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銀ナノ微粒子を用いた抗菌効果を有する軟質リライン材の新規開発

銀ナノ微粒子を軟質リライン材に配合することは、非常に困難かつリライン材の表層に存在する銀ナノ微粒子のみが抗菌効果を示し、非効率的であることがわかり、リライン材表層への銀ナノ微粒子のコーティングを行うという方針に切り替えた。現在、軟質リライン材表面に銀ナノ微粒子を担持することが可能であることが判明した段階である。本研究は、シリコーン系軟質リライン材に対し銀ナノ微粒子を応用し、その抗菌効果を調べることを目的とする。既存の軟質リライン材の性質の評価は重要であり、義歯床用金属への接着強さ、動的粘弾性について熱負荷試験前後の評価を行った。また、銀ナノ微粒子を軟質リライン材に担持加工しその抗菌効果を評価した。結果は、軟質リライン材は長期使用において接着強さ、動的粘弾性はほぼ維持される可能性が示唆された。銀ナノ微粒子の抗菌効果を発揮する濃度、粒子径の決定にはまだ至っていないが、今後も研究を継続し、有効な銀ナノ微粒子の条件を決定し、接着強さ、動的粘弾性への影響を今回得られた結果と比較検討していく予定である。義歯床用材料と軟質リライン材との接着強さの測定までは行った。今後は軟質リライン材と銀ナノ微粒子の配合、試作リライン材と既存の軟質リライン材とのカンジダ菌に対する抗菌性の比較検討を優先的に行う。カンジダ培養については、経験のある大学院生と連携し、実験を進めていく。新しく登場した軟質リライン材と義歯床用金属との接着強さの測定は行った。今後は軟質リライン材と銀ナノ微粒子の配合率の確認、試作リライン材と既存の軟質リライン材とのカンジダ菌に対する抗菌性の比較検討、義歯床用材料に対する接着強さと接着耐久性の比較検討を行っていく。歯科補綴学カンジダ菌の実験関連の消耗品の購入予算として計上した分の購入に至っていないため。カンジダ菌の実験関連の消耗品の購入予算として計上した分の購入に至っていないため。カンジダ菌への抗菌性の確認実験の関連の消耗品の購入予算として計上予定。カンジダ菌への抗菌性の確認実験関連の消耗品の購入予算として計上予定。
戦災樹木の永続的保全手法の構築に関する研究

本研究は、第二次世界大戦時に米軍の爆撃により損傷を受けながら現在もその損傷を残して生き続けている戦災樹木を、「生きている戦争記憶遺産」として保全活用していく方策について考察している。初年度の2018年度には、東京大空襲により被災した東京23区全域における残存状況のより詳細なデータを実地調査と文献調査により収集し、東京大空襲と戦災樹木の関係性について考察した。また東京での調査と併せて、地方戦災都市である北陸地方の福井市、四国地方の高松市において現地調査を行った。第二次世界大戦における米軍の爆撃は全国に及んでいたため被災都市は数多く存在するが、北海道、東北、関東、北陸といった地方ブロックごとに2万戸以上の住宅が焼失したことを基準として調査都市を選定した。この結果、地域により戦災樹木の残存状況が異なることが明らかとなった。さらに戦災樹木の存在を認識している所有者や行政関係者などは、戦災樹木の歴史的価値を理解しているものの、適切な保全方法や有効な活用方法を見いだせていないことが明らかとなった。この他に、樹木診断機器を用いた調査により戦災樹木の内部状態の視覚化に取り掛かった。診断に用いることのできる機器の候補が複数挙げられたため、戦災樹木の典型的な特徴を有した樹木を対象に機器の選定を試みた。この結果、戦災樹木の平均的幹周や損傷状態を考慮した上での適した機器が決定した。予算的制限から、診断できた本数は十分であるとはいえないため、来年度には対象本数を増やしていきたいと考えている。東京23区および地方都市における現地調査は、概ね当初の計画通りに進んでいる。これまで継続してきた戦災都市での調査の積み重ねにより、調査方法が確立されてきたことが大きいと考える。複数の都市における調査が進んだことで、対象地ごとに抱える課題とどの都市においても共通して抱えている課題の両方が明らかとなったことは大きな収穫である。来年度の研究により、それらの解決方法を模索していく。樹木診断機器を用いた調査では、機器の選定と診断に着手することができた。健全な樹木と異なり、すでに損傷を有している戦災樹木の、外観だけでなく内部まで診断を行いそれらのデータを視覚化することで、専門的な知識を有しない所有者や行政担当者などであっても戦災樹木の現状を正確に把握して保全活用していくためへの一歩となると考えられる。引き続き戦災都市での調査を進めていくが、戦争体験者の高齢化によりヒアリングによる情報収集がますます困難になっていくため、迅速な対応が必要であると考えている。また、戦災樹木独自の診断基準を確立させるために、樹木診断機器による診断事例を増やしていく。しかしながら診断に係る費用が高額であることや1本あたりの計測時間が想定よりも長くかかるため、人的・予算的な制限を確認し、全体の枠組みを整理した上で進めていく計画である。
共有結合性単結晶の高温塑性変形機構の解明による革新的X線集光・分光結晶の創生

シリコンやゲルマニウム単結晶の薄板は,簡単に割れてしまうために大きく変形させることができないとされてきた。本研究では、これらの材料が融ける温度の近傍で型成型できる現象を用いて、様々な可能性を秘めた革新的X線集光・分光ミラーへの応用を試みた。これにより、X線の使用効率を2ケタ向上させるようなX線の点集光レンズ、極めて短時間のうちに高精度な元素・状態解析が可能となるような分光結晶を開発した。本研究では,高温加圧加工法による共有結合性単結晶の高温塑性変形機構を材料学的・応力解析的見地から解明し,さまざまな可能性を秘めた革新的X線集光・分光ミラーへの応用を試みることを目的として研究を進め,平成21年度は以下の成果を得た.大変形Johansson型点集光結晶の作製および光学特性の実証:加工後の結晶表面の問題がこれまでの研究から解決されてきたことにより,X線点集光素子の開発を前倒しして進めた.Ge(333)回折光を点集光させるため,加工後の結晶表面が球面(曲率半径:R),かつ,その結晶の内部においては結晶格子面の曲率半径がJohansson型集光方向に対しては2R,それとは垂直な方向である点集光方向においてはRとなる結晶への加工を試みた.本研究ではR=300mmとし,通常の弾性変形を用いた手法では極めて困難な大変形である.これを実現するために,高温加圧加工前の板厚0.75mmのGe(111)ウエハをR=600mmで凹円筒状に研磨し,それをR=300mm凸球面に沿うような形で高温加圧加工を行った.温度および加工速度・印加荷重を変化させ,最適条件を導いた結果,表面に局所変形等を示さない点集光素子を得ることに成功した.得られた素子についてX線による格子面曲率評価および点集光評価を行ったところ,(i)結晶内部での格子面曲率比が設計どおりの1:2となっていること,(ii)結晶位置でφ16mmの回折ビームが焦点位置では半値幅で0.4mm,すなわち面積比で1/1000以下にまで集光できること等が実証された.本成果により,本素子を回折集光結晶として用いることで,実験室レベルの装置でも,出力を上げることなく強力なX線を得ることが可能となり,X線使用効率を飛躍的にあげることが可能となる.本研究では,高温加圧加工法による共有結合性単結晶の高温塑性変形機構を材料学的・応力解析的見地から解明し,さまざまな可能性を秘めた革新的X線集光・分光ミラーへの応用を試みることを目的として研究を進め,平成22年度は以下の成果を得た.非走査・波長分散型X線分光分析を可能とする分光結晶の開発:特性・蛍光X線分光分析は,試料に含有される元素の同定・分布評価,化学的状態の把握等,現在の材料研究・開発現場で広く用いられている.平板分光結晶を用いた波長分散型分光分析は,エネルギー分解能が優れる一方で,精密な駆動系と極めて長い測定時間を要した.本研究では,試料からの特性X線を,試料に面直に配置したCCD検出面の異なる位置に波長毎に集光させうる非走査型分光結晶を開発した.具体的には,(1)Ge(110)基板を用いて,Bragg角1825゚(Ni,Cu,Zn,Ge,Gaに相当)の蛍光X線を,結晶の曲率半径が2850mmで連続的に変化し,その曲率円自体も連続的に傾いていくという曲率傾斜形状を新たに設計した.(2)高温加圧加工法を用い,Geの融点近傍温度にて結晶性を維持したまま設計形状への変形を行った結果,複雑形状においても設計どおりの形状へと基板を変形させることに成功した.(3)合金試料(上記5元素含有)にX線を照射,点光源として放出される蛍光X線を,試料に対して面直に配置したX線CCDを用いて評価した結果,波長毎の分光・集光を示しており,各元素のK_<α1>・K_<α2>線も明瞭に分離されていた.エネルギー分解能は914eVと評価され,平板結晶を用いた通常の波長分散方式と遜色ない結果を得た.これにより,当初目標であった「検出器上への波長毎の厳密な集光というコンセプトの実証」は達成された.また,本結果はCCDを用いたリアルタイムでの分光分析の可能性を示すとともに,特性X線の結像点を任意に制御可能であることを示すものである.
溶液内化学過程に伴う三次元溶媒構造のダイナミクス

本年度は、イオン液体[bmim][PF6]中におけるN,N-ジエチルアミノ-3-フラボノール(DEAHF)の励起状態分子内プロトン移動反応に取り組んだ。本反応は励起波長によってプロトン移動反応の収率が変化することが報告されており、これは、イオン液体中の不均一構造によって異なる溶媒和環境に置かれた分子を選択的に励起している為と考えられている。イオン液体の不均一構造が溶媒和ダイナミクスや反応ダイナミクスにどのような影響を及ぼすかを分子レベルで明らかにすることは、イオン液体の溶媒和の性質の理解のみならず、溶媒和環境の調整による反応制御の可能性にも繋がり、非常に意義深いと言える。イオン液体中の励起状態反応を扱う為に、TDDFT法を組み合わせたRISM-SCF-SEDD法を用いた。通常のRISM法においては、溶媒分子の分子構造を固定している為、イオン液体のアルキル鎖の構造揺らぎを考慮できないという問題があった。そこで、溶媒分子の分子内構造揺らぎを分布関数という形で記述するflexible-RISM法を援用することで、構造揺らぎの自由エネルギーへの影響を考慮し、一般的なイオン液体中の反応を扱う為の枠組みを構築した。吸収・発光エネルギーを求めたところ、定常分光による実験値を0.21eVの精度で再現した。電子移動反応やプロトン移動反応などの超高速反応において、溶媒和の揺らぎが反応素過程に大きな影響を及ぼすことが知られている。そこで、励起後の溶媒和の緩和を考慮した自由エネルギー曲面を求め、プロトン移動反応過程が溶媒和の緩和と比較して充分速く進行するという仮定の下で解析を行ったところ、励起直後は溶媒和の緩和が起きていない為にプロトン移動反応は容易に進行するが、励起状態で溶媒和が平衡状態に達すると、反応障壁が大きくなりプロトン移動は起こりにくくなることが明らかになった。溶媒和の揺らぎを考慮した自由エネルギー曲線を求める手法を確立したことから、電子移動反応やプロトン移動反応において生じる溶媒和ダイナミクスを記述することが可能になり、それはイオン液体のような複雑な溶媒における励起状態反応に対しても有効であることが確認出来た。この手法においては、溶媒和構造を一次元で表した動径分布関数が得られる為に、動径分布関数から三次元溶媒和構造を再構築する手法を用いることで三次元溶媒和構造のダイナミクスについての情報を得ることが可能である。以上のことから、研究の目的であった三次元溶媒和構造のダイナミクスを記述する手法の確立は達成され、計画はおおむね順調に進展しているものと評価出来る。現在の枠組みでは、プロトン移動反応のような結合の組み換えが起こる場合、反応座標と溶媒和座標が結合しないとの仮定をおいている。よって、反応ダイナミクスと溶媒和ダイナミクスの関係を明らかにする為には、溶液内反応の時間発展を追う必要があると考えられる。そこで、Aonoらの溶液内反応空間ハミルトニアンに基づくシミュレーションを行い、DEAHFの励起状態分子内プロトン移動反応の時間発展を計算する予定である。励起波長依存性は溶媒和座標に対しての初期座標の依存性として表されると考えられ、励起波長依存性を再現し、その反応と溶媒和の過程を詳細に解析することで、DEAHF分子の励起波長依存性と反応ダイナミクスの関係を解明することが期待出来る。イオン液体は常温で液体となる溶融塩であり、構成分子間の強いCoulomb相互作用と液体構造の不均一性の為に、分子性液体と比較して緩和時間が長く、電荷移動やプロトン移動などの超高速反応素過程において特異な溶媒和ダイナミクスを示すことが知られている。従来の有機溶媒には無い特質から応用科学の様々な分野での展開が図られているが、物理化学の研究対象としても非常に興味深い。一方で、イオン液体の緩和時間の長さは、分子シミュレーションにおいて充分な統計平均を得るには膨大な計算コストを要するなど、理論的な扱いを困難にしている。この為、第一原理電子状態計算に基づき化学反応を扱った例は皆無であり、溶媒和ダイナミクスについても理論的な知見は殆ど得られていない。そこで、筆者は平衡統計力学に基づく解析的手法であるRISM-SCF法に着目し、統計平均の問題を克服して化学反応を扱う手法を確立した。この手法はimidazole系イオン液体中のDiels-Alder反応及びS_N2反応に適用され、溶媒効果による生成物の選択性や活性障壁の傾向を準定量的に再現することに成功している。これらは、イオン液体中の化学反応を第一原理的に検討した初めての研究である。また、得られた溶媒和構造の解析から、イオン液体の極性は主にCoulomb相互作用と相互作用に関与する分子数とのバランスによって決まることが明らかにした。また、イオン液体と特徴付ける要因の一つである側鎖のエントロピーを考慮するために、分子内構造揺らぎを含めたRISM法を多成分系に拡張し、溶液内における側鎖のコンフォーメーションの挙動を明らかにしている。この拡張により、イオン液体のみならず、一般的な液体中の化学反応を扱うことが可能になっている。イオン液体は構成分子間のCoulomb相互作用と液体構造の不均一性の為に、分子性液体と比較して特異な溶媒和ダイナミクスを示すことが知られている。しかし、統計平均の問題から、第一原理電子状態計算に基づき化学反応を扱った例は皆無であった。筆者は平衡統計力学に基づくRISM-SCF法を用いて化学反応を扱う手法を確立した。

通常のRISM-SCF法は溶媒分子の構造を固定しているため、側鎖の短いイオン液体へ応用範囲は限られていたが、分子内構造揺らぎを含めたRISM法を多成分系に拡張することで、一般的な液体中の化学反応を扱うことを可能にした。この手法を、butyl側鎖を持ったimidazoleイオン液体である[bmim][X](X=Cl,Br,or I)に適用した。構造揺らぎを含めたRISM法から、butyl側鎖のコンフォーメーションの挙動を調べた結果、2つのtrans配座が存在するTT体の存在比が、ハロゲンアニオンのサイズが大きくなるに従って増大した。これは、実験で観測されるラマン強度の傾向と一致している。TT対存在比の数密度依存性の解析により、ハロゲンアニオンのサイズの増大に伴い、イオン液体の数密度が減少するためであることが明らかになった。また、RISM-SCF法によって電子状態の観点からラマン強度を検討した結果、ラマン強度非の変化はTT体の存在比と、イオン液体の溶媒効果の差異が複合的に起因していることが示された。以上はいずれも一次元溶媒構造に基づく手法であるが、三次元溶媒和構造を直接求めることが出来る3D-RISM-KH法を用いて、アスファルトのモデル分子であるPBP二量体のπ-πスタッキングにおいて、微量の水が果たす役割を検討した。スタッキングに沿った自由エネルギー曲線を求めたところ、微量の水により、PBPの凝集によって得られる安定化エネルギーが増大した。三次元溶媒和構造の解析から、これはPBPの窒素が水分子との水素結合によって繋がれる為であることを明らかにした。本年度は、イオン液体[bmim][PF6]中におけるN,N-ジエチルアミノ-3-フラボノール(DEAHF)の励起状態分子内プロトン移動反応に取り組んだ。本反応は励起波長によってプロトン移動反応の収率が変化することが報告されており、これは、イオン液体中の不均一構造によって異なる溶媒和環境に置かれた分子を選択的に励起している為と考えられている。イオン液体の不均一構造が溶媒和ダイナミクスや反応ダイナミクスにどのような影響を及ぼすかを分子レベルで明らかにすることは、イオン液体の溶媒和の性質の理解のみならず、溶媒和環境の調整による反応制御の可能性にも繋がり、非常に意義深いと言える。イオン液体中の励起状態反応を扱う為に、TDDFT法を組み合わせたRISM-SCF-SEDD法を用いた。通常のRISM法においては、溶媒分子の分子構造を固定している為、イオン液体のアルキル鎖の構造揺らぎを考慮できないという問題があった。そこで、溶媒分子の分子内構造揺らぎを分布関数という形で記述するflexible-RISM法を援用することで、構造揺らぎの自由エネルギーへの影響を考慮し、一般的なイオン液体中の反応を扱う為の枠組みを構築した。吸収・発光エネルギーを求めたところ、定常分光による実験値を0.21eVの精度で再現した。電子移動反応やプロトン移動反応などの超高速反応において、溶媒和の揺らぎが反応素過程に大きな影響を及ぼすことが知られている。
タンパク質の局所構造情報を利用したab initio立体構造・機能予測手法の開発

本研究では、昨年度に引き続き、構造データベースから抽出した局所構造情報に基づく、構造既知のタンパク質とホモロジーがない場合にも適用可能なab initio構造予測の手法およびシステムを開発する。本年度は、予測精度のさらなる向上を目指し、全体構造を評価する統計ポテンシャルの検討を行うとともに、得られた全体構造に対してクラスタリングを適用して予測構造を絞り込む手法を開発した。その結果、数十残基程度の小さなタンパク質で、ネイティブ構造とのRMSDが数Åの精度の良い予測結果を得ることができた。手法の改良については、部分配列がとり得る局所構造の効果的な抽出が予測精度の向上に不可欠であるとの判断により、各部分配列と類似性の高い配列の中心の残基がとる主鎖二面角の分布を構造データベース(PDB)の情報をもとに解析し、より高い確率でネイティブ構造の二面角付近をサンプリングできるような二面角の確率分布の生成を行った。類似性の尺度として、アミノ酸どうしの配列類似度と二次構造の類似度の両方を考慮する方式を開発した。配列類似度には、BLOSUMとHSSPによるマルチプルアライメントを組み合わせた指標を使用し、二次構造の類似度については、PHIPREDによる予測結果との比較結果を用いた。その結果、配列類似度と二次構造の類似度を同程度に考慮した方式がネイティブに近い構造を抽出できるが、その両者の最適な重み付けは、タンパク質によってかなり違いがあるという結論を得た。全体構造の評価については、残基間距離、ある残基の周囲に存在する残基数、回転半径など、昨年度までに取り入れた統計ポテンシャルに加えて、二次構造パッキングのポテンシャルを導入することにより、βシートの予測精度を大幅に向上させることができた。
上皮成長因子受容体阻害薬のサーファクタント分泌抑制効果による肺癌個別化治療の構築

上皮増殖因子受容体(EGFR)チロシンキナーゼ阻害薬は非小細胞肺癌の患者の一部に劇的な効果を有する。EGFRチロシンキナーゼ阻害薬の効果を予測する非侵襲的方法が臨床において必要とされている。サーファクタント蛋白の産生はEGFRからのシグナルによって調整されていると報告されている。今回の研究では、腫瘍中EGFR遺伝子変異と治療前の血清サーファクタント蛋白D高値が、EGFRチロシンキナーゼ阻害薬の効果を予測できる可能性が示唆された。EGFRチロシンキナーゼ阻害薬は肺非小細胞肺癌の新規分子標的薬である。女性、非喫煙者、腺癌に奏効例が多く、EGF受容体遺伝子変異が効果予測因子の有力な候補として考えられている。しかしながら、EGF受容体遺伝子変異だけでは必ずしも効果予測が確実ではない。一方、肺癌マウスモデルにおいては、肺腺癌細胞からSP-Dが産生され、血中SP-Dレベルと腫瘍の進展との関連が報告され、EGFシグナルによってSurfactant蛋白の産生が調整されている。以上により、EGFRチロシンキナーゼ阻害薬のSP-D産生・分泌の抑制効果が、肺癌細胞の治療標的となり、血中のSP-DがEGFRチロシンキナーゼ阻害薬の効果予測因子となるかどうかの可能性について検証を行った。申請者は今年度、肺癌患者では血中SP-D高値例にEGFRチロシンキナーゼ阻害薬の奏効例が多く、治療によって血中SP-Dが低下することを見いだした。また、無増悪生存期間の単変量解析にて、腺癌、血中SP-D高値、血中SP-D減少の3因子が有意な予後因子となっていた。無増悪生存期間の多変量解析でも、腺癌(ハザード比0.124、95%信頼区間0.030-0.511)、血中SP-D高値(ハザード比0.555、95%信頼区間0.309-0.996)、血中SP-D減少(ハザード比0.281、95%信頼区間0.126-0.626)は独立した予後因子であった。現在、EGFRチロシンキナーゼ阻害薬の効果について、EGF受容体遺伝子変異と血中SP-Dとの関連を調査しているが、EGF受容体遺伝子変異とEGFRチロシンキナーゼ阻害薬の効果は従来からの報告のように関連が認められており、さらに血中SP-Dとの関連を解析中である。申請者は肺癌患者では血中SP-D高値例にEGFRチロシンキナーゼ阻害薬の奏効例が多く、治療効果に相関して血中SP-Dが低下することを見いだした。また、無増悪生存期間の単変量解析にて、腺癌、血中SP-D高値、非喫煙歴の3因子が有意な予後因子となっていた。無増悪生存期間の多変量解析でも、腺癌(ハザード比0.102、95%信頼区間0.031-0.334)、血中SP-Dの10ng/mL毎の上昇(ハザード比0.939、95%信頼区間0.892-0.989)は独立した予後因子であった。EGFRチロシンキナーゼ阻害薬の効果について、EGF受容体遺伝子変異と血中SP-Dとの関連を調査した結果、EGF受容体遺伝子変異(Exon19欠失and/or L858R)とEGFRチロシンキナーゼ阻害薬の効果は従来からの報告のように関連が認められており、さらにEGF受容体遺伝子変異陽性例が陰性例と比べて、血中SP-Dが高値であった(p=0.0101)。一方、類似物質の血清SP-AはEGFRチロシンキナーゼ阻害薬の奏効や予後との関連は見いだせなかった。以上の結果より、血清SP-DがEGFRチロシンキナーゼ阻害薬の効果を予測するサロゲート・マーカーとなる可能性が示唆された。EGF受容体チロシンキナーゼ阻害薬は肺非小細胞肺癌の新規分子標的薬である。EGF受容体遺伝子変異が効果予測因子の有力な候補として考えられている。

しかしながら、EGF受容体遺伝子変異だけでは必ずしも効果予測が確実ではない。一方、肺癌マウスモデルにおいては、肺腺癌細胞からSP-Dが産生され、血中SP-Dレベルと腫瘍の進展との関連が報告され、EGFシグナルによってSurfactant蛋白の産生が調整されている。以上により、EGF受容体チロシンキナーゼ阻害薬のSP-D産生・分泌の抑制効果が、肺癌細胞の標的となっており、血中のSP-DがEGF受容体チロシンキナーゼ阻害薬の効果予測因子となるかどうかの可能性について検証を行った。申請者は今年度、肺癌患者では血中SP-D高値例にEGFRチロシンキナーゼ阻害薬の奏効例が多く、治療によって血中SP-Dが低下することを見いだした。また、無増悪生存期間の単変量解析にて、腺癌、血中SP-D高値の2因子が有意な効果予測因子となっていた。無増悪生存期間の多変量解析でも、腺癌(ハザード比0.102、95%信頼区間0.031-0.334)、血中SP-D 10ng/mL高値(ハザード比0.939、95%信頼区間0.892-0.989)は独立した予後因子であった。さらに,EGF受容体遺伝子変異例の血中SP-D中央値は76.1ng/mL、EGF受容体遺伝子野生例の血中SP-D中央値は41.3ng/mLと比較して有意に高値であった。EGF受容体遺伝子変異によって血中SP-Dを産生しやすい性格を有し、EGF受容体遺伝子変異のサロゲートマーカーとして血中SP-Dが利用できる可能性が示唆された。
人パルボウィルスB19(HPV B19)のin vitroにおける増殖法の開発

人パルボウィルスB19(HPV B19)による造血抑制機序の研究や特異抗体の検索にはHPV B19抗原が必要である。諸外国では無形成発作を生じた先天性溶血性貧血患者の血清から精製されているが、本邦では先天性溶血性貧血が少ないこともあり入手が困難である。本研究ではHPV B19の赤芽球系細胞における増殖様式を明らかにし、種々の研究に必要なHPV B19を確保することを目的にin vitroでHPV B19を増殖させる方法の開発を試みた。(1)HPV B19による赤芽球への感染実験:エリスロポイエチンに反応性を有する7-monosomy骨髄増殖症候群の赤芽球過形成期の骨髄細胞を用いて、HPV B19のin vitroでの感染実験を施行した。エリスロポイエチンを添加しない培養条件ではHPV B19のreplicationはほとんど認められなかったが、エリスロポイエチン存在下では著明な増殖が認められた。また、感染後の赤芽球はgiant pronormoblast様でありin vitroにおけるHPV B19感染赤芽球に類似していた。(2)HPV B19感染赤芽球の電顕的観察:エリスロポイエチンの存在下に培養した赤芽球および赤芽球コロニ-の電顕的観察を行い、in vivoにおけるHPV B19感染赤芽球と同様の所見が得られた。しかし、HPV B19粒子と考えられる所見は認められなかった。(3)培養上清中のHPV B19定量:培養上清中に認められるHPV B19量は、感染に用いたHPV B19量により異なっていた。濃厚感染では培養上清中に認められるHPV B19量は減少する傾向が認められた。今回の検討では培養条件により培養上清中に認められるHPV B19量は著明に異なることが明らかとなった。HPV B19の抗体検索などに必要とされる量のHPV B19を得るには最適な培養条件を明らかにする必要があると考えられる。
利益制御過程における報告コストと税コストの裁量的調整に関する理論的・実証的研究

1.財務報告会計と課税所得計算の制度的関係の国際比較企業集団の次元では連結財務諸表制度と連結納税制度の分離・独立が観察されるのに対して、個別企業の次元では、なお(1)財務報告会計と課税所得計算の分離(英国、米国、アイルランド、デンマーク、オランダ等)と(2)課税所得計算の財務報告会計への依存(ドイツ、フランス、オーストリア、スウェーデン、日本等)の2種類の関係が並存していることがわかった。しかしながら、上記1類型(2)に分類される国はもちろん、類型(1)に分類される国であっても、実際には財務報告会計と課税所得計算が一致する傾向がみられ、その結果、税務上の配慮が財務報告会計に介入する可能性のあることが観察された。2.わが国における確定決算主義の内容の検討「確定決算主義」の内容を(1)課税所得計算の財務報告会計に対する制度上の依存、(2)確定決算経理要件、(3)会計基準の補完の3つに分け、さらに(1)を(i)手続上の依存と(ii)具体的処理と判断の準用の2つに細分して理解すべきであることを強調した。3.中小企業における財務報告と課税所得計算の相対的重要性中小企業では、一般的には財務報告よりも課税所得計算が優先されるものの、規模が大きい企業と公開予定の企業では課税所得計算よりも財務報告を重視する傾向のあることがわかった。4.わが国における財務報告会計と課税所得計算の制度的関係の機能に関するモデル分析上記2での検討を受けて、わが国における財務報告会計と課税所得計算の制度的関係をモデル化し、財務報告コスト削減動機と税金コスト削減動機が対立する状況を特定し、そこでの対立調整過程が財務報告会計と課税所得計算の両方の裁量的利益制御を抑止する機能があることを示した。本年度は、次の3点について研究を実施した。(1)財務報告コストと税コストのトレードオフに関連する文献のサーベイサーベイでは、この問題に関連する現段階における未解明問題と実証分析の方法論を調査した。その結果、データベースに基づく実証研究においては、限界税率推定の精緻化と、財務報告コストと税コストのトレードオフ状態の識別が重要な課題となっていることを認識した。限界税率推定の精緻化に関しては、わが国では将来予測利益情報が入手可能であることから、諸外国において定着している推定方法をより精緻化できる可能性があるので、現在、その手法を検討中である。また、財務報告コストと税コストのトレードオフ状態の識別に関しては、現在この研究の先進国である米国で蓄積されている実証研究では、真のトレードオフ状態を充分に識別できていないことを発見した。サンプル選択方法を工夫することによってこの問題を回避できることがわかったので、この方法に基づいて実証分析を実施する準備を現在進めている。さらに、本研究の延長線上に、税制が税コストの資本化を通じて株価に及ぼす影響を解明することも、今後重要な課題となることを認識した。(2)税コスト発生状況の国際比較会社と株主の二重課税を排除するシステムの1つとして代表的なオーストラリアのインピュテーション・システムの内容を調査し、国別の税制と税コストの発生状況との関係を明らかにした。また、これに関連して、わが国における事業体課税制度が税コストに及ぼす影響も現在調査中である。(3)モデル分析のための手法の調査税法準拠研究のサーベイを通じて、最新のゲーム理論が財務報告コストと税コストのトレードオフを分析する手法として有意義であることを確認した。来年度は、以上の成果を利用して、財務報告コストと税コストのトレードオフに関するモデル分析と実証研究を進める予定である。1.財務報告会計と課税所得計算の制度的関係の国際比較わが国および諸外国における財務報告会計制度と課税所得計算制度の関係を調査した。

会計基準の国際的収斂の流れを受けて、企業集団の次元では連結財務諸表制度と連結納税制度の分離・独立が観察されるのに対して、個別企業の次元では、なお(1)財務報告会計と課税所得計算の分離(英国、米国、アイルランド、デンマーク、オランダ等)と(2)課税所得計算の財務報告会計への依存(ドイツ、フランス、オーストリア、スウェーデン、日本等)の2種類の関係が並存していることがわかった。2.財務報告会計と課税所得計算の実質的関係の国際比較上記1類型(2)に分類される国はもちろん、類型(1)に分類される国であっても、実際には財務報告会計と課税所得計算が一致する傾向がみられ、その結果、税務上の配慮が財務報告会計に介入する可能性のあることが観察された。3.わが国における確定決算主義の内容の検討わが国において財務報告会計と課税所得計算の制度的関係を表わす概念として言及されてきた「確定決算主義」の内容を検討し、これを(1)課税所得計算の財務報告会計に対する制度上の依存と(2)確定決算経理要件の2つに分け、さらに(1)を(i)手続上の依存と(ii)具体的処理と判断の準用の2つに細分して理解すべきであることを強調した。4.わが国における財務報告会計と課税所得計算の制度的関係の機能に関するモデル分析上記3での検討を受けて、わが国における財務報告会計と課税所得計算の制度的関係をモデル化し、財務報告コスト削減動機と税金コスト削減動機が対立する状況を特定し、そこでの対立調整過程が財務報告会計と課税所得計算の両方の裁量的利益制御を抑止する機能があることを示した。
ランダム粗面上電波伝搬特性の数値解析的研究

ランダム粗面とみなされる複雑断面を有する地上伝搬問題と後方散乱問題を精度良く数値シミュレーションを行うために,数値解析手法として有効な離散型レイ・トレース法を提案し,また種々の特性を持つランダム粗面を生成できるアルゴリズムを開発した.ランダム粗面に沿う伝搬特性について数値解析した結果,電界強度分布の平均的な振る舞いが,振幅補正値と伝搬距離のオーダを用いた1波及び2波モデルによって,精度良く記述できることを明らかにした.ランダム粗面とみなされる複雑断面を有する地上伝搬問題と後方散乱問題を精度良く数値シミュレーションを行うために,数値解析手法として有効な離散型レイ・トレース法を提案し,また種々の特性を持つランダム粗面を生成できるアルゴリズムを開発した.ランダム粗面に沿う伝搬特性について数値解析した結果,電界強度分布の平均的な振る舞いが,振幅補正値と伝搬距離のオーダを用いた1波及び2波モデルによって,精度良く記述できることを明らかにした.この研究では,砂漠,山林,田畑,海面等に代表されるランダム粗面に沿う電波伝搬特性の数値解析法の開発と伝搬特性の数値シミュレーションを行った.粗面の統計量としては,地表高の標準偏差と地表面上距離に対する相関長をパラメータとして用いている.粗面生成に関しては,申請者らが独自に開発した畳み込み法を用いて実現している.このようなランダム粗面に沿う伝搬問題の解析では,電磁界計算の光学的近似解法に着目して,申請者らが独自に開発した離散化レイ・トレース法を用いた数値シミュレーションを行っている.特に今回の研究では,センサーネットワークの普及と関連して,送信電力と受信機の感度が指定されたとき,伝搬距離がいくらになるかを定量的に算出する計算法を提案した.これらの研究結果は国内研究会や国際会議で公表し,また電子情報通信学会英論文誌に掲載された.以上の研究では,ランダム粗面の統計量が伝搬領域内で一様と仮定した議論を行っている.しかし現実には,センサー機器が設置される空間は極めて複雑な自然環境に置かれることが多く,例えば田畑と湖面が混成する境界領域や砂漠と灌木林との境界などが考えられる.従って,場所ごとに粗面の統計量が変化する場合を取り扱う必要がある.そこで申請者らは,このようなランダム粗面を不均質ランダム粗面として見做すことによって,伝搬特性の数値シミュレーションを行うこととした.そのために,畳み込み法に基づいて不均質なランダムを効率的に生成する手法を提案し,国内研究会や国際会議で公表した.この研究では,砂漠,山林,田畑,海面等に代表されるランダム粗面に沿う電波伝搬特性の数値解析法の開発と伝搬特性の数値シミュレーションを行った.粗面の統計量としては,地表高の標準偏差と地表面上距離に対する相関長をパラメータとして用いている.粗面生成に関しては,申請者らが独自に開発した畳み込み法を用いて実現している.このようなランダム粗面に沿う電波伝搬問題の解析では,電磁界計算の光学的近似解法に着目して,申請者らが独自に開発した離散型レイ・トレース法を用いた数値シミュレーションを行っている.特に今回の研究では,センサーネットワークの普及と関連して,送信電力と受信機の感度が指定されたとき,通信距離がいくらになるかを定量的に算出する計算法を提案した.これらの研究結果は国内研究会や国際会議で公表し,また電子情報通信学会英論文誌に掲載された.以上の研究では,ランダム粗面の統計量が伝搬領域内で一様と仮定した議論を行っている.しかし現実には,センサー機器が設置される空間は極めて複雑な自然環境に置かれることが多く,例えば田畑と湖面が混成する境界領域や,砂漠と灌木林との境界などが考えられる.従って,場所ごとに粗面の統計量が変化する場合を取り扱う必要がある.そこで申請者らは,このような粗面を不均質ランダム粗面として見做すことによって,電波伝搬特性の数値シミュレーションを行うこととした.そのための計算アルゴリズムとして,畳み込み法に基づいて不均質なランダムを効率的に生成する手法を提案し,国内研究会や国際会議で公表した.この研究の第1は,砂漠,山林,田畑,海面等に代表されるランダム粗面に沿う電波伝搬特性の数値シミュレーションによって,地表面の形状に関する統計量と電磁界の統計量すなわち伝搬特性との関連性を定量的に把握することであった.この問題に対しては,これまでに申請者が開発してきたランダム粗面生成のための畳みこみ法と電磁界解析のためのDRTM法を駆使することによって,複雑な電磁環境下における伝搬特性の数値シミュレーションが可能となった.その結果によると,ランダム粗面に沿う電界強度分布のアンサンブル平均値が,簡潔な式で与えられる1波および2波モデルの表現式に一部変形を加えれば,その分布状況を適格に知ることが可能となった.この変形において重要となるパラメータが,振幅補正値αと距離特性のオーダβである.この二つのパラメータが決定できれば,簡単な式で通信距離を推定することができることを明らかにした.また市街地伝搬に関しては,伝搬特性推定に良く用いられている秦の実験式を参照すれば,先の2個のパラメータが容易に得られることを明らかにした.第2は,ランダム粗面上をスレスレに飛来するターゲットからの反射特性をDRTM法に基づいて数値解析し,レーダ受信におけるクラッタ除去の可能性を探るものであった.シミュレーションの結果から,ターゲットからの受信波がクラッタ波に埋もれてしまい,レーダの指向性を鋭くしてもターゲットの検知は難しいことを定量的に明らかにした.

また,ドップラー波のスペクトル分布についても数値解析を行い,この分布の特性を上手く利用すれば,レーダ探知距離の向上につなげることが可能であるとの知見を得た.第3は,バッテリ電源の節約と基地局の建設費用の削減に向けた方策として,基地局の最適配置に関するシミュレーションの実行であった.この研究では,PSO(粒子群最適化)法の適用が好結果をもたらすことを明らかにした.このPSOを効率的に適用するためには,適切な通信距離関数を導入することが重要であることを明らかにした.本研究では,仮想的なモデルを用いて数値シミュレーションを行い,基地局最適配置のためのアルゴリズムを開発した.これらの研究結果に対して,2編の査読付き論文,17編の査読付き国際会議プロシーディング及び5編の研究会技術報告を公表した.
日米高齢者の医療消費量および医療単価の比較と通貨換算指標の開発研究

日本と米国における高齢者の医療消費量と医療価格を比較するために、主な処置を取り上げて通貨換算指標の開発の検討を行った。米国のデータとしては、1992年のNational Hospital Discharge Surveyを用い、65才以上の患者に多く実施されている処置の件数を用いた。処置はICD.9CMのコードを用いているため、これを米国医師会の発行しているCPT(Current Procedural Terminology)に対応させ、さらにこのコードを用いてFederal Registerに記載されているRVU(Relative Value Unit)を用いてメディケア・パートBでの医療行為の価格を調べた。RVUは地域によって係数をかけるが、本研究では便宜的にロスアンジエルスでの価格を計算して用いた。日本のデータとしては、1992年の診療報酬点数表を用いて価格を調べ、同年の社会医療診療行為別調査から老人医療における実施回数を消費量として用い、日米で医療行為の対応付けが可能であったものを使用した。高齢者処置として多く多く行われていたものは、頭部CT撮影、超音波検査、動脈造影、前立腺摘出術等であった。日米の価格と消費量を用いて価格指数を算出したところ、\1=61円と試算された。これは、OECDが報告している医療サービスの購買力平価指数(\1=71円)よりも日本の医療価格が安いことを示しており、処置に関しては日米の価格差が大きいことが示唆された。米国では、一般に手術等の処置に対して高い報酬がつけられているためこのような結果になったものと思われる。しかしながら、日米の医療行為の対応が困難なものもあり、また日本の診療報酬においては手術等の報酬が医師の技術料のみではないと考えられるため、さらに検討が必要である。本年度は日米の医療価格および医療消費量の比較についての文献および資料検討を行った。医療価格の差については、OECDによって医療の購買力平価が算出されている。1993年のデータでは、一般的な財全体で算出した購買力平価(GDP-PPP)は\1=184.3円、医療のみの購買力平価(MED-PPP)では\1=71円となっており、日本は医療価格が他の財と比べて相対的に安いことが示されている。しかしながら、これは全年齢層を対象とする医療費であり、アメリカでは統一的な価格制度は存在しない。高齢者の医療の比較に関しては、アメリカでもメディケアの制度があり、パートA(入院保険)では診断群ごとの病院費用償還額が、パートB(補足的医療保険)では医師による医療行為ごとの報酬が定められているため、これを日本の老人保健診療報酬点数表と比較することにより、高齢者の医療価格の比較が可能と考えられる。パートBのFee Scheduleと日本の点数を診察・指導について比較する試みはなされており、両国でほぼ同等の価格であることが示されている。そこで、価格については毎年改定されFederal Registerに掲載されているアメリカのFee Scheduleと日本の診療報酬点数表を用い、医療行為別の消費量については、日本では社会医療診療行為別調査の老人医療受給対象者分、アメリカではメディケアパートBの医療行為別実施回数を米国研究者の協力を得て調べ、価格と消費量についての比較を行う予定である。また、OECDによる購買力平価指数の算出方法として、それぞれの国の消費パターンを基準としてラスパイレス型とパ-シェ型の価格指数を算出し、そこからフィッシャー型の価格指数として算出していることから、両国の点数表から診療行為が類似しているものを抽出することにより高齢者医療の比較のための価格指数の算出を試みることを検討中である。
学習者の集中度対応型ｅラーニングインターフェース

本研究では,コンピュータを用いたeラーニング学習において,学習者の集中を維持するためのインターフェースについて実験を行った.学習者が楽しく学習できるよう,演習問題の正誤の回数により,褒める・叱る画像を表示するシステムを構築し,その有効性を検証した.また,eラーニングが授業などで用いられる場合を想定し,webカメラにより学習者の顔を検出するなどの方法で,真面目に学習しているか否かを検出し,警告を出すシステムを構築し,効果を確かめた.さらに,学習の合間の休憩時間における過ごし方(ゲーム,読書,音楽など)が学習効果に与える影響を調べ,適した過ごし方を明らかにした.研究室で構築されているeラーニングシステムに実装されている褒める・叱る画像の表示機能を使って、画像の種類・好き嫌いによる学習効果を実験により確認した。これまでに、教師画像による褒める・叱る効果を確かめた。さらに俳優、アニメキャラクタ、動物の画像を用いて褒める・叱る際の表示画像を増やした。これにより教師画像よりも学習者が好む画像を用いるほうが効果が上がることが確かめられた。今年度においては、褒める画像に好きな画像を用いるが、叱る画像には、好きな画像と嫌いな画像を用いるシステムのどちらが学習効果に影響を与えるか実験を行った。実験では、被験者を事前テストで平等になるようにグループ分けを行い、eラーニングシステムの使用後におけるテスト点数の伸び率およびアンケートにより評価した。実験により、叱る画像においては、嫌いな画像よりも好きな画像を用いるほうが効果があることが分かった(学会発表1)。また、データグローブを用いたゲーム2種類を実装した。学習時間の休憩に、ゲームを行わない場合、動きの激しいゲームを行う場合、癒し系のゲームを行う場合の集中度への影響を実験により調べた。学習実験では、15分間できるだけ多くの数式問題を解くよう被験者に指示し、休憩時間後の回答時間、解答精度により評価した。その結果、癒し系のゲームが効果があることが確かめられた(学会発表2)。さらに、学習者が集中して学習しているかどうかを検出して、集中していない場合には画面メッセージと音により警告するシステムを改良した。システムではディスプレイ装置の正面に取り付けたwebカメラから顔画像を撮影し、正面顔、目、耳を検出し、マウスの静止時間、顔の動きを組み合わせて、検出精度の向上を図った。本研究結果については今後発表を行う予定でいる。本研究では,コンピュータを用いたeラーニング学習において,学習者の集中を維持するためのインターフェースについて実験を行った.学習者が楽しく学習できるよう,演習問題の正誤の回数により,褒める・叱る画像を表示するシステムを構築し,その有効性を検証した.また,eラーニングが授業などで用いられる場合を想定し,webカメラにより学習者の顔を検出するなどの方法で,真面目に学習しているか否かを検出し,警告を出すシステムを構築し,効果を確かめた.さらに,学習の合間の休憩時間における過ごし方(ゲーム,読書,音楽など)が学習効果に与える影響を調べ,適した過ごし方を明らかにした.研究室で構築されているeーラーニングシステムにおいて実装されている褒める・叱る画像の表示機能などの機能を改善した。教師の画像による褒める・叱る機能により学習効果があがることを確認した。褒められやすいシステムと叱られやすいシステムを使用した結果、平均的には差はないものの、人によっては褒められやすいほうが効果が上がる被験者がいること、また、叱られやすいシステムでは成績が下がる被験者がいることが確かめられた。さらに、褒める・叱るで使用されている画像を、教師から俳優や友達の画像に置き換えて実験を行った。学習効果は、eーラーニングシステム使用前に被験者にテストを受けてもらい、さらにシステムを使用して学習した後に再度テストを受けてもらった結果の点数の伸び率とアンケートによる評価点により測定した。その結果、本機能を実装したシステムを使用した被験者のほうが本機能のないシステムを使用した被験者よりも点数の伸び率とアンケートの評価点が高いこと、教師の画像よりも俳優や友達の画像を使用したほうが学習効果が上がることが確認できた(学会発表1)。また、学習者の理系・文系、嗜好や性格などの影響を知るため、アンケートを実施し、分析を試みた(学会発表2)。さらに、学習者の集中度を測定するため、ディスプレイ装置の正面に取り付けたwebカメラから顔画像を撮影し、正面顔や目が検出できれば学習に集中していると仮定して、これらの検出を試みた。さらに、横から撮影した画像から、学習者が正しい姿勢である場合に学習に集中していると仮定し、姿勢の判定を行った。実験を行い精度を測定した結果、正面の顔画像による判定が精度が最も高く、顔画像により集中度を検出し、集中していない場合には画面メッセージと音による警告を行うシステムを構築し、学習実験によりその効果を確認した(学会発表3)。平成26年度では、学習者がeーラーニングシステムを使用して学習中に、画面を見て問題を解いているかどうかを検出するため、webカメラによる顔検出の高精度化を図った。ここでは、顔が画面を見ている場合、集中しているという仮定のもとに、顔、目、鼻、耳の検出を行い、最も精度のよい組み合わせを実験により決定した。また、マウスが30秒以上、動かない場合も集中していないと仮定した。さらに、前フレームとの差分を取ることで、体の動きを検出した。これらの組み合わせにより、集中度を測定し、集中していない場合には、警告するシステムにより、学習実験を行った。実験の結果、集中度を検出して警告するシステムを使用した学習者のほうが学習効果が高いことがわかった。

次に、休憩時間における学習者の過ごし方が、学習に与える影響について調査した。休憩時間の過ごし方として、動きの激しゲーム、静かなゲーム、何もしない、読書をする、音楽を聴く、を取り上げた。数式問題を15分、休憩時間3分として、学習実験を行った。また、脳波の測定を行い、脳波から集中度を検出した。実験結果から、休憩時間は何もしないで静かにしておくのが最も良い結果となった。ゲームでは、静かなゲームのほうが動きの激しいゲームよりもよかった。休憩時間が3分であり、音楽や読書には短すぎるとのコメントがあった。また、休憩時間における脳波からの集中度と、学習者の成績には一定の相関があることがわかった。知識処理これまでの研究目的として、個人の嗜好性に応じたインターフェースの開発が挙げられている。本実験では、特に画像の嗜好性に注目して、画像による褒める・叱る機能を実装したeラーニングシステムにより実験を行っている。まず個人の嗜好に応じた画像を用いて褒める・叱る機能を実装したシステムにより実験を行ってその効果を評価し、さらに好きな画像または嫌いな画像による叱る機能を実装したシステムによる実験を行った。これらの実験により画像による学習効果を確かめ、国際会議にて発表を行った。また、エンターテインメント性の学習効果への影響を調べた。本実験では特に休憩時間の過ごし方について焦点を当て、数式を解く作業を被験者に行ってもらうこととした。本システムにはデータグローブを用いたゲームを2種類実装し、集中の持続への影響を調べた。実験では、学習の合間の休憩時間において、ゲームを行う・行わない場合およびゲームの種類の影響を評価し、研究会において発表を行っている。しかしながら、当初の計画では脳波の測定を行う予定であったが、実装が間に合わず、次年度において実験を行う予定である。さらに、学習者が集中して学習しているかどうかを検出し、集中していない場合には画面メッセージと音で警告するシステムの改良を行った。ここでは、学習者が集中しているかどうかを検出する精度の向上を図り、また検出を連続的に行うようにした。実験を行っており、今後整理して発表する予定でいる。これらのことより、研究はおおむね順調に進展していると評価した。研究目的において、学習意欲を維持するための機能として、他者との競争、ランキング機能、画面表示、音声による注意促しについて効果を確かめた。特に、画面表示や音声による場合については、褒める画像や叱る画像の表示機能により平均的な学習効果および個人による効果の有無を実験により確かめている。個人の嗜好についても画像の種類を増やすことで、学習効果が改善されるかどうかについて実験を行った。この結果については、国際会議で発表した。今後さらに画像の種類と個人の嗜好との関係を考慮した実験を行うことで、学習者に対応したインタフェース機能を検討することが必要である。
スメクチック液晶の分子・層挙動ダイナミクスに関する研究

スメクチックA液晶による電傾効果は、高速性、線形応答より注目されている。研究者は、透過率応答による分子挙動、及びX線回折測定による層挙動との関連を検討するとともに、時間分解X線回折法を開発し、分子・層挙動のダイナミクスを総合的に検討した。スメクチックA液晶は、電気光学特性が温度に対して指数関数的に変化する。まず液晶材料の光学特性を調べるためアッベ屈折計((株)アタゴ,TYPE 1T)を導入し、屈折率の温度依存性を調べ本特性をもとに液晶素子設計を行った。光学的解析では、温度不安定性に基づく特性変動が無いよう精密温度制御ホットステージ(メトラ-社,FP82HT)を導入した。上記条件下で電気光学応答を測定したところ、透過率の仕上り応答に二つの時定数成分を持つ応答異常が観察された。また直流電圧印加状態での層構造解析を行ったところ、電気光学応答の電圧値に対応してブックシェルフ-シェブロン構造間の可逆的層変形が確認された。分子及び層挙動の詳細を明らかにするために、新たに時間分解X線回折法を開発し層挙動の初期的実験を行った。その結果、層挙動は分子挙動と比較して数桁遅い時定数を有する過程であることが分かった。また分子・層挙動及び交流印加での周波数依存性を総合し、層挙動に対する仮説を示した。内容については論文投稿中である。実際の結論を出すために、電圧印加に伴う層挙動の立上り、立下り緩和時間の正確な導出、層挙動のモデリングおよび分子・層の再配列に対する考察が必要と考えており、詳細な検討が今回の研究実績の一つである時間分解X線回折法により可能と考えている。
細胞の増殖と分裂に介在する新奇低分子量G蛋白質群の機能解析

Rasに代表される低分子量G蛋白質ファミリーは、細胞の分化・増殖、小胞輸送、接着・形態形成、核内輸送などの多彩な細胞機能を制御する分子スイッチとして機能することが明らかにされてきた。しかしながら、既存のサブファミリーには属さない機能未知の低分子量G蛋白質も数多く残されており、ゲノムプロジェクトの成果を活用してユニークな新奇G蛋白質を単離・同定してその機能を解析することは、新しいシグナル伝達系の解明、さらにはG蛋白質の普遍性と多様性の理解に貢献する。我々が同定した低分子量G蛋白質Gie/Arl8は、その機能抑制により染色体分離に異常が生じることから、正常な染色体分離に何らかの重要な役割を果たしていると考えられる。そこで本研究ではGie/Arl8が介在する情報伝達系の解析を行った。まずGie/Arl8の結合因子の探索を行い、Gie/Arl8のヌクレオチド型依存的に結合する因子を見出した。その因子の機能抑制によりGie/Arl8と類似の表現型(染色体分離の異常)が観察されることから、その因子がGie/Arl8と同一の経路で機能し、正常な染色体に寄与していることが推察された。さらに興味深いことに、Gie/Arl8効率的なグアニンヌクレオチド交換反応にはN末端メチオニンのアセチル化修飾が重要であることを見出した。低分子量G蛋白質は、細胞の分化・増殖、小胞輸送や細胞接着などの多様な細胞機能を制御する分子スイッチとして重要な役割を果たしている。がん原遺伝子産物Rasに代表されるように、低分子量G蛋白質が介在するシグナル伝達系の乱れは、細胞ないし個体の機能維持に重大な影響を及ぼすことが知られている。一方、ゲノムプロジェクトの進展に伴い、既存のサブファミリーには属さないユニークな低分子量G蛋白質群が存在することが明らかとなってきたが、それらの生理的役割に関しては殆ど不明である。これら新規低分子量G蛋白質群の単離・同定と機能解析は、新しい細胞内シグナル伝達系の解明、さらにはG蛋白質の新しい作動原理の理解に貢献すると考えられる。そこで申請者は、細胞分裂に関わるシグナル伝達機精の観点から、先に申請者が独自に同定した低分子量G蛋白質Gie/Arl8に関して解析を進め、以下の知見を得た。Gie/Arl8は、動物培養細胞におけるRNAiでは染色体分離に異常が観察されること、また線虫におけるRNAiでは、胚発生時において細胞分裂に要する時間が遅延し、胚性致死となる表現型を示すことから、細胞分裂時に何らかの重要な役割を果たしていると考えられた。Gie/Arl8は既存のG蛋白質とは異なり、細胞内で主にGTP型で存在するというユニークな特性を示す。そこでGie/Arl8のグアニンヌクレオチド交換反応の制御機構に関して解析を行った結果、興味深いことにその効率的な交換反応にはN末端メチオニンのアセチル化修飾が重要な役割を果たしていることが明らかになった。さらに培養細胞における細胞内局在の検討から、Gie/Arl8の小胞状構造への局在化がアセチル化修飾依存であることも明らかになった。今後はGie/Arl8標的蛋白質などの同定を通じて、細胞分裂時におけるGie/Arl8の機能的役割の解明を目指す。