hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
新規抗真菌剤開発のための糸状菌由来ガラクトフラノース転移酵素群の機能解析

チャワンタケ亜門に属する糸状菌の細胞表層に存在するガラクトマンナン(GM)は,病原性糸状菌の感染機構や宿主側の防御機構と深く関係していることが示唆されている。GMには、真菌型ガラクトマンナン(FTGM)とO-マンノース型ガラクトマンナン(OMGM)が存在している。本研究によって,AfGfsAがβ1,5-ガラクトフラノース転移酵素であること,AfGfsAの立体構造,およびAfGfsAとAfGfsCが協調的にはたらくことによってAspergillus fumigatusの全てのβ1,5-ガラクトフラノース糖鎖が生合成されることを明らかにすることができた。今年度はガラクトフラノース転移酵素の機能の解析を進めるために組換えタンパク質の取得を試みた。まず、メタノール資化性酵母Pichia pastorisを宿主としてGfsA-GfsHについて組換えタンパク質の発現を試みたが、発現させることができなかった。そこで、大腸菌ベクターpET32aを用いて組換えタンパク質の発現を試みた。pET32aのT7プロモーター下流にgfsA遺伝子を挿入し、pET32a-gfsAを構築した。pET32a-gfsAを大腸菌宿主Rosetta-gamiに導入し、低温条件(18度)で培養および発現誘導することで可溶性GfsAを得ることができた。次に、得られた組換えGfsAおよびパラニトロフェノールにβ-Galfを結合させた基質であるpNP-β-Galfを受容基質として用いた酵素アッセイ系を立ち上げ、機能解析を試みた。組換えGfsA、受容基質としてpNP-β-Galf、糖供与体としてUDP-Galfを反応系に添加し、30度で保温後、HPLCにより反応産物を分離、検出した。その結果、pNP-β-Galfとは異なる新たなピークが2つ検出された。そこで、この2つの物質をLC-MSにより解析したところ、それぞれpNP-β-Galf-GalfおよびpNP-β-Galf-Galf -Galfであることが明らかになった。また、GfsAは、pNP-β-GalpやpNP-α-ManにはGalf転移活性を全く示さないことも明らかにした。これらのことから、GfsAはO-グリカン末端のGalf残基にβ-Galfを2つまで転移する糖転移酵素であることが明らかになった。また、GfsBおよびGfsCに関しても組換えタンパク質を作製し、酵素活性を調べたところ、GfsAと同じ酵素活性を有することが明らかになった。平成27年度は、大腸菌を宿主として発現および精製した組換えGfsAを用いることでGfsAの詳細な酵素機能を決定した。まず、受容基質となるpNP-β-Galfと糖供与体となるUDP-β-GalfをGfsAを用いて反応させることでpNP-β-Galf-Galfを合成した。合成したpNP-β-Galf-Galfを分離精製することで500ug程度調製した。得られたpNP-β-Galf-GalfをNMR解析に供したところ、pNP-β-Galf-GalfはpNP-β-Galf-β1,5-Galfであることが明らかになった。すなわち、GfsAはGalf残基にGalfをβ1,5-結合で転移するガラクトフラノース転移酵素であることが明らかになった。また、GfsAの最適反応条件を決定した。その結果、GfsAは最適反応温度20-30度、最適反応pH6.5-7.5であることが明らかになった。また、A. nidulansのGfsAに関しては部位特異的変異導入法を用いて22種類の1アミノ酸置換体を作製した。各変異体をgfsA破壊株内で発現させることで、gfsA遺伝子破壊によって引き起こされる生育阻害がどの程度回復するのかを観察することで各変異体の酵素機能を解析した。532アミノ酸から構成されるGfsAのうち、256-258番目に存在するDXDモチーフよりC末端方向に約100アミノ酸の領域に酵素活性保持に重要なアミノ酸が集中していることが明らかになった。GfsAと似たアミノ酸配列を有するGfsD-GfsHについても大腸菌を宿主とした組換え体の作製に成功した。現在、これら組換え酵素についての酵素機能について解析を進めている。また、A. fumigatusにおけるgfsABCの三重遺伝子破壊株を作製した。計画では、今年度にGfsAの酵素特性についての解析を行い、来年度に遺伝子破壊株の構築を行う予定であったが、酵素の機能特性解析のみならず、各遺伝子の単独破壊株および多重破壊株も取得することが出来た。病原性糸状菌Aspergillusfumigatus由来のGfsAに関する機能解析を進め、本酵素がβ1,5-ガラクトフラノース(Galf)転移酵素であることを示す、確固たる証拠を得た。パラニトロフェノールにβ-ガラクトフラノースを結合させた基質であるpNP-β-Galfと大腸菌を用いて発現および精製した組換えGfsAをUDP-Galfとともに反応させることで新規に合成された化合物Aを約1 mg精製し、LC-MS、1H-NMRおよびメチル化分析に供した。その結果、化合物Aの分子量はGalf-Galf-β-pNPの分子量と完全に一致した。また、化合物Aに対する1H-NMRによってGalf-β1,5-Galf-結合に固有のケミカルシフト(5.226 ppm)を検出することが出来た。

さらに、化合物Aをメチル化分析に供したところ、Galf-β1,5-Galf-結合をもっていることが明らかになった。以上の結果より、GfsAは、UDP-Galf β-Galf: β1,5-galactofuranosyltransferaseであることが明らかになった。一方で、gfsA破壊株より抽出した真菌型ガラクトマンナンの構造を1H-NMR、13C-NMRおよびメチル化分析によって解析したところ、gfsA破壊株では、真菌型ガラクトマンナン中のGalf-β1,5-Galf結合が減少していることが示された。これは、GfsAが真菌型ガラクトマンナン中のGalf-β1,5-Galf結合の生合成を担っていることを示す初めての証拠となった。さらに、酵素的な諸性質の解析についても進め、本酵素の最適反応条件を決定した。GfsAの立体構造解析については、結晶が得られ、結晶解析を試み、いくつかの座標が求められたが構造の解明には至らなかった。GfsAについて、酵素機能がUDP-ガラクトフラノースを糖供与体として、β-ガラクトフラノースにβ1,5-ガラクトフラノースを転移する酵素であることを初めて明らかにすることができた。また、GfsAが真菌型ガラクトマンナンのGalf-β1,5-Galf結合の生合成を担っていることを初めて示すことができた。今年度は,AfGfsAの酵素反応系にUDP-Galfを入れる代わりにUDP-GalpとGlfを添加する方法を考案した。この連続反応系を用いて、AfGfsAおよびAfGfsCのGalf転移酵素活性を検出したところ、両酵素共に単独の酵素でGalfを最大で5個まで転移する活性を有することが明らかになった。これは、報告されているガラクトフラン側鎖の構造と一致した。また,AfgfsC破壊株、AfgfsAC破壊株に焦点を当ててFTGMの解析を1H-NMR解析およびメチル化分析によって実施した。その結果、AfgfsC破壊株ではβ1,5-Galf残基が著しく減少し、AfgfsAC破壊株では、β1,5-Galf残基が全く検出されないことが明らかになった。以上の結果から、Aspergillus fumigatusの全てのβ1,5-Galf糖鎖はAfGfsAとAfGfsCが協調的に働くことで生合成されることを明らかにすることができた。さらに、AfGfsAの立体構造を明らかにすることが出来た。AfGfsAは二量体を形成していた。AfGfsA配列中の重要であると考えられるアミノ酸部位に部位得的変異導入法を用いて変異を導入した。Gfsファミリータンパク質配列中で保存されているアミノ酸20箇所、および2つのN-グリカン付加部位の計22箇所のアミノ酸を選抜し、全てアラニン置換体を作製した。自律複製型ベクターであるpPTR-IIに連結した変異AfGfsA-3xFLAGを、AngfsA破壊株において発現させ、その機能相補性を観察した。その結果、AfGfsAのDXDモチーフからC末端方向への約100アミノ酸の領域に集中しており、この領域にGfsAの活性中心が含まれていることが示唆された。チャワンタケ亜門に属する糸状菌の細胞表層に存在するガラクトマンナン(GM)は,病原性糸状菌の感染機構や宿主側の防御機構と深く関係していることが示唆されている。GMには、真菌型ガラクトマンナン(FTGM)とO-マンノース型ガラクトマンナン(OMGM)が存在している。
手話言語の統語構造の線形化

本研究では音声言語と手話言語というモダリティの異なる二種の言語の線形化における特徴を明らかにする。文の構造は多次元的なものであるが、音声言語の場合はモダリティの制約上発音の際には構造内の構成素を線形化する必要がある。手話言語の場合二つの要素の間の語順決定が義務的でないことが予測されるが、実際は手形表出において線形化は義務的である。本研究では一見線形化の制限が少なく見える手話言語も発話の際には音声言語と同じ制約に従い、二言語間で大きく異なるモダリティが顕示化する発話の領域でも差異は非常に小さいことを示し、種の特性としての言語知識の理論(普遍文法)に手形モダリティを用いる言語の分析から貢献をする。
副腎皮質前駆細胞株から同定した最終分化に関連する新規分泌蛋白質

副腎皮質は、異なるステロイドホルモンを産生する3種類の分化した細胞層を含む。我々は近年、齧歯類の成熟副腎皮質の球状層と束状層の間に、副腎皮質の幹細胞層と推定される細胞層を発見した。最近、この未分化細胞層と共通の性質を持ち、分化能を保持した細胞株を樹立した.未分化状態の副腎皮質細胞には、細胞の増殖・分化の制御に重要な分子が特異的に発現している可能性がある。そこで未分化細胞株に特異的な蛋白質の同定を行った結果、新しい分泌蛋白質(Adrenocortical zonation factor-1,以下AZ-1と記す)を同定した。この蛋白賞は、分泌シグナル、EGF様配列、プロカテプシンB様配列から構成された。mRNAの解析により、AZ-1の発現レベルは、副腎皮質における最終分化マーカーであるコルチコステロン合成酵素(Cyp11b-1)の発現レベルと逆相関することが判明した。この関係は、AZ-1のクローニングに用いたCyp11b-1の発現レベルの異なる細胞株群、Cyp11b-1を発現する細胞へAZ-1遺伝子の導入を行って得た細胞株群、副腎皮質組織の3種の系で成り立っていた。組織化学的な解析により、副腎皮質内でAZ-1は球状層で生合成・分泌され、全層の実質細胞の周囲に検出されることが判明した。AZ-1の局在は、細胞外マトリクス蛋白質のそれと一致した。一部の細胞外マトリクス蛋白質に対するAZ-1の結合を解析した結果、AZ-1は、フィブロネクチンとの結合能が判明した。AZ-1は他の臓器にも発現していることから、組織一般の形成、維持における本蛋白質の役割が解明されれば、組織損傷の治療法、がん細胞の増殖、転移の抑制の治療法等の開発のために本蛋白質の利用が考えられる。このような細胞の配置が形成・維持されるためには、個々の細胞で増殖、分化、接着、移動、除去などを調整、連係させる役割を持つ分子が不可欠である。しかし、このような役割を持つ分子は同定されていない。昨年度、この未分化細胞層と共通の性質を持ち、分化能を保持した細胞株を樹立することに成功した。未分化状態の副腎皮質細胞には、細胞の増殖・分化の制御に重要な分子が特異的に発現している可能性がある。そこで未分化細胞株に特異的な蛋白質の同定を行った結果、新しい蛋白質を同定した。この蛋白質は、分泌シグナル、EGF様配列、プロカテプシンB様配列から構成された。このような構造は、本蛋白質が、細胞外において情報伝達を行うこと、細胞外基質等の分解に関与することが推定された。次に、本蛋白質を束状層様に分化した細胞株に発現させ、細胞の分化状態を解析したところ、コルチコステロン合成における最終段階の酵素P45011betaの発現が抑制された。この結果は、新規蛋白質の発現により、細胞層特異的なステロイド合成酵素遺伝子の発現が抑制されることを示す。従って、我々が未分化細胞株を用いて同定した新しい分泌蛋白質は、少なくともin vitroで最終分化形質を抑制しうることが示された。本蛋白質は、他の臓器にも発現している。

今後の研究により、組織一般の形成、維持における本蛋白質の役割が解明されれば、人工臓器の開発、臓器移植を含む組織損傷の治療法、がんの転移の抑制をはじめとするがんの治療法の開発のために、本蛋白質の利用が考えられる。本研究の対象とする新規分泌蛋白質(Adrenocortical zonation factor-1,以下AZ-1と記す)の発現レベルは、副腎皮質細胞においてコルチコステロン合成酵素(Cyp11b-1)の発現レベルとの間に次の関係が成り立っている。すなわち、Az-1を発現する細胞では、cyp11b-1の発現が認められず、一方、Az-1の発現がない細胞では、Cyp11b-1の発現が認められる。この関係は、これまでの解析により、(1)AZ-1のクローニングに用いたCyp11b-1の発現レベルの異なる細胞株群、(2)Cyp11b-1を発現する細胞へAZ-1遺伝子の導入を行って得た細胞株群、(3)副腎皮質組織、で矛盾なく成り立っていることが明らかになった。AZ-1を強制発現させた細胞を用いたて解析したところ、その培養液にAZ-1が分泌されていることが判明した。この結果は、副腎皮質で発現される部位(皮質外側の球状層)から細胞外へ分泌されることを示唆する。そこで副腎皮質内のAZ-1の局在を免疫組織化学的に調べたところ、細胞内の局在は認められず、全層に検出されたが、実質細胞を包み込む様に局在した。球状層では、洞様血管内腔には必ずしも面して局在せず、しかし、束網状層では、必ず洞様血管内腔に面して局在が検出された。どちらの場合にも実質細胞間にはAZ-1は検出されなかった。これらの結果は、球状層でAZ-1が生合成・分泌されて中心方向への血流にのって、実質細胞外に結合することを示唆する。この分布は、ラミニン、IV型コラーゲン、フィブロネクチンのそれと共通であることから、これらの分子とAZ-1が結合することが推定された。AZ-1とこれらの細胞外マトリクス蛋白質との結合能を解析した結果、AZ-1は、フィブロネクチンと結合することが判明した。以上の結果は、AZ-1の機能は、フィブロネクチンとの結合能と関連することを示唆する。
複素空間の有理型凸性とシュタイン性

シュタイン空間は十分多くの正則関数が存在する数学的な対象である.そして,n個の複素数の組全体の空間内の擬凸領域はシュタイン空間の典型的な例である.この研究において,複素空間の有理型凸性とシュタイン性に関連して,シュタイン空間のカルチエ因子の余零,シュタイン軌道体の領域のシュタイン性・局所シュタイン性,単葉型開リーマン面の領域の強い円板的性質について,いくつかの新しい結果を得た.阿部誠(研究代表者)は,複素空間のStein性・有理型凸性に関連する研究を行ない,主に,次の成果を得た.1.野口潤次郎・濱野佐知子(連携研究者)と共同で,被約Stein空間の因子の余零に関する問題,すなわち,被約Stein空間内の超曲面の法束の自明性の判定に関する問題の研究を継続しつつ,得られた諸結果を改良し,それらの内容に関する論文「On Oka's extra-zero problem and examples」(共著)を学術雑誌「Mathematische Zeitschrift」に投稿し,現在,掲載確定である.具体的には,Stein空間Xの因子Dが余零をもつためには,Dの定めるSupp(D)上の法束N(D)(Dが非特異の場合はGrauert(1962)の定義と一致する)の第1 Chern類が消滅することが必要十分であることを証明した.したがって,dim X ≦2の場合,Xの任意の因子Dは余零をもつ.一方,dim X ≧3のとき,この条件が必ずしも満たされないことを示すいくつかの例を与えた.特に,Dが非特異かつ既約な場合の例を与えることにより,上田の問題を解決した.阿部誠(研究代表者)は,引き続き,複素空間のStein性・有理型凸性に関連する研究を行ない,以下の成果を得た.3.Stein空間Xの開集合Dについて,有理型凸性によるStein性の特徴づけの可能性に関連するコホモロジー的な条件を考察し,特に,2次元Stein軌道体における肯定的な結果を得た.4.上記の2と3も含めて,複素空間のStein性・有理型凸性に関連する諸結果と今後の展望を内容とする講演「複素空間の有理型凸性とStein性」を日本数学会年会函数論分科会(学習院大学,東京都豊島区,2014年3月1518日)で行なった.シュタイン空間は十分多くの正則関数が存在する数学的な対象である.そして,n個の複素数の組全体の空間内の擬凸領域はシュタイン空間の典型的な例である.この研究において,複素空間の有理型凸性とシュタイン性に関連して,シュタイン空間のカルチエ因子の余零,シュタイン軌道体の領域のシュタイン性・局所シュタイン性,単葉型開リーマン面の領域の強い円板的性質について,いくつかの新しい結果を得た.阿部誠(研究代表者)は,複素空間のStein性・有理型凸性に関連する研究を行い,以下の成果を得た.1.準単葉型1次元Stein空間X内の開集合DのRunge性と強い円板的性質の関係についての研究を継続し,その過程で得られた結果も含めて,この内容に関する講演を「玉原多変数複素解析研究集会,東京大学玉原国際セミナーハウス,沼田市,2011年9月2124日」にて行った.2.Stein軌道体X内の岡・Grauertの原理をみたす開集合DのStein性に関連する新しいいくつかの結果を学術雑誌「Annali di Matematica Pura ed Applicata, Ser. 4, 190:703-723 (2011)」に掲載するとともに,この研究を継続する過程で,Stein空間XとStein写像π: D →Xが存在するような複素空間Dのコホモロジー的完備性に関するひとつの結果,付加的な条件の下でのStein性に関するひとつの結果を得た.これらの内容に関する講演を「第54回函数論シンポジウム,千葉大学,千葉市,2011年10月810日」にて行った.3.野口潤次郎・濱野佐知子(連携研究者)と共同で,Stein空間の因子の余零に関する問題,すなわち,Stein空間内の超曲面の法束の自明性の判定に関する問題を研究し,いくつかの新しい結果を得た.研究期間全体を通じて,複素空間の有理型凸性とシュタイン性に関連して,シュタイン空間のカルチエ因子の余零,シュタイン軌道体の領域のシュタイン性・局所シュタイン性,単葉型開リーマン面の領域の強い円板的性質に関する問題について研究した.最終年度において,阿部誠(研究代表者)は次の成果を得た.3.標準写像H1(D,O) →H1(D,M)が零写像であるような2次元Stein軌道体X内の領域Dに関する新しい結果を得て,この内容についての講演を国際会議等で行った.数物系科学研究目的は,Stein空間・Stein多様体において,因子群や因子の余零に関する問題(超曲面の法束の自明性の判定に関する問題)との関係にも注目しつつ,開集合のStein性・有理型凸性に関連する解析的または幾何的性質についての研究を行うことにより,Stein空間の一般的な構造の解明に寄与することであった.平成24年度は,野口潤次郎・濱野佐知子(連携研究者)と共同で,Stein空間の因子の余零に関する問題を継続し,論文を完成することができたので,この問題については,当初の目的を達成することができた.また,円板的性質の高階化と中間的擬凸性に関連する問題の研究にも着手した.

このように研究課題に関する一定の進展があったため,交付申請書に記載した「研究の目的」の達成度はおおむね順調に進展しているといえる.研究目的は,Stein空間・Stein多様体において,因子群やCartier因子の余零に関する問題(超曲面の法束の自明性の判定に関する問題)との関係にも注目しつつ,開集合のStein性・有理型凸性に関連する解析的または幾何的性質についての研究を行うことにより,Stein空間の一般的な構造の解明に寄与することであった.平成25年度は,Stein空間のCartier因子の余零に関する論文(共著)が掲載され,また,Sing (X)が離散的であるようなStein軌道体Xの領域DのStein性と標準写像Div(D) →Pic(D)の全射性の関係に関する論文(単著)が掲載確定である.ほかにも,Stein空間の開集合についての有理型凸性によるStein性の特徴づけの可能性に関連するひとつの肯定的な結果を得るなど,研究課題に関するいくつもの進展があり,交付申請書に記載した「研究の目的」の達成度はおおむね順調である.研究目的は,Stein空間・Stein多様体において,因子群や因子の余零に関する問題(超曲面の法束の自明性の判定に関する問題)との関係にも注目しつつ,開集合のStein性・有理型凸性に関連する解析的または幾何的性質についての研究を行うことにより,Stein空間の一般的な構造の解明に寄与することであった.平成23年度は,野口潤次郎・濱野佐知子と共同で,Stein空間の因子の余零に関する問題を研究し,2次元の場合の肯定的解決,および,3次元以上の場合の否定的解決に関するいくつかの結果を得た.また,岡・Grauertの原理をみたす複素空間の研究に関連して,Stein空間XとStein写像π: D →Xが存在するような複素空間Dのコホモロジー的完備性に関するひとつの結果,付加的な条件の下でのStein性に関するひとつの結果を得た.このように研究課題に関する一定の進展があったため,交付申請書に記載した「研究の目的」の達成度はおおむね順調に進展しているといえる.研究代表者(阿部)は,Stein空間の一般的な構造の解明を目指して,Stein空間・Stein多様体等において,開集合のStein性に関連する解析的または幾何的性質の研究を行う.具体的には,主として,準単葉型1次元Stein空間内の開集合のRunge性と強い円板的性質の研究の継続,円板的性質の高階化と中間的擬凸性に関連する問題の研究の継続である.連携研究者(島・濱野)は,これらの研究に関して,複素代数幾何的・ポテンシャル論的な方法など,各の専門に由来するアプローチによる研究が可能な場合に,研究代表者に助言を与えるか,研究代表者と協力して研究に従事するか,または関連する課題について,独自に研究に従事する.研究代表者(阿部)は,Stein空間の一般的な構造の解明を目指して,Stein空間・Stein多様体等において,開集合のStein性に関連する解析的または幾何的性質の研究を行う.
符号化開口CTの複数投影による分解能向上に関する研究

目的:本研究では,符号化開口による放射型CTを用いて,少数の投影データからRIの3次元分布を精度よく求める新しい方式を開発することを目的としており,これには,深さ方向の分解能向上が不可欠で,研究の主眼もこの点にある.ここでは,既に代表者らが考案してきた複数投影を用いる差動法,立体視法,最適フィルタ法などについて,これらを総合的に再評価して,分解能向上の方法を確立することを目的としている.結果:計算機シミュレーションによる評価を行うとともに,実験により実際上の問題点をも明らかにしつつ,分解能向上を図った.主要な点を以下に記す.1.複数投影利用の再構成アルゴリズムとして従来考案してきたアルゴリズムを中心に総合的に評価した.評価の基準に点放射源に対する再構成像の分布(点像分布関数)と,実際上の評価のため,分布をもつ対象についても評価を行なった.投影法,差動法,最適フィルタ法について,計算機シミュレーションと実験により性能を比較検討した結果,最も基本的な投影法に比較して,複数投影を用いる最適フィルタ法が23倍の分解能を実現でき,再構成への雑音の影響も約1/4に低減できることが明かとなった.2.投影法について,観測系の分解能を理想的とすると,5mmの分解能が実現できることを明らかにした.ただし,これを満たす観測系を実現するためには,符号化開口の孔のピッチやエリアセンサの分解能を大幅に改善する必要のあることが判明した.3.対象に関する事前情報(放射の強度は正)を用いた拘束条件を付加した2次計画法に基づく再構成アルゴリズムについても検討し,点放射源については,理想に近い結果の得られることがあることが判明した.ただし,演算が非線形であるため,分布をもつ対象に対する分解能向上については,別途評価する必要がある.目的:本研究では,符号化開口による放射型CTを用いて,少数の投影データからRIの3次元分布を精度よく求める新しい方式を開発することを目的としており,これには,深さ方向の分解能向上が不可欠で,研究の主眼もこの点にある.ここでは,既に代表者らが考案してきた複数投影を用いる差動法,立体視法,最適フィルタ法などについて,これらを総合的に再評価して,分解能向上の方法を確立することを目的としている.結果:計算機シミュレーションによる評価を行うとともに,実験により実際上の問題点をも明らかにしつつ,分解能向上を図った.主要な点を以下に記す.1.複数投影利用の再構成アルゴリズムとして従来考案してきたアルゴリズムを中心に総合的に評価した.評価の基準に点放射源に対する再構成像の分布(点像分布関数)と,実際上の評価のため,分布をもつ対象についても評価を行なった.投影法,差動法,最適フィルタ法について,計算機シミュレーションと実験により性能を比較検討した結果,最も基本的な投影法に比較して,複数投影を用いる最適フィルタ法が23倍の分解能を実現でき,再構成への雑音の影響も約1/4に低減できることが明かとなった.2.投影法について,観測系の分解能を理想的とすると,5mmの分解能が実現できることを明らかにした.ただし,これを満たす観測系を実現するためには,符号化開口の孔のピッチやエリアセンサの分解能を大幅に改善する必要のあることが判明した.3.対象に関する事前情報(放射の強度は正)を用いた拘束条件を付加した2次計画法に基づく再構成アルゴリズムについても検討し,点放射源については,理想に近い結果の得られることがあることが判明した.ただし,演算が非線形であるため,分布をもつ対象に対する分解能向上については,別途評価する必要がある.本研究では,符号化開口による放射型CTを用いて,少数の投影データからRIの3次元分布を精度よく求める新しい方式を開発することを目的としており,これには,深さ方向の分解能向上が不可欠で,研究の主眼もこの点にある.ここでは,既に代表者らが考案してきた複数投影を用いる差動法,立体視法,最適フィルタ法などについて,これらを総合的に再評価して,分解能向上の方法を確立することを目的としている.本年度は計算機シミュレーションに基づく評価を行うとともに,基礎的な小規模実験による実際上の問題点を明らかにした.主要な点を以下に記す.1.複数投影利用の再構成アルゴリズムとして従来考案したアルゴリズムを中心に総合的に評価する.そのため,差動法,立体視法,最適フィルタ法について,計算機シミュレーションを用いてその性能を比較検討し,再評価を行った.評価の基準には点放射源に対する再構成像の分布(点像分布関数)を用いた.その結果,最も基本的なマッチトフィルタ法に比較して,これらがそれぞれ23倍の分解能を実現できることが分かった.さらに,投影像の枚数を5枚にして最適フィルタ法を適用すると5倍まで高分解能化できる可能性が明かとなった.なお,今年度,翌年度の研究にも含めるべく,評価関数を拡張したり,さらには,対象に関する事前情報(放射の強度は正)による拘束条件を付加した2次計画法に基づく再構成アルゴリズムについても検討を開始した.2.小規模な実験を実施してシミュレーション結果と比較を行なった結果,実現できた分解能は,シミュレーションより若干低くなることが判明した.前提条件が実験では一部満たされないことが原因であろうと考えている.3.符号化開口に関しては,M配列を用いる場合とランダムパターンを用いる場合で結果に大きな相違のないことが分かった.本研究では,符号化開口による放射型CTを用いて,少数の投影データからRIの3次元分布を精度よく求める新しい方式を開発することを目的としており,これには,深さ方向の分解能向上が不可欠で,研究の主眼もこの点にある.

ここでは,既に代表者らが考案してきた複数投影を用いる差動法,立体視法,最適フィルタ法などについて,これらを総合的に再評価して,分解能向上の方法を確立することを目的としている.本年度は昨年度の成果を参考にし,計算機シミュレーションに基づく評価を行うとともに,実験により実際上の問題点をも明らかにしつつ,分解能向上を図った.主要な点を以下に記す.1.複数投影利用の再構成アルゴリズムとして従来考案したアルゴリズムを中心に総合的に評価した.昨年度は評価の基準に点放射源に対する再構成像の分布(点像分布関数)を用いたが,実際上の評価のため,分布をもつ対象について評価を行なった.投影(マッチトフィルタ)法,差動法,最適フィルタ法について,計算機シミュレーションと実験により性能を比較検討した結果,最も基本的な投影法に比較して,複数投影を用いる最適フィルタ法が23倍の分解能を実現でき,再構成への雑音の影響も約1/4に低減できることが分かった.2.投影法について,観測系の分解能を理想的とすると,5mmの分解能が実現できることを明らかにした.ただし,これを満たす観測系を実現するためには,種々の工夫を必要とすることが判明した.3.対象に関する事前情報(放射の強度は正)を用いた拘束条件を付加した2次計画法に基づく再構成アルゴリズムについても検討し,点放射源については,理想に近い結果の得られることがあることが判明した.ただし,演算が非線形であるため,分布をもつ対象に対する分解能向上については,別途評価する必要がある.
熱変形ドリフト対策を構じたサブナノメートル分解能の小型超精密位置決め装置

(2)上記変位センサを用いて、0.2nm(手動制御)、0.5nm(自動制御)、1nm(自動制御)の分解能を持つ超精密位置決め装置を開発した。(3)上記超精密位置決め装置を長時間使用すると、モータ等の発生する熱により装置は熱変形する。装置のステージの水平方向、垂直方向の熱変形によるドリフトを測定した。そこでは、熱的特性の異なる4種類の金属を位置決め装置の構造材として用いた。ステンレス鋼は熱変形ドリフトが大きく、低熱膨張材は期待したほど熱変形ドリフトは小さくならなかった。(4)完全にドリフトを除く手段として、ビジュアルサーボシステムを光学顕微鏡に応用した。観察対象物が激しく移動しても顕微鏡の視野の中心に対象物を制御できた。(5)超精密位置決め装置の熱変形ドリフトを減少させる次のような方策を示した。(1)モータの熱を装置を支持する台へ逃がす方法、(2)モータとベースの間に断熱材を挿入する方法、(3)その他、装置を冷却する方法。(1)変位センサの開発(市川,大塚)ストローク20mmでの測長分解能0.2nmと0.5nmの小型変位センサを開発した.0.5nm分解能の変位センサ用スケール格子(ピッチP=4μm)は転写により大量生産できるので安価という特色を持つ.(2)サブnm分解能の小型超精密位置決め装置の設計・製作(大塚,市川)(a)上記0.5nm分解能の変位センサをフィードバック用として用いた小型位置決め装置を製作し,ステップ応答をくり返した結果,かたより誤差0.01nm,ばらつき誤差0.39nmを得た.(b)上記0.2nm分解能の変位センサを用いて,ねじ軸を手動により回転して粗動とし,次にピエゾにかける電圧を同じく手動で調節して微動とする0.2nm分解能手動式位置決め装置を製作した.(3)熱変形ドリフトの観察(大塚,恩田)上記(2)(a)と同寸法,同駆動原理の10nm分解能の位置決め装置を長時間運転を行ったときのステージ上の熱変形ドリフトを測定した.その結果1.5時間の運転でモータと変位センサのプリアンプが熱源となって上下方向,水平方向に2μm弱のドリフトを生じることを確認した.1.位置決め装置の熱変形による位置決め誤差:シグマテック(株)製10nm超精密位置決め装匿(ベースとステージはアルミ鋳物AC4C)は、ステージ下に固定した変位センサのスケール(ストローク20mm)によるフィードバック制御を適用しているものの、連続運転したときにモータからの熱により装置全体が熱変形して、ステージには位置決め誤差が発生する。ベースを支えるベース支持台の材料を変えて、それらがステージの位置決め誤差に与える影響を調べた。ベース支持台として次の4種類の材料を使った。ステンレス(SUS304)、低熱膨張材(ノビナイト)、アルミ合金(A5052)、鋳鉄(FC300)これらのうち、ステンレスの位置決め誤差が最も大きく(水平方向誤差1.9μm、垂直方向誤差1.8μm)、熱伝導率の最も大きいアルミ合金が最も小さかった(水平方向誤差0.2μm)垂直方向1.5μm)。2.光学顕微鏡のビジュアルサーボ:顕微鏡のステージ上にある被観察物を観察するとき、種々の熱源によりステージその他が徐々に熱変形して、被観察物を視野の中心に保持することができなくなる。また、被観察物が激しく動く場合、被観察物を視野の中心に保持することができないばかりでなく、視野内に保持することすら不可能である。本研究ではステージ上を移動する被観察物を光学顕微鏡の視野内でたえず観察できるようなビジュアルサーボシステムを構築した。具体的には、倒立顕微鏡の搭載台として自動XYステージを用い、視野内の被観察物を高速画像処理し(浜松ホトニクス製高速ビジョンシステム、毎秒250フレームレート)、重心位置を演算し自動XYステージにフィードバック制御を適用することにより激しく水中を移動する小エビ(大きさ約60μm)をたえず視野の中心に持ってくることに成功した。(1)熱変形ドリフトを小さくする構造材の選択超精密位置決め装置のステージを長時間移動しつづけるとモータ等の熱で位置決め装置が熱変形して、基準となるフィードバック用センサも微小移動して、外部の位置決め装置の支持台からみるとステージの位置決め誤差を生ずる。

本研究は、位置決め装置のステージ、ベース、構造材料に熱的物性値の異なる3種類の材料(アルミ合金、ステンレス鋼、低熱膨張材)を用い、装置のベース支持台として4種類の材料(アルミ鋳物、鋳鉄、ステンレス鋼、低熱膨張材)を用いてステージの位置決め誤差へ与える影響を調べた。ステージが移動をくり返すとき、時間の経過と共にベース、ステージ、ベース支持台が主としてモータからの熱により熱変形していく。そのときのステージ上のある一点が水平方向、垂直方向にどのようにドリフトしていくかを測定した。その結果次のようなことが判明した。(a)位置決め装置のベース支持台がステンレス鋼製のとき、水平方向位置決め誤差は約2μmとなり、他の材料より大きい値を示した。(b)ステージ、ベース、ベース支持台をすべて低熱膨張材にしても、水平方向、垂直方向の位置決め誤差は約1μmであり、他の材料に比べて特に小さくなる訳ではない。最後に、位置決め誤差を小さくするため、モータの発生熱を放散させる方法、モータとベースの間に断熱材を入れる方法、モータをヒートシンクにする等の方法を提案した。(2)ビジュアルサーボシステムの性能アップドリフトを軽減する方法の一つにビジュアルサーボシステムがある。光学顕微鏡で激しく水中を泳ぐブラインシュリンプ(小えびの一種、寸法約500μm)をXYステージの移動により視野の中心に持ってくる制御を働かせるのに、昨年度迄のビジュアルサーボシステムでは十分な応答ができなかった。本年度は制御用PCとアクチュエータシステムとの間の問題を解決して性能を向上させることができた。
プラークによって汚染されたインプラントアバットメントに対する効果的な処置法の検討

チタン製インプラントアバットメント(アバットメント)をレジンステントに植立し、ヒト口腔内に1週間装着しプラークを形成させた。プラーク形成アバットメントに対して以下の処置を行った:1.プラスチックスケーラー(PS)処置群、2.歯面研磨(QJ)処置群、3.PS+テトラサイクリン(TC)処置群、4.PS+酸化水(AOW)処置群、5.未処置(UNT)群。また未使用アバットメントをコントロール(CONT)群とした。前述のように処置したアバットメント表面に残存しているプラークおよび未使用のアバットメントを走査型電子顕微鏡を用いて観察し、各処置面のプラークスコアを算出した。さらに、未使用および各処置を行ったアバットメントをラット背部皮下に埋入し、インプラント周囲の炎症反応を組織学的に観察した。1.プラーク除去効果:いずれの処置群においてもUNT群と比較して、プラーク除去効果を認め、統計学的な有意差を認めた(P<0.05)。QJ処置群のプラーク除去効果は最も高かった。しかし、UNT群を除く他の処置群およびCONT群と比較するとアバットメント表面は、重炭酸ナトリウムの噴霧によって生じたと思われる無数の損傷が認められ粗造感を呈した。2.炎症反応:いずれの処置群におけるアバットメント周囲の炎症性細胞数はUNT群と比較すると有意に少なかったが、CONT群と比較すると有意に高かった(P<0.05)。PS+TC処置群の炎症性細胞数は最も少なく、この群と他の処置群との間に統計学的有意差を認めた。以上のことから、チタン製アバットメント上に形成されたプラークの効果的な除去法は、PSで可及的に視認できるプラークを機械的に除去したのち、TC水溶液による化学的洗浄を併用することで残存プラーク中の細菌や代謝産物に対して有効に作用し、結果として軟組織に対する炎症反応を極力抑制できることが示唆された。プラーク形成アバットメントに対して以下の処置を行った:1.プラスチックスケーラー(PS)処置群、2.歯面研磨(APA)処置群、3.PS+テトラサイクリン(TC)処置群、4.PS+酸化水(AOH)処置群、5.未処置群。また未使用アバットメントをコントロール群とした。前述のように処置したアバットメントおよび未使用のアバットメント表面に残存しているプラークを走査型電子顕微鏡を用いて観察し、プラークスコアを算出した。1.プラーク除去効果:いずれの処置群においても未処置群と比較して、プラークの除去効果を認め、統計学的な有意差を認めた。(P<0.05)APA処置群のプラーク除去効果はもっとも高かった。しかし、未処置群を除く他の処置群およびコントロール群と比較するとアバットメント表面は、重炭酸ナトリウムの噴霧によって生じたと思われる無数の損傷が認められ粗造感を呈した。2.炎症反応:いずれの処置群におけるアバットメント周囲の炎症性細胞数は未処置群と比較すると有意に少なかったが、コントロール群と比較すると有意に高かった。(P<0.05)。

以上のことから、チタン製アバットメント上に形成されたプラークの効果的な除去法は、PSで可及的に視認できるプラークを機械的に除去したのち、TC水溶液による化学的洗浄を併用することで残存プラーク中の細菌や代謝産物に対して有効に作用し、結果として軟組織に対する炎症反応を極力抑制することができることが示唆された。
世紀転換期のグローバリゼーションとアメリカ文学

本研究は、平成13年度から平成15年度にかけての3年間、19世紀末から20世紀にかけての世紀転換期のグローバリゼーションの諸相を同時代のアメリカ文学の作品を通して考察したものである。グローバリゼーション研究は社会学や経済学政治学、更には文学研究など様々な領域において最近10年間ほどの間に隆盛になったが、現代社会や現代文学を議論の中心に置くことが多かった。本研究は、グローバルな現代社会の原型は100年前の世紀転換期に培われたという立場から、こうした現代寄りのグローバリゼーションの議論を100年前の世紀転換期の社会とアメリカ文学に応用し、当時のアメリカの代表的な小説家でコスモポリタンを自認していたHenry Jamesの諸作品を通じて、当時のグローバリゼーションの諸特徴を明らかにした。具体的にいえば、国境を超えた世界の一体化と大きく定義づけられるグローバリゼーション現象の大きな原動力が資本主義であることや、そうした資本主義が支配するグローバリゼーションとは全く別の形のグローバリゼーションを異種混交の開かれたコスモポリタニズムの典型としてのクレオール文化が表していることなどを、Jamesの代表的な諸作品を分析しながら考察した。更に、9・11テロ以降「グローバリゼーション」研究から「グローバリゼーション」をふまえた上での「(アメリカ)帝国」研究へと批評が大きく推移しつつある動向と連動しながら、グローバリゼーションと帝国主義との関係にも着目し、様々な国家や文化の共存を促進するとともに多国間、多文化間の序列化、主従関係をも生むグローバリゼーションの特質にまで考察を深めた。本研究の目的は、19世紀末から20世紀初頭にかけての世紀転換期のグローバリゼーションの諸相を同時代のアメリカ文学を通して考察することだが、今年度(平成13年度)は、Henry Jamesの前期と後期の二つの大作The Portrait of a LadyとThe Golden Bowlを通して、グローバリゼーションの諸特色を多角的に検討した。まず、The Portrait of a Ladyでは、Jamesがグローバリゼーションの対照的な二つの側面、即ち、ナショナリスティックな帝国主義の動きと異文化志向のコスモポリタニズムを同時に描き込みながら、ヒロインのIsabelを前者の具現として後者の具現たる夫のクレオールのOsmondに対峠させて提示することで前者の方へ強く傾斜している点を、Mary Louise Prattの紀行文学論を援用して明らかにした。この研究成果は、今年5月の日本英文学会全国大会で発表予定であり、また、この研究の一部は近刊予定の『ドラマティック・アメリカ』に掲載予定である。更に、The Golden Bowlでは、グローバリゼーションの今ひとつの側面、即ち、国や文化や階級の境界がなし崩しになってゆくinternationalizationの動きがアメリカ人やユダヤ人などの新興の大実業家たち、いわゆるplutocratsによって強力に押し進められてゆく状況を、Jamesが物語の中心人物たち、MaggieとAmerigoの国際結婚の顛末を通していかに鮮明に描き出しているかを考察し、この研究成果も、学会での発表や学会誌への投稿を現在準備中である。今年度(平成14年度)は、昨年度から引き続いて行っているHenry Jamesの二つの大作The Portrait of a LadyとThe Golden Bowlをめぐるグローバリゼーシヨンの多角的な研究を、学会発表や論文によって更に深化させた。まずThe Portrait of a Ladyについては、昨年5月の日本英文学会全国大会での発表で、Jamesが、ヒロインのIsabelを当時の領土拡張する帝国主義的なアメリカのイメージと重ね合せて描くことで、,世界を舞台にした拡張主義である帝国主義というグローバリゼーションの大きな特徴を鮮やかに描き出している点を明らかにした。ただ、この研究を論文にまとめるに際しては、A.NegriとM.HardtのEmpireを始めとする最近のグローバリゼーション研究の急激な変容を消化、吸収する必要があり、こうした最新の批評理論をふまえたThe Portrait of a Lady論の活字化を急いでいる。

また、この小説は、帝国主義とは全く対照的な、異文化志向のコスモポリタニズムというグローバリゼーションの別の側面をも、Isabelの夫でクレオールのOsmondを通して同時に描き出しており、この点に着目した研究成果は、昨年10月に刊行された『ドラマティック・アメリカ』に掲載した。次に、The Golden Bowlについては、昨年10月の日本アメリカ文学会での発表で、この小説が、グローバリゼーションのまた別の側面、即ち、様々な国や文化や階級の境界がなし崩しになって入り交じるinternationalizationの動きを描き、その動きがアメリカ人やユダヤ人などのplutocratsの金という権力によっていかに弾力に押し進められてゆくかを、物語の中心人物のMaggieとAmerigoの国際結婚の顛末を通して強烈に前景化している点を明らかにした。今年度(平成15年度)は、3年計画で始めた世紀転換期のグローバリゼーションとアメリカ文学をめぐる本研究の最終年度にあたり、これまでの研究を整理するとともに、更に、この3年間の研究期間に生じたグローバリゼーション研究の大きな変化、即ちグローバリゼーション現象の分析からそれを踏まえた上での「帝国」研究への批評の推移を視野に入れて本研究を改めて練り直した。具体的には、まず、昨年度学会で発表したHenry JamesのThe Golden Bowlを英語論文にまとめ、この小説はグローバリゼーションの一側面、即ち様々な国や文化や階級の境界がなし崩しになって入り交じるinternationalizationの動きが、アメリカ人やユダヤ人などのPlutocratsの金という権力によっていかに強力に押し進められてゆくかを、物語の中心人物のMaggieとAmerigoの国際結婚の顛末を通して強烈に前景化している点を明らかにし、グローバリゼーションの大きな原動力が資本主義であることを指摘した。更に、グローバリゼーション研究が帝国研究に大きく変貌しつつある最新の批評動向を視野に入れて、Henry Jamesのいま一つの大作、The Portrait of a Ladyをとりあげ、グローバリゼーションを世紀転換期の帝国主義という観点から考察した。ここでは、多民族国家という点で国家そのものがグローバルなアメリカが、対外的には国家や文化の自由と独立を称揚しながら、国内ではアメリカ原住民という他民族を強圧的に支配し抑圧しコロナイズするという二重性を兼ね備えている点を、自由を愛しながら同時に他者への支配欲も持っているこの小説の主人公Isabelの二重性を通して考察し、様々な国家や文化の共存を促進するとともに多国間、多文化間の序列化をも生むグローバリゼーションの特質にまで従来の研究を深化させ、この研究も英語論文にまとめた。
ポータブル型パルスCOオキシメータを用いた周術期禁煙指導の有効性の検討

喫煙は予後を悪化させるため、周術期禁煙は喫緊の課題で、手術が患者教育の機会の観点で禁煙の動機付けとして重要である。また、禁煙指導ではタバコに含まれる一酸化炭素を測定する呼気一酸化濃度が動機付けに使用されているが、医師以外が禁煙指導に用いることは容易とはいい難い。本研究では通常診療で一般的に用いられている機器であるパルスオキシメータで、パラメータの一つとして一酸化濃度(SpCO)が測定できる機器を用いた禁煙指導が、禁煙の動機付けとなり、禁煙率上昇や長期禁煙に有効であるかを検討する。該当年度では、研究施設で術前に入院案内を行う総合患者支援センターの看護師により、一般的な術前の禁煙指導方法としてAAR戦略(Ask,Advice,Refer)で禁煙指導を徹底、またSpCO測定機器の購入を行った。また、2019年度に対象群(SpCOを測定はするが、動機付けには使用しない)の調査が行えるように、倫理委員会への申請を行った。また、看護部への研究協力依頼を行い、了承得た後に研究方法の周知、実際に禁煙指導とSpCO測定を行う総合患者支援センターの看護師への研究協力依頼の準備を行った。また、禁煙指導の知識を得るために禁煙に関する文献検索や、講演への参加、また、日本禁煙学会の禁煙サポーターを取得し、講演参加と筆記試験受験し日本禁煙学会認定指導医を取得した。また、周術期禁煙や、SpCOと呼気一酸化炭素濃度に関連する資料や文献を検索し、新しい情報が得られた。該当年は客員研究員であったため、研究施設での関連部署である看護部への依頼が困難であった。2019年4月以降に可及的速やかに研究が開始できるように、準備を行い、対象群の研究開始が予定の3週間遅れではあるが予定通り開始できた。今後は引き続き対象群の同意書取得、データ抽出を行う。また、来年度はSpCOによる禁煙指導を行うので、総合患者支援センターでの本研究用の禁煙指導の準備と説明を行う予定である。
高次元宇宙モデルにおけるブラックホール物理の研究

統一理論の有力な候補である超弦理論は、10ないし11次元の高次元時空を要請する。このような高次元時空を前提とした理論から、いかにわれわれの4次元宇宙を実現しうるかを探ることは、現代物理学の重要な課題である。この実現のためには、極初期あるいは現在の加速膨張する宇宙をよくあらわしている4次元ドジッター時空を、残りの余剰次元を安定化させた上で高次元時空の中で構成することが必須となる。本年度は、フラックスによる余剰次元の安定化とドジッター時空を両立しうる高次元モデルの一つである、Freund-Rubinコンパクト化の性質を探った。このモデルでは、宇宙の膨張率や余剰次元のフラックスの量に応じて、余剰次元の内部空間の形が球形である自明な解以外にも、変形し歪んだ解か存在する。このような解がわれわれの宇宙を表しうるかにとって重要な指標はその安定性である。そこでまず自明な解と変形した解の線形摂動に対する動的安定性を解析し、ちょうど二つの解の系列が一致する臨界点で安定性が切り替わることを見出した。これにより、宇宙の膨張率が低い場合、対称性が高い球形の内部空間ではなく対称性が破れている変形した内部空間の方が安定な状態であることを示した。さらに、安定な解の方がドジッター時空に付随するエントロピーも高い状態にあり、動的安定性と熱力学的安定性に相関があることを示した。これは高次元ブラックホール時空と同様の性質が高次元でのドジッター時空にも存在していることを示す新たな具体例である。またAdS/CFT対応の観点から、動的な高次元ブラックホールと4次元の膨張流体の性質を解析した。統一理論の最有力候補である超弦理論は4次元以上の高次元時空の存在を示唆している。高次元理論の枠組みで4次元宇宙を実現するには、余剰次元のコンパクト化と安定化が必須である。反対称場のフラックスを余剰次元方向に導入することで、このコンパクト化と安定化を成し遂げようとするのがフラックスコンパクト化と呼ばれるアイデアである。一方、昨今の観測により極初期および現在の宇宙が急激な加速膨張をしているという事実が確立されてきているが、このような急激に加速膨張する宇宙はドジッター時空と呼ばれるもので近似的によく記述できる。つまり高次元理論で宇宙を記述する上で、安定化されたコンパクトな余剰次元が付随した4次元ドジッター時空を構成することは、ひとつの重要な課題といえる。本年度は、フラックスコンパクト化とドジッター時空を両立するものとして、6次元ブレーンワールドおよびFreund-Rubinコンパクト化といった球状の余剰次元にフラックスを導入したモデルを考え、その下で時空の安定性などの性質)解析を行った。まず時空の線形安定性を解析し、ドジッター時空の膨張率が高い場合は不安定性が生じることを示した。さらにこの不安定性を時空の熱力学の観点から再解釈し、全フラックスを固定したときドジッター時空の持つエントロピーの高い時空の系列が安定で低い系列が不安定であることを示した。これは、動的な安定性と熱力学的な安定性に対応関係があることを示しており、過去に議論されてきた余剰次元を持つブラックホール時空の場合と同様な性質がドジッター時空にも存在する具体的な例である。また、余剰次元の数が大きくなると現れる余剰次元空間の変形にあたる不安定性に対しても、それに対応する内部空間が変形した別の時空の系列が存在することを示した。これらの結果はブラックホールの場合と同じく余剰次元をもったドジッター時空も様々な相を持ち多様性があることを示すものである。