiophenolを用いた.サイクリックボルタンメトリー(CV)によって表面反応の起こる電位を確認した後,表面差分反射分光スペクトルを測定し,ポテンシャルによる電子状態の変化をin-situリアルタイム観測した.(2)有機分子が吸着したAu表面について,様々な荷電状態・構造に対応する電子状態の第一原理計算を行った.

まず,Vienna Ab Initio Simulation Packageによって最適構造を決定し,時間依存密度汎関数法によりこの構造に対応する電子遷移の振動子強度を計算し,表面反射分光スペクトルで観測される構造の帰属を行った.電子状態計算の妥当性を判断するため,含硫有機分子α-sexithiopeneを吸着させて価電子帯及び内殻の光電子スペクトルを測定した.これらのスペクトルと電子状態計算による状態密度,電荷分布が一致したことから今回用いた電子状態計算の方法が妥当であることが示された.(3) (1),(2)より,表面反射分光スペクトルの変化から電子状態の変化又は分子の配向の変化を推定した.そして,ポテンシャルに依存して,分子が吸着,脱離する,吸着した分子が酸化する,さらに酸化が進んで脱離する,或いは電荷移動がなくても電気二重層における電場によって分子の配向が変化する様子が捉えられた.CVでは情報が得られない電子状態の変化,機能の変化について,表面反射分光と電子状態計算を併用すれば推定できることが示された.含硫アミノ酸或は含硫複素環式化合をAu電極表面に吸着させ,固液界面に加えるポテンシャルによって,分子が吸着・脱離,酸化・還元或は配向を変化させる様子を表面反射分光によりin-situリアルタイムで観測した.電子状態計算の結果との比較から,これらの反応前後の界面の電子状態を推定することができた.この方法によれば,固液界面研究の常とう手段であるサイクリックボルタンメトリーでは検出できない電子状態の変化や機能の変化について知見が得られることが示された.本研究は,液体環境にある固体表面に固定された生体分子の機能を,電子状態の観点から理解するための研究の先駆けとなるものである.Au (110)面が規定された表面になっていないことが示唆されたため,結晶表面での測定,特に反射率差分光(RDS)の測定が遅れている.一方,Au蒸着膜を用いても表面差分分光(SDRS)の測定でかなりの情報が得られることが分かり,予想以上の進展があった.電子状態計算,光電子分光も順調に進んでいる.従って,プロジェクト全体としてほぼ計画通りの進展と評価される.27年度が最終年度であるため、記入しない。総合理工(1)電極表面の調整: Au(110)-1x2表面については,微斜面化を防ぎステップバンチング形成を避けられるように研磨法を改良する.Au蒸着膜を用いた測定で情報が得られたと云っても,蒸着膜表面はAFMで観測するとかなり凹凸があるので,より規定された表面を扱った方が結果を解析しやすい.このため,雲母表面上に厚めのAu蒸着膜を形成して加熱することにより,Au(111)表面を作成することを試みる.(2)固液界面上の分子の測定: Au(111)表面,Au(110)-1x2表面上に有機分子を配列させ,ポテンシャルを制御しながら分子配列の挙動を様々な方法で測定する.分子としてはアミノ酸としてcysteineに加えてmethionine,有機分子としては2,5-dihydroxy-1,4-dithiane,thiophenolに加えて,thiophenolにアミノ基やカルボキシル基を付加したamino-thiophenol, 4-mercaptobenzoic acidを使用する.
大腸陥凹型腺腫の組織構築と発育進展様式の解析:特に癌化との関連について

大腸の陥凹型腺腫(DA)、非陥凹型腺腫(NDA)、癌においてProliferatingcell nuclear antigen(PCNA)に対する免疫染色により腫瘍の増殖活性について、癌抑制遺伝子として知られるp53蛋白に対する抗体を用いた免疫染色によりP53蛋白の腫瘍内発現について調べた。PCNA標識率は、DA(43%)でNDA(29%)より有意に高く、癌(70%)よりは低いという結果が得られた。腺腫では腫瘍の大きさ、異型度とPCNA標識率は相関はなかった。また、腺腫ではDA、NDAともにPCNA陽性細胞は腫瘍の表層部に出現する傾向にあったが、癌では局在はなくび慢性に出現する傾向にあった。p53の発現は、DA(54%)でNDA(21%)より有意に高率で、癌(48%)と同等であった。しかしDAでのp53陽性細胞は散在性かつ極少数のみであり、これはNDAと同様の発現様式であり、癌で見られたようなび慢性かつ多数の細胞に出現するようなものは認めなかった。以上の結果からDAはNDAより増殖活性が高くp53蛋白の発現頻度も高いが、DAのPCNAおよびp53陽性細胞の分布様式はNDAと同様であることよりDAは腺腫の中でも癌化の危険率が高い"前癌病変"考えられる。
多元素環状化合物を用いた分子認識素子の開発

タンパク質ではない人工分子で生理活性物質を特異的に認識し捕捉するような人工レセプターの研究は、環境問題、エネルギー問題などとの関係から興味深く、また、遺伝子情報からの新しい創薬の可能性とも関連して重要な研究テーマである。われわれは、水酸基をもつ多くの生理活性物質が知られているにもかかわらず、そのようなアルコール・フェノールに対して特異的に結合するような人工レセプター、あるいは、認識モチーフがほとんど知られていないことに着目し、アルコール・フェノールを水中で捕捉する人工レセプターの設計と合成について検討している。ポルフィリンの剛直な骨格と、疎水的な相互作用面、ポルフィリンの中心金属による酸素原子に対する親和性を協同的に利用することで、アルコール・フェノールを認識するモチーフとなるのではないかと考え、種々のポルフィリン誘導体の金属錯体を合成した。ポルフィリンの骨格としては、金属のルイス酸点の近傍に基、水酸基の認識において協同的に働くと期待できるルイス塩基点を導入するために、meso-位にキノリル基、o-エステル置換フェニル基をもつポルフィリン誘導体を新しく合成した。また、中心の金属としては、アルミニウム、マグネシウム、亜鉛などをポルフィリンに挿入し、金属イオンの違いによる酸素親和性の相違を検討した。その結果、アルミニウムポルフィリンを用いて、有機溶媒中でフェノールの結合定数を評価すると、亜鉛、マグネシウムポルフィリンよりも大きな結合定数が得られ、酸素原子をもつゲストに対する親和性が大きな分子を合成することが可能であった。しかし、同様の実験を水中で行うと、アルミニウムポルフィリンよりも、むしろ、亜鉛ポルフィリンの方が大きな親和性が見られ、アルミニウムポルフィリンは溶媒効果をより強く受けることが明らかとなった。
保健師の倫理的実践を促進するための実装研究：倫理的能力育成方法と支援環境の構築

本研究は、自治体や企業・事業所、および包括支援センターなどで働く保健師の倫理的な実践を促進するために、保健師の倫理的能力育成方法(倫理教育・事例検討)を実践現場に実用化・普及する方法と、その効果が促進される倫理的支援環境を構築することを目的とする。