hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
海流散布によるナタマメ属の周辺種分化の研究

ナタマメ属(Canavalia)はつる性の多年草で、全世界の熱帯・亜熱帯域を中心に分布する4亜属50種からなる。この属のうちCanavalia亜属の数種は海流によって種子を散布するため、また、中南米に分布するWenderothia亜属が最も祖先的な形質を持つことから、全世界に広がるナタマメ属はWenderothia亜属を祖先とし、中南米から海流散布によって広がった結果であるという仮説がある。この説を検証するために、現在までに入手できたCantodonia亜属以外の3亜属20種を用いて、核DNAのITS領域を用いた系統解析を行った。汎熱帯海流散布種であるナガミハマナタマメ(Canavalia rosea)については、全世界の熱帯域から得られたサンプルを用いた。解析の結果得られた系統樹は、Wenderthia亜属からなるクレードと、Canavalia亜属とMaunaloa亜属からなるクレードの2つに大きく分かれた。両クレードの間は非常に深く分岐しており、ナタマメ属全体が現在の汎熱帯海流散布種から分化したという仮説は否定された。Canavalia亜属とManualoa亜属からなるクレードの基部には、海流散布を行わない種が位置し、末端のクレードには海流散布を行う全4種と、ハワイ固有のMaunaloa亜属が含まれた。Maunaloa亜属はナガミハマナタマメのいくつかのサンプルと単系統であったことから、ハワイでは海流散布種から海流散布を行わない種への種分化が生じたことが明らかになった。また、このクレードは分岐が非常に浅く、ハワイの固有種や他の海流散布種の分化は比較的最近生じたことが示された。また、汎熱帯種であるナガミハマナタマメの全世界から得られた5集団についてAFLP分析を行った結果、大洋間での大きな遺伝的分化が観察された。ナタマメ属(Canavalia)は主に南米に分布するCantodonia亜属、中南米に分布するWenderothia亜属、全世界に分布するCanavalia亜属、ハワイ諸島にのみ分布するMaunaloa亜属の4亜属約50種が報告されている。このうちCanavalia亜属の数種は海流によって種子を散布するため、全世界に広がるナタマメ属全体の分布は、広域分布する海流散布種数種が地域的に分化した結果であるという仮説がある。この仮説を検証するために、現在までに入手できたCantodonia亜属以外の3亜属13種を用いて、核DNAのITS領域用いた系統解析を行った。汎熱帯海流散布種であるナガミハマナタマメ(Canavalia rosea)については、エクアドル、パナマ、メキシコ、ガーナ、トンガ、オーストラリア、スマトラ、シンガポール、マルケサスからのサンプルを用いた。解析の結果得られた系統樹は、Wenderothia亜属からなるクレードと、Canavalia亜属とMaunaloa亜属からなるクレードの2つに大きく分かれた。両クレードの間は非常に深く分岐しており、ナタマメ属全体が海流散布種から分化したという仮説は否定された。Canavalia亜属とMaunaloa亜属からなるクレードの基部には、海流散布を行わない種が位置し、末端のクレードには海流散布を行うC.sericea、ハマナタマメ、タカナタマメ、ナガミハマナタマメと、ハワイ固有のMaunaloa亜属が含まれた。Maunaloa亜属はナガミハマナタマメのいくつかののサンプルと単系統であったことから、ハワイでは海流散布種から海流散布を行わない種への種分化が生じたことが明らかになった。
作用素環論によるグラフについての研究とその応用

本年度は、前年度までに研究した普遍格子(SL_M(II[x_1...x_k])、mは3以上、kは任意の自然数,の形の群のこと)の剛性を深化させて、さらに、曲面の写像類群(以下MCG)。自由群の外部自己同型群(外out(Fn))の研究へ応用した。普遍格子は高ランク(半単純)代数群の格子と同じく性質(T)ともつことがしられている。一方、MCGやOut(Fn)ではKazhdanの性質(T)をもつかどうか知られていない(MCGの方では、もたないというアナウンスがあった)、またFarb Masur(1998)やBridson-wade(2010)の定理により、高ランク格子からMCGないしOut(Fn)への群準同型は像が必ず有限になる。以上のことから、MCGやOut(Fn)は高ランク格子よりも"弱い剛性"をもつと考えられる。報告者は、普遍格子や斜交普遍格子(Sp2m(II[x_1,_,x_k]),mは2以上、kは任意の自然数の形の群のこと)における"性質(TT)'T"と呼んだ性質を導いた。この性質はKazhdanの性質(T)より真に強い性質であり、像型部分が自明表現をもたないようなユニタリ表現係数の2次の有界コホモロジーを用いて記述される。また、報告者は(TT)'Tをもつ可算群からMCG;Out(Fn)への群準同型が必ず有限の像をもつことを示した。これによりFarb-Masur,Bridson-wadeの定理の(斜交)普遍格子への拡張を証明した。また1次元コホモロジーの消滅を(斜交)普遍格子においてβ-シャッテンクラスへの等長表現係数の場合に得た。本研究において第一に行ったのは、修士論文で得られたKazhdanの性質(T)の拡張をさらに理論的に推し進めたことである。先行研究であるLafforgueのエキスパンダグラフに対する結果は、ある種の群に関してKazhdanの性質(T)の非常に強い拡張が成り立つことを証明しその副産物として得られた。ただし、この結果で対象となる群は局所体上の特殊線型群及びその余コンパクト格子であり、例えば$SL(3,\mathbb{Z})$といった余コンパクトでない一般の格子に関しては分かっていない。本研究では第一に一般的なランク2以上の単純代数群及びその格子がヒルベルト空間上の一様有界表現に関しKazhdanの性質(T)の拡張を満たす事実に証明を与えた。本研究の第二の狙いは、より一般の離散群に結果を広めることである。グラフとの結びつきを考えるとき、対象となる群を離散群に絞るのは自然である。現在、有限生成$\mathbb{Z}$-多項式環の特殊線型群が、Kazhdanの性質(T)の拡張となる強い固定点性質をもつことを研究により予想しており来年度中の解決を計画している。予想が証明できれば、代数群やその格子の場合以外では知られていない強い固定点性質への初めてのアプローチとなり、その意義は大きいと考える。さらにこの結果はグラフへの応用の他にも、一様凸なバナッハ空間へのアファイン作用を通じて、剛性問題やBaum-Connes予想といった各重要分野へのインパクトも与えるものである。最後に、来年度以降の研究の大きな目標に、Kazhdanの性質(T)を満たす群のより強い性質での分類がある。特に、上で挙げたクラスの群とGromovの意味での双曲群とが強い性質で明確に分離できることを示すことが目標である。報告者の主な研究対象は,Kazhdanの性質(T)と呼ばれる群の性質および,その拡張である.性質(T)は様々なケースでの群作用の剛性を表している(Margulis, Zimmer, Shalom, Popaなど)だけでなく,ケーリーグラフを通じて群から作られるエクスパンダ族のバナッハ空間への埋め込み存在問題など(Lafforgue), metric geometryとも関わる重要な性質である.性質(T)は群のヒルベルト空間への等長アファイン作用の固定点性質と同値である.2007年,Bader-Furman-Gelander-Monodの4人は,性質(T)をバナッハ空間(ないしはその族)B上のアファイン等長作用の固定点性質に拡張し,この性質を(FB)と名付けた.以下,pを(1,∞)の範囲でとる.BをLp空間のなす族L^pとしたとき,(i)局所体上の高ランク半単純代数群と格子は(FB)を満たし([BFGM]),一方,(ii)(T)をもつ双曲群であっても個々pが大きくなると(FB)を満たさなくなる(Bourdon-Pajot, Yu),という分離的な現象が明らかになった.報告者は普遍格子SL(n,Z[x1,...,xk])について研究を進め,次の結果を得た.但しEはヒルベルト空間と同値なノルムをもつバナッハ空間の族またはL^pである.性質(FFE)とは報告者によって定義された,(FE)のquasi化である.定理:次数が4以上ならば,普遍格子Γは(FE)より強い性質(FFE)を,非自明な線型部分についてもつ.この定理により,(FL^p)を任意のpで満たす,という非常に強い剛性をもつクラスの(可算離散)群で,初めて算術的でないものが得られた.

さらに,非自明な線型部分に対し,2次元の有界コホモロジーから通常のコホモロジーへの自然な写像が単射であることも従う,次いで,自明な線型部分に対する(FFE)に当たる性質も研究し,擬準同型に関するAbert-Monodの問題(ICM,2006)を,次数が6以上のときに解決した.本年度は、前年度までに研究した普遍格子(SL_M(II[x_1...x_k])、mは3以上、kは任意の自然数,の形の群のこと)の剛性を深化させて、さらに、曲面の写像類群(以下MCG)。自由群の外部自己同型群(外out(Fn))の研究へ応用した。普遍格子は高ランク(半単純)代数群の格子と同じく性質(T)ともつことがしられている。一方、MCGやOut(Fn)ではKazhdanの性質(T)をもつかどうか知られていない(MCGの方では、もたないというアナウンスがあった)、またFarb Masur(1998)やBridson-wade(2010)の定理により、高ランク格子からMCGないしOut(Fn)への群準同型は像が必ず有限になる。以上のことから、MCGやOut(Fn)は高ランク格子よりも"弱い剛性"をもつと考えられる。報告者は、普遍格子や斜交普遍格子(Sp2m(II[x_1,_,x_k]),mは2以上、kは任意の自然数の形の群のこと)における"性質(TT)'T"と呼んだ性質を導いた。この性質はKazhdanの性質(T)より真に強い性質であり、像型部分が自明表現をもたないようなユニタリ表現係数の2次の有界コホモロジーを用いて記述される。また、報告者は(TT)'Tをもつ可算群からMCG;Out(Fn)への群準同型が必ず有限の像をもつことを示した。これによりFarb-Masur,Bridson-wadeの定理の(斜交)普遍格子への拡張を証明した。また1次元コホモロジーの消滅を(斜交)普遍格子においてβ-シャッテンクラスへの等長表現係数の場合に得た。
フレイル合併高齢心不全患者への非監視型心臓リハビリテーションの有効性とその最適化

高齢心不全患者では、フレイルのひとつである認知機能低下が生活機能と生命予後を悪化させるため、認知機能低下抑制が重要である。我々は、夜間血圧上昇(Riser型血圧変動異常)が心不全の認知機能低下に関連することを明らかにした。夜間血圧上昇抑制を目標とする運動療法の確立は、認知機能低下抑制により効果的であると考えられる。運動療法では、非監視下に日常生活に運動を取り入れ活動性を上げることが重要であるが、その手段は確立されていない。本研究ではマルチセンサー24時間血圧計およびウェアラブル活動量計で得られた血行動態・生体反応評価を基に、個人に最適化した非監視型運動療法を立案・指導し、その有効性を検討する。
哺乳動物アスパラギン酸アミノ基転移酵素の構造と触媒機能の動的相関

細胞質に局在するブタ・アスパラギン酸アミノ基転移酵素(cGOT)を組換DNA手法により、目標とするアミノ酸残基を系統的に他のアミノ酸に置換した結果もたらされる酵素の構造・機能の変化を解析し、酵素触媒におけるアミノ酸側鎖の動的な役割、特に、本酵素が示す"induced fit"の分子機構を解明することを目的とした。アミノ酸置換の計画に従い、アミノ基末端セグメント領域内のVal15をAsp,Asnに、Leul6をProに置換した変異酵素を作成し、触媒活性の低下を観察した。熱低抗性、Protease#401限定分解に対する感受性について解析したところ、これらの変異酵素は著しく抵抗性を増していることが明かとなった。この実験結果は、ただ一つのアミノ酸置換によって酵素蛋白の構造安定性が数十倍増加するが、その結果、アミノ基末端セグメントの構造可塑性が失われ、触媒作用に重大な変化がひきおこされたことを示している。Phel8をHis,Tyr,Trpに置換した変異酵素を作成し、これらの新たに導入したアミノ酸側鎖の分光学的リポ-タ-グル-プとしての有効性を検討した。His置換体をNMRにて観察したところ、新たに導入したHisに由来するピ-クが酵素構造変化を指示するプル-ブとなることが明かとなった。Val37,Gly38位のアミノ酸をAlaやSerに置換した変異酵素を作成した。触媒機能の解析を行い、4種の基質、および基質アナログとの反応をストップド・フロ-法により解析し、基質の結合過程と律速段階の動力学的パラメ-タ-を得た。その結果、G38の変異は触媒活性に著明な影響を及ぼすことが明かとなった。米国・アイオワ大Arnone研究室に変異酵素試料(V37A,G38S)を送付し、X線による構造解析を進めている。生成物の活性域からの排出に重要な役割を演じると推定される、Arg292ーGlu141イオン・ペアのアミノ酸置換を行い、反応動力学検討を加えた。細胞質に局在するブタ・アスパラギン酸アミノ基転移酵素(cGOT)を組換DNA手法により、目標とするアミノ酸残基を系統的に他のアミノ酸に置換した結果もたらされる酵素の構造・機能の変化を解析し、酵素触媒におけるアミノ酸側鎖の動的な役割、特に、本酵素が示す“induced fit"の分子機構を解明することを目的とした。アミノ酸置換の計画に従い、アミノ基末端セグメント領域内のVa115をAsp,Asnに、Leu16をProに置換した変異酵素を作成し、触媒活性の低下を観察した。熱抵抗性、Protease#401限定分解に対する感受性について解析したところ、これらの変異酵素は著しく抵抗性を増していることが明かとなった。Phe18をHisに置換した変異酵素を作成し、これらの新たに導入したアミノ酸側鎖をリポ-タ-グル-プとしてNMRによる分光学的解析をおこなった。補酵素結合状態を1Hー,13CーNMR,CDスペクトルの測定によって観察したが、いずれの変異酵素においても、変化は認められなかった。一方、触媒機能の解析を行い、4種の基質、および基質アナログとの反応をストップド・フロ-法により解析し、基質の結合過程と律速段階の動力学的パラメ-タ-を得た。

その結果、G38の変異は触媒活性に著明な影響を及ぼすことが明かとなった。X線による構造解析米国・アイオワ大Arnone研究室に変異酵素試料(V37A,G38S)を送付し、解析に必要とされる結晶を得たとの報告を受けている。cGOTは補酵素を結合する大ドメインと、基質の結合により活性中心に向かって動く小ドメインから成る。このいわゆる"induced fit"というべき構造変化に伴い、小ドメイン内のアミノ基末端セグメント領域が活性中心の入口に蓋をすることにより、活性中心を外部環境から遮断し、本酵素反応のkey stepである基質アミノ酸のαー水素の補酵素4ー炭素への分子内プロント移動(ケト酸からの反応では逆方向のプロトン移動)を特異的かつ効率的に起こさせると想定される。このアミノ基末端セグメント領域内の残基15ー18,37ー39を変異目標とした。平成2年度に作成したPhe18をHisに置換した変異酵素は、触媒活性と基質結合能を低下するものの、アスパラギン酸アミノ基転移酵素としての性質は保持していた。Hisに置換した酵素の1HーNMRによる観察で新たに導入したHis残基に由来するピ-クを同定し、そのpK値はpH適定の結果5.15と求められた。低磁場に位置するHis18のピ-クが、基質類似体の添加により高磁場側にシフトし幅広化する事実から、置換により18位に導入した分光学的レポ-タ-グル-プが、アミノ酸末端セグメントの基質結合に伴う構造変化を観察するための有効手段となると考えられた。Gly38変異酵素の解析結果、Val37ーGly38部分の基質結合能への関与が想定されたので、C37A,G38S変異酵素を作成し更に詳細な動力学的解析を行なったところ、触媒機能の著明な低下が観察された。活性中心への基質の吸い込みと、反応修了後の生成物の放出のための装置と想定されるArg292ーGlu141イオン・ペアを変異目標としたアミノ酸置換を行なった結果、この2残基によって占められる活性域内空間容量が、基質の選択性に大きく影響することを示唆した。引続き、重複置換変異酵素の基質特異性と触媒能について動力学検討を行なっている。
大腸がんの形成及び治療薬抵抗性獲得に関わるドライバー遺伝子の同定

本研究では、1.大腸がんドライバー候補遺伝子のがん化能を効率的に検証するための実験系を確立すること、2. Sleeping Beauty (SB)トランスポゾン挿入変異誘発法を用い、シグナル経路阻害剤や大腸がん治療薬に対する耐性を獲得させる遺伝子群をスクリーニングで同定することを目的として研究を進めている。1.昨年度までに、Apc遺伝子の機能損失型変異とKras遺伝子の活性化型点変異を持つマウス消化管に形成された腫瘍由来のオルガノイドを用い、がん化能検証実験系を確立した。この実験系を用いて3つの新規大腸がん抑制遺伝子の同定へと結びつけることができている。本年度は、これら3つの遺伝子のがん化における機能解析を行った。加えて、ヒト大腸がん由来のオルガノイドを用いた実験系の確立を目標とした。ヒト消化管腫瘍由来のオルガノイドは、がん細胞株と比べ、マウスの皮下に移植した場合に消化管に形成される腫瘍により近い状況を模倣できるという利点がある。ヒト大腸がん由来オルガノイドにおいて、昨年度に同定した3つの新規大腸がん抑制遺伝子をCRISPR-Cas9を用いてノックアウトし、マウスへ移植することで生体内でのがん化能検証を行った。2.SBトランスポゾン挿入変異誘発システムを導入した細胞を用いると、継続的に挿入変異が誘発されるため、遺伝学的に不均一な細胞集団を得ることができる。このオルガノイドの培養液中に抗がん剤を添加し、耐性を獲得する細胞のゲノム解析を行うことで治療抵抗性獲得に関与する遺伝子群のスクリーニングを行うことが可能となる。本年は、オルガノイドにてスクリーニングを行う方法の条件検討を行った。1.同定した大腸がん抑制遺伝子のうちの2つがTGF-beta経路に関与するため、ヒト大腸がん遺伝子変異データベースを用い、これら遺伝子がどのような遺伝子と共起的に、又は排他的に変異が誘発されるかを解析した。すると、TGF-beta経路に関与する他の遺伝子と共起的に変異が誘発されることが示された。そこでマウス腫瘍由来のオルガノイドにおいて、共起的に変異が誘発されている複数の遺伝子を同時にノックアウトしマウスへ移植したところ、がん化能が亢進したことよりTGF-beta経路に関与する遺伝子に共起的に変異を誘発し、協調的にシグナル経路を遮断することで大腸がん形成を促進することを明らかにした。又、ヒト大腸がんオルガノイドを入手し、CRISPRにより遺伝子をノックアウトするための条件の確立を行った。Cas9はレンチウイルスにて導入し、Cas9を恒常的に発現するオルガノイドを樹立した。gRNAは、プラスミドに標的配列をクローニングしレンチウイルスにて導入した。これらの方法にて、目的遺伝子がノックアウトされたオルガノイドを効率よく作成することが可能となった。がん抑制候補遺伝子をヒト大腸由来オルガノイドにおいてノックアウトし、その後、免疫不全マウスへと移植した。腫瘍形成能が有為に促進したことより、ヒト由来の細胞においてもがん抑制遺伝子として機能することを生体レベルで証明した。2.SBトランスポゾン挿入変異誘発システムは、SBトランスポゾンとSBトランスポゼースより構成される。これら二つの要素をもつマウスを交配により作成した。オルガノイドが不死化しやすいように、Apc遺伝子の機能欠損型変異とKras遺伝子の活性化型点変異も予めマウスに導入した。得られたマウスの消化管上皮細胞よりオルガノイドを樹立した。オルガノイドの培養液中に抗がん剤やシグナル経路阻害剤を添加し、耐性を獲得する細胞を得た。1.ヒトとマウス腫瘍由来のオルガノイドを用いたがん化能検証実験系を確立できたので、他の新規がん抑制候補遺伝子についても検証実験を行い、機能解析を進める。対象とする候補遺伝子は、以前のSBトランスポゾンを用いた生体内でのスクリーニングにて同定した、大腸がんドライバー候補遺伝子とする。候補遺伝子の中には、ヒトの大腸がんにおいても変異が認められるが機能未知な遺伝子も複数存在するので、これら遺伝子を優先的に検証し、機能解析を行う。ヒト由来の腫瘍オルガノイドを用いることで、ヒトの大腸がんでも同様の現象が起きるかを検証する。これらの実験により、新規大腸がん抑制遺伝子の同定に結びつけ、新たな抗がん剤の標的の開発へと貢献できるようにする。2.オルガノイドの培養液中に抗がん剤やシグナル経路阻害剤を添加し、耐性を獲得する細胞を得ることができたので、これらの細胞よりゲノムを抽出し、SBトランスポゾン挿入部位の同定を行う。具体的には、ゲノムを制限酵素にて切断して断片化し、その両端にリンカーを付加する。その後、トランスポゾンに対するプライマーと、リンカー配列に対するプライマーを用いてPCR増幅することでトランスポゾン挿入部位を特異的に増幅する。これらPCR産物を次世代シーケンサーで解読し、トランスポゾン挿入部位を明らかにする。その後、トランスポゾンが高頻度に挿入されているゲノム部位を情報解析により同定することで、治療抵抗性獲得に関与する遺伝子群のスクリーニングを行う予定である。1)CRISPRを用いたドライバー遺伝子同定ヒトの大腸がん組織において、変異頻度が低頻度でありパッセンジャー遺伝子であるのかドライバー遺伝子であるのかの区別が困難である遺伝子の中で、特にがん抑制候補遺伝子と考えられるものに着目し、がん化機能の検証を行い、新規ドライバー遺伝子の同定へと結びつけることを目的としている。本年度は、がん化能の検証実験を行うための実験系の確立を行った。検証に用いる細胞は、マウス消化管上皮由来の腫瘍オルガノイドを用いた。Cas9をレンチウイルスにて導入し、Cas9を恒常的に発現するオルガノイドをまず樹立した。

次に、10の候補遺伝子を標的としたgRNAで構成されるレンチウイルスライブラリーを3種類作成した。Cas9を発現するオルガノイドへgRNAライブラリーを導入し、その後免疫不全マウスの皮下に移植したところ、腫瘍形成が誘導された。腫瘍ゲノムを抽出し、次世代シーケンサー解析にてgRNAの頻度解析を行い、腫瘍形成に関与する標的遺伝子を抽出した。次に、抽出された3つの標的遺伝子1つずつを個別にオルガノイドでノックアウトしマウスに皮下移植すると腫瘍形成が誘導された。ノックアウトしない場合は腫瘍形成が誘導されないことより、これら3つの遺伝子が新規大腸がん抑制遺伝子であることを証明した。これらの遺伝子は、大腸がん治療薬の新規標的遺伝子となる可能性がある。2)大腸がん治療薬への抵抗性を示す遺伝子のスクリーニングSleeping Beautyトランスポゾンを用いたスクリーニングを行うために、トランスポゼースを発現するSB11ノックインマウスとトランスポゾンを発現するT2/Onc2マウスを交配し、SB11:T2/Onc2マウスを得た。腫瘍形成効率を上げるためにKrasG12Dの変異を更に導入した。次年度はこれらマウスの数を増やし、腫瘍形成を誘導する予定である。1)CRISPRを用いたドライバー遺伝子同定がん化能の検証実験を行うための実験系の確立を行った。検証に用いる細胞は、マウス消化管上皮由来の腫瘍オルガノイドを用いた。当初の計画であるCas9タンパク質とgRNAの複合体をエレクトロポレーションで導入する方法では遺伝子ノックアウトが確認されなかったので、Cas9をレンチウイルスにて導入し、Cas9を恒常的に発現するオルガノイドをまず樹立した。腫瘍よりゲノムを抽出し、次世代シーケンサー解析にてgRNAの頻度解析を行い、腫瘍形成に関与する標的遺伝子を抽出した。抽出された3つの標的遺伝子1つずつを個別にオルガノイドでノックアウトしマウスに皮下移植すると腫瘍形成が誘導された。ノックアウトしない場合は腫瘍形成が誘導されないことより、新規大腸がん抑制遺伝子の同定に成功した。この中には、生体の発生過程に重要なシグナル経路を制御する遺伝子も含まれている。2)大腸がん治療薬への抵抗性を示す遺伝子のスクリーニングSleeping Beautyトランスポゾンを用いたスクリーニングを行うために、トランスポゼースを発現するSB11ノックインマウスとT2/Onc2トランスポゾンを発現するマウスを交配し、SB11:T2/Onc2マウスを得た。さらに、腫瘍形成効率を上げるためにKrasG12Dの変異を更に導入した。
複数菌種における歯周病原性バイオフィルム内における細菌間コミュニケーションの解析

歯周病は口腔内に常在する数種の歯周病原菌によって引き起こされる感染症である。特にPorphyromonas gingivalis、Treponema denticola、Tannerella. Forsythiaの3種は"Red complex"と言われ重度歯周炎の発症や進行に関与していると考えられている。これらは歯周ポケット内でバイオフィルムという強固な細菌コミュニティを形成し、その病原性を発揮している。本研究では、重要な歯周病原菌の一つであるTannerella. Forsythiaのバイオフィルム形成に関与する因子と、さらにTreponema denticola、Porphyromonas gingivalisの宿主、特に歯肉上皮に対する病原性について解明した。本年度は歯周病原菌のなかでもred complexといわれ特に歯周病との関わりが深いと考えられているT.denticola、P.gingivalis、T.forsythiaの3菌種についてバイオフィルム形成と宿主細胞侵入性について調べた。1)バイオフィルム形成2)細胞侵入性T.denticolaはこれまで宿主細胞内へ侵入しないと考えられてきたが、我々の研究によりヒト歯肉上皮細胞へ侵入することが明らかになった。さらにこの侵入には表層プロテアーゼであるDentilisinが関与していることがわかった。一方、P.gingivalisの侵入はF.nucleatumが同時に存在すると促進される事がわかった(FEMS Medical Microbiobgyにて発表2008)。T.denticola、T.forsythiaはP.gingivalisの細胞内侵入を促進せず、予想していた結果とは違う結果が得られた。今後は侵入メカニズムと各菌種のコミュニケーションを解明していく予定である。以上のようにバイオフィルム形成、宿主細胞侵入に関わる分子を解析する事により、バイオフィルム形成に関与する病原性を発揮する因子を標的としたバイオフィルム形成を抑制することも可能になる。また、侵入メカニズムや各菌種間のコミュニケーションが明らかになれば歯周炎の発症だけでなくその進行を食い止める事にも大きなアドバンテージとなり得る。最終年度である本年度は口腔内病原菌のなかでもred complexといわれ特に歯周病との関わりが深いと考えられているT.denticola、T.forsythia,P.gingivalisの歯周病原性細菌と、口腔レンサ球菌についてとバイオフィルム形成や宿主細胞侵入性などによる口腔内定着機構、さらにはその阻止方法について調べた。口腔細菌の口腔内定着機構:今回、我々はT.forsythiaのバイオフィルム形成にはOxyRというタンパクが関与している事を明らかにした(Microbiology:2009)。また、T.denticolaはこれまで宿主細胞内へ侵入しないと考えられてきたが、我々の研究によりヒト歯肉上皮細胞へ侵入することが明らかになった。さらにこの侵入には菌表層プロテアーゼであるDentilisin、宿主細胞膜におけるLipid raftが関与していることがわかった。一方、P.gingivalisの侵入はF.nucleatumが同時に存在すると促進される事がわかった(Microb Pathog 2009)。定着の抑制:口腔レンサ球菌と一部の歯周病原性細菌において、フクフノリ抽出物のフノランが有効に働くことを明らかにした。これらの定着メカニズムの分析をすることにより、これらの分子を標的とした口腔内細菌の制御が将来的には可能になる。また、組織侵入メカニズムや各菌種間のコミュニケーションが明らかになれば歯周炎の発症だけでなくその進行を食い止める事にも大きなアドバンテージとなり得る。
温度履歴実測に基づいた構造体コンクリート強度管理法の確立

コンクリート構造物の安全性と耐久性の保証のためには、打設されたコンクリートの構造体中での強度を管理することが重要であり、コントロールシリンダーによる管理には限界があると云う観点から、新しい強度管理法を提案した。1.水和熱による初期温度上昇が強度発現に与える影響富調合コンクリートが打設された建築構造物では、部材によっては材令3日以内に、外気温より40°C程度も高い内部温度に到達する。このような初期高温が初期強度の発現と長期強度の低減に与える影響を豊富な実験によって調査し、その結果から強度発現予測式を提案した。2.水和熱によるコンクリート温度の上昇予測従来の方法は、セメントの断熱養生下の水和発熱速度に基づいて温度上昇を予測するものであったが、建築物のような場合にはこの方法は不合理であり、水和発熱速度の温度依存性を考慮することが不可欠であることを示した。実大部材の温度実測実験との照査から、アレニウス則に基づいてコンクリート断面内の局所の温度に依存した水和発熱を考慮した解析法を提案し、実験結果とよく整合することを示した。3.引抜き試験法の高強度コンクリート用への改良研究担当者が従来から開発してきた引抜き試験法を、1200kgf/cm^2程度までの高強度コンクリートに適用可能なように改良し、それを用いた豊富な実験データから、低強度から高強度までの統一的な強度推定式を導出した。4.新しい構造体コンクリート強度管理法の提案以上の結果に立脚して、構造体コンクリート強度を管理するシステムを提案した。すなわち、予想される温度履歴から強度発現を予測して調合を決定し、構造体のコンクリート温度を実測して強度推定し、引抜き試験と同調養生シリンダーの強度からそれを確認すると云うシステムである。1.現場実験用同調養生装置の試作担当者が中心になって既に開発済みの同調養生装置をベースとして、これにパソコン制御によるプログラム温度制御機能を付加した新しい装置を開発し、制御部と水槽を組み合わせて独立に3台の装置を使用できる能力を整えた。しかし開発完了時期が計画より4カ月遅延した。2.引き抜き試験装置の高強度コンクリート用への改良すでに開発済みの普通強度用を改良し1000kgf/cm^2級のコンクリートを試験できる引き抜き試験装置の開発を完了した。3.実験室実験による同調養生実験と引き抜き試験の実施4週圧縮強度700kgf/cm^2の高強度コンクリートを用いて、冬期打設コンクリートをシュミレートしたマスコンクリートを製作し、柱体表面における引き抜き実験を行って、高強度コンクリートにも引き抜き試験が適用できることを確認した。その結果によると、400kgf/cm^2程度までのコンクリートについて得られた引き抜き強度から圧縮強度への換算係数より、高強度コンクリートの場合は大きくなることが認められた。しかし、多くの強度レベルについては、実験が完了していないので、連続関数として相関式を得るには至っていない。4.温度による元応力の存在が引き抜き強度に与える影響の解析高強度コンクリートの大断面部材では、水和熱と乾燥により、表面層に引張元応力が生じ易く、それが引き抜き耐力を低下させると考えられる。これを解析的に明らかにするために、まず引き抜き応力状態を正確に再現できる3次元有限要素解析法を開発し、それを用いて、元応力の引張耐力低減機構を明らかにした。5.現場応用実験への準備実験室実大実験の準備をほぼ完了した。また、高強度コンクリート使用構造物建設時の強度管理への応用についても実施計画を具体化した。1.種々の養生温度条件下でのコンクリ-ト強度発現原則を導出する目的で実験計画を再検討し、まず、一定温度養生下の強度発現を4週圧縮強度240,400,800kgf/cm^2級の3強度レベルのコンクリ-トについて調査した。

5,10,20,30,40,50°Cの一定温度下での封かん養生強度を3,7,28,91日の各材令で調査し、マチュリティ理論を再検討する上での、基本的な資料を得た。2.高強度コンクリ-トが水和熱蓄積を受けた場合の強度発現特性を調査するために、4週圧縮強度800kgf/cm^2、1200kgf/cm^2級のコンクリ-トについて、壁厚80cmのマスコンクリ-トを模した供試体と壁厚20cm相当の供試体について、温度履歴とコア圧縮強度の関係、標準養生したコントロ-ルシリンダ-強度とコア強度の関係などを調査した。その結果シリカヒュ-ムを混和材として用いた1200kgf/cm^2級の超高強度コンクリ-トでは水和発熱による最高86°Cにおよぶ初期高温履歴が、初期強度だけでなく、長期強度でも標準養生シリンダ-強度より向上させること、シリカヒュ-ムを用いない800kgf/cm^2級のコンクリ-トでは4週以降の強度が伸びなやむことなどを明らかにした。3.上記のコンクリ-トについて、引抜試験を豊富に実施し、高強度コンクリ-トの場合は、引抜強度のバッチ内ばらつきは、普通強度レベルの場合より著しく少なくなること、引抜強度に対する圧縮強度の比は、400kgf/cm^2以下のコンクリ-トについて既往の研究で得られた一般的な値より大きくなること、局所的な温度履歴の差の影響を受けないことなどの結論を得た。これらより、高強度コンクリ-トに対しては特に引抜試験法が有効に利用できることが判った。4.長方形断面柱における断面内温度応力分布を求めるためのプログラムを作成し、温度応力によるひび割れ発生の可能性を検討した。1.水和熱による初期高温がコンクリ-ト強度発現におよぼす影響4週強度300,450,800kgf/cm^2レベルの3水準のコンクリ-トに対して、水和熱によるコンクリ-ト温度上昇をシュミレ-トした初期温度履歴を与えたときのf発現について実験室実験を実施し、すでに実施した一定温度履歴をうけた場合の強度発現についての実験結果と総合してマチュリティ-則に新しい知見を加えた。2.水和熱によるコンクリ-ト部材の内部温度履歴の解析単位センメト量、コンクリ-ト断面寸法、外気温を与えた場合の断面内部温度分布の時間的変化を有限要素法によって解析し、それに基づいて、上記の条件を与えた場合の断面内最高温度,最大温度差を求める略算式を導出した。これによって水和熱による温度上昇を簡単に推定することができる。3.高強度コンクリ-トに対する引抜き試験法の適用1200kgf/cm^2までの高強度コンクリ-トに対しての実施可能なように引抜き試験法を改良した。広範囲の強度レベルのコンクリ-トについて実施した既往の実施結果を総合して、引抜き荷重からコンクリ-ト強度を推定するための換算式を導出した。4.実構造物への応用実験多くの高強度コンクリ-トを用いた実構造部材の施工時に、コンクリ-ト温度履歴の実測,同調養生シリンダ-の実験,コア試験,引抜き試験を実施して,適用性を検証した。5.温度履歴実測に基づく構造体コンクリ-ト強度管理法の提案
特発性ネフローゼ発症機序の解明-患者リンパ球のヌードマウスへの移植法の確立-

小児特発性ネフローゼ症候群(特ネ症)の発症機序は現在なお不明な点が多く、発症メカニズム解明と治療法開発のため、その動物モデルの作製が望まれている。私共は、ヒト特ネ症の動物モデル作製のため、ヌードマウスにヒトネ症患者の末梢リンパ球および末梢血幹細胞をヌードマウスに移植するにあたり、その移植法と生着に必要な条件を検討した。現在のところ、以下の結果が得られた。(1)リンパ球の注入法の検討に関しては、尾静脈からの直接注入、腎被膜下腔への注入、腹腔内への注入と色々試みたが、結論としては、容易性と確実性から腹腔内注入が適切であると判断された。(2)特発性ネ症患者から10ml採血し、フィコールコンレイ法でリンパ球を採取し、凍結保存し実験に合わせて、その都度凍結融解し、生存しているリンパ球のみ選別し、36×10^5に数合わせし、腹腔内に注入した。(3)リンパ球の注入されたヌードマウスは平均3カ月生存し、その後順次、恐らくはGVHDにて死亡する事が推測された。(4)リンパ球注入されたヌードマウスは48週の間に心臓穿刺にて採血され、ヒトリンパ球が生存している事をヒトCD3(Pan T cell)抗体で染色し確認した。(5)特発性ネフローゼの本態であるリンパ球由来の血管透過性因子(VPF)の検討は、心臓穿刺にて得られた血漿のの2倍、5倍、10倍、100倍の稀釈系列を作り、モルモットの皮内に0.05ml注入し、1020分後に1%エバンスブルー溶液0.5mlを足背動脈より動注し、皮内にて色素脱出し青く染まった皮膚の面積から、VPFの量を推測した。以上特ネ症のリンパ球がヌードマウスに移植できる事は確認されたが、ヌードマウスの血液中で移植リンパ球が活性化され、VPFが増加しているのか否かは検討中、さらにVPFを増加させるにはどの様な条件が必要か検討中である。小児期特発性ネフローゼ症候群(特ネ症)の発症機序は現在なお不明な点が多く,発症メカニズム解明と治療法開発のため,その動物モデルの作製が望まれている。私共は,ヒト特ネ症の動物モデル作製のため,ヌードマウスにヒトネ症患者の末梢リンパ球及び末梢血幹細胞をヌードマウスの腎被膜下腔に移植し,生着に必要な条件を求めた。初年度に当り,充分な検討はできなかったが,以下の条件を確立した。(1)ヌードマウス腎被膜下腔へのリンパ球注入法の検討では,経皮的に注入することは難しく,開腹して注入するしか方法はないと結論を得ている。(2)腎被膜下腔での生着を確保するのに,移植前のX線照射や免疫抑制剤の投与は必要ないとの結論を得ている。前処置を施行しなくとも生着は確保できる。(3)2週後に腎被膜下腔に残っている細胞群がヒト由来の細胞であるか否かの確認はできていない。早急に確認したい。次年度は移植確立後に蛋白尿誘発の必要条件を検討したい。
視覚障害教育のための3次元CADを活用した2次元画像の立体的翻案に関する研究

(1)前年度まで取り組んできた3次元CADによる出力用画像データの加工法の検討結果に従ってフェルメール「牛乳を注ぐ女」及び葛飾北斎「神奈川沖波裏」の3次元データを生成加工した。このデータを基に3次元造型装置により実際に3次元教材を試作した。既存の光造型機によるプラスチック素材は耐久性にとぼしいことが大きな課題であった。立体的な形状の再現精度では光造型法に及ばないものの,堅牢性に優れた固形材料切削加工とナイロン樹脂を素材とする粉末造型法による教材化の可能性について検証した。どちらの造型においても堅牢性にすぐれ,触覚教材として利用できることが確認できた。(2)真空成型による立体教材作成法を開発した。これまでの取組から,半立体作品の触覚による鑑賞後,その触覚的印象を持ち続ける事は容易ではなく,時間経過と共にその3次元イメージを想起することが困難になることが示されたため,手元に置いて事後事前学習に活用できるコンパクト化した教材の作成に取組んだ。(1)で作成した切削加工法により造型した雛形が実際に活用できることを検証した。より廉価で携帯性にすぐれた真空成型での教材複製のシステムを確立した。(3)「層化」及び「圧縮」の原理に基づいて立体翻案作品の鑑賞指導を試みた。面接調査により教材のわかりやすさ,指導法の適切さについて調査した。2次元的な触図に比べて半立体教材の認知がしやすいことが認められた。(4)本研究により視覚障害教育における触覚教材についての3次元データ化の道が開かれた。教材を電子データ化することにより,触知覚能力の異なった個々のニーズに応じて教材をカスタマイズすることが可能となる,また,データを共有することにより,必要なときに必要な数量の教材を造型することもできるようになる。本研究により今後の視覚障害教育における触覚教材の作成の在り方の新たな方向性を示すことができた。課題1「2次元画像教材の3次元教材への翻案に関わる調査(1)ニーズ調査半立体作品教材として整備することが望ましいと思われる美術・図工科の絵画教材、社会科の地理・歴史関係の絵画等画像資料について中学校における美術及び社会科の教科書の掲載状況およびニーズ調査を実施した。この結果,小中学校の美術鑑賞教材としては,風神雷神図屏風(俵屋宗達),ゲルニカ(ピカソ),モナリザ(レオナルド=ダ=ヴィンチ)などの頻出頻度が上位で,その他に,ヤン・フェルメール,ボッティチェリ,セザンヌ,葛飾北斎,ゴッホ,ブリューゲル,マテイス,モンドリアン,ムンクなどの作品が用いられていることが分かった。これらの調査結果の分析を通して、18年度では3次元画像教材の開発を進めていくことになる。(2)海外調査絵画作品の視覚障害者の鑑賞に関するバリアフリー化に積極的に取り組んでいる、イタリアの「アンテロス触覚美術館」を訪問し、作品の選択の原則やその翻案に関する基本的考え方および鑑賞指導の内容と方法について調査した。課題2「3次元CADを利用した2次元画像の立体的翻案と指導法の考察」3次元CADによる出力用画像データの加工法の検討事物を「圧縮」したり、大きな空間の遠近感を「層化」によって表したりするなど細部にわたって配慮した教材を作成するために3次元CADシステムを構築した。この成果を基に18年度は作品の試作を行うことになる(1)視覚障害教育用触覚教材関連調査及び3次元CADを活用した半立体作品の翻案(3次元データ化と造形)

視覚障害者のための絵画の半立体化(「触る絵」)に関連して,翻案作品選定の基礎資料とするために,小学校中学校の鑑賞教材について出現頻度の観点から検定教科書での適用頻度を調査した。その結果,フェルメール作「牛乳を注ぐ女」が鑑賞教材としての最も多く扱われていることがわかった。また海外動向調査等により得られた結果から喜多川歌麿作「姿見七人化粧」を選定した。本年度はこの2作品の立体化翻案に取り組み,半立体化の翻案における課題とその検討及び情報技術を活用した半立体翻案作品作製のシステムの構築に取り組んだ。本研究でめざしていた,視覚障害者用「触る絵」粘土で3次元翻案の原型を作成し,その立体画像を3次元スキャナーでデジタルデータ化し,3次元立体加工ソフトウェアを利用して詳細のモデリングを行い,そのデータを基に3次元造型装置を用いて立体物を出力しようとするシステムを確立した。(2)真空成型による立体教材作成絵画作品観賞後の事後確認用教材として,真空成型によるコンパクト化した教材を作成法を確立することも本研究目的の1つであり,(1)のデータを基に真空成型法の雛形用データの編集と3次元出力について検証した。(1)のシステムを活用してケミカルウッド等の材料を加工することにより,真空成型教材用の雛形を形成することができた。(3)半立体教材を活用した指導法の開発上記(1)(2)で作成した教材を用いて3次元化された画像教材の指導を行うにあたっては,言語および文書による補助説明の内容がその理解に大きく影響する,指導用作品目録の試案を作成した。(1)作製した絵画の半立体翻案作品の鑑賞プログラムを作成,それを用いた指導の効果と指導法の検証18年度までに作成した石膏による絵画「牛乳を注ぐ女」の半立体翻案作品及び3次元CADを活用して造型した半立体翻案作品を鑑賞するための鑑賞プログラムを作成した。それを基に視覚障害者への鑑賞活動を行い,半立体絵画作品及び3次元造型作品の触り心地や形状のわかりやすさについて調査した。その結果,立体的に翻案した触る絵が視覚障害者の絵画の鑑賞に効果的に活用できることが明らかになった。本研究により3次元CADを活用して視覚障害教育用半立体絵画教材を翻案する一連のシステムを構築し、実際に活用できることを検証できた。(2)より廉価な立体資料の複製システムの構築3次元CADを活用して造型した半立体翻案作品を原型として,より廉価で簡便に複製教材が作製できる真空成型による半立体教材作成法を検証した。その成果を「真空成型法による立体教材作成の手引」にまとめた。(3)報告書の作成これまでの研究成果を基に報告書を作成した。
無尾両生類の下垂体神経葉ホルモン受容体遺伝子の解析

前年度までの研究から、下垂体神経葉ホルモンのバソトシン(VT)が、無尾両生類の体液浸透圧および体液量の調節に重要であること、また個体発生の過程においては、変態にともなう陸上への進出に重要な役割を果たすことが示唆されてきた。本研究では、無尾両生類におけるVTの役割を明らかにするため、VT受容体の発現の変動を調べることを目的として、VT受容体cDNAのクローニングを行った。まず、哺乳類のデーターをもとに、RT-PCR法により部分的なクローンを得ることを試みた。ウシガエルとヒキガエルの腎臓および膀胱からmRNAを抽出し・精製し、cDNAを合成した。神経葉ホルモン受容体は、膜7回貫通型の受容体ファミリーに属する。その構造において、膜貫通部分やホルモン結合部位と予想される部分は、神経葉ホルモン受容体ファミリーの間で比較的保存性が高いと考えられる。そこで、これらの領域に対するdegenerateプライマーを作成し、PCRに用いた。RT-PCRを行った結果、ウシガエルとヒキガエルの両方で、水・電解質代謝の調節に関わると考えられるV-2型受容体cDNAクローンが得られた。ヒキガエルでは、もう一つの神経葉ホルモンであるメソトシンの受容体cDNAクローンも得られた。現在、cDNAライブラリーを作成し、全長の解析を行っている。ノーザン解析を行ったところ、V-2型受容体は、膀胱や腎臓といった浸透圧調節器官で特異的に発現していることがわかつた。一方、哺乳類において血圧などの調節に関わるV-1型受容体cDNAのクローン化も、肝臓のmRNAを用いて試みているが、まだ成功していない。哺乳類以外でV-2型受容体遺伝子のクローン化に成功したのは、本研究が始めてである。今後は、得られたcDNAクローンを用い、ホルモン遺伝子の発現とともに受容体遺伝子の発現の変動を解析していく。
内因性カンナビノイドによる発達期シナプス除去

私たちは発達期海馬や大脳皮質において、シナプス伝達の長期増強に伴い他のシナプスに、内因性カンナビノイドに依存するシナプス前性「ヘテロシナプス性長期抑圧」が誘発されることを報告した(Yasuda et al., PNAS 2008, Huang et al., J.Neurosci., 2008)。一方シナプス後性の長期抑圧も海馬や大脳皮質でよく発現していることがわかっている。私たちは、タンパク質リン酸化酵素PKN1ノックアウト(KO)したマウス発達期海馬において、ホモ・ヘテロシナプス性を含めてシナプス後性発現長期抑圧が亢進していることを見いだした。そこでマウスに見られる長期抑圧の性質とともに、長期抑圧の生理的役割を検討することにした。PKNKOマウスにおける長期抑圧に関して、1、生後1-2週令において、ホモシナプス性長期抑圧が亢進しており、かつヘテロシナプス性長期抑圧が付随して誘発される。生後3週には野生型と差がなくなる。2、PKNはシナプス後部で作用しており、亢進した長期抑圧はシナプス後性の発現をしめし、エンドサイトーシスが関与している。3、KOマウスにおいては、長期抑圧が亢進している生後0-2週の間は、野生型マウスに比べてシナプス伝達が未発達で、サイレントシナプスが多い。またPKN KOマウスでは長期抑圧誘発刺激によってサイレントシナプスがより多く発現する。以上、3点が明らかになった。すなわち発達期海馬においてPKN1は、幼若期に発現しているシナプス伝達長期抑圧を抑制することによって、シナプス発達を促進していることがわかった。大脳皮質一次視覚野の眼優位性カラムでは、左右眼のうちどちらかからの視覚入力により応答する。しかし臨界期に片眼からの入力を遮断した場合、開眼側からの入力に優位に応答するように変化する(眼優位性のシフト)。このような活動に依存した神経回路の改変には、シナプス可塑性メカニズムが関与していると考えられている。私達はこれに関連して、視覚野シナプス伝達の長期増強に伴う「異シナプス性長期抑圧」に注目した。スライス標本を用いた電気生理学的な実験系において、一つの神経細胞から二つの入力からのシナプス応答を記録し、一つの入力には高頻度刺激を与えて長期増強を誘発する。すると入力を受けない別のシナプスでは、シナプス応答が減弱して長期抑圧が生じる。スライスにおける高頻度刺激側がin vivoにおける開眼側、刺激を受けない側が閉眼側の入力を模しており、片眼遮蔽による眼優位性シフトのスライスモデルであると考えられる。生後7-41日のマウス大脳皮質視覚野からスライス標本を作製し、IV層からII/III層錐体細胞への2つの独立した入力を電気刺激した。一方の入力にシータバースト刺激を行うと、入力を受けたシナプスでは長期増強が誘発されると同時に、入力を受けないシナプスには異シナプス性長期抑圧が観察された。発達期視覚野IV層→II/II層で見られる異シナプス性長期抑圧は、(1)幼若なほど大きく、発達に,れて減弱して生後35目以降では見られない、(2)カンナビノイド受容体によって誘発され、シナプス前性に発現する、(3)5型代謝型グルタミン酸の活性化が必要である、(4)BDNFによって阻害されることを見いだした。
イオン性液体を媒体とする分子組織化学ならびにナノ・マイクロ化学の開拓

本研究では、有機溶媒との相溶性を制御した新しいイオン性液体を開発し,イオン性液体中における有機溶媒の微小クラスター形成と,その界面を利用した金属酸化物,金属錯体や,高分子のナノ・マイクロカプセルを合成することを目的とした.その結果,トルエンと相溶しないイオン性液体を合成し,イオン性液体中で,トルエンの微小液滴を鋳型とすることで,酸化チタンのマイクロカプセルをワンステップで作製することに成功した.マイクロカプセルのサイズは,攪拌速度や反応温度,溶媒の組成に依存して変化し,粒子径を制御することができた.また,金属酸化物としては,酸化チタンのみならず,ニオブ,ハフニウム,ジルコニウム,およびインジウム-スズ合金の酸化物についてマイクロカプセルを作製することができた.さらに,ゾルゲル反応に先駆け,微小液滴中に金属ナノ粒子や有機色素を溶解しておくと,それらを固定化したマイクロカプセルが得られた.さらにイオン性液体界面の応用展開を図るべく,水-イオン性液体界面を組織場としたナノマイクロ粒子の自己集合を行った.マイナス電荷を有するポリマー粒子の水溶液に疎水性のイオン性液体を加えたところ,イオン性液体の液滴をテンプレートとして,コロイド粒子の高秩序・高密度な自己集合が観察され,コロイド粒子からなる中空状の集合体を与えた.さらに,フラットな水-イオン性液体界面においては,コロイド粒子の2次元結晶性単粒子膜を形成することに成功した.このように,不活性なイオン性液体界面を利用することで,2次元,3次元のナノマイクロ構造を作製することに成功した.本研究では、有機溶媒との相溶性を制御した新しいイオン性液体を開発し,イオン性液体中における有機溶媒の微小クラスター形成と,その界面を利用した金属酸化物,金属錯体や,高分子のナノ・マイクロカプセルを合成することを目的とした.その結果,トルエンと相溶しないイオン性液体を合成し,イオン性液体中で,トルエンの微小液滴を鋳型とすることで,酸化チタンのマイクロカプセルをワンステップで作製することに成功した.マイクロカプセルのサイズは,攪拌速度や反応温度,溶媒の組成に依存して変化し,粒子径を制御することができた.また,金属酸化物としては,酸化チタンのみならず,ニオブ,ハフニウム,ジルコニウム,およびインジウム-スズ合金の酸化物についてマイクロカプセルを作製することができた.さらに,ゾルゲル反応に先駆け,微小液滴中に金属ナノ粒子や有機色素を溶解しておくと,それらを固定化したマイクロカプセルが得られた.さらにイオン性液体界面の応用展開を図るべく,水-イオン性液体界面を組織場としたナノマイクロ粒子の自己集合を行った.マイナス電荷を有するポリマー粒子の水溶液に疎水性のイオン性液体を加えたところ,イオン性液体の液滴をテンプレートとして,コロイド粒子の高秩序・高密度な自己集合が観察され,コロイド粒子からなる中空状の集合体を与えた.さらに,フラットな水-イオン性液体界面においては,コロイド粒子の2次元結晶性単粒子膜を形成することに成功した.このように,不活性なイオン性液体界面を利用することで,2次元,3次元のナノマイクロ構造を作製することに成功した.
血管平滑筋・内皮細胞における収縮調節タンパクの生化学的研究

平滑筋の収縮制御においては、アクトミオシンのカルシウム依存性調節機構の解明が中心的課題であり、カルモデュリン依存性ミオシンリン酸化機構の発見を中心としていくつかの重要な進歩があった。これと並行して細胞骨格の動的平衡を支配するタンパク性因子の分離・精製および制御形式の解析もすすみ非筋肉組織や平滑筋において数多くの調節タンパクが発見されてきた。本研究ではカルシウムイオンに応答しアクチン線維や細胞骨格と結合するとともにリン脂質ともカルシウム依存性に相互作用を持つ一群のタンパクを発見し、精製法を確立するとともにその生化学的性格について検討を加えた。ブタ大動脈から4種類の制御タンパクを見いだし、それぞれ分子量に従ってp68(68,000の分子量を持つ),p36,p34-35,p32と命名した。p68はアクチン結合タンパクであるとともにリン脂質リポゾームともカルシウム依存性に結合し、更に細胞膜ともカルシウム依存性に結合する。p34-35およびp32は、p68とは分子量、等電点など物理化学的性質は異っているるが、その生物活性は類似しており一群のタンパクであると考えられた。この中でp34-35は細胞骨格と相互作用を持つとともにphospholipase【A_2】阻害作用を持ち、リポコルチンそのものではなかろうかと考えられた。またsrck〓naseやEGF receptor/Kinase基質タンパクとも同一であった。p68,p32は、生体内での生理機能の詳細は不明であるが、細胞膜上に分布しカルシウム依存性に細胞骨格を調節する新しいタイプの機能タンパクであると予測できよう。p36はコーラゲン結合タンパクの一種であることが判明したがその詳細については今後の研究が必要であろう。