hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
視床下部ヒスタミンニューロンによる自律神経調節

中枢ヒスタミン(HA)ニューロンは,視床下部結節乳頭核に細胞体を持ち全脳に投射している.前年度は,HAニューロンが交感神経前運動核である延髄吻側腹外側部(RVL)に投射し,頚部交感神経を介して気管張力を調節している事を解明した.今年度は,呼吸パターンに注目しヒスタミンの作用を生理学的神経化学的に検討した.実験には,ウレタンクロラロース麻酔したウサギを用い非動化,人工換気下で横隔神経活動を記録した.第四脳室へのHA投与の影響,体温上昇によっておこる呼吸パターンの変化に対する体温調節中枢へのHAリセプター拮抗薬の効果を調べた.又RVL孤束核付近の細胞外液中のHA遊離量をマイクロダイアリシス法によって高速液体クロマトフラフィーを用いて分析定量した.体温上昇に伴って呼吸数増加が認められるが,これは視索前野/前視床下部(POA/AH)へのpyrilamine 1μmol投与によって抑制された.しかしcimetidine投与によっては,影響されなかった.これは体温上昇による呼吸数増加が,POA/AHにおいてHA H_1 receptorによって修飾されていることを示している.一方,第四脳室に投与した(i.c.v.)HA 50 nmolは,呼吸数に影響を与えなかったが,H_1 antagonist pyrilamine 1μmoli.c.v.により増強され,H2 antagonist, cimetidine 0.4μmoli.c.v.により減少した.延髄レベルでは,呼吸数に対しH_1 receptorを介した抑制作用とH_2 receptorを介した興奮作用があることを示している.また体温上昇群での延髄RVL,孤束核におけるHA遊離は,正常体温群に対して有意に上昇した.延髄呼吸関連核においてHA遊離が上昇することから中枢HAニューロンは体温上昇時に活動を高め視床下部,延髄レベルで作用し,呼吸変化をおこしていることが示唆された.中枢ヒスタミン(HA)ニューロンは,視床下部結節乳頭核に細胞体を持ち全脳に投射している.前年度は,HAニューロンが交感神経前運動核である延髄吻側腹外側部(RVL)に投射し,頚部交感神経を介して気管張力を調節している事を解明した.今年度は,呼吸パターンに注目しヒスタミンの作用を生理学的神経化学的に検討した.実験には,ウレタンクロラロース麻酔したウサギを用い非動化,人工換気下で横隔神経活動を記録した.第四脳室へのHA投与の影響,体温上昇によっておこる呼吸パターンの変化に対する体温調節中枢へのHAリセプター拮抗薬の効果を調べた.又RVL孤束核付近の細胞外液中のHA遊離量をマイクロダイアリシス法によって高速液体クロマトフラフィーを用いて分析定量した.体温上昇に伴って呼吸数増加が認められるが,これは視索前野/前視床下部(POA/AH)へのpyrilamine 1μmol投与によって抑制された.しかしcimetidine投与によっては,影響されなかった.これは体温上昇による呼吸数増加が,POA/AHにおいてHA H_1 receptorによって修飾されていることを示している.一方,第四脳室に投与した(i.c.v.)HA 50 nmolは,呼吸数に影響を与えなかったが,H_1 antagonist pyrilamine 1μmoli.c.v.により増強され,H2 antagonist, cimetidine 0.4μmoli.c.v.により減少した.延髄レベルでは,呼吸数に対しH_1 receptorを介した抑制作用とH_2 receptorを介した興奮作用があることを示している.また体温上昇群での延髄RVL,孤束核におけるHA遊離は,正常体温群に対して有意に上昇した.延髄呼吸関連核においてHA遊離が上昇することから中枢HAニューロンは体温上昇時に活動を高め視床下部,延髄レベルで作用し,呼吸変化をおこしていることが示唆された.中枢ヒスタミンニューロンは,体温調節,睡眠一覚醒リズム,自律神経機能等と関っている.またその細胞体は,後部視床下部結節乳頭核に局在し全脳に投射する特徴的な分布をしている.今年度は,このヒスタミンニューロンが呼吸機能に果たす役割を気道収縮,呼吸調節に注目して生理学的,形態学的に検討した.生理学的実験では,麻酔ウサギを用い呼吸運動,血圧,気管内圧をモニターしながら後部視床下部,結節乳頭核を電気刺激した.呼吸促進,血圧上昇,気管拡張が観察された.この気管拡張は,第四脳室内に投与されたH1リセプター桔拮薬ピリラミンにより抑制されたが,H2リセプター拮抗薬シメチジンによっては影響を受けなかった.又,気管を支配する頚部交感神経活動を記録し後部視床下部刺激パルスとのcorrelogramを調べたところ150-200msecにモードを示し両者の間に相関のあることが示唆された.後部視床下部から交感神経の前運動核である延髄吻側腹外側部(RVL)への神経連絡を調べるために順行性軸索トレーサーであるPHA-Lを後部視床下部に注入し,約10日後に潅流固定し組織科学的に検索を行った.又tyrosine hydroxylase抗体を用いた免疫組織化学法を組み合わせRVLのカテコールアミン含有ニューロンとの関連を調べた.その結果,後部視床下部結節乳頭核からRVLのカテコールアミン含有ニューロンへの軸索投射が確認された.

RVLにマイクロダイアリシスプローブを挿入して人工脳脊髄液を潅流し,回収した細胞外液中の遊離ヒスタミン量を高速液体クロマトグラフィーを用いて測定したところ後部視床下部の電気刺激によって遊離ヒスタミン量が有意に増加することが確認された.以上のことから後部視床下部結節乳頭核のヒスタミンニューロンは、交感神経前運動核であるRVLに投射し頚部交感神経を介して気管張力の調節に関与していることが解明された.中枢ヒスタミン(HA)ニューロンは,視床下部結節乳頭核に細胞体を持ち全脳に投射している.前年度は,HAニューロンが交感神経前運動核である延髄吻側腹外側部(RVL)に投射し,頚部交感神経を介して気管張力を調節している事を解明した.今年度は,呼吸パターンに注目しヒスタミンの作用を生理学的神経化学的に検討した.実験には,ウレタンクロラロース麻酔したウサギを用い非動化,人工換気下で横隔神経活動を記録した.第四脳室へのHA投与の影響,体温上昇によっておこる呼吸パターンの変化に対する体温調節中枢へのHAリセプター拮抗薬の効果を調べた.又RVL孤束核付近の細胞外液中のHA遊離量をマイクロダイアリシス法によって高速液体クロマトフラフィーを用いて分析定量した.体温上昇に伴って呼吸数増加が認められるが,これは視索前野/前視床下部(POA/AH)へのpyrilamine 1μmol投与によって制御された.しかしcimetidine投与によっては,影響されなかった.これは体温上昇による呼吸数増加が,POA/AHにおいてHAH_1receptorによって修飾されていることを示している.一方,第四脳室に投与した(i.c.v.)HA50nmolは,呼吸数に影響を与えなかったが,H_1 antagonist pyrilamine1μmoli.c.v.により増強され,H2antagonist,cimetidine0.4μmoli.c.vにより減少した.延髄レベルでは,呼吸数に対しH_1receptorを介した制御作用とH2receptorを介した興奮作用があることを示している.また体温上昇群での延髄RVL,孤束核におけるHA遊離は,正常体温群に対して有意に上昇した.延髄呼吸関連核においてHA遊離が上昇することから中枢HAニューロンは体温上昇時に活動を高め視床下部,延髄レベルで作用し,呼吸変化をおこしていることが示唆された.
非対称トンネル障壁を用いた単電子素子の設計及び試作

本研究の目的は、従来の単電子素子には全くない非対称トンネル障壁によってもたらされる単電子素子の可の実験的検証を行うことにある。平成10年度においては、シリコン系物質を用いた非対称トンネル障壁作製プロセス用各種実験装置を立ち上げ、具体的にはSi(100)基板上に1100°Cで形成した極薄シリコン熱酸化膜をアンモニアラジカルにより窒化することに成功しているので、平成11年度はそれに引き続いて、殆ど報告例がなくまた工業化の利点が大きいと思われる光励起プロセスによる窒化を試みた。光電子分光法や赤外吸収法により化学的な評価を行い、また更に、電流ー電圧特性測定などから電気的特性の評価を行うことにより、より組成的に急峻な構造を持ち、捕獲中心が充分に少ない熱酸窒化膜の作成プロセスの最適化を行った。個々の絶縁性障壁について、単電子素子としての動作の確認が出来るほどに十分な特性を得ることができた時点で、個々の絶縁性障壁を超高真空中に於いて連続的に堆積することによって、非対称トンネル障壁を作製する。3層構造における窒素組成の変化は、アンモニアラジカルによる窒化時間を1-3分にすることにより急峻になり、シリコン熱酸化膜の窒化を用いて非対称トンネル障壁が作成し得ることを示した。20nm以上の厚いシリコン熱酸化膜の窒化については、酸化膜表面の他にシリコン酸化膜/シリコン基板界面も窒化され、3層構造が形成されることが報告されているが、トンネル障壁に使用できるほどの極めて薄い熱酸化膜についての試みは初めてのものである。単電子素子に用いる絶縁性障壁は電子のトンネル現象が観測できるほどに薄くする必要があり、その厚さは100Å以下になることが容易に予測される。この様な厚さにおいて、電気的及び化学的に安定な絶縁性の障壁の作製を目指すべく、SiO_2,Si_3N_4の絶縁物系から成るシリコン酸窒化膜を用いて非対称トンネル障壁を作成することを試みた。シリコン酸窒化膜を用いた非対称トンネル障壁の作成は、従来も我々のグループにおいてシリコン酸化膜の熱窒化により行ってきたが、プロセスが1200°Cで高温であるという欠点があった。今回の方法では、光励起によりシリコン酸化膜が窒化できることを初めて見出した。プロセスとしては、2-3nmの極薄熱酸化をつけたSi基板をNH_3,Torr雰囲気で波長254,185nmの低圧水銀ランプを上部から照射することにより窒化を行った。AES(オージェ電子分光法)及びXPS(光電子分光法)による深さプロファイル測定の結果、熱窒化の時と同様、酸化膜表面および酸化膜/シリコン界面に窒素の分布が見られた。これは、光励起によりNH_3から分解したN-H基が、一部は酸化膜表面を窒化すると共に、他の一部は酸化膜中を拡散し、酸化膜/シリコン界面にパイルアップし、同界面を窒化したものとも追われる。この光窒化法は、大面積で且つ極めて低温なプロセスであるため、実用性、生産性が非常に高い有効な方法である。このシリコン酸窒化膜について簡単な電流-電圧測定も行い、非対称性の評価もおこなった。以上の結果は応用物理学会において発表し、現在もプロセスの最適化を続行中である。
副交感神経節移植による運動機能再建の基礎的研究

副交感神経節移植による筋再支配を目的として、ラットを用いて以下の移植モデル試行と解析を行った。昨年度までは主に神経節を坐骨神経内に遊離移植する方法を用いたが、今年度は神経節と連続する迷走神経移行による骨格筋再支配の可能性について検討した。1.副交感神経束(迷走神経)の順行性移行モデル:迷走神経を切断し、その中枢端を脱神経した胸鎖乳突筋内に埋め込んだ。2ケ月経過後の観察では筋は対照側と比べて萎縮していたが、筋電図では自発性筋活動を認め、一部筋繊維は神経再支配を受けたことが観察された。迷走神経の電気刺激により誘発筋電図活動も観察できた。追加実験として副交感神経節の中枢側を切断した動物において同様の実験を行ったが、その条件でも同様な結果を観察できた。筋組織標本において再生筋繊維を確認した。2.副交感神経束(迷走神経)の逆行性移行モデル:副交感神経節と迷走神経の連絡を残し、神経節中枢側を切断した。この条件で神経節を脱神経した胸鎖乳突筋内に埋め込んだ。筋組織標本において再生筋繊維が確認された。3.副交感神経節の筋腹内移植:動物から副交感神経節を採取し、脱神経した自家脛骨筋あるいは胸鎖乳突筋の筋腹内に留置した。2ケ月後の筋は著明に萎縮し、自発性の筋活動は認めなかった。一方、筋組織標本の解析では移植神経節は生着しており、多数の神経節細胞の生存を認めた。結論として、副交感神経節は遊離器官移植の手法で生体内に生着可能であった。しかし、その場合は細胞数も減少し、筋を再支配するほどの再生能力が得られない。一方、神経節の中枢あるいは末梢のどちらかを連続して神経移行の様式で用いた場合は、骨格筋を再支配できることが明らかとなった。下位運動ニューロンの損傷により筋の脱神経が生ずる。本研究の目的は、本来の運動ニューロンと同様にコリン作動性である副交感神経節を用いて筋の再支配と運動単位再建の可能性を検討することである。本年度においては(1)ドナーの採取法、(2)末梢神経への移植法、さらに(3)筋の神経再支配の評価法に関してそれぞれ確立することを目的とした。(1)実験動物として成熟ラットを用いた。細胞のドナーとして頸部副交感神経節を選択した。今年度においては頸部の解剖学を精査し、頸動脈に伴走する迷走神経の近位にて肉眼的に同定できることを明らかとした。採取した神経節を一般組織標本として観察した。神経節組織内に神経細胞の存在を確認し、ドナー側の条件は確立できた。(2)麻酔下にラットの坐骨神経を展開して切断した。自然再生を防止するため、坐骨神経の近位切断端は反転して周囲筋内に埋め込んだ。坐骨神経の遠位断端に、反対側の下肢から採取した静脈管を縫合した。そしてその静脈管腔内に、予め採取した頸部副交感神経節を挿入し、移植静脈は閉鎖した。これらの一連の処置は顕微鏡下に微小手術手技を用いて行う技術を確立した。この処置を行った後の動物の飼育期間は14週間に設定した。(3)飼育期間が経過後、坐骨神経支配の腓腹筋と前脛骨筋を対象として神経再支配の有無を確認する手法を確立した。電気生理学的手法として神経節移植部を電気刺激し、両筋より針電極を用いて誘発筋電図を検出する方法とした。次いで、移植側と対照側の両筋を採取して、筋湿重量を計測する。さらに実験終了後に神経節移植部、遠位坐骨神経、両筋を採取して組織標本を作製し、移植神経細胞の生存、再生軸索神経の同定、再支配筋線維の同定が可能であることを技術的に確立した。また、生存した神経細胞の生化学的および遺伝学的解析についても技術的問題はほぼ解決された。副交感神経節移植による筋再支配を目的として、ラットを用いて以下の移植モデルの試行と解析結果を得た。1.副交感神経活動の導出:副交感神経節細胞の自発活動の様態を確認するため、切断した迷走神経より神経活動を導出して観察した。律動性の高頻度自発活動を認めた。2.副交感神経(迷走神経)束の移行モデル:迷走神経を切断しその中枢端を脱神経した胸鎖乳突筋内に埋め込んだ。2ヶ月経過後の観察では筋は対照側と比べて萎縮していたが、筋電図では自発性筋活動を認め、一部筋線維は神経再支配を受けた可能性がある。筋組織標本を製作して解析中である。3.副交感神経節の坐骨神経内移植:ドナー動物から副交感神経節を採取し、他のラット坐骨神経の神経終膜内に移植を行った。坐骨神経は移植部位の中枢側で切断した。3ヶ月後の解析では筋は萎縮し、電気生理学的解析では移植細胞による再支配の証拠は得られなかった。しかし、移植神経節の組織病理標本では神経節細胞の多数の生存を認めた。4.副交感神経節の筋腹内

移植:動物から副交感神経節を採取し、自家脛骨筋の筋腹内に留置した。脛骨筋は予め支配神経を切断し脱神経状態とした。2ヶ月後の筋は著明に萎縮し、自発性の筋活動は認めなかった。一方、筋組織標本の解析では移植神経節は生着しており、多数の神経節細胞の生存を認めた。14の成績からすると、副交感神経節は器官移植の手法で生体内に生着可能であることが判明した。しかし、軸索再生能力が十分に高いとは考えられない。今後は神経成長因子の応用や、神経節と連続する神経幹を付属して移植するといった改善が必要と考えられた。副交感神経節移植による筋再支配を目的として、ラットを用いて以下の移植モデル試行と解析を行った。昨年度までは主に神経節を坐骨神経内に遊離移植する方法を用いたが、今年度は神経節と連続する迷走神経移行による骨格筋再支配の可能性について検討した。1.副交感神経束(迷走神経)の順行性移行モデル:迷走神経を切断し、その中枢端を脱神経した胸鎖乳突筋内に埋め込んだ。2ケ月経過後の観察では筋は対照側と比べて萎縮していたが、筋電図では自発性筋活動を認め、一部筋繊維は神経再支配を受けたことが観察された。迷走神経の電気刺激により誘発筋電図活動も観察できた。追加実験として副交感神経節の中枢側を切断した動物において同様の実験を行ったが、その条件でも同様な結果を観察できた。筋組織標本において再生筋繊維を確認した。2.副交感神経束(迷走神経)の逆行性移行モデル:副交感神経節と迷走神経の連絡を残し、神経節中枢側を切断した。この条件で神経節を脱神経した胸鎖乳突筋内に埋め込んだ。筋組織標本において再生筋繊維が確認された。3.副交感神経節の筋腹内移植:動物から副交感神経節を採取し、脱神経した自家脛骨筋あるいは胸鎖乳突筋の筋腹内に留置した。2ケ月後の筋は著明に萎縮し、自発性の筋活動は認めなかった。結論として、副交感神経節は遊離器官移植の手法で生体内に生着可能であった。しかし、その場合は細胞数も減少し、筋を再支配するほどの再生能力が得られない。一方、神経節の中枢あるいは末梢のどちらかを連続して神経移行の様式で用いた場合は、骨格筋を再支配できることが明らかとなった。
自己相似性と自己合同性に基づく階層的1対多辞書を用いた画像超解像

本研究では、階層的な事例学習辞書と画像の自己相似性を利用した基底選択方法を提案し画像超解像を代表とする画像処理に応用した。応用において劣化過程でおこる縮退を考慮し、劣化パッチに複数の基底を対応させた階層的な辞書を構成した。また、自己相似性を利用するために近傍の類似パッチを探索し、類似度に応じた重みを用いて選択する基底を制限した。これにより、鮮明な再構成画像を実現しつつ階層的な探索により演算コストの削減を実現した。当該年度では,当初の計画どおりマルチ解像度での1対多辞書の基本構造を実現し,画像超解像において従来手法の欠点であったテクスチャの復元に対しておおむね良好な結果を達成できた.マルチ解像度での1対多辞書とは,1つの基底に対して複数の上位および下位解像度での基底を対応させた辞書である.様々な画像特徴およびテクスチャを有した複数画像から複数のマルチ解像度画像を作成し,それらを用いて学習を行ない,1対多辞書を作成する.それを用いて,基底による入力画像の近似から複数の上位解像度画像候補を得,それらから下位解像度基底との相似性等を用いて上位解像度画像の推定できる.また,辞書を用いた推定は多くの計算が必要であるので,処理の高速化を目的として,本辞書の適用を画像の局所変化が顕著な領域のみに限定し,辞書作成も局所変化が激しい領域のみから行なっている.本研究で得られた辞書作成の知見は,画像超解像だけでなく他の画像処理へ応用が可能であり,その重要性は高い.例えば,複数の露光時間で撮影した画像を合成する多露光画像合成において,本研究でのマルチ解像度をマルチ露光時間として発展させる事で,当該年度で得られた知見が応用できる.この様に,本研究成果は新たな画像超解像手法の1段階だけでなく,画像処理における基礎理論としても価値がある.今後は,1対多辞書を用いた画像超解像手法において,自己相似性と自己合同性を基にして推定精度の向上を図り,計画書の目的を達成させる.平成27年度の研究成果は以下の通りである.前年度に提案した階層的1対多辞書の基本構造を基に,自己相似性と疎表現による基底選択手法を用いた画像超解像のための複数枚画像合成を提案し欠損テクスチャの復元を達成した.具体的には,低解像度画像の各パッチが有する高周波数成分を辞書と疎表現を用いて近似し,同じ基底を用いて表現される複数枚画像の近傍パッチを探索する.探索された複数パッチにおいて,使用される低解像度基底に紐付けされた複数の方向性を有する高周波数成分基底を用いて疎表現による係数を算出する.対応する高解像度基底とその係数,各パッチの分散を基に計算した重み,疎表現を用いることで対象パッチの高周波数成分を復元し低解像度画像に加えて画像の鮮明化を実現した.これにより,低解像度化により欠損したテクスチャなどの高周波数成分や撮影環境等の影響により欠損した領域も複数枚画像を用いた基底選択により復元でき画質の改善を達成した.また,本辞書は1対多による階層的な近似を行なうため,同一基底数の1対1辞書と比較して疎表現を用いた信号の近似にかかる計算量が削減でき高速化が期待できる.上記の研究成果に対して積極的に対外発表を行い,特にヨーロッパの信号処理学会において最高レベルの国際会議であるEuropean Signal Processing Conferenceにおいて発表した.さらに現在学術論文を1件,国際会議に2件投稿中である.本研究では、階層的な事例学習辞書と画像の自己相似性を利用した基底選択方法を提案し画像超解像を代表とする画像処理に応用した。現在までの達成度は,当初の計画に対して80%程と自己評価する.初年度計画の根幹である階層的1対多辞書を実現し,従来手法の欠点であったテクスチャの復元においておおむね良好な結果を達成できた.しかし,復元が達成できていないテクスチャ形状も存在し,また対外的な成果を示していない.以上を鑑みて「やや遅れている.」と判断する.27年度が最終年度であるため、記入しない。画像処理次年度は当初の計画どおり,自己合同性を基にした共起性情報の確立とそれを用いた局所領域推定の精度向上に着手する.すでに,基本となる辞書構造は実現しているので,当初の計画どおり着手は可能でありまた初年度で達成できなかった範囲の解決とも並列が可能である.こちらは主に大学院生の協力をおおいに活用して進捗を図る.これら2つの取り組みから得られた知見を相互に活用する事で計画どおりの進捗が達成できる.27年度が最終年度であるため、記入しない。
抗体の分子認識能を活用した新規協奏機能超分子触媒の創製

キラル認識抗体を用いることでより厳密かつ簡便な光学分割と不斉触媒反応が実現できると考え、本研究では軸不斉を有するビナフチル誘導体(BN)に対するモノクローナル抗体を作製し、その不斉認識能を調査した。モノクローナル抗体とBNのラセミ体を混合し、限外ろ過を行うだけで、高い光学純度の一方の光学異性体が得られた。また、ラセミ体を用いても不斉認識能を有する抗体を作製できた。ロジウム錯体のみならずパラジウム錯体をも取り込むモノクローナル抗体を作製できた。アリル位アミノ化反応において、得られた抗体と遷移金属錯体との複合体を用いると立体選択的に反応が進行することがわかった。優れた分子認識能を有するテーラーメイドの生体ホスト分子「抗体」の結合部位に有機金属錯体を導入することによる機能制御触媒の開発を目的に、生体分子と人工分子との融合を試みた。平成25年度は下記の2つの実験系を実施した。(i)ビナフトール誘導体は軸不斉有機化合物であり、S体とR体が存在する。本研究ではそれぞれの光学異性体に結合するモノクローナル抗体の作製を検討した。S体またはR体をキャリアタンパク質に導入した光学活性抗原、またはS体とR体の混合物(ラセミ体)を用いた抗原を合成し、それぞれマウスに免疫した。マウス血中のビナフトール誘導体に結合する抗体産生量を酵素標識抗体測定法(ELISA)により評価した。その結果、S体免疫マウスからはS体結合抗体が、R体免疫マウスからはR体に強く結合する抗体がそれぞれマウス体内で生産されていることが確かめられた。一方、ラセミ体を免疫したマウスではS体とR体に同程度結合する抗体が得られた。これらの結果は免疫プロセスにおいて抗原決定基の純度が抗体の特異性を決定する因子になることを示していると考えられる。今後の機能性不斉触媒創製における材料調整法として有益な知見が得られた。(ii)炭素ー炭素結合形成反応の触媒となるパラジウム錯体を特異的に結合するモノクローナル抗体を作製するために、パラジウム錯体を免疫用抗原決定基として合成し、これをキャリアタンパク質に固定した抗原をマウスに免疫した。しかし免疫マウスの血液中には目的の抗体がさんせいされていないことがELISAの結果、判明した。そこでパラジウム錯体からロジウム錯体に変更し、免疫を行ったところ、確実にマウス体内で目的の金属錯体に結合する抗体が産生されていることが確認できた。今後、得られた抗体にパラジウム錯体を添加し、その結合力を評価できる可能性がある。昨年度に作製したビナフトール誘導体に対するモノクローナル抗体のキャラクタりぜーションを行った。特に得られた抗体の光学異性体識別能を定量化した。ビナフトール誘導体の2種類の光学異性体を免疫して得られたモノクローナル抗体の各光学異性体に対する結合能を、それぞれ酵素標識抗体測定法における競争反応により評価した。ビナフトール誘導体のR体免疫により得たモノクローナル抗体はS体よりも810倍R体に強く結合することがわかった。ラセミ体免疫により得たモノクローナル抗体の一種は14000倍S体に強く結合した。また、遷移金属錯体を特異的に取り込む抗体作製では、昨年度パラジウム錯体を抗原決定基として抗体作製を行ったが、パラジウム錯体に対する免疫応答は得られなかった。そこで、新たな配位子を結合させたパラジウム錯体を合成し、これに対するモノクローナル抗体の作製を試みた。また、新たに配位子を変更してロジウム錯体に結合する新規モノクローナル抗体の作製に成功した。抗体と有機金属錯体との複合体存在下、2種類の基質を添加し、水中で炭素ー炭素結合形成反応を行った。反応生成物を各種分光法により解析した結果、抗体無しではラセミ体が定量的に得られるが、抗体存在下では全くこのような反応が見られなくなるという、予想外の結果を得た。現在、複数種の抗体と遷移金属錯体との組み合わせで、様々な触媒反応の検討を継続している。当初平成27年度実施予定だったホスト分子修飾抗体の合成を本年度から開始した。シクロデキストリンを化学修飾したモノクローナル抗体のビナフトール誘導体に対する結合力を測定した。シクロデキストリン修飾による抗原結合阻害は見られなかったことから、修飾抗体においても元の抗体の結合特性が保存されていることがわかった。一方の光学異性体を特異的に認識する結合素子として作製された抗体は、特異的な光学分割法や不斉触媒の開発への利用が期待される。さらに、この抗体を触媒反応系に適用すれば一方の光学異性体の選択的合成に応用できると考えた。そこで、本研究では光学異性体を厳密に認識するモノクローナル抗体の作製、並びに不斉触媒反応を可能にするタンパク質反応場としての抗体作製を行った。ビナフトール誘導体の2種の光学異性体R体, S体に特異的に結合するモノクローナル抗体をそれぞれ作製することに成功した。またR体に特異的な抗体とS体に特異的な抗体の両方が同時に得られると期待してR体とS体の等量混合物であるラセミ体を免疫する方法を試みた。S体を用いたマウスへの免疫によりS体に得意的に結合するモノクローナル抗体2種、R体を用いた免疫によりR体に特異的なモノクローナル抗体4種、ラセミ隊からは11種のモノクローナル抗体を得た。得られたモノクローナル抗体の解離定数をELISAによって評価した。

R体を用いた免疫により得たモノクローナル抗体は約800倍S体よりもR体に強く結合した。ラセミ隊を用いた免疫により得たモノクローナル抗体は約14000倍S体に強く結合することが示唆された。ラセミ体と上記の各抗体とを混合し、限外濾過膜を介した遠心分離操作を行うだけで、R体とS体がそれぞれ99 %e.e.、95 %e.e.の光学純度で得られることがわかった。各種クロスカップリング反応などの有用な反応の触媒として利用されているパラジウム錯体を取り込むことが可能なモノクローナル抗体を作製した。パラジウム錯体と抗体存在下、常温の水系溶媒におけるアリル位アミノ化反応について検討を行った。HPLCによる分析の結果、反応が立体選択的に進行することがわかった。キラル認識抗体を用いることでより厳密かつ簡便な光学分割と不斉触媒反応が実現できると考え、本研究では軸不斉を有するビナフチル誘導体(BN)に対するモノクローナル抗体を作製し、その不斉認識能を調査した。モノクローナル抗体とBNのラセミ体を混合し、限外ろ過を行うだけで、高い光学純度の一方の光学異性体が得られた。また、ラセミ体を用いても不斉認識能を有する抗体を作製できた。ロジウム錯体のみならずパラジウム錯体をも取り込むモノクローナル抗体を作製できた。アリル位アミノ化反応において、得られた抗体と遷移金属錯体との複合体を用いると立体選択的に反応が進行することがわかった。ビナフトール誘導体に対するモノクローナル抗体のキャラクタりぜーションにおいては、2種類の光学異性体を識別し、異なる異性体に異なる解離定数をもって結合するモノクローナル抗体が得られたことから、期待通りの進展があった。一方、抗体と有機金属錯体の複合体存在下での炭素ー炭素結合形成反応では予想外の結果が得られており、さらにその反応メカニズムを解析する必要が生じた。並行してホスト分子修飾抗体の合成も進めることができており、おおよそ遅延無く実験が進んでいる。ただし、次年度には本抗体と遷移金属錯体からなる複合体の機能を最大限引き出せるように、様々な触媒反応についてのデータを蓄積することが重要である。27年度が最終年度であるため、記入しない。生体高分子化学環空孔サイズの異なるα-,β-,γ-シクロデキストリンをそれぞれ導入した抗体を用意し、空孔サイズの違いにより抗体近傍に濃縮される基質に選択性が見られるか否かを観察する。またこれらのホスト分子修飾抗体を相間移動触媒として利用する。さらに、抗体と遷移金属錯体をそれぞれ高分子ヒドロゲルに固定し、ゲルを集積させるとともに新たな触媒システムを構築する。ここでは抗体と有機金属錯体がソフトマテリアルの接着因子として働くシステムを合成する。2種ゲルが接着することによってはじめて触媒機能が発現するようなマクロスケールの不均一触媒システム構築を目指す。パラジウム錯体を抗原決定基としてマウスに免疫する当初の実験法では目的の抗体が得られなかったが、水中でも安定なロジウム錯体を代用することで、免疫したマウスの体内で目的の抗体が産生されていることを確認できた。また、不斉触媒となる抗体を作製するための抗原としてビナフチル基含有化合物を誘導体を用い、免疫した結果、ビナフチル基の光学活性を識別する抗体を得ることができた。
細胞組織形成・機能発現・刺激応答計測プラットフォームとなるマイクロTAS創製

本研究の目的は、生体の組織形成に関する基礎的知見の獲得、さらには創薬スクリーニング、ハイブリッド人工肝臓への応用が期待されている肝細胞スフェロイドを対象に、組織形成観察、刺激応答計測を実現するマイクロTASを創製することである。具体的にはマイクロ旋回流のメカニクスおよびスフェロイド形成に関するメカニクスを明らかにするとともに、組織形成、刺激応答計測アレイを実現する。かつ、このマイクロTASをプラットフォームとした組織研究により、システム細胞工学における細胞から組織までのスケールを補完する。本年度は、ある流量において、マイクロチャンバ内でほぼ流速0の領域が形成され、その中でスフェロイドを形成できることが明らかになった。この領域はマイクロチャンバ径により決定され、また形成されるスフェロイドのサイズはこの領域サイズと細胞濃度により制御できることが明らかになった。スフェロイド形成領域の流れをマイクロPIVで評価し、国際論文誌において発表した。スフェロイド形成チャンバをアレイ化し、収率を上げるとともに、還流培養システムを改良し、2日以上の長期培養を実現、さらに、薬剤投与による活性評価系を確立し、Live/Dead評価ならびにCYP活性評価を実現した。この結果を複数の国内外学会で発表するとともに、国際論文誌に投稿した。また、スフェロイド形成を補助する薬剤濃度グラジエント生成マイクロ流路デバイスを開発し、その成果を国内雑誌に発表した。本年度は、マイクロチャンバ形状(チャンバ径、高さ、流路径、流路位置など)および流体の諸条件(流量、圧力など)と生成されるマイクロ旋回流(流速、圧力、せん断力)の関係をシミュレーションならびに実験により導出した。実験においては、細胞と同程度のサイズを有する蛍光粒子を用いたマイクロPIVにより流速および流線を計測した。その結果、旋回流を生成するためのマイクロチャンバサイズおよび流速の条件が導出された。マイクロチャンバの径、ならびに高さおよび流速の関係は、旋回流生成において極めて深く関わっていることが判明した。スフェロイド形成するための細胞として、Hep-G2細胞を選びその培養系、ならびに長時間の還流培養システムを構築した。培養液だけでなく細胞を還流するシステムの構築に、還流中の細胞の固着ならびに凝集を防ぐ機構、さらにはペリスタポンプにより発生する脈動流を低減する機構を導入することで、初めて成功した。スフェロイドを形成するための旋回流条件を導出し、肝細胞スフェロイドの形成に成功した。
実務者会合における通訳の訓練教材開発

本研究では、複数話者が登場するウィスパリング通訳場面に即した教材を開発した。ヒアリングの結果では製薬業界、IT業界および金融業界で需要が多い現実を踏まえ、具体的な社内通訳(ウィスパリング形式)場面を想定した。製薬業界における製品開発の会合、IT業界におけるソフトウェア品質監査場面の教材の開発を行った。金融業界については、実在の企業IFM社の協力のもとで同社が日本の金融機関に商品説明する会合の教材を開発した。本研究で扱うウィスパリング通訳は、実務にて高頻度で選択されるものの、同時通訳、逐次通訳など異なり、どのようなスキルが必要とされ、どのような訓練が必要なのかは明らかにされていない通訳形態であった。ウィスパリング通訳現場について、問題解決への第一歩として、通訳のクライアント側に対してヒアリングを行った。市場にて業務として行われているウィスパリング通訳の事例を調査し、事例としては依然少数であるものの、実際に通訳者が活躍する場面として想定される外国人とのビジネス交渉の現場において、人数の設定や会議形式に関するデータを収集した。現在までの調査から推察される点としては、リサーチ能力が挙げられる。通訳者は通常の場合、自分が特定の業界の専門家としてでなく、コミュニケーションの専門家として参画するものであるが、その場におけるコミュニケーションを円滑に成立させるのが通訳行為の最大の目的であるため、職務を果たす上で、固有名詞を含む個々の業界の常識をあらかじめ身につける必要がある。従って、通訳業務におもむく前に事前リサーチを行うことが欠かせない。特に本研究の対象とする社内通訳では、社内事情など体系だった学習が不可能な事象が多数含まれ、自らリサーチを行う方法を身に着けなければならない。この自律的学習に関する要素は、教材開発を行う上で発展的活動として織り込む必要があると思われる。平成27年度は、分野や事業形態、国籍の異なる産業・企業について、特にウィスパリング通訳に関するヒアリング調査を実施した。具体的には日本、アメリカ(ニューヨーク)、イタリア(ローマ)にて、銀行やIT関連企業といった業界に携わる人物へのインタビューを行い、通訳者が活躍する場面として想定される外国人とのビジネス交渉の現場における、人数の設定や会議形式及び通訳形態の把握を試みた。また同時に、企業における通訳を養成している教育機関として、AIIC(国際会議通訳者協会)の通訳訓練セミナーに参加、各国の通訳教育研究者との交流を通じて、各国の通訳教育の現状と、先端的教材の取り組みについて情報交換を行った。確認されたこととして、社内通訳で一対一の逐次通訳を行う場面は確かに存在するが、複数の会議参加者が登場する場面をウィスパリング同時通訳する事例も数多くみられることがわかった。上記調査の結果をもとに、ITと銀行の2分野について、ウィスパリング通訳教材の試作に着手した。遭遇頻度の高いと思われるシチュエーション2種についてスクリプトを作成し、音声の収録を行った。今後、各業界の現場に詳しい複数の専門家による検証を経て、さらにスクリプトの精緻化を行った上で、英ー日方向の対訳を作成した。平成27年度はウィスパリング通訳教材開発において必要な、特に企業におけるウィスパリング通訳という、従来あまり扱われてこなかった形態に関してのニーズ調査を中心として進行した。当初の予定通り、日本・アメリカ・イタリアの3国でニーズ調査、及び通訳教育関係者との情報交換を行い、その後分析結果をもとに具体的な通訳場面を特定し、テーマ別対話型教材のスクリプトの基礎部分を作成した。社内通訳(ウィスパリング形式)スクリプトの基礎部分を試作し、音声化し収録を完了した。これは研究計画当初の予定通りの進行であり、進捗状況としては順調であると判断する。本研究はウィスパリング通訳の特異性を分析し、ウィスパリング通訳専用の教材を提供するための礎として、現実場面で用いられる素材に基づいた教材の試作を開発した。ヒアリングの結果をもとに、より具体的に通訳場面を特定し、社内通訳(ウィスパリング形式)スクリプトの基礎部分の作成を行う。スクリプトは複数作成し、それぞれ人数の設定や会議形式及び通訳形態が異なるものとした。作成したスクリプトは、その後、各業界の現場に詳しい複数の専門家による検証を経る。その結果を受け、さらにスクリプトの精緻化を行った上で、対訳を作成し、実際に映像化及び音声化をした。訳課程の大学院修了生が実社会で通訳の活躍の場を得ようとすると、現実的には社内通訳者ないしビジネス通訳者としてキャリアをスタートさせることとなる。その際多用されるのが、いわゆる簡易同時通訳といわれるウィスパリング通訳形式であるが、標準的な会議通訳形式の逐次通訳・同時通訳と比べ、ウィスパリング通訳の訓練を行うための教材は少ないのが現状である。複数話者が同時に議論を交わす、より現実的な場面を模した教材が完成した。社内通訳で一対一の逐次通訳を行う場面は確かに存在するが、複数の会議参加者が登場する場面をウィスパリング同時通訳する事例も数多くみられるため、こうした実践的場面設定を実務に就く前の学生に、養成課程で提供できる意義は大きい。また、一般的に複数の話者が順序立てず発話する素材は、複雑であり導入に向かないとして教材用として好まれない背景があり、積極的にそのような素材を用いてたことの意義は大きい。

金融業界については、実在の企業IFM社の協力のもとで同社が日本の金融機関に商品説明する会合の教材を開発した。内通訳の実態、ニーズについてヒアリングを行い、ウィスパリング通訳の現場、特に経験年数の浅い通訳のパフォーマンスについてニーズ分析、並びに文献調査を並行して行った。調査としては概ね順調であるが、より多くの事例が必要であること、そしてニーズ分析とあわせ総合的な方向性を打ち出すには、若干の時間が必要である。最終年度である28年度は、前年度までに調査したウィスパリング通訳の特異性を踏まえて、より現実的な場面を模した教材の試作を目指す。試作にあたり、ウィスパリング通訳教材開発までの手順を概念化し、今後の教材開発や、養成過程にフィードバックすることを視野に入れている。一般的に複数の話者が順序立てず発話する素材は、複雑であり導入に向かないとして教材用として好まれない背景があり、通訳教育場面では大きく扱われないことが多い。しかしながら、実践的場面設定を実務に就く前の学生に、養成課程で提供できる意義は大きい。こうした事情を鑑み、調査で得た遭遇頻度の高いシチュエーションを教材として取り組むことは、教育研究として意義ある取り組みと考えられる。通訳翻訳研究ヒアリング、ニーズ調査に関してはより多くの事例が必要であるため、継続して調査を行っていく。これに関しては、前年度と同様の手法にて行う。調査結果をもとに、より具体的に通訳場面を特定し、社内通訳(ウィスパリング形式)スクリプトの基礎部分の作成を行う。スクリプトは複数作成し、それぞれ人数の設定や会議形式及び通訳形態が異なるものとする。作成したスクリプトは、各業界の現場に詳しい複数の専門家による検証を行う。その結果を受け、さらにスクリプトの精緻化を行った上で、対訳を作成し、実際に映像化及び音声化が可能となるよう準備を進める。研究遂行にあたり、教材の素材となるスクリプト作成、及び音声収録を行った時期が平成28年3月中旬以降だったため、本予算からの執行が事務手続き的に不可能だったことが理由である。実質、既に使用済みといえる。音声収録自体は当初の予定通り年度内に行ったため、研究予算の執行が可能になった時点での支払いを予定している。
液中単一無蛍光性分子の化学種選択的カウンティング法の開発

分析化学における究極の目的の一つに、溶液中にある任意の目的化学種を一つずつ同定して数えることがある。現在、若干の例外を除くと、溶液中単一分子の計数は強い蛍光性を持つ特定の化学種についてのみでしか実現していない。一方、アミノ酸・核酸塩基・芳香族塩素化物・環境ホルモン物質など生命科学・環境科学に深く関与する化学種の多くは、本来蛍光性分子ではない。本研究では、申請者らが提案した多色励起光熱変換計測に基づいて、溶液中無蛍光性化学種の分子カウンティングの実現、紫外光励起・可視光増幅型顕微熱レンズ測定系の開発、水溶液中の無蛍光性化学種を対象とした分子カウンティングに基づく新しい生命科学・環境科学の学問分野の開拓を目指して検討した。主な検討項目と成果は次の通りである。実測と量子化学計算とにより、アミノ酸・核酸塩基等の生体関連化学種の多くが、紫外光と可視近赤外光とにより同時励起した条件下において、光熱変換増幅効果を起こす可能性があることを示した。紫外光と可視光との二色励起に適する光学配置として交差励起を提案し、この配置でも二色増幅光熱変換効果が確認できることを実験的に証明した。これらの結果に基づき、光源として紫外レーザー光と可視レーザー光とを用いる二色増幅型光熱変換検出装置を設計・試作した。アミノ酸を含む幾つかの化学種について光熱変換増幅を実験的に検証した。開発した装置をミクロ液体クロマトグラフィーの検出器として応用し、分離分析装置としての性能を検討し、本法が液体中の無蛍光性化学種の高感度・無標識・分離検出に適応できることを実証した。実験結果を国際学術雑誌報文にまとめて掲載が決定した。また、これら一連の研究成果を1章にまとめて執筆した欧文総説や関連技術を含めて解説した書籍が刊行された。「溶液中にある任意の目的化学種を一つずつ同定して数える」ことは、分析化学における究極の目的の一つである。一方、アミノ酸・核酸塩基・芳香族塩素化物・環境ホルモン物質など生命科学・環境科学に深く関与する化学種の多くは、本来、蛍光性分子ではない。本研究は、申請者らが提案した多色励起光熱変換計測に基づいて、溶液中無蛍光性化学種の分子カウンティングの実現、紫外光励起・可視光増幅型顕微熱レンズ測定系の開発、水溶液中のアミノ酸・核酸塩基・芳香族塩素化物・環境ホルモン物質を対象として分子カウンティングに基づく、新しい生命科学・環境科学の学問分野の開拓、を目的としている。4年計画の初年度である本年度は「溶液中無蛍光性化学種の分子カウンティングの実証」を目的として、多色増幅型顕微光熱変換計測装置を開発しつつ、実験的に検討を進めた。具体的には、LD励起固体レーザー(10W,532nm)を導入し、多色増幅型顕微光熱変換計測装置を改良した。特に、小型化・高剛性化を図るとともに、検出用半導体レーザー光路へのファラデーアイソレーター素子の導入による戻り光の抑制、化学分析用マイクロチップとの接合などを行ったことにより、装置の安定性と操作性の改善が図られた。2.アミノ酸、核酸塩基、ダイオキシン等の化学種の吸収・蛍光スペクトルの測定と、量子化学計算による過渡吸収スペクトルの推定を行い、光熱変換信号の多色増幅に必要な装置設計条件を明らかにした。

平行して過渡吸収スペクトルデータの収集を試みたが、これらの化学種については報告例が希で、ほとんどの化学種について自ら測定する必要があることが明かとなったため、既存の装置系をベースにした過渡吸収スペクトル測定系の開発に着手した。「溶液中にある任意の目的化学種を一つずつ同定して数える」ことは、分析化学における究極の目的の一つである。現在、若干の例外を除くと、溶液中単一分子の計数は強い蛍光性を持つ特定の化学種についてのみでしか実現していない。一方、アミノ酸・核酸塩基・芳香族塩素化物・環境ホルモン物質など生命科学・環境科学に深く関与する化学種の多くは、本来、蛍光性分子ではない。本研究は、申請者らが提案した多色励起光熱変換計測に基づいて、溶液中無蛍光性化学種の分子カウンティングの実現、紫外光励起・可視光増幅型顕微熱レンズ測定系の開発、水溶液中のアミノ酸・核酸塩基・芳香族塩素化物・環境ホルモン物質を対象として分子カウンティングに基づく、新しい生命科学・環境科学の学問分野の開拓、を目的としている。4年計画の第2年度である本年度は「紫外レーザー光励起多色増幅型顕微光熱変換計測装置を試作」を中心に検討を進めた。モードロックチタンサファイアレーザーを導入して、第3高調波および第4高調波の紫外光を発生する光学系を検討し、多色増幅型顕微光熱変換計測装置を設計し、試作に着手した。特に、紫外光と可視光とを同時照射する際の色収差の問題を克服するために交差励起型の光学配置を検討した。交差励起型光学配置においても多色増幅効果が実現できることを実験的に示した。並行して、分離分析用検出器としての性能を検討するために、スクエアキャピラリーを用いた検出部を試作した。また、アミノ酸、核酸塩基、ダイオキシン等の化学種の過渡吸収スペクトルの実測のために過渡吸収測定装置を設計した。分析化学における究極の目的の一つに、"溶液中にある任意の目的化学種を一つずつ同定して数える"ことがある。本研究では、申請者らが提案した多色励起光熱変換計測に基づいて、溶液中無蛍光性化学種の分子カウンティングの実現、紫外光励起・可視光増幅型顕微熱レンズ測定系の開発、水溶液中の無蛍光性化学種を対象とした分子カウンティングに基づく新しい生命科学・環境科学の学問分野の開拓を目的としている。本年度は、分離分析の検出器としての紫外レーザー光励起多色増幅型顕微光熱変換計測装置の設計・試作を行った。主な検討項目と成果は次の通りである。分離分析用の交差励起型紫外レーザー光励起多色増幅顕微光熱変換計測装置を設計した。可視光源を励起光とする交差励起型の装置を改良してキャピラリーセルを用いることとし、3つの光ビームの相対位置と試料溶液の位置とをパラメータとして信号強度および信号増幅率の最適条件を実験的に検討した。交差励起での検出限界を検討し、通常励起と同レベルに達することを実証した。紫外励起光源として、モードロックチタンサファイアレーザーの第3高調波および第4高調波の紫外光を発生する光学系を試作して性能を検討した。ミクロ高圧液体クロマトグラフィーシステムを導入し、アミノ酸の分離条件を検討した。各種化学種の過渡吸収スペクトル・蛍光スペクトルを調査・測定した。多色増幅光熱変換効果の理論の検討を進めて、光音響効果を利用するより簡便な実験系での分子カウンティング実現性を示した。
糖尿病性網膜症の発症機序の解明

糖尿病網膜症の発症・進展には遺伝素因の関与が示唆されている。本研究ではラット網膜ESTを収集することにより網膜で発現している遺伝子を網羅しプロファイリングを行った。その中から候補遺伝子を獲得し関連解析をおこなうことで糖尿病網膜症感受性遺伝子を同定することを目的とした。ラット網膜cDNAライブラリーより14649クローンを収集し、その3'-シークエンスを得た。繰り返し配列およびミトコンドリア遺伝子を除いた12730クローンは、クラスタリング解析により6726種類の遺伝子で構成されていることがわかった。そのうち既知遺伝子が1978種類、未知遺伝子が4748種類であった。得られた既知遺伝子ESTの中では光受容に関わる網膜特異的な遺伝子が高発現していることが認められた。機能別に細分類したところ転写因子群が196種類ともっとも多くの遺伝子が発現していた。また当研究室で保有するラット膵島ESTと共通に発現している遺伝子を検索したところ、既知遺伝子1978種類中659種類が共通に発現していることが認められた。共通発現遺伝子を機能別に分類すると、もっとも多くの遺伝子が認められたのは転写因子であった(59種類)。今回この中で、hypoxia-inducible factor-1 alpha(HIF1A)に注目した。HIF1Aは糖尿病性網膜症での血管新生や膵島の発生・再生に関わるvascular endothelial growth factorの転写を虚血による低酸素下で促進する転写因子である。HIF1A遺伝子のSNPスクリーニングを行い35個のSNPが得られた。そのうちエクソン12にあるcSNPのP582Sが糖尿病発症との関連を示した。しかし、糖尿病網膜症との有意な関連は認められなかった。本研究では大規模な網膜ESTを収集し、候補遺伝子検索の基盤情報を得ることができた。今回HIF1A遺伝子と糖尿病網膜症には有意な関連は得られなかったが、サンプル数を増やして検出力の高い検定を行う必要があると考える。現在までに発症機序に基づいた種々の候補遺伝子関連解析が報告されているが、本研究では肝から放出される血管増殖に関与する液性因子に異常が生じ、それが網膜に作用することで網膜症の発症につながるという仮説に基づき、新たなアプローチから感受性遺伝子を同定することを目的とした。まずエフェクターであるラット網膜ESTを収集することにより、網膜で発現している遺伝子を網羅し、遺伝子発現プロファイリングを行う。得られたクローンを用いて網膜オリジナルマイクロアレイを作成し、モデル動物での発現パターンを検討し、候補遺伝子を得る。そしてヒトにおいて関連解析を行い、感受性遺伝子を同定する。現在までにラット網膜cDNAライブラリーより14649クローンを収集し、そのシークエンスを得た。そのうち既知遺伝子が1978個、未知遺伝子が4748個であった。既知遺伝子のうち最も高発現だったのが網膜における光受容体であるopsinであり、その他phosphodiesterase 6Gやphototransducing proteinといった光受容に関わる網膜特異的な遺伝子や、神経伝達に関わる遺伝子の発現が多く見られた。発現遺伝子を機能別に分類したところ、遺伝子発現・タンパク合成にかかわる遺伝子が最も多く認められた(529個)。さらに細分類を行ったところ、転写因子が最も多く認められた(196個)。各クローンの機能的な情報を得たことで、遺伝子の機能や発現量などで分類したオリジナルのマイクロアレイを作成し解析を進めた。またMODYでみられた優性阻害形質のHNFの過剰発現系を用いて、肝から放出される液性因子についての検討も進めた。

本研究では大規模な網膜ESTを収集し、候補遺伝子検索の基盤情報を得ることができた。今回HIF1A遺伝子と糖尿病網膜症には有意な関連は得られなかったが、サンプル数を増やして検出力の高い検定を行う必要があると考える。
電子・陽電子衝撃による分子解離ダイナミックスと解離分子種制御:オングストロームテクノロジーの発展

電子・陽電子と多原子分子との衝突による分子解離過程についての解離ダイナミックスと解離生成分子種同定についての実験的及び理論的研究を実施した。電子と原子分子との衝突は、近似的に静電、交換、分極相互作用の和で表せるが、電子の場合全ての相互作用要素は引力で、したがって全体の和として強い相互作用となって発現する。一方陽電子と原子分子との相互作用は、電子の場合に比べ、交換相互作用は現れなく、静電相互作用は斥力、分極力は引力と互いに打ち消しあい弱い相互作用となる。したがって、電子散乱の相互作用は強く、陽電子散乱の場合派相対的に弱くなり、この2つの粒子散乱を比較研究することにより、相互作用の機構を深いレベルで理解でき、またこの相互作用によって起きる様々な物理的現象の基礎物理の理解に役立つ。また電子付着によって出来る分子負イオンと陽電子付着によって出来る分子正イオンとではその解離過程と解離によって出来る解離分子種が大きく異なると考えられるが、今までこのような研究はなされていない。我々はこの電子、陽電子衝突による解離過程と解離分子種について組織的研究を初めて行なっている。さらにこれら電子陽電子衝撃により、様々な非弾性散乱過程が起きるが、そのうちイオン化と電子励起によって作られる分子イオンや電子励起分子は不安定な分子種が多く短い寿命の後分子は壊れ解離する。その解離により生成される分子種も2つの入射粒子によって違いが出ると期待される。われわれはこの比較研究を行い、解離分子種生成機構の解明と生成分子種制御のための研究を行なっている。今年度は、フッ素置換炭化水素と電子・陽電子散乱について系統的に調べた。この分子種は、プラズマプロセスなどで非常に重要なガスであるが、その電子散乱のダイナミックスや断面積についての研究は非常に少ない。特に陽電子散乱についての研究は本研究が世界で始めてである。したがって、電子散乱と陽電子散乱を比較研究することにより、相互作用の機構を深いレベルで理解でき、またこの相互作用によって起きる様々な物理的現象の基礎物理の理解に役立つ。さらにこれら電子陽電子衝撃により、様々な非弾性散乱過程が起きるが、そのうちイオン化と電子励起によつて作られる分子イオンや電子励起分子は不安定な分子種が多く短い寿命の後分子は壊れ解離する。今年度は電子陽電子衝撃による多原子分子の振動励起と電子陽電子付着について総合的研究を行なった。この研究から8つの共著論文発表と1つの本の章を出版し、電子、陽電子衝突による様々な過程の機構について詳細な比較研究を行い幾つかの新しい知見をこれら論文で発表した。
創薬ターゲットとしてのトリインフルエンザ抵抗性分子の同定

ニワトリMHC領域はトリインフルエンザ抵抗性との関連性から抵抗性を規定する遺伝子が存在する可能性が考えられる。本研究では感受性MHCハプロタイプB13と抵抗性B21のMHC領域220kbのリシークエンスを行い、両ハプロタイプ間の多様性を明らかにすることでトリインフルエンザ抵抗性遺伝子を同定、その機能を明らかにすることを目的とした。MHC領域に含まれるアミノ酸変異を伴う非同義置換のSNPを検索したところ、17遺伝子がトリインフルエンザウイルス抵抗性遺伝子の候補として絞り込まれた。これらのうち、機能的ドメインとしてのアミノ酸変異を精査したところ、TRIM27.2のSPRYドメインにおいて3ヶ所のアミノ酸置換が認められた。既報の知見より、トリインフルエンザに感染したニワトリのMHC遺伝子型がハプロタイプB13のホモおよびヘテロ接合体のものは生存率が1%であったのに対し、ハプロタイプB21のホモおよびヘテロ接合体は生存率が98%であったことから、MHC領域にトリインフルエンザ抵抗性遺伝子が存在する可能性が高いと考えられる。本研究ではMHCハプロタイプB13とB21のMHC領域のリシークエンスを行い、両ハプロタイプ間の多様性を明らかにし、トリインフルエンザ抵抗性遺伝子を同定、その機能を明らかにすることを目的とした。B13およびB21のKIGC1C4遺伝子までの約160kbの塩基配列を決定し、比較したところ、TRIM7.2またはLAO遺伝子に過去に起きた組み換え点が存在し、MHCハプロタイプの遺伝的連鎖領域は少なくともLAOC4遺伝子までの約130kbに絞り込まれることを明らかにした。さらに、B13とB21間で比較し、この領域に含まれるアミノ酸変異を伴う非同義置換のSNPを検索したところ、LAO、TRIM7.1、TRIM39.2、TRIM27.2、TRIM39.1、TRIM27.1、GNB2L1、BTN1、Blec2、TAPBP、BLB2、DMB1、DMB2、BF1、TAP1、TAP2およびBF2の17遺伝子がトリインフルエンザウイルス抵抗性遺伝子の候補として絞り込まれた。これらの変異はタンパク質の二次構造のαヘリックスおよびβシートを破壊する傾向があること、霊長類においてTRIM遺伝子の一つであるTRIM5αはHIVウィルス感染と関連が報告されていることから、TRIM27.2のSPRYドメインはウィルス感染との関連する可能性が考えられた。B13およびB21のKIGC1C4遺伝子までの約160kbの塩基配列を決定し、比較したところ、TRIM7.2またはLAO遺伝子に過去に起きた組み換え点か存在し、MHCハプロタイプの遺伝的連鎖領域は少なくともLAOC4遺伝子までの約130kbに絞り込まれることを明らかにした。