hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
低分子系および高分子系有機半導体のための大規模電子伝導計算理論

本研究課題の目的は、独自に開発してきた電子伝導計算理論「時間依存波束拡散法」を発展させて、次世代デバイス材料として期待される低分子系および高分子系有機半導体の電子伝導物性(移動度等)を原子レベルから定量的に予測する方法を確立することである。室温付近における有機半導体の電気伝導物性は、分子振動との相互作用で決まる。しかし、これまで国内外で行われてきた理論研究では、固体物理学でよく議論される単純な音響フォノン(格子振動)による影響しか考えていなかった。実際の有機半導体は固体物理学が想定している無機半導体よりも柔らかい。その分子振動は複雑で単純な音響フォノン以外に無数に存在する。本研究課題では全原子系の基準振動解析を用いて、全ての分子振動を考慮した電子伝導計算を可能にさせた。また別の問題として、これまで先行研究では、電子の拡散距離から移動度を見積もる方法と、電子の速度相関関数から移動度を見積もる方法の2通りが良く使われてきた。しかし2つの方法は決して同じ結果を与えず、伝導機構の理解の妨げになってきた。本研究では分子振動が支配的な有機半導体では、後者の方法のみが正しい移動度を与え、前者の方法を用いると移動度を過大評価してしまうことも理論的に明らかにした。上記の改良を施した計算理論を、代表的な低分子系有機半導体(アセン系、BTBT系、DNTT系など)に適用し、移動度の温度依存性などの計算を行ったところ、実験で報告されている移動度の温度依存性を定量的に非常によく再現できていることを確認した。また同様にして結晶性高分子系有機半導体であるPBTTTの室温での移動度も調べた。この結果も実験と同じオーダーで移動度を見積もることができた。このように「時間依存波束拡散法」は低分子系および高分子系有機半導体の電子伝導物性を解析・予測できる計算理論として確立することができた。29年度が最終年度であるため、記入しない。本研究課題の目的は、独自に開発してきた電子伝導計算理論「時間依存波束拡散法」を発展させ、次世代デバイス材料として期待される低分子系および高分子系有機半導体の未知な伝導機構を解明し、定量的にその移動度等を予測することである。高分子系(ポリマー鎖)の伝導において重要な鎖の回転(ねじれ)の自由度は、今まで私が研究してきた低分子系でも重要である。従来国内外で行われてきた低分子系の伝導計算では、分子間振動を記述する際に、分子の重心移動しか考えていないが、実際には分子の回転の影響も大きい。この事実が、計算において移動度を過大評価してしまう要因の一つと考えられる。そこで本年度は、本伝導計算理論に分子の回転の自由度を取り込み、低分子系有機半導体の伝導物性における分子回転の影響を明らかにし、移動度の定量的評価の精度向上を目指した。当初の予定では、Gay-Berneポテンシャルを用いた分子動力学計算を用いることで分子の回転の自由度を導入する予定であったが、安定構造として実際の有機半導体の結晶構造を再現することが困難であった。ファンデアワールス相互作用を入れた密度汎関数理論からGay-Berneポテンシャルを作成したが、分子間の空間異方性をGay-Berneポテンシャルの枠組みの中で再現することが出来なかったことが一因と考えられる。そこで現在、基準振動解析計算を使って、解析的に回転の影響を伝導計算に取り入れることを目標に研究を進めている。粗視化したGay-Berneポテンシャル法と比べると、全原子計算となるために、分子内振動も扱える利点がある。より計算精度の高い計算になると期待される。当初の予定では、Gay-Berneポテンシャルによる分子動力学計算法の導入によって、分子回転の自由度を取り入れることを目指していたが、実際の有機半導体の結晶構造を再現することが出来ず、方針転換をしたため。現在では、基準振動解析に基づく電子ーフォノン相互作用を伝導計算理論に導入する方法の開発を進めている。本研究課題の目的は、独自に開発してきた電子伝導計算理論「時間依存波束拡散法」を発展させ、プリンテッドエレクトロニクスなどの次世代デバイス材料として期待される低分子系および高分子系有機半導体の未知な伝導機構を解明し、定量的にその移動度等を予測することである。そのためには、分子振動が引き起こす電子の散乱機構をなるべく精密に取り入れる必要があるにも関わらず、従来、国内外で行われてきた低分子系有機半導体の電子伝導計算においては、分子を剛体として扱い、その重心移動しか考えない極めて粗い近似のものがほとんどであった。そこで当初の予定通り、剛体分子近似ではあるが分子の重心移動だけでなく、回転運動も考えることが出来るGay-Berneポテンシャルを用いた分子振動計算(分子動力学計算)にチャレンジしてきた。しかし、このポテンシャルでは有機半導体の結晶構造を再現できなかったため、古典力場による基準振動解析を行い、この基準振動モードを熱的重みをかけて足し合わせることによって有限温度による分子振動を再現する方法を採用した。さらに移動度を評価する計算式そのものも改良することにより、昨年の計算よりも格段に精度良く低分子系有機半導体の移動度を定量的に計算することに成功した。具体的には、例えば、ルブレンやペンタセンの室温における移動度の実験値は最大でそれぞれ40cm^2/Vs、6cm^2/Vs程度である。昨年の計算結果は、ルブレンが約200cm^2/Vs、ペンタセンが約70cm^2/Vsとかなり過大評価する傾向にあった。本年度では、ルブレンで68cm

^2/Vs、ペンタセンで2.6cm^2/Vsと実験値を精度良く再現できている(2017年3月の物理学会、応用物理学会で報告済)。現在、他の様々な低分子系材料でも実験結果を再現できるかの検証を進めている。当初の予定では、Gay-Berneポテンシャルを用いた剛体分子動力学法の導入によって、低分子系から高分子系有機半導体の伝導物性を計算することを目指していたが、Gay-Berneポテンシャルでは、低分子系の有機半導体の結晶構造を再現できず、基準振動解析に基づく方法へと方針転換したため計画より遅れている。本研究課題の目的は、独自に開発してきた電子伝導計算理論「時間依存波束拡散法」を発展させて、次世代デバイス材料として期待される低分子系および高分子系有機半導体の電子伝導物性(移動度等)を原子レベルから定量的に予測する方法を確立することである。室温付近における有機半導体の電気伝導物性は、分子振動との相互作用で決まる。しかし、これまで国内外で行われてきた理論研究では、固体物理学でよく議論される単純な音響フォノン(格子振動)による影響しか考えていなかった。実際の有機半導体は固体物理学が想定している無機半導体よりも柔らかい。その分子振動は複雑で単純な音響フォノン以外に無数に存在する。本研究課題では全原子系の基準振動解析を用いて、全ての分子振動を考慮した電子伝導計算を可能にさせた。また別の問題として、これまで先行研究では、電子の拡散距離から移動度を見積もる方法と、電子の速度相関関数から移動度を見積もる方法の2通りが良く使われてきた。しかし2つの方法は決して同じ結果を与えず、伝導機構の理解の妨げになってきた。本研究では分子振動が支配的な有機半導体では、後者の方法のみが正しい移動度を与え、前者の方法を用いると移動度を過大評価してしまうことも理論的に明らかにした。上記の改良を施した計算理論を、代表的な低分子系有機半導体(アセン系、BTBT系、DNTT系など)に適用し、移動度の温度依存性などの計算を行ったところ、実験で報告されている移動度の温度依存性を定量的に非常によく再現できていることを確認した。また同様にして結晶性高分子系有機半導体であるPBTTTの室温での移動度も調べた。この結果も実験と同じオーダーで移動度を見積もることができた。このように「時間依存波束拡散法」は低分子系および高分子系有機半導体の電子伝導物性を解析・予測できる計算理論として確立することができた。引き続き、低分子系有機半導体を対象に、基準振動モードを使って解析的に回転の影響を伝導計算に取り入れることを目標に研究を進める。現在、基準振動モードを用いた低分子系有機半導体の伝導計算法は確立されつつある。これを用いた移動度の定量的評価は当初の予想以上に精度が良いことも確認できつつある。今後はさらに、適用分子を増やし、なるべく多くの実験結果と比較検討することで、計算法の妥当性をチェックする。ただし、この方法を低分子系よりも非調和効果が大きいと予想される高分子系へそのまま適用できるかは不明なので、高分子系に関する分子振動の取扱いについても同時並行で調べていく。29年度が最終年度であるため、記入しない。
九州北部における近世の伝統的木造建築大工と棟札の研究

○九州北部における近世の伝統的木造建築大工としては次の結果を得た。1.福岡県、延1369人。佐賀県、延800人。大分県、延2399人の伝統的木造大工を収集した。2.福岡市中央区簀子町に近世時在住していた大工「林」家の文書と調査で収集した棟札を照合して、大工「林」家は近世時、福岡市の社寺を中心に、宗像市、太宰府市の社寺にも関係していたことを明らかにした。3.大分市古国府に近世時在住していた大工「利光」家の文書から府内藩の大工の組織を明らかにした。4.大分県岡藩の大工文書から大工のヒエラルキー「上」「中」「下」「初位」「職付無位」を明らかにした。○九州北部における近世棟札の研究としては次の結果を得た。1.収集した棟札は福岡県407枚、佐賀県165枚、大分県551枚で、この棟札の他に、山口県143枚や宮崎県274枚などを加えて、棟札の形態と寸法を明らかにした。また、棟札に隅切、入隅、猪の目などがあり、大きさは、必ずしも江戸時代の文献に記す吉寸が守られていないことを指摘し、随意につくられていることを明らかにした。2.棟札の願文や様々な記号に注目し、道教にもとづく呪符や記号があることを明らかにした。3.棟札に記された神々や仏達から、当時の人々の信仰の背景を探り、棟札に記す経文は『法華経』及び『無量寿経』が主であることを明らかにした。4.棟札によって、大工の仕事内容、仕事場所、営業組織、賃金、税金などを明らかにした。○今後の研究の展開:各県の棟札をより詳細に分析検討し、近世の伝統的木造建築大工の諸問題を解明したい。佐賀県、延800人。1.近世の伝統的木造建築大工の研究を進めるに当たって、一級資料である社寺所蔵の棟札の収集に努めた。その範囲は福岡・佐賀・大分県の北部九州を中心としている。2.特に、地元福岡では宗像市・太宰府市などほぼ悉皆調査を行った。前者は宗像大社が近くにあり、後者は太宰府天満宮があって、どちらも本殿が類似した形式なので、その関係などを建築大工の点から解新できるのか否かという問題をかかえていたからである。3.この問題の結論を出すのは時期尚早であるが、福岡市在住(福岡城下町)の大工が近世時に宗像大社と太宰府天満宮本殿の造営に関わったことが判明し、成果を得た。4.収集した資料のうち、建築大工のみを整理して、「福岡県の建築工匠(その1)」として平成3年度に発表した。また、具体的な建築大工の考察を「佐賀県の大工について」と題し、さらに、棟札そのものの成果として「佐賀県の棟札を読む(その1)」として公表した。5.その他、大分県や熊本県の大工は近世時県外に出て活躍している様子が伺える。しかし、福岡県の大工の場合は県外に出ていないにうである。逆に大分県から福岡県に来て仕事をしている実例を発見した。6.今後、棟札を用いて、建築大工と作風との関係などを詳細に追求しながら、研究課題を遂行していく。平成4年度は次の点に重点を於いて、ほぼ予定通り研究を推し進めた。1)近世の伝統的木造建築関係の資料収集を県市的村史より行った(福岡県・大分県・佐賀県・長崎県・熊本県)。

2)棟札・置札等の建築関係資料調査と収集を行った(福岡県・大分県・佐賀県・長崎県・熊本県)。3)関係資料及び棟札・置札等の整理と分析を続行した。以上から、次のような結果を得た。1)近世時、大分県や熊本県の大工は県外でも活躍しているが、福岡県ではそのような大工が認められない点に注意が惹かれる。2)福岡県の場合は、大分県臼杵市や熊本県荒尾市などから大工が来て、仕事をしている。3)大工林家文書(福岡市)を発見して、分析調査を進めた。4)棟札・置札の寸法について検討した結果、必ずしも「吉」寸法につくられていないことが判明した。5)したがって、江戸時代の『大匠手鑑』や『匠家故家録』に記す棟札の寸法も必ずしも遵守されていないことが分かった。以上の結果は、裏面のとおり研究発表を行った。○九州北部における近世の伝統的木造建築大工としては次の結果を得た。1.福岡県、延1369人。佐賀県、延800人。大分県、延2399人の伝統的木造大工を収集した。2.福岡市中央区簀子町に近世時在住していた大工「林」家の文書と調査で収集した棟札を照合して、大工「林」家は近世時、福岡市の社寺を中心に、宗像市、太宰府市の社寺にも関係していたことを明らかにした。3.大分市古国府に近世時在住していた大工「利光」家の文書から府内藩の大工の組織を明らかにした。4.大分県岡藩の大工文書から大工のヒエラルキー「上」「中」「下」「初位」「職付無位」を明らかにした。○九州北部における近世棟札の研究としては次の結果を得た。1.収集した棟札は福岡県407枚、佐賀県165枚、大分県551枚で、この棟札の他に、山口県143枚や宮崎県274枚などを加えて、棟札の形態と寸法を明らかにした。また、棟札に隅切、入隅、猪の目などがあり、大きさは、必ずしも江戸時代の文献に記す吉寸が守られていないことを指摘し、随意につくられていることを明らかにした。2.棟札の願文や様々な記号に注目し、道教にもとづく呪符や記号があることを明らかにした。3.棟札に記された神々や仏達から、当時の人々の信仰の背景を探り、棟札に記す経文は『法華経』及び『無量寿経』が主であることを明らかにした。4.棟札によって、大工の仕事内容、仕事場所、営業組織、賃金、税金などを明らかにした。○今後の研究の展開:各県の棟札をより詳細に分析検討し、近世の伝統的木造建築大工の諸問題を解明したい。
カザフスタン共和国東カザフスタン州における皮膚基底細胞癌の分子疫学的調査

セミパラチンスク核実験場は旧ソ連邦時代1949年から50年近くにわたって、地上、地下核実験が行われたところである。核実験場周辺地区住民についての健康影響調査は、旧ソ連邦時代の秘密主義の影響もあり、まだまだこれからであるのが現状である。一方で最近、同地区周辺では、皮膚がんの増加が問題となっでおり、放射性降下物の慢性低線量被ばくの影響が懸念されている。基底細胞癌の原因としては、紫外線、遺伝因子、化学物質などが知られているが、その他にも放射線の過剰被曝もそのリスクとなりうることが知られている。近年本腫瘍の発生に9番染色体長腕9q22.3に座位するPTCH遺伝子、さらにその上流に存在するXPA遺伝子の異常が関与していることが明らかになってきた。今回、本申請において我々は、同核実験場に多発している基底細胞癌におけるPTCH及びXPAの遺伝子解析を行うため、病変部及び正常部を特異的に抽出し、PTCH及びXPA遺伝子中、及び近傍のLoss of Heterozygosity(LOH)の有無を観察すると同時に、各遺伝子の塩基異常を検索し、セミパラチンスク核実験場周辺におけるこれら遺伝子の基底細胞癌の発生に対する関与の解明を試みた。その結果、9q22.3領域におけるLOHの頻度は17.8%で、対照群(3.8%)に比して有意に高頻度に見られ、本領域による遺伝子の欠失が、電離放射線被ばくによる基底細胞癌の発症メカニズムに関与している可能性が示唆された。さらに、LOHはPTCH領域、XPA領域において独立して起こっており、電離放射線被ばくによる染色体の欠失が、比較的狭い領域で起こっていることが示唆された。今後、同地区における放射線誘発癌の発症メカニズムの解明のため、乳がんにおける染色体不安定性の検討、さらには甲状腺がんにおける遺伝子再配列の検索等を行っていく予定である。
シスタチンＦを介するミクログリアーオリゴデンドロサイトクロストークと脱髄性疾患

慢性脱髄巣を形成するには、髄鞘が変性するだけでなく、その再生が抑制されなければならないため、われわれは髄鞘再生抑制機構の解明に取り組んできた。種々の脱髄モデルマウスにおける髄鞘の再生期と抑制期における網羅的な遺伝子発現の解析から、われわれは髄鞘再生期にのみ発現し、抑制期には発現の停止する遺伝子としてシスタチンF(CysF)を同定した。シスタチンFはミクログリアに発現しており、各種脱髄モデルやヒト多発性硬化症においてもミクログリアがCysFを発現している間のみ髄鞘が再生していることが明らかとなった。CysFはシステインプロテアーゼの阻害作用を有するが、特にカテプシンC(CatC)を強力に阻害することが報告された。CatCはIL1βやTNFαの活性化に関与することが知られており、CysFの発現消失はCatCを活性化し、炎症性サイトカインの活性化を促進する可能性がある。以上の結果より、CatCとCysFのバランスにより髄鞘再生が制御されている可能性が強くなったため、CatCとCysFそれぞれの遺伝子発現を自由に制御できるマウスを作製した。前年度はCysF発現抑制マウスにおいて実験的自己免疫性脳脊髄炎によって過剰な脱髄反応が認められ、その脱髄巣において強いIL1βの免疫反応性が認められることを報告した。また慢性脱髄巣を形成するPLP過剰発現マウス(4eマウス)において、早期の髄鞘形成期、変性・再生期にCatC発現を無くしても、顕著な影響は現れなかった。この期間にまだCysFの発現が強く残っているため、今回はより後期の慢性脱髄期を解析したところ、CatC発現を無くすると髄鞘再生が維持され、脱髄の軽減されることが明らかとなった。このように、CysFやCatCの発現を調節することで、脱髄の抑制が可能であることが示された。24年度が最終年度であるため、記入しない。平成23年度はノックアウトマウスを用いた脱髄誘導実験と、過剰発現マウスの樹立を行った。シスタチンFSTOP-tetOホモマウス(シスタチンFノックアウト)とカテプシンC STOP-tetOホモマウス(カテプシンCノックアウト)、野生型マウスの3群を用いて脱髄モデルを作製し、それぞれのノックアウトが及ぼす効果を検討した。まず、これら3群のマウスを用いてMOGペプチド[35-55]を免疫することによりMOG EAEモデルを作製した。その結果、臨床症状観察においてシスタチンFノックアウトマウスでは野生型マウスの症状よりも悪い症状が見られた。また、脱髄の程度をミエリン蛋白質の染色(PLPとLFB)によって調べ、脱髄のレベルが野生型マウスに比べてシスタチンFノックアウトマウスのほうが悪いということもわかった。これらのことから、シスタチンFは脱髄巣形成に抗う作用をもっていると考えられる。その機能の1つに炎症性サイトカイン産生の抑制がある。また、カテプシンCノックアウトマウスでは症状がばらつくという結果を得ており、MOG EAEモデルにおける機能は未確定である。しかし、カテプシンCノックダウンマウスにPLPtgアリールを導入し遺伝性脱髄疾患モデルを作製したところ、6ヶ月齢の慢性脱髄巣形成開始期でPLPtgマウスよりも症状が軽度であるというプレリミナリーなデータを得た。過剰発現マウスを作製するにあたり、STOP-tetOマウスとミクログリア特異的にtTA(テトラサイクリントランスアクチベーター)を発現するマウスIbaltTAを交配させ、ミクログリア特異的過剰発現マウスをシスタチンF、カテプシンCの両方で得た後、シスタチンFの過剰発現では細胞毒性がでることを確認し、カテプシンCでは過剰発現マウスの脳を用いて酵素活性があることを確認した。

この期間にまだCysFの発現が強く残っているため、今回はより後期の慢性脱髄期を解析したところ、CatC発現を無くすると髄鞘再生が維持され、脱髄の軽減されることが明らかとなった。このように、CysFやCatCの発現を調節することで、脱髄の抑制が可能であることが示された。24年度が最終年度であるため、記入しない。当初予定していたマウスの作製は順調に進み、脱髄の解析も当初予定より進行している。しかし、シスタチンF過剰発現マウスの交配がうまく行かず苦労している。当初の予定の通り、脱髄モデルに種々の遺伝子改変マウスを適用して解析を進める。
超弦理論に基づく量子重力理論の構築

米谷は、BMN limitでのholographic principleの定式化に関する研究を進め、GKPW関係式のBMN極限をえのholographic relationの導出を行ない、BMN演算子の相関関数を与えるEuclid的PP極限での弦場の理論の相互作用vertexを具体的に構成した.同様な方法を、1/2 BPS演算子の2点関数とc=1行列模型のS行列との関係、およびWilsonループ演算子期待値の対応関係に応用し、大きなR電荷を持った局所演算子とWisonループに挿入した場合についての対応関係を確立した。さあrにDブレーンの多粒子系の取り扱いに関してDブレーンの場の理論を構築するという全く新しい可能性について研究を開始し,Yang-Mills量子力学の第2量子化された演算子形式を提唱した。風間は、超弦理論の超共変性を保つ新しい有力な形式であるピュアスピノル(PS)形式を研究し、次の成果を得た。(1)PS形式の新しい拡張を提唱し、既存の形式との量子的等価性を示した。(2)PS形式を第一原理から導くことができる、世界面上の基本的な作用を初めて構成した。また風間は、ラモン・ラモン束を持つ平面波背景時空中の超弦理論を量子論的な共形不変理論として定式化することに成功した。加藤は、弦の場の理論における新しい共変ゲージを提唱した。ゲージ理論のランダウゲージなどを含む共変ゲージの一般化に対応している。また、このゲージをタキオン凝縮の問題に応用し、ゲージ依存する特異点のないポテンシャルを得た。加藤はまた、格子超対称性の実現にも取り組み、スタガードフェルミオンの対称性の同定や、差分ライプニッツ則のNo-Go定理を証明した。橋本は、超弦理論に現れる非摂動的な物体であるDブレーンの力学を、様々な観点から明らかにした。場の理論のソリトンとの関係に重点を置き、場の理論のソリトンの性質をDブレーンで解析することに成功した。例えば、インスタントン解や渦ひも解の挙動、QCDの低エネルギーの解析など、従来の手法では困難な解析がDブレーンによって可能となることを具体的に多数の例で示した。1 BMN極限とholographic principle(米谷):前年度から継続しBMN limitでのholographic principleの定式化に関する研究を進めこの分野の懸案問題について満足すべき解決を与えた.まず,GKPW関係式においてBMN極限を直接調べ,我々の提唱するholographic relationの再導出を行なった.この関係式のもとで正しくBMN演算子の相関関数を与えるEuclid的PP極限での弦場の理論の相互作用vertexを具体的に構成し,これまで不明であったimpurity非保存の相関関数もこのvertexにより正しく与えられることを示した.2超弦の共変的定式化(風間):超弦理論を超ボアンカレ共変に記述できる利点を持つ「ピュアスピノル(PS)形式」の基礎を明らかにする研究を続行した.よく知られたlight-coneゲージで量子化されたGreen-Schwarz(GS)形式とPS形式が量子論的に完全に等価であることを証明し,さらに最近、その発祥以来の懸案であったPS形式の根元的な作用の構築およびそれに基づいたPS形式の量子論的な導出という基本問題の完全な解決に成功した。3格子上の超対称ゲージ理論(加藤):前年度から継続して超対称格子ゲージ理論の研究を推進した。

連続極限での自由度の関係を明確にするためのステップとして、staggered fermionのもつ厳密な対称性の表現、特にカイラル対称性や回転対称性の表現について解析し、空間次元の2倍の次元のClifford代数に基づいてsystematicに理解できることを見いだし,fermionと対になる市松格子上のゲージ場の自由度の表現分解に有用な知見を得た。4ブレーンの力学(橋本):ブレーンの生成消滅に関する力学と、その表現方法について研究を行なった。ブレーンが多数集まったときの配置を現る行列の幾何学的意味を解明するためは,様々な具体的配置についてそれが生成する重力効果を計算し,境界弦の場の理論の作用を摂動的に初めて書き下してブレーン消滅の物理に応用した。米谷は,Dブレーンの生成消滅を取り扱う一般的な枠組みを構築するため,Dブレーンの個数が変化できるHilbert空間の定式化を目指す研究を進めた.これは,低エネルギー近似では,super U(n) Yang-Millsゲージ場の量子論をさらに「第2量子化」した一般化された場の理論を構築することに相当する全く新しい可能性であり,その原理を見つけるには,様々な具体例について試行的な研究が必要である.本年度は,1/2BPS状態に制限した範囲で,そうした理論の可能性を調べ,一つのToy Theoryを構成することに成功した.D-braneは拡張されたパウリ排他原理を満たす一般化フェルミオン場で表されること,その構造は米谷が以前から弦理論の定性的振る舞いを特徴づける普遍的性質として提案している時空不確定性と調和していること,などの興味深い結果を得た.風間は,超弦理論の超共変的量子化を実現する新しい方法であるピュアスピノル(PS)形式の基礎についての研究を続行し,これまで未知であった基本的作用およびその対称性の構造を明らかにし、第一原理からPS形式を導出することに成功した.基本的アイデアはグリーン・シュワルツ形式の作用において、スピノル場の数を二倍にすると同時に、それによって生じた余分な自由度をうち消すための新たな局所的フェルミ対称性を導入するものである.このアイデアは11次元の超対称粒子に対しても有効であり,さらに長年の懸案である11次元超膜理論の共変的量子化の問題に適用する研究をおこない,古典的レベルで系のダイナミックスを支配する拘束代数を具体的に導出した。加藤は,前年度に引き続き格子上の超対称ゲージ理論の構築へ向けて,(1)市松格子の方法にもとづく定式化において、fermi的対称性から連続の超対称性の部分を分離する目的のため、staggered fermionの時空対称性をSO(2D)Clifford代数の立場から系統的に同定する方法を開発した.(2)非可換幾何の方法に触発されて、行列の自由度を利用する格子理論の定式化を超対称量子力学を例にとって試み、差分のLeibniz
蛋白質吸着挙動の解明による低摩擦維持機構を有する人工関節摩擦面の評価

生体関節液に含まれる蛋白質であるアルブミン及びγーグロブリンの協調的な吸着膜が人工関節材料の低摩擦を発現する事から,それぞれの摩擦特性と吸着特性について調査を行い,得られた結果から低摩擦維持機構について考察した.アルブミンが低せん断性を,γーグロブリンが強固な吸着膜を形成する特性を有することが明らかとなった.この特性の差異からアルブミンが低せん断性(低摩擦性)の効果を発揮し,γーグロブリンが低摩耗を発揮することが明らかとなった.これらの特性が人工関節表面に吸着した蛋白質膜で発揮されることで低摩擦を維持できることを明らかにした.人工関節の摩擦に大きく影響する,生体関節液に含まれる蛋白質であるアルブミンとγ-グロブリンの吸着膜の摩擦特性について調査を行った.これまでの研究から2種の蛋白質はそれぞれ異なるトライボロジー特性を有することが示唆されており,摩擦摩耗を低減させるためには2種の蛋白質が協調的に効果を発揮する必要があると考えられる.その協調的な吸着膜の機能および形成メカニズムを解明するためにはそれぞれの蛋白質膜の特性を把握する必要がある.本年度は蛋白質吸着膜の摩擦特性と脱吸着特性について,調査を行った.蛋白質吸着膜の摩擦挙動を調査するために往復動摩擦試験機を用いた.この試験機には電気化学セルを液槽として取り付けてあり,摩擦試験中での蛋白質の脱吸着挙動をin situで取得することができる.蛋白質膜は接触面圧により影響されることが考えられたため,接触面圧を0.0514.5MPaまで変化させて測定を行った.アルブミン,γ-グロブリン共に接触面圧に摩擦係数が影響されることを示した.5MPa未満では摩擦係数は面圧の増加と共に減少し,5MPa以上では摩擦係数は面圧の増加と共に急激に増加する傾向を示した.従って,5MPa未満では流体膜,5MPa以上では固体膜のようにふるまうことが示唆された.一方,脱吸着挙動においては5MPa未満では吸着傾向,5MPa以上では脱着傾向を示した.摩擦係数の傾向の変化と脱吸着の傾向の変化が共に接触面圧5MPaであることから,脱吸着挙動と摩擦特性には大きな関連があると考えられる.また,摩擦係数をせん断応力と比較すると,せん断応力0.1MPa以上ではせん断応力と摩擦係数に正の相関が見られた.このことからも接触面圧5MPa以上では蛋白質膜は固体膜の性質を持つと考えられた.これまでに不明であった蛋白質膜の摩擦特性について荷重依存性があることを示した.また,脱吸着挙動と摩擦特性に関連があることを示した.当初の計画通りに研究が進展している.また,吸着量、吸着膜厚について測定したが,こちらは摩擦特性との強い相関は見られなかった.従って,蛋白質の脱吸着挙動は吸着量等に影響しているのではなく,他の特性に影響を与え,その結果摩擦特性が変化していると考えられる.人工関節材料上に吸着した蛋白質の摩擦環境下における摩擦挙動について測定した.生体関節液に含まれるアルブミンとグロブリンはそれぞれ摩擦挙動が異なることが明らかとなった.各蛋白質を含む溶液中において電気化学測定と摩擦力測定を行った。電気化学測定から蛋白質の脱吸着挙動を算出したところ,摩擦特性との関連は少ないことが明らかとなった.また,摩擦特性は接触面圧に大きく影響されることが明らかとなった.アルブミン溶液中においては0.001MPaから5MPaまで接触面圧の増加に伴い摩擦係数が減少する傾向がみられた.接触面圧の増加と共に摩擦係数が減少することからアルブミンはこの接触面圧範囲において流体潤滑膜様の特性を持つことが明らかとなった.流体膜の特性を吸着幕が示したが,流体として表面に存在することは考えにくいため,アルブミンがゲル膜,水和膜として存在することが考えられる.一方グロブリンは接触面圧0.001MPaから0.3MPaの範囲で面圧の増加と共に摩擦係数が増加する傾向がみられた.0.3MPaから5MPaでは面圧の増加と共に摩擦係数が減少することが観察された.グロブリンは面圧により摩擦特性が変化していることが明らかとなった.接触面圧5MPa以上においてはアルブミンとグロブリンの摩擦特性に差異は観察されず,面圧の増加と共に摩擦係数が増加することが観察された.この接触面圧においてはアルブミン,グロブリン共に固体膜的な挙動を示していると考えられる.接触面圧の増加は蛋白質の変性を引き起こしていると考えられ,接触面積の増加と共に変性程度が増加しCoCrMo合金表面への吸着力が増加するために摩擦抵抗が増加していることが考えられる.人工関節のトライボロジー特性を吸着膜で最適化するために必要な吸着蛋白質のトライボロジー特性を歩行条件を模擬した接触面圧条件において明らかにした.蛋白質吸着膜による摩擦摩耗低減効果は2種の蛋白質が層状構造を形成することで発揮されることは以前より明らかになっているが,単一成分での摩擦摩耗低減の可能性を示したことが評価できる.摩擦条件下での蛋白質脱吸着挙動の報告はこれまでほとんどなく,生体関節液成分が摩擦摩耗に影響することを指摘するだけでなく,蛋白質の摩擦摩耗低減メカニズムについて考察していることは他の研究において例がなく,この点においても評価できる.生体関節液に含まれる蛋白質吸着による摩擦挙動について解明した。その結果、蛋白質吸着には摩擦による影響が大きく、蛋白質の種類によって摩擦特性が異なり、それらの特性を協調的に作用させることによって摩擦低減効果を発揮することが可能であることを示した.

生体関節液に含まれる蛋白質のうち、アルブミンとγーグロブリンに着目し,それぞれの蛋白質の吸着特性と摩擦に及ぼす影響について調査した.まず、蛋白質の吸着についてはアルブミンの静的吸着特性はγーグロブリンと比較して吸着性が少ないことが示された.2種の蛋白質が混在する生体関節液においては摩擦域外の表面にはγーグロブリンがリッチな静的吸着膜が形成されると考えられる.アルブミンは摩擦刺激により摩擦初期は吸着傾向を示すが,摩擦距離の増加と共に剥離する傾向が観察された.一方、γーグロブリンは剥離しても表面に吸着している蛋白質量はアルブミンより多いことが観察された.従って,2種の蛋白質からなる系において静的吸着で形成されたγーグロブリンリッチな膜においてもγーグロブリンの吸着量が多く,アルブミンは摩擦により剥離し,よりγーグロブリンの比率が増加すると考えられる.さらに摩擦後に液中に含まれる蛋白分子が静的吸着すると考えられるため,摩擦下で形成された蛋白質膜に対する静的吸着量を測定したところ,摩擦環境下で形成されたγーグロブリン膜へアルブミンの静的吸着量はほぼ発生しないことを観察した.従って摩擦後にγーグロブリンの静的吸着が起こり,γーグロブリンからなる吸着膜が形成されることが明らかとなった.γーグロブリンの吸着膜に対するアルブミンの吸着が起こらない、即ち、アルブミン分子はγーグロブリンに対する吸着力が小さいことから摩擦抵抗が小さいことが考えられる.γーグロブリンとアルブミンの吸着特性の差異により低摩擦を維持した摩擦特性を実現できると考えられる.生体関節液に含まれる蛋白質であるアルブミン及びγーグロブリンの協調的な吸着膜が人工関節材料の低摩擦を発現する事から,それぞれの摩擦特性と吸着特性について調査を行い,得られた結果から低摩擦維持機構について考察した.アルブミンが低せん断性を,γーグロブリンが強固な吸着膜を形成する特性を有することが明らかとなった.この特性の差異からアルブミンが低せん断性(低摩擦性)の効果を発揮し,γーグロブリンが低摩耗を発揮することが明らかとなった.これらの特性が人工関節表面に吸着した蛋白質膜で発揮されることで低摩擦を維持できることを明らかにした.蛋白質膜の摩擦特性は脱吸着挙動と相関があることは明らかとなったが,脱吸着挙動と摩擦係数の関連についてのメカニズムは明らかではない.吸着量等には創刊が見られなかったことから,他の蛋白質の特性に依存していると考えられる.今後は蛋白質膜の他の特性に着目し,蛋白質膜と摩擦係数の相関のメカニズムについて検証する.これまでに明らかになった単一蛋白質成分系の潤滑液中における摩擦挙動のメカニズムを明らかにするために,吸着蛋白質の変性について測定を行う.この測定により摩擦刺激によって引き起こされる蛋白質の変性と摩擦の関係について明らかにする.これにより摩擦を低減するための人工関節の使用条件,設計条件が明らかになることが期待される.また,生体関節液は多成分から構成されるため,生体関節液を模擬した模擬関節液を使用して摩擦特性および脱吸着挙動を測定し,臨床人工関節における摩擦摩耗特性の改善案について提案する.バイオトライボロジー
求愛歌による性的隔離の分子機構

これまでにアナナスショウジョウバエとパリドーサショウバエの単為生殖を利用した種間モザイクゲノム系統を作製し、生殖的隔離の原因遺伝子をマッピングした。その結果、交配後隔離の原因となる遺伝的不和合が第2染色体左腕と第3染色体右腕に見出された。また、性的隔離の原因となる、雄の求愛歌を識別する雌の遺伝子についても、同様の染色体領域にマッピングされた。これらの領域には、いずれも種特異的な染色体逆位が存在する。このことは、逆位のない染色体領域では遺伝子の種間イントログレッションが生じているが、逆位領域では組換えの抑制に伴って種間イントログレッションが妨げられるだめ、遺伝子の分岐が大きぐなり、種分化遺伝子が蓄積されやすい、と考えると説明できる。このような染色体レベルの種分化モデルがこれらの種間に当てはまるかどうか、本年度は分子レベルでの検証を行なった。5個の遺伝子のイントロン領域について、30系統の塩基配列を決定し、集団遺伝学的あるいは分子系統学的な解析を行なったところ、X染色体右腕と第4染色体において明らかな種間イントログレッションボ検出された。X染色体右腕は種間に逆位のない領域であり、第4染色体非常に小さく、種間イントログレッションが生じていても当然である。一方、X染色体左腕、第2染色体左腕、第2染色体右腕においては、これまでのところ種間イントログレッションは検出されていない。これらの領域には、いずれも種特異的逆位が存在することから、染色体レベルの種分化モデルが分子レベル検証されたと結論できる。アナナスショウジョウバエとパリドーサショウジョウバエの間には、強い性的隔離がある。これまでの研究から、雄が発する求愛歌は種特異的であり、雌による求愛歌の識別が性的隔離の原因となっていることが明らかである。本研究では、これら「種分化遺伝子」の分子機構を解明するために、原因遺伝子の特定をめざしている。雌の求愛歌識別遺伝子は、第2染色体のデルタ遺伝子近傍に位置する。欠失染色体を用いた詳細な遺伝子マッピングをめざして、現在、放射線照射による欠失誘発法を確立中である。雄の求愛歌についても種特異性を決定している音の要素を解析しており、種特異性は第2染色体が支配していることが明らかである。また、全ゲノムを対象にして「種分化遺伝子」をマッピングするために、種間モザイクゲノム系統を約300確立した。通常は純系作製に十数世代を要するが、本研究では単為生殖系統(倍数化による発生)を用いることにより、2世代でこれを確立した。現在、ゲノム地図作製をめざして、分子マーカー(RAPD法)を用いてこれらの系統を解析中である。これまでのところ、種特異的なマーカーが50個以上見つかり、70系統を対象にしてスモールスケールのパイロットテストを行っている。これらの基礎データに基づいて、連鎖地図を描くことを検討中であり、すでにソフト等の目途もついている。今後は分子データを集積するとともに、各系統の雌の配偶行動を調査する必要がある。雌の求愛歌識別遺伝子は、第2染色体左腕のデルタ遺伝子近傍に位置し、アナナスショウジョウバエの対立遺伝子が優性である。デルタ遺伝子はhaplo-insufficiency座位であり、欠失ヘテロではこの表現型が現われる。アナナスショウジョウバエ雄に放射線を照射し、次世代の表現型に基づいて、欠失染色体をスクリーニングする方法を確立した。一方、雄求愛歌の種特異性を決定している遺伝子を特定するために、求愛歌の音要素を解析した。染色体置換系統の求愛歌パターンと交配成功率を調査し、その相関から、雌が認識しているのはバーストのパルス内周波数であることが明らかになった。これは雑種の単為生殖を利用して、組み換え型染色体を1世代でホモ接合体化して出来たものである。この中70系統を対象にした54個のRAPD(Random Amplified Polymorphic DNA)マーカー解析が終了し、大まかな連鎖地図を作成した。さらに、連鎖地図にアンカー(錨)を設定するために、細胞学的位置の明らかなマーカー(RFLP(Restriction Fragment Length Polymorphism)および染色体逆位)を導入した。その結果、全ての染色体腕の由来を識別できるようになった。アナナスショウジョウバエとパリドーサショウジョウバエのゲノムがモザイク状でホモ接合になった単為生殖系統が約280確立している。これまでに多数のRAPDマーカーを用いて、これらの種間モザイクゲノム系統の遺伝的構成(染色体のどの領域がどちらの種に由来するか)を調査してきたが、正確な連鎖地図を作成するには至っていなかった。本年度は細胞学的位置の明らかなマーカー(RFLPおよび染色体逆位)を導入することによって、全系統の遺伝的構成を明らかにすることができた。これらの中57系統の種間モザイクゲノムについて、雌が両種の雄との交尾を受容するか拒否するかを調査した。

統計解析の結果、第2染色体左腕および第3染色体右腕に効果の強い領域が検出された。X染色体右腕および第3染色体左腕には全く効果は認められず、これ以外の領域には弱い効果が検出された。一方、求愛歌の成分分析を行うために、アナナスショウジョウバエとパリドーサショウジョウバエの雑種雌を劣性の表現型を示すアナナスショウジョウバエの雄に戻し交配した。これによって得られた約200個体の雄について、求愛歌の高速フーリエ分析(FFT)を行った。また、それぞれの雄が両種の雌に交尾相手として受容されるか拒否されるかを調査した。その結果、求愛歌の種特異性を決めているパラメータの中、雌によって識別され交尾の成否に重要な成分は300Hz付近のピークの相対的な強さであることが明らかになった。全個体はDNAを抽出し保存してあるので、これらの分子マーカーを調査することによりQTL解析が可能になった。当該年度以前に、単為生殖を利用してアナナスショウジョウバエとパリドーサショウジョウバエの遺伝子をモザイク状にホモ接合の状態で持つ系統(種間モザイクゲノム)を266系統確立し、分子マーカーおよび細胞学的マーカーを利用して各系統の染色体構成を決定した。各系統の雌がアナナスショウジョウバエとパリドーサショウジョウバエのいずれの求愛歌を受容(あるいは拒絶)するか調査する目的で、本年度までにこの中118系統について配偶行動観察を終了した。その結果、第2染色体左腕と第3染色体右腕に求愛歌認識に関して強い効果のある領域が検出された。当該年度以前に、アナナスショウジョウバエとパリドーサショウジョウバエの雑種雌をアナナスショウジョウバエ雄に戻し交配して得られた245匹の雄について、求愛歌の成分分析および配偶行動観察を行なった。本年度は、これらの個体について分子マーカー解析を開始し、これまでに6個のRFLP(制限酵素断片長多型)解析が終了した。これにより、求愛歌の種特異的パラメータを支配している遺伝子のQTL(量的形質遺伝子座)解析に向けた準備が整った。単為生殖を利用して確立した種間モザイクゲノム系統は雌だけで維持されているが、アナナスショウジョウバエに戻し交配することによって雄を得ることができる。これらの個体はゲノムの一部がアナナスショウジョウバエのホモであり、他の部分はパリドーサショウジョウバエとのヘテロである。このようにして得られた32系統由来の雑種雄について、冷凍死させた両種雌(性フェロモンは保持している)に対する求愛指数を測定した。その結果、X染色体左腕と第3染色体右腕に、性フェロモン認識に関与する領域が検出された。これまでにアナナスショウジョウバエとパリドーサショウジョウバエの遺伝子をモザイク状にホモ接合の状態で持っている単為生殖クローンを266系統確立した。各系統の遺伝的構成について、分子マーカーや細胞学的マーカーを利用して決定するとともに、239系統の配偶行動観察を終了し、各系統の雌がいずれの種の雄の求愛歌を受け入れるかを調査した。その結果、アナナスショウジョウバエ雄の受入れに関しては、第2染色体左腕に大きな効果のある領域が検出された。一方、パリドーサショウジョウバエ雄の受入れに関しては、X染色体左腕、第2染色体左腕、第3染色体右腕に大きな効果のある領域が検出された。
変異ミトコンドリアDNAを導入したトランスジェニックマウスの作製法の開発

ミトコンドリア(mtDNA)を細胞に導入する方法の開発で試みたのは、mtDNAを完全に除去した細胞EB8と核を除去した細胞質を融合させ細胞質のミトコンドリアをEB8に導入するという方法である。この方法によって、ミトコンドリア病の原因遺伝子と個人差である多型と区別することが可能になった。この方法の応用が可能になり、実用化できるようになったのは本研究の大きな進歩であった。この研究では、ヒト細胞を用いているためトランスジェニックマウスの作製はできないので限界があった。もうひとつの試みは、mtDNA自身を細胞に導入する方法の開発である。この目的では金属粒子にmtDNAを結合させ、音速以上の速度で細胞内に打ち込む方法を試みた。EB8は酸化的リン酸化が欠損しているので、解糖系の基質であるグルコースなしでは生育できない。金属粒子を打ち込んで、グルコースなしで生育する細胞の出現を待つと、わずかながら生育してくる細胞が出現し、mtDNAが検出された。従って、新たにmtDなを導入する方法が発見された。しかしながら、再現性に問題があり、方法の確立という点では問題が残された。トランスジェニックマウスを作製するには、mtDNAを完全に失った細胞を分離することが必要であるが、結果的には成功しなかった。このようなマウス細胞は世界の多くの研究室で試みられたが成功していない。変異ミトコンドリアDNA(mtDNA)を持つトランスジェニックマウス作製のための第一段階をして、mtDNAを細胞に導入する方法を確立することが必要であり、本年度の目標であった。結果は成功であった。1)導入されるヒト細胞はmtDNAを全く持たないHeLa細胞由来のEB8を用いた。この細胞はピルビン酸、ガラクトースを含みグルコースを含まない培地(DM170)では短時間で死滅する。2)mtDNAは培養細胞および胎盤から精製した。3)方法は膜に付着させた金属粒子と共にDNAをヘリウムガス圧により細胞内に打ち込むものである。mtDNAは直径1μmのタングステン粒子にスペルミジン、塩化カルシウム存在下で付着させた。結果はmtDNAを打ち込んだ細胞ではDM170:HamF12=90:10の培地で増殖する細胞が現れ、対照群には認められなかった。すなわち、ミトコンドリアの機能は回復した。また、増殖してきた細胞の数はヘリウムガス圧に依存した。さらに、増殖してきた細胞からはmtDNAが検出され、導入したmtDNAと同一の多型を示した。部位特異的変異をmtDNAに導入するためのシャトルベクターは現在作製中である。マウスでmtDNAの複製に有利な種類の選択は系統の異なるマウス細胞を融合させ、長期に培養することで、複製に有利なmtDNAを選択した。本年度の3目標はほぼ達成された。本研究はまずミトコンドリアDNA(mtDNA)を培養細胞に導入し、そのミトコンドリアを胚に組み入れてトランスジェニックマウスを作製しようするのものである。mtDNAは金属粒子に付着させ、mtDNAを全く持たない細胞にパーティクルガンで撃ち込む方法が有効であることが昨年示された。本年も変異ミトコンドリアDNA(mtDNA)を培養細胞に効率よく導入する方法の確立と改善のための条件設定の確立を引き続き努力した。最近は老化によってmtDNAに変異が蓄積しやすくなることを示すデータが蓄積してきたので、老化した組織より得たmtDNAを導入することができれば変異mtDNAを細胞に導入することが容易になる。そこで、今年度は精製mtDNAだけでなく未精製DNAを導入することを試みた。方法としては精製mtDNAを金属粒子に付着させた方法と同様な方法を用いた。しかし、染色体DNAが多量に混入していると効率よくDNAを金属粒子に付着させることができず、全DNAを用いてmtDNAを細胞に導入することがでかなかった。また、変異mtDNAを導入したときの効果を調べる目的で心筋症患者より得たミトコンドリアをmtDNA欠陥培養細胞に導入した。この実験よりミトコンドリアtRNA-Ile遺伝子の点変異によってミトコンドリア内の翻訳がおこなわれなくなることが判明した。

また、老人から得た線維芽細胞由来のミトコンドリアを同様にmtDNA欠損株に導入した。老人由来の線維芽細胞ではミトコンドリア内翻訳が著しく低下していたが、この原因はmtDNAの変異によるものではなく、刻遺伝子に由来することが判明した。このように、mtDNAを培養細胞に導入する方法の改良と同時に変異mtDNAの効果を培養細胞で調べられる範囲で検討している。変異mtDNAを導入するにはmtDNA分子を細胞に導入するのが最善であるが再現性に問題があることが判明したので、再度細胞質とmtDNAを失った細胞の融合によってmtDNAを導入することにした。今年度用いたのは、心筋症患者由来のミトコンドリアtRNA-Ileに点変異をもつ細胞とAlpers病由来のミトコンドリアtRNA-Argに塩基置換をもつ細胞である。これらの細胞より核を除去しmtDNAが完全にない細胞と融合させた。そして、これらのサイブリドの性質を調べた。心筋症由来の患者の変異mtDNAを持つサイブリドではミトコンドリア内でのタンパク質合成が低下したのに比べ、Alpers病由来のmtDNAを持つ細胞では正常細胞とくらべ変化はなかった。呼吸鎖酵素活性も正常で心筋症由来の細胞では呼吸鎖酵素活性は低下していた。また、ミトコンドリアの形態もAlpers病由来mtDNAを持つサイブリドは正常であった。このことより、Alpers病由来のmtDNAの塩基置換は病的なものではなく、希な多型によるものであることが判明した。この技術によって、病的な塩基置換と個人差である多型の区別ができるようになった。また、老化とmtDNAの関係についても研究が進められた。老人より分離した線維芽細胞では呼吸鎖活性が低下していたが、mtDNAが完全にないHeLa細胞に老人由来のmtDNAを移入させるとタンパク質合成能も呼吸鎖酵素活性も完全に回復した。そのため、老化による呼吸鎖酵素活性の低下はmtDNAの変異によるものではなく、核遺伝子に原因があると推定できた。
アレルギ-性眼炎症におけるプロスタグランディン及び関連物質の役割に関する研究

ぶどう膜や眼内炎症は、多少ともアレルギ-反応の修飾を受けて発症する。眼組織は身体の他の組織と同様、炎症反応においては、細胞間の伝達仲介をする化学伝達物質が存在している。3年間の研究では、ぶどう膜炎やアレルギ-性眼炎症におけるメディエ-タ-についてプロスタグランディン(PG)を中心にその作用の特長とメディエ-タ-相互作用について実験的及び臨床的に検討し、次の結果を得た。1.ぶどう膜炎患者におけるメディエ-タ-の動向と臨床的意義ぶどう膜炎患者ー特にベ-チェット病患者では、白血球の増加や好中球の遊走活性が亢進することが知られているが、我々の研究ではベ-チェット患者の血液中のロイコトリエンB_4が上昇することを明らかにし、本症の好中球の異常を説明できる要素と考えた。次にベ-チェット患者の血液中のPAFについても著明に増加していることを認め、本症の白血球易被刺激性を説明できる一要素と考え、PAF拮抗剤の抗炎症作用への期待がもたれた。2.メディエ-タ-の相互作用家兎紅彩で最も多く遊離されるPGE_2を指標とし、他のメディエ-タ-のPGE_2の遊離に対する作用を検討すると、サブスタンスPとPAFは促進的に作用し、VIPは抑制した。サイトカインの一つであるインタ-ロイキン1(ILー1)は、免疫応答に関与するのみならず炎症反応作用物質として知られてきた。我々はIL-1βにより家兎に前眼部炎症をおこすことを示し、この炎症に対するPG合成阻害剤、PAF拮抗剤、ステロイドの効果を検討したところ、PG合成阻害剤とPAF拮抗剤の併用が最も血液房水棚の保護に役立つことを示した。人血液を用いてPAFが活性酸素の発生を促進することを示し、PAF拮抗剤がそれを抑制することを示した。1.ロイコトリエンB_4(LTB_4)を家兎の硝子体内に注入し,前房水中の蛋白と白血球数を計測した.またエンドトキシン注入による実験的ぶどう膜炎をおこし虹彩及び前房水中のLTB_4を測定した.その結果LTB_4は眼組織で生合成され,眼組織においてもLTB_4は白血球集積作用があることが判明した.実験的ぶどう膜炎の眼組織においてLTB_4は増加する.また,ぶどう膜炎患者の血清中LTB_4を測定し,ベーチェット病患者血清ではLTB_4値が高いことが判明した.ベーチェット病患者の血清中のLTB_4の高値は,本症の白血球遊走能の亢進を説明出来る一つの要素と考えられるが,今後発作時,寛解期などにおける動向について解析が必要である.2.LTB_4の眼組織での白血球集積作用を抑制する新しい薬剤の眼球内移行が示され,新しい抗炎症剤としての可能性が示された.3.血小板活性因子-platelet-activating factor(PAF)の眼組織での働きについて明らかにするため実験を行った, PAFは血小板活性化作用の他,好中球,単球活性化作用などがあるが眼科領域での研究は殆んどない.今回洗浄家兎血小板の活性化を指標としたバイオアッセイ法を用いて家兎の血液,虹彩におけるPAFの生成量を測定した.家兎の細切し超音波処理した虹彩においてPAFが生成されることが示された.またエンドトキシン眼内炎において房水及び虹彩にPAFが増加し,眼内炎の進行とともに増加した. PAFは,ある種の眼内炎の初期メディエーターとして働く可能性が示され,他のメディエーターとの関係が注目された.

プロスタグランジン(PG)は眼炎症に深く関わりを持っているが、PGと他のメディエーターとの関係を知ることは炎症の発生や進展機構を知る上で重要である。今年度は家兎の虹彩においてもっとも多く合成されるPGE_2を用いて、虹彩からのPGE_2遊離に対する種々の薬剤の効果について検討した。家兎虹彩を実体顕微鏡下で括約筋部と散大筋部に分け、Tyrode-Hepes液にincubateした。medium中に種々の薬剤を入れ、遊離されるPGE_2をRIAにて測定した。以上の如く、SPやPAFはPGE_2の遊離に対し促進的に作用しVIPはむしろ抑制的に作用することが判明した。SPはそれ自体、三叉神経を介しておこる眼炎症に対し、メディエーターとして作用する。またPAFはエンドトキシン眼内炎の際には房水や虹彩中に増加することが認められており、眼炎症の進展にかかわっていると考えられる。眼炎症の複雑な機構を明らかにするにはPGや神経ペプタイド、PAFなどの他のメディエーターとの関係が明らかにされる必要がある。サイトカインの一つであるインタ-ロイキン(IL)は免疫応答の仲介因子であるのみならず、急性、慢性炎症反応の作用物質として注目されている。インタ-ロイキンI、プロスタグランディン(PG)、PAFの相互作用について検討した。1.IL-1βを家兎の硝子体に注入すると100U以上で、前部眼組織に炎症反応をおこすことができた。最大の炎症は612時間に見られ24時間でほぼ完全に消失した。前眼部に変化、前房水中の蛋白とPGE_2を指標としてPG合成阻害剤、PAF受容体拮抗剤、ステロイド剤の作用を比較した。IL-1眼内炎において、PAF拮抗剤とPG合成阻害剤の併用は、房水中の蛋白量を単独投与よりさらに抑制し、PGE_2も抑制することが認められた。PAFとPGがILー1の血管透過性作用に相乗的に作用することが認められた。PAF拮抗剤とPG合成阻害剤の併用により、血液房水柵が保護されると考えられた。2.人血液中のPAFをRIAにより測定した。人血中のPAFの値は、ぶどう膜炎患者、特にペ-チェット病患者では著明に上昇していた。3.活性を酸素による組織障害が注目されてきたが、人血液を用いて02^^・の発生をチトクロ-ム法により測定した。PAFにより02^^・の発生か増加した。PAF受容体拮抗剤を投与すると02^^・の発生が抑制された。PAFは血管に作用するのみならず、血球に作用し02^^・の発生を促進し02^^・を介して組織や細胞の炎症反応に寄与すると考えられる。