hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
圧力制御による分子間相互作用と機能発現の研究

局在系有機磁性体(TANOL)と非局在系有機磁性体(pーclーBDPA)の磁気的性質を加圧下で測定した。今年度の研究では加圧下での磁気比熱から磁気相転移の変化を調べたが、結論的には,有機磁性体の磁気特性の圧力による変化は無機磁性体に比較し一桁程度大きいことが明らかにされた。これは磁気機能発現のための分子間相互作用が圧力によって強く影響を受けることを示し,圧力下での有機磁性機能の特異な発現を期待させるものである。TANOLやpーClーBDPA共に一次元磁性体として分類され,それらの分子間相互作用は-5.0Kあるいは-4.4Kであるが,その一次元鎖間の相互作用のためそれぞれ0.49K,3.25Kで反強磁性転移を起こす。このデ-タからみると,非局在系であるpーclーBDPAは純粋に一次元性というより,二次元性も混在している。一次元鎖内の交換相互作用Jと鎖間の交換相互作用J′との比はJ′/J=0.004(TANOL),0.2(pーclーBDPA)である。加圧による磁気転移温度T_Nと分子間交換相互作用定数J,J′の変化を調べると,いずれも直線的に増加することがわかった。圧力5kbarでは転移温度は約1.8倍に達し,相当分子間相互作用が強まった。pーclーBDPAではこの値は1.5倍とやや小さいが,これはpーclーBDPAが二次元的性格をもっているためと考えられる。しかし,転移温度の値そのものは5.03Kと大きく,今まで観測された最高のスピン秩序温度を記録した。TANOLにおける分子間相互作用定数Jは7.5Kまで上がり,相当強い交換相互作用を実現している。6kbarまでの加圧下では大気圧下でのスピン秩序相と異なる新しい秩序相を現出すことはできなかったが,磁気相互作用を強めることが確認された。負のスピン密度を媒介する分子間相互作用によって強磁性的スピン相互作用を見出し,新しい有機材料の機能発現に取り組むのが究極の研究目標であるので,他の物質のデ-タも望まれる。
アミロイド線維形成反応の蛋白質立体構造に基づく研究

本研究では、アミロイドーシス発症の分子機構を、蛋白質の動的立体構造や物性に基づいて、原子レベルで解明することを目指している。透析アミロイドーシスの原因蛋白質であるβ_2ミクログロブリンとアルツハイマー病に関わるアミロイドβペプチド(Aβ)などのアミロイド原性蛋白質を用いて、アミロイド線維の形成反応、アミロイド線維の構造安定性に関する研究を行った。これに基づき蛋白質の正常なフォールディング反応と、アミロイド線維などを生じるミスフォールディング反応の、構造物性的な相違を明らかにした。1.全反射蛍光顕微鏡を用いたアミロイド線維の一分子観察を、Aβペプチドに適用した。シードに依存したアミロイド線維の伸長反応を、一線維レベルで、またリアルタイムで極めて鮮明な蛍光顕微鏡画像として観察することができた。これにより、Aβアミロイド線維が3本のプロトフィラメントから構成されること、モノマーペプチドが過剰に存在する条件下では線維形成速度は一定であり、定常状態反応に近いことなど、線維形成機構の詳細を推定することができた。2.アミロイド線維形成反応は立体特異的な反応であることをアミノ酸のL/D光学異性体を用いて研究した。この目的には、β2ミクログロブリンのK3ペプチドを用いた。シード依存性の伸長反応では、シードとモノマーベプチドのL/D異性が一致する時にのみ伸長反応が観測された。3.アミロイド線維形成反応の熱力学的機構を解析した。β2ミクログロブリンの酸性でのシード依存性アミロイド形成反応を等温滴定型熱量計によって測定し、アミロイド線維形成に伴う熱力学量を明らかにした。これを示差走査熱量計によって測定したβ2ミクログロブリンの熱変性に伴う熱力学量と比較した。この結果、ネイティブ構造と比較して、アミロイド線維のパッキングの程度は低いことが示唆された。「ネイティブ構造が側鎖主体の構造であるのに対して、アミロイド線維は主鎖主体の構造」という考えがあり、本結果はそれを支持する。アミロイド線維は、プリオン蛋白質、アルツハイマーAβペプチドをはじめ数多くの蛋白質で知られている。アミロイド線維を研究することは蛋白質の構造や物性、機能の理解を深めるために重要である。本研究では、β2ミクログロブリン、アルツハイマーAβペプチドを用いて、アミロイド線稚形成の分子機構を、蛋白質の立体構造に基づいて原子レベルで理解することを目的とした研究を行い、以下の成果を得た。1.NMR解析:アミロイド線維とそれに類似した構造状態の安定性を、水素/重水素交換反応とジメチルスルフォキシドによる溶解、NMR測定を組み合わせて、残基レベルで解析した。今回用いたのは、剛直なアミロイド線維、フレキシブルなフィラメント状構造、β2ミクログロブリンの部分ペプチドが形成する剛直な線維である。その結果、アミロイド線雑のコアが形成され、それが分子全体に成長してゆく、階層的な構造形成モデルを提唱した。2.顕微鏡観察:全反射蛍光顕微鏡を用いて、β2ミクログロブリンの線伸長過程を一分子観察した。この方法では、アミロイド線維に特異的な蛍光色素であるチオフラビンTを利用する。チオフラビンTを溶液中に添加することにより、アミロイド線維だけを特異的に観測することができる。これより、β2ミクログロブリンのアミロイド線維がシードより一方向に成長することが明らかとなった。Aβペプチドにおいてもアミロイド線維伸長反応を観測することに成功した。3.熱力学解析:伸長反応を利用して、滴定型熱量計を用いた熱測定実験を行った。アミロイド線維形成反応における疎水的相互作用の寄与を定量的に見積もることができた。
歯周病原性細菌の産生するヒトIL-1β様物質の精製と分子生物学的解析

教室保存Actinobacills、Prevotella、Porphyromonas、Capnocytophaga、Fusobacteriumなどの代表的歯周病原性菌14菌属、21菌種(28菌株)を用いヒトIL-1β様物質の産生性の検討を行った。その結果、Actinobacills actinomycetemcomitans、Prevotella、intermedia Prevotella nigrescenceの一部の培養上清に抗ヒトIL-1β抗体と反応する物質を産生する菌が存在する結果を得た。各々の菌をBrain Heart Infusion、Todd Hewitt Brothを基礎培地として各種添加物を加え培養を行ったところ、Yeast Extract添加によりヒトIL-1β様物質の産生性が増加した。また、ヒトIL-lβの添加によりP. intermedia、A.actinomycetemcomitansの発育が増進された。産生量の変化を120時間まで経時的に検討を行ったところ、いずれの菌においても48時間培養時に最大となり、以後除々に上昇するものの大きな変化は認められなかった。この産生物を抗ヒトIL-1β抗体を用いたアフィニティカラムにより分離した高速液体クロマトグラフィーを用い精製し、電気泳動およびウエスタンブロッティングにより抗ヒトIL-1β抗体との反応性を検討したところ、明確な反応性が認められた。このヒトIL-1β様物質のは、いずれもヒトIL-1βとほぼ同一の分子量を持つものの、N末端30までのアミノ酸組成はヒトIL-1βのそれとは異なっていた。たがって、産生物質のアミノ酸分析結果からは、ヒトIL-1βとの相同性は低く、類似の抗原性を有するものの異なった物質である可能性が強いものと考えられる。また、それぞれのDNAおよびm RNAを抽出しPCR法およびTR-PCR法により検討を行った。総DNAにより行ったPCR法ではバンドは、ヒトマクロファージ細胞株により検出されるバンドの位置の近辺に微生物産生ヒトIL-1β様物質のバンドが認められるものの、同一とは認めがたいものであった。今後ヒトIL-1β様物質の抗体結合部位について詳細に検討し、生体細胞に及ぼす影響を詳細に必要があるものと思われる。教室保存Actinobacillus、Prevotella、Porphyromonas、Capnocytophaga、Fusobacteriumなどの代表的歯周病原性菌14菌属、21菌種(28菌株)を用いヒトIL-1β様物質の産生性の検討を行った。その結果、Actinobacillus actinomycetemcomitans、Prevotella intermedia、Prevotella nigrescenceの一部の培養上清に抗ヒトIL-1 β抗体と反応する物質を産生する菌が存在する結果を得た。各々の菌をBrain Heart Infusion、Todd Hewitt Brothを基礎培地として名種添加物を加え培養を行ったところ、Yeast Extract添加によりヒトIL-1 β様物質の産生性が増加した。また、ヒトIL-1 βの添加によりA.actinomycetemcomitans、P.intermediaの発育が増進された。産生量の変化を120時間まで経時的に検討を行ったところ、いずれの菌においても48時間培養時に最大となり、以後徐々に上昇するものの大きな変化は認められなかった。この産生物を高速液体クロマトグラフィーを用い精製し、電気泳動およびウエスタンブロッティングにより抗ヒトIL-1 β抗体との反応性を検討したところ、明確な反応性が認められた。

しかし、本物質のアミノ酸分析を行ったところ、ヒトIL-1 βとの相同性は低く、類似の抗原性を有するものの異なった物質である可能性が強いものと考えられる。さらに確認のため、現在PCR法による検討を行っている。前年度までにヒトIL-1βの添加によりA.actinomycetemcomitans,P.intermediaの発育が増進され、その発育促進が抗ヒトIL-1βにより阻害されること。更に、いずれ菌の産生物を用いた電気泳動およびウエスタンブロッティングにおいても抗ヒトIL-1β抗体との反応性が認められた。しかし、産生物質のアミノ酸分析を行ったところ、ヒトIL-1βとの相同性は低く、類似の抗原性を有するものの異なった物質である可能性が強いものと考えられる。これらの点を確認のため、それぞれのDNAおよびmRNAを抽出しPCR法およびTR-PCR法により検討を行った。総DNAにより行ったPCR法では該当する部位にバンドは認められなかった。しかし、mRNAによるTR-PCR法で両被検菌株にIL-1β類似のバンドが確認された。現在PCR Direct SequencingおよびSubcloningを実施し詳細に検討中である。P.nigrescensの産生物を抗ヒトIL-1β抗体を用いたアフィニティカラムにより分離した高速液体クロマトグラフィーを用い精製し、電気泳動およびウエスタンブロッティングにより抗ヒトIL-1β抗体との反応性を再度検討した。その結果、明確な反応性が認められ、ヒトIL-1βとほぼ同一の分子量を持つものの、N末端30までのアミノ酸組成はヒトIL-1βのそれとは異なっていた。たがって、産生物質のアミノ酸分析結果からは、ヒトIL-1βとの相同性は低く、類似の抗原性を有するものの、異なった物質である可能性が強いものと考えられる。また、それぞれのDNAおよびmRNAを抽出しPCR法およびTR-PCR法により検討を行った。総DNAにより行ったPCR法ではバンドは、ヒトマクロファージ細胞株により検出されるバンドの位置の近辺に微生物産生ヒトIL-1β様物質のバンドが認められるものの、同一とは認めがたいものであった。今後ヒトIL-1β様物質の抗体結合部位について詳細に検討し、生体細胞に及ぼす影響を詳細に必要があるものと思われる。
海底熱水鉱床探査に革命を起こす新しい探査手法の確立

本研究では,海底熱水鉱床の実開発に向けて大きな障害の1つとなっている「探査の効率」を劇的に向上させることを目的として,船上からの音響による探査手法の確立を行った.その結果, (1)調査船搭載のマルチビーム音響測深装置による熱水検知の原理を明らかにし,(2)最適な観測条件を決定した.さらに,(3)中部南部沖縄トラフにおける実際の広域探査を実施し,その有効性を確認するとともに,初めて広域熱水サイトマッピングに成功した.本年度は、中部沖縄トラフの伊平屋北海域において、海洋調査船「なつしま」によるSEABAT 8160を用いた熱水調査を行った。調査は、600mグリッドで東西方向と南北方向の測線を設定し、これを3ノット、5ノット、7ノットで航走し、データを採取した。この調査によって、以下の結果を得ることができた。(1)既知の熱水サイトである「伊平屋北熱水フィールド」において、SEABAT 8160によって明瞭な熱水プルームを捉えることに成功した。(2)プルームの検知は、南北・東西測線のいずれにおいても可能であり、かつ船の進行方向にもよらないことがわかった。(3)船速が7ノットの場合には、3ノットと5ノットで調査した際に捉えていたプルームを捉えられなくなるケースが認められた。そのため、熱水調査は5ノット以下で行うのが望ましいと考えられる。(4)有効なプルーム検知範囲は、船の両側約500mずつであることがわかった。したがって、熱水調査のための測線間隔は1km以下であることが望ましいと考えられる。(5)この調査によって、既知の熱水サイトである「伊平屋北熱水フィールド」の南方1.2kmと2.6kmの地点に、これまで全く知られていなかった新規の熱水サイトを2か所発見した。これらの成果によって、沖縄トラフにおける海底熱水鉱床探査に、調査船搭載のマルチビーム音響測深装置が極めて有効であることを、新規熱水サイトの発見という最高の形で実証することができた。また、今後広域探査を進めていく際の観測条件(測線間隔、観測スピード)も確定することができた。本年度は、中部沖縄トラフの伊平屋北および伊是名熱水フィールドを含む海域において、海洋調査船「よこすか」によるEM122を用いた熱水調査を行った。(1)既知の熱水サイトである「伊平屋北熱水フィールド」において、周波数による見え方の違いを検証するために昨年度のSEABAT 8160による測線と同じ測線で観測を行った。その結果、12kHzのEM122によっても、50kHzのSEABAT8160で観測した場合と全く同じ場所で熱水プルームを捉えられることを明らかにした。(2)プルーム検知の船速依存を確認するために、船速10ノット、7ノット、5ノットで調査を行った。その結果、10ノットの場合には、測線から遠く、かつ強度の小さいプルームの一部を見逃す場合があることがわかった。そのため、より低速で観測した方が、より弱いプルームまで捉えられると考えられる。現実的には、10ノット未満で行うのが望ましいと考えられる。(3)ウォーターカラムの観測においては、海底面からの反射がノイズとなるために、有効なプルーム検知幅は両舷合わせて水深と同程度までであることが明らかとなった。したがって、熱水調査のための測線間隔は調査海域の水深に依存し、深い場所で比較的広くとれるが(それでも一般的な地形調査と比べると1/31/5)、浅い場所ではさらに狭くする必要がある。(4)本手法を応用し、中部沖縄トラフにおいて広域探査を実施した。その結果、すべての既知サイトを含む11の熱水サイトを検出することに成功し、手法の有効性を示すことができた。これらの成果によって、沖縄トラフにおける海底熱水鉱床探査に、調査船搭載のマルチビーム音響測深装置が周波数によらず極めて有効であることと、実際の広域調査を行う際の観測条件について最適化することができ、実際の広域探査によってその有効性の実証にも成功した。本年度は、沖縄本島北西方沖から南部沖縄トラフに至る広い範囲において、海洋調査船「よこすか」によるEM122および「なつしま」にによるSEABAT 8160を用いた熱水調査を行った。さらに、これまで得られたデータの解析により、音響によって熱水を捉えるメカニズムについて考察を行った。これによって、以下の結果を得ることができた。(1)調査船なつしまに搭載されたSEABAT 8160および同じくよこすかに搭載されたEM122を用いて、沖縄本島北西方の海域で広域調査を実施した。その結果、従来知られていなかったものを含む3つの熱水サイトをマルチビーム音響測深装置により発見した。これにより、伊平屋北ー伊是名海域に比べ従来の科学調査が少なかった本地域に置いて、本研究手法の有効性が実証できた。(2)さらに、中部沖縄トラフから南部沖縄トラフにかけての縦断調査も行った。その結果、南部沖縄トラフにおいても既知の高温熱水サイトを捉えられることを確認した。また、中部沖縄トラフと南部沖縄トラフの間に、熱水活動の全く検知されない空白域が存在する可能性が示された。

(3)これまでに採取されたデータの解析から、船上のマルチビーム音響測深装置で捉えられている音響異常は、熱水そのものではなく、熱水サイトから噴出して上昇する二酸化炭素の液滴であることが明らかとなった。(4)本研究によって得られた探査の手法と探査結果の論文化を行った。論文はオープンアクセス論文として公表されている。これらの成果によって、調査船搭載のマルチビーム音響測深装置熱水探査手法について、(a)その原理を明らかにし、(b)観測条件についての最適化を行い、さらに(c)中部南部沖縄トラフにおける実際の広域探査によってその有効性を実証するとともに、初めての広域熱水サイトマッピングに成功した。本研究では,海底熱水鉱床の実開発に向けて大きな障害の1つとなっている「探査の効率」を劇的に向上させることを目的として,船上からの音響による探査手法の確立を行った.その結果, (1)調査船搭載のマルチビーム音響測深装置による熱水検知の原理を明らかにし,(2)最適な観測条件を決定した.さらに,(3)中部南部沖縄トラフにおける実際の広域探査を実施し,その有効性を確認するとともに,初めて広域熱水サイトマッピングに成功した.当初計画していた「既知熱水域での有効性の確認と探査条件の決定」について、新たな考察を加え探査条件の最適化を果たすことができた。さらに、確立された手法を用いて初めての広域探査を行い、わずか数日の調査で中部沖縄トラフの伊平屋北および伊是名フィールドを含む海盆全体のサーベイを完遂し、すべての既知サイトを含む11の熱水サイトを検出することに成功した。研究の進展については、計画以上に極めて順調に進んでいると考える。資源工学次年度は、当初計画に則って以下の2つの研究を進めるとともに、成果の公表に努める。(1)調査船なつしまに搭載されたSEABAT 8160および同じくよこすかに搭載されたEM122を用いて、沖縄本島北西方の海域で広域調査を実施する。この海域は、昨年度に巨大な熱水サイトが一つ見つかっているものの、伊平屋北ー伊是名海域に比べ従来の科学調査が少なく、本手法の有効性検証の総仕上げに好適なエリアと言える。(2)新規に採取されるデータおよびこれまでに採取されたデータを解析することにより、MBESで熱水を捉える機構の解明を行う。(3)研究の結果を論文化し、成果の公表を行う。当初計画していた「知熱水域での有効性の確認と探査条件の決定」について、目標達成に至ることができた。さらに、この調査によって当初予想していなかった新規熱水の兆候を認め、これを後続の航海で確認することが出来たために、本課題で提案する探査法の有効性を、実際の新規熱水鉱床発見という最高の形で立証することも出来た。そのため、研究の進展について、当初計画以上に進んでいると考える。次年度に当初計画に無かった航海に参加できることが決まったことから、研究成果の最大化を図るために費用の再配分を行ったことによる。次年度は、当初計画に則って以下の2つの研究を進める。(1)調査船なつしまに搭載されたSEABAT 8160による伊豆ー小笠原海域の熱水調査を行い、堆積物が関与せずガス成分に乏しい伊豆ー小笠原海域の熱水についても、沖縄トラフと同様の結果が得られるかを検証する。(2)なつしま搭載のSEABAT 8160(50 kHz)とは周波数の異なる音響測深機(新生丸のSEABEAM 3020: 20kHz)を用いて伊平屋北海域の調査を行い、周波数の違いが調査結果に及ぼす影響を検証する。次年度使用額については、すべて次年度航海の参加のための交通費および航海消耗品の購入費用に充てる計画である。
興奮性シナプス形成の分子機構の解明

哺乳類の中枢神経系において主要な興奮性神経伝達を担う、グルタミン酸作動性シナプスの形成と維持・調節の分子機構について研究した。特に、シナプスにおけるタンパク質翻訳後修飾の解析を進めた。そして、グルタミン酸受容体およびその結合タンパク質がチロシンリン酸化やパルミトイルを受け、これらの分子修飾により、グルタミン酸受容体のシナプス局在と細胞内の輸送が制御される機構を明らかにした。また、知的障害・自閉症原因遺伝子であるシナプス接着分子IL1RAPL1に関する解析を行ない、IL1RAPL1が下流のRhoAシグナル系を介して、興奮性シナプスの形成とそれに続く成熟・安定化の過程を制御することを示した。神経系におけるシナプス形成機構の分子レベルの素過程として、神経系で発現する蛋白質の分子修飾と細胞内情報伝達系による制御が考えられる。本研究は、グルタミン酸作動性シナプスにおける興奮性シナプス形成の基本的な調節機構の解明を目指す。今年度は、哺乳類中枢神経系の主要な興奮性神経伝達物質受容体であるグルタミン酸受容体に関し、正常あるいは疾患状態にある中枢のシナプス形成に関わる関連分子の修飾と情報伝達機構を解析した。その結果、恒常的可塑性において、代謝型グルタミン酸受容体は、結合する即時型遺伝子産物Homer1およびその下流の情報伝達系を介し、イオンチャンネル型グルタミシ酸受容体(AMPA受容体)GluA2サブユニットをチロシン脱リン酸化する事により、AMPA受容体の局在と輸送過程を制御している事を明らかにした(Neuron 68,1128-4142(2010))。また、精神疾患の観点から、知的障害と自閉症原因に関わる精神疾患原因遺伝子Interleukin1-receptor accessory protein-like 1<IL1RAPL1)を介した情報伝達系の解析を行なった。そして、興奮性シナプス後膜側に局在する膜貫通型受容体であるIL1RAPL1の下流の情報伝達候補分子として、スパイン形態を規定するアクチン構造を制御するG蛋白質RhoAを活性化するRhoGEFのIL1RAPL1への会合およびRhoA下流のROCKキナーゼの存在を示唆する実験結果を得た。今後、IL1RAPL1がこれらの分子を介した情報伝達系により、様々な条件下で如何に興奮性シナプス形成を調節しているかについて解析を進める。中枢神経系におけるシナプス形成機構の分子レベルの素過程として、発現する蛋白質の分子修飾と細胞内情報伝達系による制御が考えられる。本研究は、グルタミン酸作動性シナプスにおける興奮性シナプス形成と維持の基本的な調節機構の解明を目指す。今年度は昨年度に引き続き、哺乳類中枢神経系の主要な興奮性神経伝達物質受容体である、グルタミン酸受容体とその結合蛋白質に関して翻訳後修飾解析を行なった。その結果、パルミトイル化を触媒する一群のパルミトイル・アシルトランスフェラーゼの内、躁鬱病および統合失調にそれぞれ関連するDHHC-5とDHHC-8が、AMPA受容体結合蛋白質GRIP1に会合して、GRIP1のパルミトイル化を亢進し、神経細胞において樹状突起へのGRIP1の輸送を制御する事を見出した。更に、このGRIP1パルミトイル化は、結合するAMPA受容体の輸送を促進していた(Neuron 73, 482-496(2012))。また、大脳皮質興奮性シナプス後膜側に局在し、知的障害と自閉症に関わる精神疾患原因遺伝子Interleukin1-receptor accessory protein-like1(IL1RAPL1)を介した情報伝達系の解析を、・昨年度から継続して行なった。今年度は、全反射顕微鏡を用いて生きた神経細胞におけるAMPA受容体一分子の継時的観察を行ない、ILIRAPLIが下流の細胞内情報伝達系によりAMPA受容体各サブユニットの神経細胞表面への組み込みを制御している事を明らかにした。この制御機構には、IL1RAPL1の細胞外と細胞内ドメインが共に必要であった(Journal of Pharmacological Sciences 118, Supplement 1, 118(2012))。今後、更にIL1RAPL1下流の細胞内情報伝達系に関わる各分子の役割を解析する。今年度は引き続き、興奮性シナプス後膜に局在する受容体である知的障害・自閉症原因遺伝子IL1RAPL1が、興奮性シナプス制御に及ぼす影響の解析を続けた。そして、これまでの研究成果を取りまとめ、IL1RAPL1が下流のMcf2l-RhoA-ROCK

シグナル系を介して、興奮性シナプスの形成とそれに続く成熟・安定化を促進し、興奮性シナプスにおけるグルタミン酸受容体の発現を制御する分子機構を報告した(PLoS One 8, e66254 (2013))。また、シナプスにおいて多くの蛋白質が翻訳後修飾機構により制御される。可逆的な翻訳後修飾の一種であるパルミトイル化を触媒する酵素DHHC8は、統合失調症の関連遺伝子であり、特に神経系で高発現を示す。このパルミトイル・アシルトランスフェラーゼDHHC8がシナプスに局在し、AMPA受容体結合タンパク質PICK1に会合して、PICK1のパルミトイル化を亢進することを新たに見出した。更に、小脳の平行線維-プルキンエ細胞間のシナプスにおいて、DHHC8によるPICK1のパルミトイル化がAMPA受容体の細胞内取り込みを促進し、シナプスに発現するAMPA受容体を減少させ、長期抑圧を誘導していることを明らかにした(J. Neuroscience 33, 15401-15407 (2013))。これは、パルミトイル化依存的なシナプス可塑性の最初の報告であると共に、長期抑圧に重要なパルミトイル化タンパク質を同定した初めての研究である。以上の通り、興奮性シナプスの形成とその機能調節に関する分子機構の解明を行なった。本年度交付申請書に記した研究実施計画に則り、上述の成果を得た。また、関連遺伝子変異導入マウスに関しても、既にキメラマウスを得て、次世代の掛け合わせでノックインマウスを完成する段階にある。25年度が最終年度であるため、記入しない。精神疾患原因遺伝子IL1RAPL1の興奮性シナプス形成と維持における役割の解析は、下流の細胞内情報伝達系に着目して計画通り進める。また、グルタミン酸受容体修飾部位置換ノックインマウスの作製と解析も予定通り進める。
貝殻に記録された情報による水域生起事象の推定方法および環境再生への利用方法の開発

有明海のアサリ、サルボウを対象として成長線間隔と本数を計測する手法を確立した。この手法を利用し、各種の貝殻の成長線を読み取り、成長線スペクトルを作成可能とした。その結果、干出がないと0.60本/日、干出があれば1.5本/日となった。また、14Cを用いて生育年代を推定することができた。さらに、海域での実試験から貝殻の損壊速度は18%/年となったので、ほぼ10年は遡ることができることが判明した。貝殻の成長線による過去の水環境推定法についての研究成果は以下のとおりである。1成長線濃淡スペクトル作成法の確立有明海海域に生育するアサリ、サルボウ(アカガイ)と食用に供されないシオフキを対象として成長線間隔と本数を計測する手法を確立した。この手法を利用し、各種の貝殻の成長線を読み取った。各成長線間隔を個別に読むと誤差が累積する可能性が高いので、外形の長さを計測し、累積成長線間隔を補正する手法を確立した。個体差による成長速度の違いを補正するために無次元化手法を樹立した。これらを使うことにより成長線スペクトルを作成可能とした。2生存した年代の推定方法の樹立1970年代に極大値を示す14Cを用いて生存した年代を推定することを試みた。過去に生存し、死亡日の確定している貝殻を入手し、この検量線を用いて、残部の生息年を推定した。生息域が同じであれば1年単位で死亡年を推定することが可能であることを示しえた。3成長線本数と成長速度の測定方法成長線を読み取ってみると、海象により大きく変化していることが判明し、従来言われていた干満に応じて1日2本の成長線が発生することは、必ずしもそうならないことが明らかになった。そのため、アリザリンに貝を1日浸し成長線の日にちを確定できるようにして貝を網容器に入れて岸壁付近で生育させ、成長速度と成長線の発生を確認することにした。その結果、各個体が一様に成長してはいないが、成長速度が揃った貝が存在することを見出した。4貝殻の溶解の確認貝殻はキチン質で守られているとされていたが、動きの激しい場合にはキチン質が剥離し貝殻が溶解することを明らかにした。また、海底に残存する貝殻にはあまり古いものがないこと、海底に埋没していたものには古いものがることを明らかにした。5以上の結果から、貝殻の外形に傷が少ないものを選択すればこの手法の適用が可能になることを示しえた。
高出力型全固体リチウム二次電池の創製にむけた電極-電解質界面の構築と評価

(1)LiMn_2O_4やLiNiO_2などのリチウム含有遷移金属酸化物を全固体電池の正極として作動させることに成功し、特にLiNi_<1/3>Co_<1/3>Mn_<1/3>O_2はLiCoO_2を超える容量を示す有望な材料であることを明らかにした。充電後に正極-電解質界面抵抗が新たに出現し、この界面抵抗が電荷移動抵抗と界面反応層の抵抗を含んでいることを明らかにした。界面反応層には、正極材料から電解質への遷移金属の拡散が寄与していることも明らかにした。(2)全固体電池における負極活物質の界面抵抗の主要因は、電荷移動抵抗と活物質のバルク抵抗であることを明らかにした。充放電容量の劣化要因として、充放電中の活物質の体積変化が寄与していることを明らかにした。Li_4Ti_5O_<12>は体積変化が小さく、優れたサイクル特性を示し、電極複合体の混合条件や作動条件の最適化によって優れた出力特性を得ることに成功した。またNiSは、高容量と優れたサイクル特性を兼ね備えた優れた特性を示すことを見出した。(3)様々なモルフォロジーを有するα-Fe_2O_3やLi_4Ti_5O_<12>を活物質とし、全固体系に適した活物質のモルフォロジーが考察され、分散性に優れたサイズの小さな粒子が適していることを明らかにした。針状粒子は微粒子状の導電助剤と組み合わせた場合は利用率が低く、ファイバー状の導電助剤と組み合わせることで針状粒子の利用率を大きく改善できることを見出した。(4)本研究で明らかとなった問題点を改善するという観点から、様々な手法を用いて電極-電解質界面の制御を行った。副反応の抑制や接触面積の増加による界面抵抗の低減や、活物質ナノ粒子の高分散化による利用率の向上によって、全固体電池の電気化学的特性が向上することを明らかにした。これらの諸結果は、全固体リチウム二次電池の構築における電極-電解質界面の制御と評価に関して貴重なデータを提供し、高性能電源としてのリチウム二次電池の発展に大きく貢献するところである。
内部モデル制御を利用した片麻痺者の為の車椅子走行補助システムの研究

補助装置のハード及び制御方式についての解析、設計法及び機構面での検討、予備実験を行い以下のような成果を得た。片麻痺者用車椅子の補助装置について、車椅子の補助装置のハード面について以下の成果を得た。(1)路面状況、特に床面の摩擦力の影響に性能が左右されるため、摩擦力が変化する場合の制御方式やゲイン設計のための簡易試験装置を開発した。これによって性能試験や評価、改良や安全の為の方策選定が容易に行えることを可能にし、国際会議(ADCONIP2002)報告にまとめた。(2)基本設計を完了し、H8マイコンによる制御系のプログラムを搭載しプロトタイプを完成させた。これの試験、評価を行い、成果を計測自動制御学会論文集(計測制御とユニバーサルデザイン特集号)にまとめた。制御方式の検討について得られた成果はつぎの3とおりである。(1)IMCとLQ制御の併用系が入力端に加わる外乱を除去するのに有効であることを2リンク機構の軌道制御に応用し、極めて良好な性能を発揮することを理論的、実験的に検討し日本機械学会の論文としてまとめた。(2)IMCと状態フィードバックによるH∞制御の組み合わせも軌道追従に応用でき、この方式の特徴を明らかにした。また一般化安定化補償器とIMCの構成も可能であり、全状態を利用できない場合に良い制御性能を得ることを明らかにし、国際会議(IEEE CCA)に2編の報告及び機械学会の論文1編としてまとめた。(3)IMC-LQ制御の併用系が特定のパラメータ変動に対して、安定性や追従性能についてロバストであることを明らかにし、国内の会議報告としてまとめた。片麻痩者用車椅子の補莇装置について、制御方式についての解析、設計法及び機構面での検討、予備実験を行い以下のような成果を得た。1.制御方式の検討について得られた成果はつぎの3点である。また一般化安定化補償器とIMCの構成も可能であり、全状態を利用できない場合に良い制御性能を得ることを明らかにし、国際会議(IEEE CCA)に2編の報告としてまとめた。2.車椅子の補助装置のハード面について以下の成果を得るとともに課題を明らかにした。(1)基本設計を終了し、H8マイコンによる制御系のプログラムを完了した。今後は電源とともに補助装置にこれを組み込む作業が残された。(2)路面状況、特に床面の摩擦力の影響に性能が左右されるため、摩擦力が変化する場合の制御方式やゲイン設計のための簡易試験装置を開発した。これによって性能試験や評価、改良や安全の為の方策選定が容易に行えることを可能にした。片麻痺者用車椅子の走行補助装置について、制御方式についての解析、設計法及び機構面での検討、実験を行い以下のような成果を得た。(1)IMCとLQ制御の併用系が入力端に加わる外乱を除去するのに有効であることを、車椅子の走行補助装置の制御に応用し、極めて良好な性能を発揮することを理論的、実験的に検討し、計測自動制御学会の論文としてまとめた。内部モデル制御を利用することが、片麻痺者のための車椅子走行補助システムの制御に有効であることを確認し、実用化の目途をつけた。(2)IMCと状態フィードバックによるH∞制御の組み合わせによる制御系設計性能について、メカニカルシステムに応用し、その有効性を確認した。このことを、日本機械学会の論文としてまとめた。

(3)実用化に向け、マイコン制御による車椅子走行補助装置の設計を完了し、H8マイコンによる制御系のプログラムを完成した。さらに、電源装置、マイコン制御装置を車椅子に実装し、片麻痺者の為の車椅子走行補助システムを完成した。このことを、国際会議の報告(1編)と国内の会議報告(2編)にまとめた。(4)路面状況、特に床面の摩擦力の影響に性能が左右されるため、昨年度製作した簡易装置を用いて、摩擦力が変化する場合の制御方式やゲイン設計について実験的な解析、検証を行った。この一部を、国内の会議報告(1編)にまとめた。
プラズマ励起による金魚の異常成長機構の解明

本研究では空気のオゾナイザー放電により生成されたオゾン処理空気を水槽に流し、実際に金魚を飼育して、その成長に及ぼす効果について明らかにした。実験では、(1)オゾン生成部、(2)処理空気の輸送部、(3)水中での成分測定、及び(4)金魚の成長を観察した。(1)ではオゾナオザー放電の発光スペクトルを測定した結果、300400nmの紫外線が強く発光し、原子状酸素の存在が確認された。オゾンの紫外線吸収帯(254nm)以下の紫外線の発光は微量であった。(2)オゾナイザーを通過した空気の成分を調べるために気体の吸光度を測定した結果、254nmを中心に半値幅が約20nmの吸収帯が観測された。これはオゾンによるものであり、その他の窒素酸化物などによる吸収はほとんど観測されなかった。(3)この処理空気を蒸留水に瀑気して水の吸光度を測定した。その結果、波長が230nm以下の領域での吸光度が、瀑気日数と共に上昇していくことが分かった。通常の空気瀑気ではほとんど吸光度の変化は見られなかった。これは重要な知見である。さらに、オゾンと水との反応による過酸化水素の検出をしたところ、オゾン瀑気水に0.013ppm程度のわずかな量が見られた。過酸化水素水中で金魚の飼育を試みたが顕著な成長は見られず、過酸化水素の生体活性度はなかった。また、各種の水中負イオンの分析を行った。金魚を入れたオゾン処理水の硝酸負イオン濃度は空気瀑気水の17%であり、顕著な差異が認められた。水中オゾン濃度は検出限界以下であった。(4)オゾン処理水中の金魚は活発に運動し、餌をよく食べ、成長は空気瀑気通常水の体長で約2倍、体重で約4倍の差が見られた。以上の測定結果から、空気酸素の放電による生成オゾンが水と反応し、イオン濃度等を変化させ、金魚の成長と関連していることが確認された。金魚の生長と水槽へのオゾン供給量及び水質との関係が明らかにするため以下の実験を行った。金魚の成長を比較するために3つの大型水槽を用意し、1つ(A漕)には純粋空気を供給し、他の2つ(B、C漕)にはオゾン濃度を変えた空気のプラズマ処理ガスを供給した。それぞれの水槽には10数匹の金魚を入れ、水温を温度制御し、餌量も食べ残しがないように調節され自動的に定期的に与えられた。また、それぞれの水槽へのガス流量は一定とした。オゾン発生は印加電圧2kV、25kHzの高周波放電オゾナイザーで行った。その結果、(1)電極表面積を変え20ppm(B漕)、100ppm(C漕)のオゾン量に調節し、飼育実験を約6ヶ月連続して行ったところ、およそ1ヶ月でC漕の金魚は全て死滅した。体長はA槽より小さかった。これに対して、B槽ではA槽に比べて平均的に1.52倍の大きさに成長し、活発な動きを示した。(2)A、B槽の水質を詳しく調べた。B槽の溶融オゾン量は検出限界の0.02mg/リットル以下で、オゾンの直接的な影響は無かった。電気伝導度及びCOD(化学的酸素要求量)はB槽の方が多く、硝酸、亜硝酸、燐酸の成分もA漕より多い。B槽には分解有機物が多く検出された。また、菌類の数もB槽が多く、生育環境としての水質に差があることが分かった。以上により、金魚の成長には供給オゾン量に最適値があることが明らかになった。B槽ではオゾンにより金魚の運動量、餌の摂取量が多くなり、生体活性化により短時間に急激に成長したことが考えられる。オゾンによる水中の有機物分解量が増え、何らかの成分が養分としてあるいは成長環境に寄与している可能性が明らかになった。

金魚を入れたオゾン処理水の硝酸負イオン濃度は空気瀑気水の17%であり、顕著な差異が認められた。水中オゾン濃度は検出限界以下であった。(4)オゾン処理水中の金魚は活発に運動し、餌をよく食べ、成長は空気瀑気通常水の体長で約2倍、体重で約4倍の差が見られた。以上の測定結果から、空気酸素の放電による生成オゾンが水と反応し、イオン濃度等を変化させ、金魚の成長と関連していることが確認された。
遺伝子導入マウスをもちいたプリオン病の伝播実験

ヒト型プリオン蛋白の遺伝子導入を行ったマウスは、従来の野生型マウスと比較して100万倍の感度を持つことが明らかになったが、この感受性に関して導入した遺伝子の発現量での比較と、さまざまな症例で比較検討を行った。まず、発現量に関しては、野生型のマウスのプリオン蛋白の発現量に対して0.6倍、1.2倍、2倍、4倍、8倍、16倍とトランスジェニックマウスの系統によってさまざまな発現量を示す系統で比較した。最も感受性の高かったのは、0.6倍と1.2倍という野生型の発現量に相当するトランスジェニックマウスで、2倍、4倍、8倍、16倍と発現量が増すにつれて潜伏期間は延長する傾向にあった。8倍、16倍のマウスでは、260日を経過しても発病しないマウスが存在し、過剰発現によってかえって感受性が低下するという結果となった。一方、プリオン病の症例による検討では、新たにコドン129Met/Metの孤発例のCJD症例2例、コドン129Val/Metの孤発例のCJD症例2例、コドン129Met/Metの硬膜例1例、コドン129Met/Metの硬膜例で英国の新変異型に類似のアミロイド斑を有する症例2例の検討を行った。孤発例では、コドン129Met/Met症例、Val/Metの1例は従来同様150日前後で発病し、コドンVal/Metのもう1例は経過観察中である。硬膜例で古典型のCJDも150日前後で発病しているが、硬膜例の特殊型では、300日を越えても発病が見られていない。硬膜例の中には、孤発例CJDとは異なる一群が病理像だけでなく、感染性の面からも存在することが明らかになった。研究代表者は今年度さらに高い発現を有するトランスジェニック(Tg)・マウスの作製に成功した。マウス・プリオン蛋白遺伝子をクローニングして、自然な発現分布をもつTgマウスの作製を試みた。Tgマウスは、遺伝子導入量に一致して、ヒト・プリオン蛋白の発現量を示し野生型マウスに比べて等倍から20倍までのmRNAの発現を示した。また、プリオン蛋白の発現もWestern blotにて高い発現を確認した。Tgマウスをもちいた組織学的検索にて、正常プリオン蛋白が中枢神経系の神経細胞だけでなく、神経堤由来の交感神経節、末梢神経、副腎髄質、甲状腺C細胞などの一般臓器にもひろく発現していることが明らかになった。また、Tgマウスで明らかになった正常プリオン蛋白の分布は、野生型のマウス及びハムスターでも正常プリオン蛋白が発現していることを同定した。この結果、プリオン蛋白は、一般臓器では発現しているにもかかわらず、異常プリオン蛋白への変換が起こらないことより、中枢神経系の神経細胞と濾胞樹状細胞には細胞特異的なプリオン蛋白の変換に関わる因子が存在することが示唆された。このような結果は、当初予想された成果ではないが、プリオン蛋白の異常化の変換因子を解明する重要な発見である。ヒト・プリオン蛋白を遺伝子導入したマウスは、予定どうりヒトのCJD孤発例及び硬膜移植後CJDの剖検脳をもちいて感染実験を試行中(現在160日経過)であるとともに、Tgマウスはプリオン蛋白遺伝子をノックアウトしたマウスと交配し完全なヒト型マウスを作製中である。また、遺伝子置換法ともちいたヒト型マウスも、今年度ヒト・野生型プリオン蛋白遺伝子に置換したマウスが完成し、Tgマウスとあわせて伝播実験を行う予定である。本研究の主題である感染実験はすべて予定どうり進行している。

研究代表者は、昨年度高い発現を有するトランスジェニック(Tg)マウスを作製し、今年度はこれらの樹立したTgマウスに感染実験を行った。作製したTgマウスはヒト・プリオンに対して高い感受性を示すことが明らかとなった。従来の野生型マウスを使ったヒト・プリオンの感染実験では、600日におよぶ長い潜伏期間の後、20%程度のマウスが発病するという感度の低いものであった。我々の樹立したTgマウスは、孤発例CJDの剖検脳の10%脳乳剤を投与したころ、平均154日の潜伏期間の後100%の動物が発病した。最短の潜伏期間は132日であった。この潜伏期間より、バイオアッセイ法の感度を推定するため、従来のマウス・プリオンを使った感染実験の潜伏期と比較した。10^<-2>希釈が148日、10^<-3>希釈で160日、10^<-7>では280日の潜伏期で発病率が20%というのがマウスを使ったマウス・プリオンの感染実験の結果であった。この結果と比較すると、従来の野生型マウスでのヒト・プリオンの伝播実験は10^<-7>以下の感度であったが、Tgマウスを使うことによって10^<-2>から10^<-3>程度まで感度をあげたことになる。つまり、ヒト・プリオンに対する感受性は100万倍にあがったわけである。また、欧米で開発されたTgマウスと比較しても100倍から1000倍ほど感受性が優れており、今後本研究の主題である、プリオンの少ないと予想される臓器などの感染実験でも十分な感度での検討が可能となった。以上のように、予想をはるかに越える高感受性のマウスモデルの樹立に成功し、本研究は順調に予定通り進行している。ヒト型プリオン蛋白の遺伝子導入を行ったマウスは、従来の野生型マウスと比較して100万倍の感度を持つことが昨年度明らかになったが、今年度はこの感受性に関して導入した遺伝子の発現量での比較と、さまざまな症例で比較検討を行った。まず、発現量に関しては、野生型のマウスのプリオン蛋白の発現量に対して0.6倍、1.2倍、2倍、4倍、8倍、16倍とトランスジェニックマウスの系統によってさまざまな発現量を示す系統で比較した。最も感受性の高かったのは、0.6倍と1.2倍という野生型の発現量に相当するトランスジェニックマウスで、2倍、4倍、8倍、16倍と発現量が増すにつれて潜伏期間は延長する傾向にあった。8倍、16倍のマウスでは、260日を経過しても発病しないマウスが存在し、過剰発現によってかえって感受性が低下するという結果となった。一方、プリオン病の症例による検討では、新たにコドン129Met/Metの孤発例のCJD症例2例、コドン129Val/Metの孤発例のCJD症例2例、コドン129Met/Metの硬膜例1例、コドン129Met/Metの硬膜例で英国の新変異型に類似のアミロイド斑を有する症例2例の検討を行った。孤発例では、コドン129Met/Met症例、Val/Metの1例は従来同様150日前後で発病し、コドンVal/Metのもう1例は経過観察中である。硬膜例で古典型のCJDも150日前後で発病しているが、硬膜例の特殊型では、300日を越えても発病が見られていない。硬膜例の中には、孤発例CJDとは異なる一群が病理像だけでなく、感染性の面からも存在することが明らかになった。
人間-環境系の変化と制御・総合班

「人間-環境系の変化と制御」総合班は、当重点領域研究全体が有機的かつ効率的に運営されるように、すなわち、当研究に参加した研究者389名の研究環境の整備と研究成果の取りまとめを行うことを目的として、運営委員会の開催、研究計画・研究成果報告の発行、ニュースレターの発行、全体シンポジウムの開催、次年度の研究計画の立案、さらに、平成2年度から始まる後期計画の企画立案、大型共通機器の機種選定ならびに効率的な利用体制の確率などの業務を行った。当重点領域研究は3つの小領域に別れて運営されているが、研究の進行状態が評価委員によって常にチェックアンドレビューがなされている。運営委員会は、当研究の全体的責任を負っているが、今年度は、5月、7月、11月、平成元年2月の4回かいさいした。広報活動としては、研究広報No.4、5を8月に、No.6を3月に発行した。さらに、ニュースレターを4冊発行した。全体シンポジウムは、11月30日12月2日東京虎ノ門パストラルで開催した。前期3年の最終年度にあたる次年度では、研究成果の取りまとめをどのように行うかを中心とした議論が行なわれ、通し番号によって整理されている報告書の発行の他、データベース化も検討されている。後期研究計画については、夏季より検討を始めていたが、2月に全体検討班会議を開催し、大体の方向性が確立した。評価委員による評価も全体としての進行状態はおおむね満足とされたが、研究班相互の連携をより強化することによって研究班を超えた成果を出すことが今後の課題となるであろう。本年度購入した備品は、重点領域全体としての大型共通分析機器として運用されるICP-MSが主たるものであったが、その機種選定・検収を行った。他の共通機器を含めて利用の手引を発行し、参加している研究者の利用が一層便利になるよう取り計らった。
臨床現場における人の共感特性と心理的ストレスに関する研究

医療者に生じ得るネガティブな心理的反応を防ぐ姿勢として、「認知的に共感しながらも患者と一定の感情的距離を保つこと」が従来推奨されてきた。しかし近年、医療者の感情的共感性がもたらすポジティブな効果が報告され、共感性を高める教育的介入が積極的に行われている。一方、我々の先行研究において、自己志向的な感情的共感特性がネガティブな心理的反応の脆弱因子として抽出された。このような脆弱傾向の強い医療者に対し、単に共感性を高めることを求めるアプローチだけでは片手落ちといえる。本研究は、医療者の共感特性と心理的反応との関係を縦断的に調査し、脆弱因子を持つ医療者への対策を検討するための、臨床疫学研究である。
欠陥分類機能を有する3次元高速・高精度イメージングシステムの開発

超音波を用いて構造部材内に存在する局所的欠陥群の3次元形状・大きさ・分布形態を,高精度かつ高速にイメージングする3次元逆散乱解析法を構築するために,本年度は以下の事柄について検討を行った.1.3次元逆散乱解析法の開発既に開発済みである2次元逆散乱解析法の原理を拡張して,3次元欠陥像の再構成のための線形化逆散乱解析アルゴリズムを定式化し,次の二つのイメージング手法を整備した.一つは欠陥内部を再構成する3次元ボルン逆解析であり,もう一つは欠陥境界を再構成するキルヒホフ逆解析である.本年度は境界要素法を用いた動弾性解析により欠陥像の再構成シミュレーションを行い,両逆解析の欠陥再生能を検証した.得られたイメージング像は3-Dグラフィック化され,欠陥諸量を空間的に把握することが可能である.2.高速逆散乱解析法欠陥による散乱波データを解析してリアルタイムに再構成像を提示するために,逆散乱解析法の高速化を試みた.欠陥からの散乱振幅データを像空間に変換する過程に,画像処理の原理を応用した3次元高速フーリエ変換(3D-FFT)を活用することで,欠陥像の高速イメージングが可能となった.3.超音波計測系のモデル化次年度の超音波計測実験における準備として,計測装置による超音波送・受信システムの設計に関する基礎的検討を行った.実際の超音波計測では,欠陥に対して超音波が適切に送信されるように探触子の大きさや設置位置等を調整する必要がある.ここでは超音波伝播経路を明らかにするために,線形システム論に基づいて超音波送受信系をモデル化し,超音波伝播・散乱シミュレーションを行った.線形化逆散乱解析では,欠陥に対して十分広いビーム幅が必要であることが検証されており,この条件を満足するためには欠陥と探触子の距離を大きく設定することが重要であることを示した.超音波を用いて構造部材内に存在する局所的欠陥群の3次元形状・大きさ・分布形態を,高精度かつ高速にイメージングする3次元逆散乱解析法を構築するために,本年度は以下の事柄について検討を行った.1.3次元逆散乱解析法の開発既に開発済みである2次元逆散乱解析法の原理を拡張して,3次元欠陥像の再構成のための線形化逆散乱解析アルゴリズムを定式化し,次の二つのイメージング手法を整備した.一つは欠陥内部を再構成する3次元ボルン逆解析であり,もう一つは欠陥境界を再構成するキルヒホフ逆解析である.本年度は境界要素法を用いた動弾性解析により欠陥像の再構成シミュレーションを行い,両逆解析の欠陥再生能を検証した.得られたイメージング像は3-Dグラフィック化され,欠陥諸量を空間的に把握することが可能である.2.高速逆散乱解析法欠陥による散乱波データを解析してリアルタイムに再構成像を提示するために,逆散乱解析法の高速化を試みた.欠陥からの散乱振幅データを像空間に変換する過程に,画像処理の原理を応用した3次元高速フーリエ変換(3D-FFT)を活用することで,欠陥像の高速イメージングが可能となった.3.超音波計測系のモデル化次年度の超音波計測実験における準備として,計測装置による超音波送・受信システムの設計に関する基礎的検討を行った.実際の超音波計測では,欠陥に対して超音波が適切に送信されるように探触子の大きさや設置位置等を調整する必要がある.ここでは超音波伝播経路を明らかにするために,線形システム論に基づいて超音波送受信系をモデル化し,超音波伝播・散乱シミュレーションを行った.線形化逆散乱解析では,欠陥に対して十分広いビーム幅が必要であることが検証されており,この条件を満足するためには欠陥と探触子の距離を大きく設定することが重要であることを示した.
臨床応用可能な抗がん剤耐性マーカーの探索とその克服

本年度の我々の研究実績は以下の通りである。(1)MDR遺伝子の発現が抗がん剤のみならず、発がん剤、熱処理、血清除去などのストレスによって誘導されるSOS遺伝子であることを見出した。その誘導に関与するDNA結合蛋白の同定を進めている。その結果、正と負の制御因子Mdr-NF1とMdr-NF-2の存在を明らかにした。(2)免疫抑制剤であるFK506やサイクロスポリンの多剤耐性克服効果及びエトポシドの作用増強を見出している。(3)P-糖蛋白質に関して、基質によって相互作用が異なる新しいモデルを提示した。さらにその薬剤認識構造やATP結合ドメイン構造と機能を明らかにして、阻害剤検索を進め耐性克服の新しい方法を考案しつつある。(4)シスプラチン耐性に関連して新たに細胞内蓄積が低下したヒトがん細胞株を樹立した。これらの耐性株においてATP依存性のシスプラチンの細胞外放出が促進していた。関連する膜蛋白質及び遺伝子のクローニングを現在進めている。(5)5-FU耐性に関連してヒト胃癌や結腸癌細胞及びマウスL1210細胞から樹立した耐性株においてチミジン合成酵素及びシハイドロ葉酸還元酵素などの遺伝子の増幅がみられた。さらに核酸関連酵素、膜輸送と耐性との関連性を調べ、さらにロイコポリンやメトトレキセートなどとの併用による効果を検索しつつある。さらにAra-C耐性のT細胞株をヒトレトロウイルスHIV-1の感染より樹立することができた。(6)カンプトテシン、m-AMSAまたエトポシドなどに対する耐性株を樹立した。DNAトポイソメラーゼIとIIの発現及びその構造変異との関連性を明らかにしつつある。さらに新しいタイプのトポイソメラーゼII阻害剤ICRF-193耐性株を樹立しその新しい変異部位を明らかにしつつある。(7)ヒト肺小細胞癌細胞からタキソール及びビンデシン耐性株を樹立した。MDR遺伝子とは異なるチュブリンのアセチル化および異性体の出現がみられ、新しい耐性マーカーとして検討を現在進めている。(8)ヒトレストロウイルスHIV-1の感染によるヒトT細胞白血病細胞株はシチジン・デアミナーゼの亢進とAra-C耐性の獲得がみられた。