hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
インプロセス状態認識機能を備えた超精密自由曲面加工システム

本研究では加工状態認識機能を備え,広範囲における複雑3次元形状の超精密加工を実現可能かつコンパクトな自由曲面加工システムの実現を目的として,高精度かつコンパクトな旋回位置決め機構の開発と超精密切削加工におけるインプロセス加工状態認識を研究対象としている.前年度までに空気圧アクチュエータと電磁アクチュエータを組み合わせることで,旋回位置決め機構に適した特性を有するハイブリッドアクチュエータを提案するとともに,新たな設計コンセプトに基づきコンパクトかつ高精度なトップテーブル形旋回位置決め機構を開発している.本年度は,開発しているトップテーブル形旋回位置決め機構を新たに構築した直動3軸位置決め機構と組み合わせることで4軸制御超精密自由曲面加工システムを実現した.さらに,詳細な特性評価実験ならびに加工実験を行いその有用性を評価している.具体的には,旋回位置決め機構に切削力が加わらない状態において10万分の1度の位置決め分解能を,切削力が加わる状態で1万分の1度の位置決め追従精度を実現している.また,旋回位置決め機構の制御系に運動指令値と実際の機構の運動の差から旋回位置決め機構に加わる切削反力を推定する機能(外乱オブザーバ)を組み込むことで,切削力のインプロセス認識を実現している.外乱オブザーバを用いて切削反力を正確に認識可能なことは,本研究の中で提案しているハイブリッドアクチュエータが高い精度のトルク制御か可能な点および提案しているトップテーブル形旋回位置決め機構に存在する摩擦や振動等の誤差要因が小さいことが挙げられる.本年度の研究成果として,提案しているハイブリッドアクチュエータおよびトップテーブル形旋回位置決めシステムを用いた4軸自由曲面加工システムを実現し,駆動実験や加工実験を通して申請者らが提案している設計コンセプトの妥当性を確認している.本研究では加工状態認識機能を備え,広範囲における複雑3次元形状の超精密加工を実現可能かつコンパクトな自由曲面加工システムの開発を研究目的としている.まず,工作物等を旋回運動させるために従来広く用いられている機構は現在のところ十分な運動精度を有しているとは言えず,また装置の外形寸法が加工範囲に対して大きいという問題点があった.そこで,平成22年度は以下に示す新たな設計コンセプトに基づきコンパクトな旋回位置決めテーブルシステムを開発している.(1)加工範囲を大きくするため,あえて質量の大きい可動テーブルを回転中心から離れた装置上面に配置する.(2)軸受面に圧縮空気を送り込むことで固体同士の接触なく可動部を支持可能な空気静圧軸受を採用し,駆動精度劣化の要因の一つである摩擦を排除する.(3)熱変形が加工精度に与える影響を小さくするため装置を対称構造とする.(4)上記の設計コンセプトに基づく旋回位置決めテーブルシステムにおいて問題となる大きな偏心質量の安定支持および高精度駆動のため,申請者らの以前の研究で開発している空気圧アクチュエータと電磁アクチュエータ(VCM)を効果的に組み合わせたハイブリッドアクチュエータをその駆動要素として採用する.本年度の主な研究成果として,これまでの設計思想では高精度駆動に不向きとされた構成の傾斜テーブルシステムに対して,これまでの研究で提案しているハイブリッドアクチュエータを用いることで広い加工範囲と高い駆動精度を同時に実現できることを確認している.具体的には,基本特性評価実験により10万分の2°の位置決め分解能を有していることを確認し,従来の設計思想を覆す新たな設計思想を構築した.本研究では加工状態認識機能を備え,広範囲における複雑3次元形状の超精密加工を実現可能かつコンパクトな自由曲面加工システムの実現を目的として,高精度かつコンパクトな旋回位置決め機構の開発と超精密切削加工におけるインプロセス加工状態認識を研究対象としている.前年度までに空気圧アクチュエータと電磁アクチュエータを組み合わせることで,旋回位置決め機構に適した特性を有するハイブリッドアクチュエータを提案するとともに,新たな設計コンセプトに基づきコンパクトかつ高精度なトップテーブル形旋回位置決め機構を開発している.本年度は,開発しているトップテーブル形旋回位置決め機構を新たに構築した直動3軸位置決め機構と組み合わせることで4軸制御超精密自由曲面加工システムを実現した.さらに,詳細な特性評価実験ならびに加工実験を行いその有用性を評価している.具体的には,旋回位置決め機構に切削力が加わらない状態において10万分の1度の位置決め分解能を,切削力が加わる状態で1万分の1度の位置決め追従精度を実現している.また,旋回位置決め機構の制御系に運動指令値と実際の機構の運動の差から旋回位置決め機構に加わる切削反力を推定する機能(外乱オブザーバ)を組み込むことで,切削力のインプロセス認識を実現している.外乱オブザーバを用いて切削反力を正確に認識可能なことは,本研究の中で提案しているハイブリッドアクチュエータが高い精度のトルク制御か可能な点および提案しているトップテーブル形旋回位置決め機構に存在する摩擦や振動等の誤差要因が小さいことが挙げられる.本年度の研究成果として,提案しているハイブリッドアクチュエータおよびトップテーブル形旋回位置決めシステムを用いた4軸自由曲面加工システムを実現し,駆動実験や加工実験を通して申請者らが提案している設計コンセプトの妥当性を確認している.
位置誘導型と速度誘導型指向運動の神経機構

ネコをパネルに向かって立たせ、このパネル中央に投射した光点を注視さた状態から光点を動かし、これに指向させる。このとき光点をramp状に動かした場合には、光点の移動速度を手がかりにする速度誘導型指向運動が、光点をstep状に動かした場合には光点の位置を手がかりにする置誘導型指向運動が誘発されることを昨年示した。今年度は頭の指向運動を制御する上丘と橋・延髄網様体からニューロン活動を記録して,運動との対応関係を調べた。1、速度誘導型指向運動の特徴は(1)運動の潜時が50-80msと短い、(2)その最大速度は500度/秒(50度の振幅の時)と速く、その至適移動視覚刺激速度は300-600度/秒で、3)これ以外の刺激速度では指向運動の潜時の延長と速度の減少し、多くの場合振幅も減少し目標に到達できなくなる、ことである。2、位置誘導型指向運動の特徴は、(1)運動の潜時が150-300msと長い、(2)最大運動速度は速度誘導型の約半分である、ことである。3、上丘ニュロンはramp刺激に対して潜時約30ms、活動は刺激時間に比例して応じた。スパイクの発火頻度,発火総数は刺激速度が300-600度/秒の時最大になり、それ以外では減少した。Step刺激ては、スパイクの発火総数は著明に減少したが潜時は同じであった。4、橋・延髄網様体には(1)ramp刺激にのみ応じるニューロンと、(2)stepとramp刺激の両方に応じるニューロンがあった。前者は頭の運動と同じ至適刺激速度での刺激で最短潜時で、短いバースト状の高頻度発火をし、これ以外の刺激速度では頭の運動に対応して、発火頻度の減少t発火時間の延長が見られ、これらのニューロン活動により運動がよく説明できた。ネコをパネルに向かって立たせ、このパネル中央に投射した光点を注視させた状態から光点を動かし、これに指向させる。この指向運動には光点の移動速度を手がかりにする速度誘導型指向運動とその位置を手がかりにする置誘導型指向運動、その中間の速度促進型指向運動の3タイプがあることが分かった。1、速度誘導型指向運動は他の指向運動に比べて短潜時でかつ運動が速いのが特徴である。この指向運動を誘発するのに必要な視覚因子を、光点の移動速度を系統的に変化させる方法、光点の移動中に短時間消去(gap)する方法を用いて調べた緒果、(1)至適移動視覚刺激速度は300-600度/秒であり、これ以外では指向運動の速度・振幅とも減少し目標に到達できなくなる、(2)移動刺激により光点の軌跡上にある(網膜、上丘の)速度感受性ニューロンが連続的に刺激されることが必要であること、(3)正常な指向運動を誘発するには軌跡上のニューロンの約60-70%以上が刺激されることが必要であること、(4)網膜または上丘ニューロンの速度感受性は一定ではなく、その感受性は動的に制御されること、が明らかになった。2、速度促進型指向運動では短潜時の小振幅の運動に続いて大きな振幅の運動が続く2成分の運動が、やや潜時の長い単一成分(第2成分のみ)の運動で、その速度は速度誘導型に比べて遅い。この型の指向運動では視野中心部のニューロンの速度感受性が抑制される、その抑制の程度により第一成分の運動の振幅と速度の減少、または第一成分の消失による潜時の延長と第2成分の速度の減少が起こると、考えられた。

3、位置誘導型指向運動は他の2タイプに比して潜時が長く、最大運動速度が低い。これは速度感受性ニューロンが抑制され、位置感受性経路のみのにより指向運動が発現されているためと考えられた、4、各ネコで種々の割合で3つのサブタイプの指向運動は見られたが、優位のタイプは異なった。これは各ネコの内的状況に対応して速度感受性を動的に抑制・活性化するためと考えられた。ネコをパネルに向かって立たせ、このパネル中央に投射した光点を注視さた状態から光点を動かし、これに指向させる。このとき光点をramp状に動かした場合には、光点の移動速度を手がかりにする速度誘導型指向運動が、光点をstep状に動かした場合には光点の位置を手がかりにする置誘導型指向運動が誘発されることを昨年示した。今年度は頭の指向運動を制御する上丘と橋・延髄網様体からニューロン活動を記録して,運動との対応関係を調べた。1、速度誘導型指向運動の特徴は(1)運動の潜時が50-80msと短い、(2)その最大速度は500度/秒(50度の振幅の時)と速く、その至適移動視覚刺激速度は300-600度/秒で、(3)これ以外の刺激速度では指向運動の潜時の延長と速度の減少し、多くの場合振幅も減少し目標に到達できなくなる、ことである。2、位置誘導型指向運動の特徴は、(1)運動の潜時が150-300msと長い、(2)最大運動速度は速度誘導型の約半分である、ことである。3、上丘ニュロンはramp刺激に対して潜時約30ms、活動は刺激時間に比例して応じた。スパイクの発火頻度,発火総数は刺激速度が300-600度/秒の時最大になり・それ以外では減少した。Step刺激ては、スパイクの発火総数は著明に減少したが潜時は同じであった。4、橋・延髄網様体には(1)ramp刺激にのみ応じるニューロンと、(2)stepとramp刺激の両方に応じるニューロンがあった。前者は頭の運動と同じ至適刺激速度での刺激で最短潜時で、短いバースト状の高頻度発火をし、これ以外の刺激速度では頭の運動に対応して、発火頻度の減少と発火時間の延長が見られ、これらのニューロン活動により運動がよく説明できた。
bcl-2関連遺伝子群の遺伝的組換えを利用した個体レベルでの細胞死の研究

個体レベルでの細胞死の機構を明らかにすることを目的として、細胞死(アポトーシス)抑制活性を有するbcl-2遺伝子のジーンターゲッティングを行なった。本年度の成果としてbcl-2遺伝子に変異をホモに持つマウスを得ることに成功し、bcl-2欠損マウスに生じる種々の異常を解析した。bcl-2遺伝子をホモに欠失しても胚発生は正常に進み、一見正常なbcl-2欠損マウスが生まれた。個体差はあるが特徴的な異常として1)寿命が短い、2)身体、耳が小さい、3)リンパ球の寿命が短く、胸腺と脾臓が小さい、4)腎臓の形成異常によるpolycystic kidney disease様の病相、5)毛のはえ変わり時の毛色の脱色(色素細胞内の活性酸素レベルの上昇によるメラニン合成の阻害によるものではなく、色素細胞の欠損による)、6)小腸の絨毛の発育遅延による形態異常、7)adult bcl-2欠損マウスにおける成熟B細胞の欠如(これら細胞の短命さと同時に骨髄中の前駆素の異常が原因である)、などが明らかとなった。今後、更にbcl-2欠損マウスの解析を推し進め、生体内におけるbcl-2遺伝子の役割を明らかにする予定である。また、細胞死の機構を個体レベルで明らかにするためには細胞死を誘導する遺伝子の解析も重要であると考え、細胞死を実行する遺伝子としてヒトB細胞cDNAライブラリーよりric遺伝子をクローニングした。ric遺伝子は細胞死実行遺伝子であるCed-3,ICE,Nedd2/Ich-1とアミノ酸レベルで高い相同性があり、システインプロテアーゼ活性を持つことが予想され、高発現により幾つかの培養細胞に細胞死を引き起こすことがわかった。さらに、生体内で広く発現していることが明らかとなった。そこでric遺伝子の生体内での役割を明らかにするためにジーンターゲッティングを行なうべh準備を進めている。
ジーンターゲッティングによる変異EBウイルス産生系の確立

目的:EBウイルス(EBV)はin vitroの優れた増殖系がないため、これまで組換えEBVを大量に増殖させることは困難だった。我々はEBV陽性バ-キットリンパ腫由来のAkata細胞からEBV陰性クローンを分離した(J.Virol.,1994)。親Akata細胞は抗ヒトIgG抗体処理に反応して大量のEBVを産生するユニークな細胞であり、EBV陰性クローンも同性質を保存していると予想された。このEBV陰性クローンにEBVを再感染させ、EBV増殖のための細胞として利用可能か否かを検討した。2)1で得られたプラスミドをEBV陽性Akata細胞へ導入しG418耐性になった細胞クローンを回収した。3)PCR法及びサザンブロッティング法でG418耐性細胞がEBV TK遺伝子領域の相同組換えによる組換えEBVを保持していることを確認した。4)G418耐性細胞を抗IgG抗体処理して誘導された細胞上清中のEBVは野生型と組換え型EBVの混合液である。このウイルス液をEBV陰性AkataクローンへG418存在下で感染させ組換えEBVのみが感染した細胞クローンを分離した。5)組換えEBVのみに感染したAkata細胞クローンを抗IgG抗体で処理することにより、大量に組換えEBVを産生増殖することができた。考察:EBV陰性Akata細胞を用いて組換えEBVを大量に感染増殖させることが可能になった。組換えEBVの大量増殖システムの開発により、EBV遺伝子の機能を容易に調べることが可能になったばかりでなく、EBVを遺伝子治療のベクターとして使用することが可能になったと思われる。
水処理、水循環へのナノ材料研究

有毒ガスや揮発性有機化合物(VOC)による環境汚染は、オゾン層の減少・地球温暖化・気候変動を引き起こし、人間の健康に悪影響をおよぼす等、近年注目される地球規模の問題の一つである。そのような有毒で危険なガスを検知するガスセンサーの開発は、危険物質への過剰暴露を防ぎ、また環境汚染物質の量を減らすために欠かすことのできないものである。本研究は、1.生態制御能力を用いて金属酸化膜半導体(Co304,ZnO,WO3,CuO,TiO2)にナノ構造を作成する簡単な方法の開発、2.合成物質のガス検知特性の調査、および有毒ガス(VOCs,NOx,CO,NH3,SO2,H2S)を検知する為のセンサー作業環境の最適化、3.ガスセンターをベースとした金属酸化物ナノワイヤー・ナノロッドの検知メカニズムに関する理解、4.環境モニタリング用のチップ作成に係わるいろいろな装置の統合に焦点をあて実施された。その結果、次のような成果を得た。1.様々な金属酸化物(Co304,WO3,ZnO,TiO2,A1203)のメソポーラス構造とナノ粒子、ナノシート、ナノチューブ、ナノワイヤー、ナノロッドを合成する簡易化学法の開発に成功。2.厚膜技術を角いた異なるガス・センサーの開発、揮発性有機化合物(VOC)および毒性ガス(NO2、CO)の検知。メソポーラス・マクロポーラスCo304ナノロッドを用いてのVOCセンサー開発においてナノ粒子や多孔板よりも、それぞれ7.1倍、4倍高い反応を獲得。3.VOC検知にCo304ナノロッドに基づくガス・センサーのセンシングメカニズムの解明。4.その他のガスの検知センサーの開発。ナノロッド、ナノワイヤーの表面を官能基化し、センサーのガス感度および選択性を向上。最後に、本研究成果はいくつもの著名なジャーナルに掲載され、また注目の話題として取り上げられた。研究初期段階として、シンプルでダイレクトな金属酸化物(CuO,ZnO,SnO2,TiO2,WO3)からなるナノワイヤーの合成方法の開発に成功した。さらに、その方法を用いて、合成されたナノワイヤーの直径を容易に制御できること、生成物の収率を高められることも分かった。金属酸化物ナノワイヤーを合成する従来の方法では、高価な貴金属触媒(Au, Pt)を必要とする化学気相蒸着法(CVD法)が使用されていたが、この我々が開発した方法により、貴金属触媒を使用する必要性がなくなり、製品の価格を下げることが可能となった。さらに、合成ナノワイヤーは、酸化する温度によって純金属酸化物または合成金属酸化物、もしくは純金属酸化物と合成金属酸化物にもなることも判明した。合成された金属酸化物ナノワイヤーは、多孔質構造で表面粗度が高く、気体吸着のための多数の活性表面サイトにより、ガスセンサー応用への優れた対象となることは間違いない。現在、異なるガスの種類(H2,NOx,CO,NH3,VOC,H2S)に対する金属酸化物ナノワイヤーの適用性を実験しており、求めるガスに対し適合する材料を発見することを目的としている。ナノワイヤー合成条件と作業温度の最適化により、超高感度および超高選択性を獲得することが見込まれている。研究計画書にも記載したが、選択性、信頼性、簡易的な分析が可能な可視性のガスセンサーの開発はこれまで報告例がないばかりか、これまで研究に不都合とされてきた低精密性、反応時間にかかる長さ、温度依存性、シグナルノイズ、不安定性等を克服することで金属酸化物ナノワイヤーの構築と開発を目指し研究している。今回、次に焦点を当てて研究をすすめた。1.生態制御能力を用いて金属酸化膜半導体(Co_3O_4, ZnO, WO_3, CuO, TiO_2)にナノ構造を作成する簡単な方法の開発3.ガスセンターをベースとした金属酸化物ナノワイヤー・ナノロッドの検知メカニズムに関する理解4.環境モニタリング用のチップ作成に係わるいろいろな装置の統合ナノ粒子・ナノシート・ナノワイヤー・ナノロッドとメソ多孔性構造を有する様々な金属酸化物(Co_3O_4, WO_3, ZnO, TiO_2, Al_2O_3)の簡易化学的合成方法を開発した。i)熱水とii)テンプレート支援方法を用いて大量な材料を作成し、その合成物質は高分解能透過電子顕微鏡法(HRTEM)・走査型透過電子顕微鏡法(STEM)・エネルギー分散分光法(EDS)・X回線・窒素ガスの吸脱着等温線等の高度な技術を駆使して特性付けされた。その結果、これらの合成物質は高結晶度および高比表面積を有し、ガスセンサーへ応用に適していることが判明した。1.センサーによって揮発性有機化合物や有毒ガス(NO_2,CO)を検知することができる圧膜技術を使っていろいろなガスセンサーを開発した。揮発性有機化合物センサーは、メソ・マクロ多孔性Co_3O_4ナノロッドを用いて成功し、ナノ粒子と多孔板のそれぞれにおいて7.1倍、4倍と高い反応を得た。

2.揮発性有機化合物の検知には、Co_3O_4ナノロッドをベースとしたガスセンサーの検知メカニズムを提案する。その他のガス検知センサーについては、現在研究を進めているが、ガス感度やセンサーの選択性を高めるためナノロッドやナノワイヤーの表面を機能的にする必要がある。有毒ガスや揮発性有機化合物(VOC)による環境汚染は、オゾン層の減少・地球温暖化・気候変動を引き起こし、人間の健康に悪影響をおよぼす等、近年注目される地球規模の問題の一つである。そのような有毒で危険なガスを検知するガスセンサーの開発は、危険物質への過剰暴露を防ぎ、また環境汚染物質の量を減らすために欠かすことのできないものである。本研究は、1.生態制御能力を用いて金属酸化膜半導体(Co304,ZnO,WO3,CuO,TiO2)にナノ構造を作成する簡単な方法の開発、2.合成物質のガス検知特性の調査、および有毒ガス(VOCs,NOx,CO,NH3,SO2,H2S)を検知する為のセンサー作業環境の最適化、3.ガスセンターをベースとした金属酸化物ナノワイヤー・ナノロッドの検知メカニズムに関する理解、4.環境モニタリング用のチップ作成に係わるいろいろな装置の統合に焦点をあて実施された。その結果、次のような成果を得た。1.様々な金属酸化物(Co304,WO3,ZnO,TiO2,A1203)のメソポーラス構造とナノ粒子、ナノシート、ナノチューブ、ナノワイヤー、ナノロッドを合成する簡易化学法の開発に成功。2.厚膜技術を角いた異なるガス・センサーの開発、揮発性有機化合物(VOC)および毒性ガス(NO2、CO)の検知。メソポーラス・マクロポーラスCo304ナノロッドを用いてのVOCセンサー開発においてナノ粒子や多孔板よりも、それぞれ7.1倍、4倍高い反応を獲得。3.VOC検知にCo304ナノロッドに基づくガス・センサーのセンシングメカニズムの解明。4.その他のガスの検知センサーの開発。ナノロッド、ナノワイヤーの表面を官能基化し、センサーのガス感度および選択性を向上。最後に、本研究成果はいくつもの著名なジャーナルに掲載され、また注目の話題として取り上げられた。
野生ヒガシローランドゴリラにおける遺伝子マーカーを利用した社会構造の解析

この実験で複数の領域が分離され、この領域における個体差が示唆された。この後、バンドを切り出し、M13を付加したプライマーセットでサンプルの一部を使ってPCRを行い、塩基配列の解読を行った。その結果、増幅領域はこれまで未報告のMHC Class II DRB遺伝子であることが判明した。微量DNAサンプルである毛髪は、DNA濃度が極めて低いため、DGGE法におけるこの領域のバンドが確認できなかった。残念ながら、滞英期間と実験費が足りなくなったため、増幅・分離したMHC Class II DRB遺伝子と思われるバンドの塩基配列確認作業が中途である。今後、糞サンプルによるMHC解析技術についての短報を投稿するか、助成金を得られ次第、実験を再開し、野生ヒガシローランドゴリラのMHC遺伝子多型報告として投稿するかを共同研究者のDr.Knappと相談中である。今年度は、前年度の野生のヒガシローランドゴリラにおける性別判定に用いたアメロジェニンPCR産物を利用して、RFLP-PCR法による種判定の手法を確立した。霊長類の遺伝子解析ではサンプルに混入したヒトの遺伝子を解析する危険性が常に問題となるが、本研究の手法によってヒトのアメロジェニンDNAとゴリラのアメロジェニンDNAの判別が可能となった。また、この手法では性別判定と同時に種判定も可能であり、野生動物の貴重な微量サンプルの浪費を防ぐことが可能である。上記の性別判定の研究を国際霊長類学会で発表したところ、微量試料による核遺伝子の解析実績を評価され、University of CambridgeのDr.Leslie Knappと共同研究を行う機会を得た。本研究計画では、血縁解析をミトコンドリアDNAとマイクロサテライト遺伝子によって行う予定であったが、MHC(Major histocompatibility complex:主要組織適合複合体)遺伝子は、多型が高く、血縁判定に応用可能であることが、ニシローランドゴリラを対象とした予備実験で判明している。また、MHCは免疫機構と関連することから、霊長類における免疫系の進化メカニズムの解明に役立ち、医学的基礎的資料とも成りうる。MHC遺伝子の多型が高いほど疾病への抵抗力が高いことから、MHC遺伝子の多様性維持は生物種の保全において重要である。また、MHCタイプの異なる異性を配偶者として選択する傾向が人間の女性を対象とした研究によって明らかとなっている。以上の理由から解析対象をマイクロサテライトからMHCクラスII、DRB遺伝子ファミリーに変更した。現在までの成果は、微量DNAサンプルである毛髪と糞サンプルからPCRによる遺伝子増幅に成功した。来年度はDGGEによる多型解析とシークエンシングによる塩基配列決定を行うことによって、野生ヒガシローランドゴリラのMHC多型を明らかにし、血縁判定と配偶者選択を解析する予定である。
腎臓に存在する新しい平滑筋作動性ペプチドの単離,構造決定とその生化学的研究

本研究において進めている腎における新しい平滑筋作動性ペプチドについては、これまでの検索によりSP-IIおよびSP-III画分に、分子量の異なる3種類の新しい活性ピーク(MW.8,000,6,000,4,000)が検出でき、現在ブタ腎臓10kgを出発材料として単離,精製を行っている。これらの活性ピークはイオン交換クロマトグラフィー,逆相HPLCにおいても、腎臓に存在する既知の平滑筋作動性ペプチドであるアンジオテンシン,CGRPとは明らかに異なる位置に溶出されることから、これまで未知の新しい生理活性ペプチドであることが確認された。MW.6,000の活性ピークは酸性において不安定であるため、現在安定な条件下での精製を検討している。一方、ヒト由来培養細胞の産生する平滑筋作動性ペプチドの研究において、フォルボールエステル(TPA)で刺激したヒト単球由来白血病細胞(THP-1)より強力なヒヨコ直腸弛緩活性を示すペプチドを単離し、このペプチドがヒトCNP-29であることを明らかにした。CNPはこれまで中枢神経系にのみ局在する神経ペプチドと考えられていたが、今回の同定により、血管平滑筋の増殖抑制等の末梢での新しい機能が期待できるものと考えられる。さらに本研究では、血小板中のcAMPを指標としたin vitroのアッセイ系を用いて循環調節に関与する未知の生理活性ペプチドの系統的検索を行った。その結果、ヒト褐色細胞腫組織より血小板cAMPを増加させる新しいペプチドを発見し、これを“adrenomedullin(アドレノメデュリン)"(AM)と命名した。AMは52個のアミノ酸よりなり、分子内に一個のジズルフィド結合とC末端アミド構造を有するペプチドで、カルシトニン遺伝子関連ペプチド(CGRP)とアミノ酸配列上一部ホモロジーが認められるが、全く新しいペプチドである。AMは、ラットに経静脈投与した時、強力で長時間持続する降圧活性を示し、また血中にもかなりの濃度存在することより新しい循環調節ホルモンと考えられる。また、cDNA解析によるAM前駆体構造解析の結果、AM前駆体タンパク質のN末端部にC末端アミド構造を持つ20残基の新たな生理活性ペプチド候補の存在することを見出し、このペプチドを“proadrenomedullin N20"(proAM-N20)と名付けた。AM前駆体mRNA発現は、主に副腎,肺,心臓,腎臓に見られその生理的役割が注目される。我々は、これまでに平滑筋を用いたバイオアッセイ法により、脳・脊髄,心臓,副腎などより多くの生理活性ペプチドの単離、構造決定に成功している。今回本研究において進めている腎における新しい平滑筋作動性ペプチドついては、これまでの検索によりSP-IIおよびSP-III画分に、分子量の異なる3種類の新しい活性ピーク(MW.8,000, 6,000, 4,000)が検出できた。本年度は、ブタ腎臓10kgを出発材料として単離、精製を行っているが、これらの活性ピークはイオン交換のクロマトグラフィー、逆相HPLCにおいても、腎臓に存在する既知の平滑筋作動性ペプチドであるアンジオテンシン、CGRPとは明らかに異なる位置に溶出されることから、これまで未知の新しい生理活性ペプチドであることが確認された。

MW.6,000の活性ピークは酸性において不安定であるため、現在安定な条件下での精製を検討している。しかし、これまでのニューロメジン類およびナトリウム利尿ペプチド類での経験を生かせば、早期の単離、構造決定も可能だと考えている。一方、並行して進めていたヒト由来培養細胞の産生する平滑筋作動性ペプチドの研究において、フォルボールエステル(TPA)で刺激したヒト単球由来白血病細胞(THP-1)より強力なヒヨコ直腸弛緩活性を示すペプチドを単離した。構造解析の結果、このペプチドがヒトCNP-29であることを明らかにした。ヒトCNPのアミノ酸配列は、これまで遺伝子のDNA構造解析によってのみ推定されていたが、今回ペプチドとして初めて同定できた。またCNPはこれまで中枢神経系にのみ局在し、神経ペプチドとして作用していると考えられていたが、今回の同定により、血管平滑筋の増殖抑制等の末梢での新しい機能が期待できるものと考えられる。本研究において進めている腎における新しい平滑筋作動性ペプチドについては、これまでに分子量の異なる3種類の新しい活性ピーク(MW.8,000,6,000,4,000)を検出し、本年度は、ブタ腎臓10kgを出発材料として単離,精製を行っているが現在まだ進行中けあり、単離,構造決定には至っていない。しかし、これらの活性ピークはイオン交換クロマトグラフィー,逆相HPLCにおいても、アンジオテンシンやVIP,CGRPとは明らかに異なる位置に溶出されることから、これまで未知の新しい生理活性ペプチドであることが確認された。一方、血小板中のcAMPを指標としたin vitroのアッセイ系を用いて循環調節に関与する未知の生理活性ペプチドの系統的検索を行った。その結果、ヒト褐色細胞腫組織より血小板cAMPを増加させる新しいペプチドを発見し、その単離,構造決定を行い、これを“adrenomedullin(アドレノメデュリン)"(AM)と命名した。AMは52個のアミノ酸よりなり、分子内に一個のジズルフィド結合とC末端アミド構造を有するペプチドで、カルシトニン遺伝子関連ペプチド(CGRP)とアミノ酸配列上一部ホモロジーが認められるが、全く新しいペプチドである。AMはラットに経静脈投与した時、強力で長時間持続する降圧活性を示し、また血中にもかなりの濃度存在することより、新しい循環調節ホルモンと考えられる。さらに、cDNA解析によるAM前駆体構造解析の結果、AM前駆体タンパク質のN末端部にC末端アミド構造を持つ20残基の新たな生理活性ペプチド候補の存在することを見出し、このペプチドを“pro-adrenomedullin N20"(proAM-N20)と名付けた。AM前駆体mRNA発現は、主に副腎,肺,心臓,腎臓に見られその生理的役割が注目される。
行動・遺伝学的アプローチによる同所的アオリイカ属の生殖隔離の実態解明

水産学の目標の一つは,海洋の生物多様性の保全を通して,水産資源の持続的な利用に貢献することである。日本はイカ消費大国であり,特にアオリイカは「イカの王様」として愛されている。本研究では,アオリイカ属2種間に働く生殖隔離メカニズムを解明すべく,行動,形態,生理,遺伝学を用いて繁殖生態を総合的に調べる。その結果から,海洋における生物多様性の形成機構を考察する。さらに,本研究がアオリイカ資源保全へ与える貢献は多大である。
分子スピンを用いた断熱的量子計算アルゴリズムのＡＷＧパルスＥＳＲ法による実証

分子の電子スピンと核スピンを量子ビットとして活用し、量子コンピューティングの手法の一つである断熱的量子計算のアルゴリズムをパルスESR法で実行するのが本研究の目的である。回路型量子計算に比べ断熱的量子計算はエラーに対して耐性がある点が特徴であり、本研究で用いる断熱的量子計算による素因数分解のアルゴリズムは回路型量子計算のアルゴリズムよりも少ない量子ビット数で大きな整数の素因数分解を実行することができる点も特徴である。本研究では3量子ビットによる整数175の素因数分解、4量子ビットによる整数56153の素因数分解の実行を目指している。量子計算を実行するために、用いる分子のいくつかの物理量を知る必要があるが、特に量子ビット間の相互作用を知ることが重要である。提案した3量子ビット系(1、2)、4量子ビット系(3)とは別に3量子ビット系としてニトロキシドラジカルをユニットとした弱交換相互作用系トリラジカル(5,6)が先に準備できたので、これらの分子を研究した。弱交換相互作用系トリラジカル5は直鎖上にニトロキシドラジカルを配置した分子である。量子ビット間の相互作用を決定するために、5をポリマー(PMMA)に希釈し、パルスESR法の1つであるPulse Electron-Electron Double Resonance(PELDOR)法を適用し、3つの量子ビット(A, B, C)のうちAC間のスピン-スピン双極子相互作用が4.9 MHzであると決定した。他のAB間、BC間の相互作用は今回の手法では決定できず、ホスト分子の単結晶にトリラジカルを希釈した系による測定が必要である。予定どおり新規な弱交換相互作用系トリラジカルが準備でき、スピン間の相互作用を解明しつつある。反磁性のホスト分子を準備し、トリラジカル、テトララジカルを磁気的に希釈させた希釈単結晶を溶液冷却法により育成する。量子アルゴリズムを実行するために必要な物理量を単結晶ESR法により決定する。そして、断熱的量子計算アルゴリズムによる175や56153の素因数分解を最新のパルスESR法を用いて実行する。
東日本における最終氷期以降の古環境変遷に関する研究

当初の研究計画のうち、天候不良で実施できなかった北海道を除く中部山地と東北地方で現地調査を行った。1.中部山地の立山では、立山火山の噴出物と氷河堆積物の層序関係を調査し、次のような結果がえられた。(1)立山火山第2期火砕流堆積物(=大町テフラDpm、約10万年前)をおおって氷河堆積物が広く分布しており、室堂平と弥陀ガ原に氷河が大きく進出していたことが明らかになった。(2)この氷河堆積物は、立山火山第3期火砕流堆積物(=大町テフラEpm、約5万年前)に直接おおわれており、最終氷期前半の氷河拡大期にもたらされたことが明らかである。また立山火山第3期火砕流堆積物は、層相から氷河上に噴出し堆積した可能性がある。(3)立山火山第3期火砕流堆積物は、さらにその後の氷河堆積物におおわれており、最終氷期後半にも室堂平一帯に氷河が進出していた。(4)従来知られていなかったモレ-ンが新たに見出され、上記2回の氷河の拡大規模は従来の定説よりかなり大きかったことが明らかになった。2.東北地方の栗駒山湿原をはじめ、各地で堆積物の露頭調査とボ-リングを行い、テフラと花粉分析によって次のような結果がえられた。(1)最終氷期までさかのぼる泥炭地のボ-リングコアがえられ、東北地方南部以南の山地では不明瞭であった、更新世・完新世の境界が明らかになりつつある。(2)最終氷期には前半の5万年前頃と後半の2万年前頃に寒冷期があり、前半の方が湿潤寒冷であったことがわかった。以上、中部山岳と東北地方でも、最終氷期には前半と後半の2回の寒冷期の存在が明らかになった。しかし試料の分析が完了しておらず、その年代と環境変遷の詳細については結論をえていない。
スギ一般材からの高性能音響材料の製造

前年度の研究成果に基づき、5%濃度含浸処理ベニヤを原料に高比重積層材、低比重積層材を製造し、比動的ヤング率、tanδの繊維傾角依存性を測定した。また、高比重積層材について繊維方向及び接線方向における比動的ヤング率、tanδの周波数依存性を測定した。繊維傾角の増大に対して、積層材の比動的ヤング率は低比重材、高比重材ともにHankinsonの経験則に従う形で低下し、その傾向はブラジリアンローズウッドおよびドイツトウヒ材のそれとほぼ等しいといえた。また、繊維傾角に対するtanδの増大の傾向も、ブラジリアンローズウッドおよびドイツトウヒ材のそれと類似していた。高比重スギ積層材の音響特性の周波数依存性については、低周波数側では、ブラジリアンローズウッドとはほぼ等しい音響特性を示したが、周波数の増大に伴う見かけの比動的ヤング率の低下の程度は繊維方向、接線方向ともにスギ積層材の方が大きかった。tanδは、高周波数側でスギ積層材の方が両方向ともにブラジリアンローズウッドより高い値を示した。このような周波数依存性の差違は、主として積層材の高比重化が圧密による細胞の変形によってもたらされるためと推測された。以上の結果をもとに、実際に5%濃度処理ベニヤを原料として、ギタ-表板用低比重板、ギタ-裏板用高比重板を製造し、これらを用いてクラシックギタ-、ウェスタンギタ-を多数試作した。製作にあたったギタ-メーカーからは、音量、音の明るさにおいては、既往の高級ギタ-より優れているとの評価がなされた。また、クラシックギタ-については、多くのギタ-演奏家より、ドイツトウヒを表板に、インディアンローズウッドを裏板に使用した高級ギタ-と同レベルの音質に達しているとの判断を得た。森林資源を守りながらも、その一方で、楽器が関わる文化のレベルを保つためには、再生可能な森林資源を基にした新しい木質材料の開発が望まれる。本研究では、スギ一般材を原料として、ドイツトウヒあるいはブラジリアンローズウッドと同等の音響特性を有する木質材料を製造し、それを用いて試作したギタ-、バイオリンの音質を官能検査により評価する。本年は、ギタ-裏板用ブラジリアンローズウッドの音響特性を明らかにした後、スギベニヤを原料としたギタ-裏板用材の製造方法について検討した。ブラジリアンローズウッドの比重は、0.9前後で、木材の中では高い部類に属している。比重(γ)の増大に伴って弾性率(E)が増大することから、音響インピーダンス(γE)の大きい材料でもあるといえる。さらに、tanδは、繊維方向、繊維直交方向ともに木材の中では、もっとも小さい部類に属している。これは、メタノール抽出処理による音響特性変化の結果から、この樹種に豊富に含まれる心材成分の影響によることが明らかになった。以上のことから、ギタ-裏板用木質系材料の製造にあたっては、圧密による高比重化とメタノール抽出成分と同様の音響的効果をもたらす低分子量フェノール樹脂の含浸処理が有用であると考えられた。そこで、スギベニヤに、低分子量フェノール樹脂(平均分子量約300)を含浸し、繊維方向を揃えて数枚積層後、ホットプレスにより熱圧締した。圧密比の増大に伴って比重は直線的に増大した。比動的ヤング率(E/γ)は、繊維方向は圧密によってほとんど変化しなかったが、繊維直交方向では、圧密によって直線的に増大した。tanδは、樹脂濃度5%で処理した場合では、繊維方向、繊維直交方向ともに、圧密比が増大してもほとんど変化しなかった。一方、樹脂濃度の変化に対しては、繊維方向、繊維直交方向ともに、樹脂濃度の増大にともなってtanδは低下した。結果として、3%濃度の樹脂含浸ベニヤを圧密比2.5程度まで圧密すると、ブラジリアンローズウッドとほぼ等しい音響特性を有する材料を製造できることがわかった。

前年度の研究成果に基づき、5%濃度含浸処理ベニヤを原料に高比重積層材、低比重積層材を製造し、比動的ヤング率、tanδの繊維傾角依存性を測定した。また、高比重積層材について繊維方向及び接線方向における比動的ヤング率、tanδの周波数依存性を測定した。繊維傾角の増大に対して、積層材の比動的ヤング率は低比重材、高比重材ともにHankinsonの経験則に従う形で低下し、その傾向はブラジリアンローズウッドおよびドイツトウヒ材のそれとほぼ等しいといえた。また、繊維傾角に対するtanδの増大の傾向も、ブラジリアンローズウッドおよびドイツトウヒ材のそれと類似していた。高比重スギ積層材の音響特性の周波数依存性については、低周波数側では、ブラジリアンローズウッドとほぼ等しい音響特性を示したが、周波数の増大に伴う見かけの比動的ヤング率の低下の程度は繊維方向、接線方向ともにスギ積層材の方が大きかった。tanδは、高周波数側でスギ積層材の方が両方向ともにブラジリアンローズウッドより高い値を示した。このような周波数依存性の差違は、主として積層材の高比重化が圧密による細胞の変形によってもたらされるためと推測された。以上の結果をもとに、実際に5%濃度処理ベニヤを原料として、ギタ-表板用低比重板、ギタ-裏板用高比重板を製造し、これらを用いてクラシックギタ-、ウェスタンギタ-を多数試作した。製作にあたったギタ-メーカーからは、音量、音の明るさにおいては、既往の高級ギタ-より優れているとの評価がなされた。また、クラシックギタ-については、多くのギタ-演奏家より、ドイツトウヒを表板に、インディアンローズウッドを裏板に使用した高級ギタ-と同レベルの音質に達しているとの判断を得た。
M.C.Escher作品における不可能物体の視点移動によるCG動画表現

本年度の研究実施計画としては,主に不可能物体の「認識」に関して研究を進める予定であった.それに従って,下記の3点の違いによって生ずる認識の違いについて実験を通して調査を試みた.(1)物体を構成する基本形状の大きさによる違い,(2)表示角度による違い,(3)テクスチャによる違い.調査した結果を簡単にまとめると,まず,(1)については形状として矛盾している部分が離れすぎていると不可能物体として認識しにくくなることが判明した.次に(2)については,形状として矛盾している部分ができるだけ均等に表示される場合が不可能物体と感じやすいことが分かった.最後に(3)に関しては,テクスチャの形状と配列といった点からだけでは解決できず,色の濃淡による違い,色相による違い,それらの配列による違いなど,さまざまな要因が複雑に関連しているので短期間に結論の出せる問題ではないことが判明した.今後はそれらの問題について,視覚心理学系のこれまでの論文を参考に系統立てて分析していきたいと考えている.科研費交付期間中の98,99年度にこれらの成果を作品として発表し,学会及び展覧会等での入選したものを下記に示す.現在研究を進めている不可能物体は、複数の視点から見た形状をまるで1つの視点から見ているように観察者に錯覚させることによって生じる。そこで、コンピュータ内に複数の3次元空間を同時に定義し、同時に表示することで不可能物体を表現する方法を考案した。この方法を実行するにあたり、まず問題となるのが、複数の空間同士間での隠面処理である。当初の予定では、不可能物体の形状構造によって分類を行い、それらの構造毎にルールを定めて隠面処理を行うことを計画していた。ところが、この方法では、正確に処理をできない部分が出てきてしまうため、表示面の優先順位リストを作成する方法に変更した。この方法は、通常の奥行きによる隠面処理を適用できない面同士、すなわち観察者に錯覚を起こさせる面同士に、どちらを優先して表示するかを定義するものである。通常の奥行きによる前後判定ができる場合でも、このリストに記述されているものについてはその内容を優先する。不可能物体の接続部分の形状構造によってリストに記述する必要のある面の数が決定するが、その数は限られている為、現在のところリスト作成の手間についての問題は発生していない。さらに、回転角の制限範囲毎に隠面処理の優先順位を定めるように記述方法を工夫したことによって、不可能物体の回転に伴う動きの制約を大幅に減らすことができた。この方法を考案したことで、これまでより隠面処理にかかる手間が減少しただけでなく、不可能物体の回転移動の制限を減少させるという効果が得られた。本年度の研究実施計画としては,主に不可能物体の「認識」に関して研究を進める予定であった.それに従って,下記の3点の違いによって生ずる認識の違いについて実験を通して調査を試みた.(1)物体を構成する基本形状の大きさによる違い,(2)表示角度による違い,(3)テクスチャによる違い.調査した結果を簡単にまとめると,まず,(1)については形状として矛盾している部分が離れすぎていると不可能物体として認識しにくくなることが判明した.次に(2)については,形状として矛盾している部分ができるだけ均等に表示される場合が不可能物体と感じやすいことが分かった.最後に(3)に関しては,テクスチャの形状と配列といった点からだけでは解決できず,色の濃淡による違い,色相による違い,それらの配列による違いなど,さまざまな要因が複雑に関連しているので短期間に結論の出せる問題ではないことが判明した.今後はそれらの問題について,視覚心理学系のこれまでの論文を参考に系統立てて分析していきたいと考えている.科研費交付期間中の98,99年度にこれらの成果を作品として発表し,学会及び展覧会等での入選したものを下記に示す.
活性型ビタミンD誘導体の構造と活性に関する研究

活性型ビタミン誘導体の構造と活性との関連性を明らかにする目的で,種々のD誘導体の合成を行い生物活性試験を行った。また,これらの誘導体を用いることにより活性型ビタミンDの作用機構についての新たな知見を得ることができた。(1)活性型ビタミンD_3のA環10(19)位のメチレン基を脱離した誘導体(19-nor誘導体)及びA環1位と3位の水酸基の立体配置を変化させた誘導体の生物活性を検討した結果,A環3位水酸基がβ位にある誘導体は白血病細胞HL-60に対して増殖抑制・分化誘導活性を有し,1βあるいは3α位に水酸基を有する誘導体はアポトーシス誘導活性が高いことを明らかにした。(2)A環2β位に種々の置換基(側鎖)を導入した誘導体の生物活性を検討した結果,側鎖末端に水酸基を有するものあるいは工ーテル結合を有する誘導体は1,25(OH)_2D_3と同等の転写活性を示し,DBP結合性が高いことを明らかにした。この結果は,この種の置換基の導入が血中安定性の向上に有用であることを示唆す。さらに骨粗鬆症モデルラットを用いた実験から,骨粗鬆症の予防あるいは治療に有効と思われる化合物を特定することができた。(3)A環2αあるいは2β位にメチル基を導入し,同時に1位あるいは3位の水酸基あるいは20位の立体配置を変化させた誘導体の生物活性を検討した結果,20位の異性化、2α位へのメチル基の導入が生物活性を著しく増強することを確認した。また、これまで生物活性を減弱させると考えられてきた1β位水酸基誘導体の中に高活性を示す誘導体(2β-methyl-20-epi-1β,25(OH)_2D_3)が存在することを見いだした。(4)活性型ビタミンD_3の側鎖22-23位二重結合と24位メチル基導入による影響を検討する目的で,1,25-ジヒドロキシビタミン-D_<2'>-D_<3'>-D_<4'>-D_7および24-エピ-1,25-ジヒドロキシビタミン-D_2の生物活性を検討した。その結果,24位のメチル基がS配位の場合,1,25(OH)_2D_3と同等の活性を維持するが,R配位で導入された場合はVDR結合性と遺伝子転写活性が低下することを明らかにした。(5)活性型ビタミンDのNongenomic作用について検討した結果,活性型ビタミンDやその誘導体OCTは一過性の細胞内Ca濃度上昇作用を示すが,1β位に水酸基を有する誘導体がこの作用のAntagonistとして働くことを明らかにした。(6)活性型ビタミンDの免疫抑制作用機序の一つとして,IL-2の遺伝子上流に存在するNFATsiteにVDRが結合することにより遺伝子転写が抑制されることを見いだした。また,活性型ビタミンDが腎臓のリン輸送担体遺伝子上流の特異的DNA配列を認識し,その発現調節を行うことを明らかにした。以上の結果は,骨粗鬆症や白血病治療に有効なビタミンD誘導体のドラッグデザインに有益な情報を与えたとともに,免疫抑制剤として活性型ビタミンDが応用できる可能性を示唆するものであった。また,VDR結合能を基本とした従来の誘導体評価法の考えに加え,活性発現におけるVDR以外の因子の重要性を強く示唆する結果を得た。(4)活性型ビタミンD_3の側鎖22-23位二重結合と24位メチル基導入による影響を検討する目的で,1,25-ジヒドロキシビタミン-D_<2'>-D_<3'>-D_<4'>-D_7および24-エピ

-1,25-ジヒドロキシビタミン-D_2の生物活性を検討した。その結果,24位のメチル基がS配位の場合,1,25(OH)_2D_3と同等の活性を維持するが,R配位で導入された場合はVDR結合性と遺伝子転写活性が低下することを明らかにした。(5)活性型ビタミンDのNongenomic作用について検討した結果,活性型ビタミンDやその誘導体OCTは一過性の細胞内Ca濃度上昇作用を示すが,1β位に水酸基を有する誘導体がこの作用のAntagonistとして働くことを明らかにした。(6)活性型ビタミンDの免疫抑制作用機序の一つとして,IL-2の遺伝子上流に存在するNFATsiteにVDRが結合することにより遺伝子転写が抑制されることを見いだした。また,活性型ビタミンDが腎臓のリン輸送担体遺伝子上流の特異的DNA配列を認識し,その発現調節を行うことを明らかにした。以上の結果は,骨粗鬆症や白血病治療に有効なビタミンD誘導体のドラッグデザインに有益な情報を与えたとともに,免疫抑制剤として活性型ビタミンDが応用できる可能性を示唆するものであった。また,VDR結合能を基本とした従来の誘導体評価法の考えに加え,活性発現におけるVDR以外の因子の重要性を強く示唆する結果を得た。活性型ビタミンD誘導体の構造と活性との関連性を明らかにする目的で、本年度はビタミンD誘導体の(1)合成、(2)定量法の開発、(3)細胞レベルでの生理活性試験、(4)細胞レベルでの代謝、そして(5)動物レベルでの生理活性試験を行い、以下の知見を得た。(1)活性型ビタミンDのA環2β位に様々な置換基を導入した誘導体(2β誘導体)とA環10(19)位のメチレンと1位または3位のいずれかの水酸基が同時に脱離した誘導体(19ノルデヒドロキシ誘導体)を合成しその生理活性を検討した。その結果、2β誘導体は持続型D製剤への応用が期待され(Chem Pharm Bull 45:1626,1997)、また19ノルデヒドロキシ誘導体はガン細胞の増殖抑制効果が強いこと(Tetrahedron Lett,in press)が明らかになった。(5)活性型ビタミンDの2β誘導体は、骨粗鬆症モデルラットにおける骨量減少の予防効果をもつことを明らかにした(Chem Pharm Bull 45:1626,1997)。活性型ビタミン誘導体の構造と活性との関連性を明らかにする目的で,(1)A環10(19)位のメチレン基を脱離させた誘導体,(2)側鎖22-23位への二重結合導入と24位へのメチル基付加・異性化を行った誘導体,(3)A環2β位に側鎖を付加した誘導体を合成し,その生物活性試験を行った。また,活性型ビタミンDの生理作用の一つとして(4)腎臓のリン輸送担体の遺伝子発現調節を行うことを明らかにした。以下,その内容について記載する。(1)活性型ビタミンD_3のA環10(19)位のメチレン基及び1位または3位のいずれかの水酸基を脱離した誘導体(19ノルデヒドロキシ誘導体)と19ノルデヒドロキシ誘導体の22位の炭素原子を酸素原子に置換した19ノルデヒドロキシ-22-オキサ誘導体の生物活性を検討した結果,ビタミンD受容体(VDR)との結合力が非常に弱い化合物であっても白血病細胞に対する増殖抑制・分化誘導活性を有し,遺伝子転写活性を発揮しうることを明らかにした(Biol.Pharm.Bull.21(12),1300-5,1998)。(2)活性型ビタミンD_3の側鎖22-23位二重結合と24位メチル基導入による影響を検討する目的で,l,25-ジヒドロキシビタミン-D_2,-D_3,-D_4,-D_7および24-エピ-1,25-ジヒドロキシビタミン-D_2の生物活性を比較検討した。
Ca^<2+>感受性変化による加齢ラット心筋の再灌流傷害の変化

実験計画に述べたように、心筋細胞のCa2+感受性に対する変化を経時的に研究した報告は現在までに無く、また虚血再灌流後のCa2+感受性についても以前に報告も無い。我々は、本年度においてこの加齢における心筋細胞のCa2+感受性の変化の基礎実験として、50週齢(熟年)、100週齢(老年)のF-344ラットを用い、以前に検討したCa2+イオンde-sensitizerであるBDMを心筋虚血・再灌流モデルに用い、再灌流後の左室圧、心筋代謝産物、45Ca2+取り込み量を比較した。結果として、BDM投与に関し、虚血前投与にて50週齢、100週齢とも左室圧、心筋代謝産物の回復の改善が見られた。また昨年度基礎実験として12週齢、24週齢のデータを取っておりこの2群間において統計学的な有意差こそ出なかったものの、左室収縮期圧の回復率で12週齢が70%に対し24週齢は63%とやや低下傾向を示した。本年度の50週齢では57%,100週齢では53%という結果であった。心筋代謝産物(ATP,CP,Lactate)に関しては4群間に大きな変化は見られなかった。45Ca2+の取り込み率に関しては薬剤非投与群においてに有意差はなかったものの、BDM投与において12週齢のが取り込み率の低下が顕著であり、24週齢、50週齢、100週齢においては統計学的な有意差は認められなかった。以上より、加齢が進行するにつれ、再灌流傷害からの左室圧の回復は低下傾向にあるものの、心筋代謝産物、45Ca2+の取り込み率に関しては老化の進行には一致せず、一定のレベルで安定することが判明した。これは老化を研究する上で極めて重要な知見と考えられた。我々は、本年度においてこの加齢における心筋細胞のCa2+感受性の変化の基礎実験として、12週齢(幼年)、24週齢(成年)のF-344ラットを用い、以前に検討したCa2+イオンde-sensitizerであるBDMを心筋虚血・再灌流モデルに用い、再灌流後の左室圧、心筋代謝産物、45Ca2+取り込み量を比較した。結果として、BDM投与に関し、虚血前投与にて12週齢、24週齢とも左室圧、心筋代謝産物の回復の改善が見られた。またこの2群間において統計学的な有意差こそ出なかったものの、左室収縮期の回復率で12週齢が70%に対し24週齢は63%とやや低下傾向を示した。心筋代謝産物(ATP,CP,Lactate)に関しては両者に大きな変化は見られなかった。45Ca2+の取り込み率に関しては薬剤非投与群において両者に有意差はなかったものの、BDM投与において12週齢の方が取り込み率の低下が顕著であった。また今回幸運なことに来年度予定であった50週齢が4匹入手できたため、同様のプロトコールにて実験を行ったところ左室機能の回復は低下したものの、心筋代謝産物や45Ca2+の取り込み率に関し、低下傾向がにられなかった。但し匹数が極めて少ないため、今後来年度に50週齢、100週齢を20匹ずつ用い実験結果をまとめる必要がある。また再灌流中のある時期においてはmyofilamentのCa2+感受性が低くなっているとの報告もあるため、今後はCa2+イオンsensitizerであるpimobendanを用いた実験も検討していく予定である。