hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
北半球の気候に影響を与えるノルウェー海周辺での水蒸気輸送・降水・気象擾乱の研究

10月1日から順調に作動しており、レーダー観測の結果はホームページを通して見ることができるようにし、また、ノルウェー、スウェーデン、フィンランドでの北極海での気象擾乱研究者にも利用許可申請の提出によって、データを提供できるようにした。2.「フィンランド・ソダンキラの北極研究センター(北緯67°22′、東経26°38′)における地上観測」2001年12月下旬にソダンキラを訪ね、観測場所の選定を行い,2002年1月10日から30日まで、現地観測を行った。雪結晶の顕微鏡写真フイルム52本、レプリカ277枚、氷晶核測定用メンブランフィルター56枚、降水粒子の粒度分布測定用ビデオテープ7本、降水の化学分析用サンプル14本を採集した。この間、雪結晶に関しては、針状結晶から霰までのほとんど全ての結晶形および低温型雪結晶を観測することができた。3.「スバルバール諸島ニーオルスン基地(北緯78°55′、東経20°25′)の鉛直ドップラーレーダーによる比較観測」2001年9月下旬、ニーオルスン基地にある国立極地研究所の鉛直ドップラーレーダーの点検調整を行い、ベアーアイランドの鉛直ドップラーレーダーとの比較観測を行うための観測が継続されている。4.「北極航空機観測プログラム2002(AAMP02)による航空機観測」国立極地研究所のAAMP02の観測期間中(2002年3月2日3月14日)に、レーダー観測地点のベアーアイランド島周辺での鉛直航空機観測及びドロップゾンデ観測を行った。上記課題の多くは冬期に行われており、現在解析が進行中である。平成14年度(2002)の「北半球の気候に影響を与えるノルウェー海周辺での水蒸気輸送・降水・気象擾乱の研究」の研究観測は、以下の課題について行われた。1.「ノルウェー・ベアーアイラインド島(北緯74°30'、東経19°01')における鉛直ドップラーレーダー観測」平成13年(2001)9月にペアーアイランドに設置した北海道大学大学院理学研究科所有の鉛直ドップラーレーダーと秋田大学工学資源学部所有のマイクロ波放射計による北極圏の降水現象や水蒸気量の変動状況を10月1日からモニターし、データを蓄積している。平成14年12月に現地に入り、機器の保守点検とレーダー送信波を調整する機器を追加設置した。一部データ取得に欠損があるものの、ノルウェー気象局の協力のもとに良好なデータが得られている。尚レーダー観測の結果は、ホームページを通して見ることができるようにし、ノルウェー、スウェーデン、フィンランドなどで、北極海での気象擾乱研究者にも利用許可申請の提出によって、データの提供をできるようにした。2.「フィンランド・ソダンキラのフィンランド気象局北極研究センター(北緯67°22'、東経26°38')における降雪観測」平成14年1月6日から28日までフィンランド北極圏内のソダンキラで降雪観測を行った。観測期間中、全く降雪のなかったのは3日間だけで、他の日は何らかの降雪がみられた。雪結晶の観測では、プラスチック・レプリカ法により、約20分毎にスライドグラス203枚を作成した。結晶形は幅広い温度範囲で、針状結晶から霰まで、ほとんど全ての結晶形を記録したほか、低温型雪結晶も観測された。また砲弾結晶の雪片形成機構を解明するための基礎として、自然落下中の結晶をデジタルビデオに収録した。3.「北極域における雲・雪氷面の衛星データ解析」NOAA/AVHRR赤外データを用いて、カナダ北部の北極海の海氷分布と雲分布の変動について調べた。AVHRRのChannel
セラミックスフィルター表面に形成したゼオライト分離膜の開発

混合物から有用成分だけを高度分離する方法として、膜分離が注目されている。しかし、一部実用化されている高分子膜は耐熱性と機械的強度が極めて低い。そこで、本研究ではこれらの問題点を克服できる、全く新しい、セラミックスフィルターの外表面に形成したゼオライト分離膜を開発することを目的とした。その結果、以下の成果を得た。(1)セラミックスフィルターの外表面へのゼオライト膜の形成:吸着分離用のA型ゼオライトと団体触媒であるZSM-5を膜として合成した。まず高圧用オートクレーブ内にセラミックスフィルターを原料液と共に仕込み、80200゚C、272hでフィルターの表面に厚さ数10μmのA型ゼオライトおよびZSM-5ゼオライトの緻密な膜を直接合成した。さらに、高速成膜を実現するために、反応原料液を連続的に投入すると同時に反応槽中の液を連続的に排出することで、反応物質を高濃度に維持した。その結果、合成に48h必要だったのが12hで合成できるようになった。また、反応物質を水ガラスからケイ酸ナトリウムに変えることや非常で緻密な膜が合成できるようになった。(2)化学気相成長(CVD)法によるゼオライト膜の欠陥細孔の除去:生成したゼオライト膜は電子顕微鏡レベルでは欠陥が見られないが、ナノレベルの欠陥細孔し(細孔径:2,20,200nm)が存在していた。その径はゼオライト細孔(0.数nm)よりも大きいため、高度分離に使用するためには除去する必要がある。テトラメトキシシランのCVD法により2,20nmの細孔を除去することに成功した。200nmの細孔はCVD法が高温処理であるために除去してキヒートショックで新たに生成した。今後、低温で進行するオゾンを用いたCVD法により200nmの細孔を除去する研究が必要である。
黒麹菌から単離したAl耐性因子の構造とそのAl耐性植物創製への適用

Alは酸性土壌における植物生育阻害因子のひとつとして知られている。この解毒には、有機酸によるAlキレートの形成が知られている。黒麹菌はクエン酸発酵で大量のクエン酸を菌体外へ放出する。従って、黒麹菌にはAlに耐性の因子、特にクエン酸の合成と分泌に関わる遺伝子の存在が示唆される。このような観点から、出芽酵母を用いたスクリーニング系を開発し、黒麹菌由来のcDNAで形質転換し、7個の遺伝子の取得に成功した。これらは、クエンの合成と分泌には直接関わっていなかったものの、出芽酵母が分泌する有機酸、2-イソプロピルリンゴ酸の合成に寄与していると推定された。出芽酵母の遺伝子破壊株を用いた実験から、2-イソプロピルリンゴ酸の分泌がAl耐性に寄与することが判明したために、シロイヌナズナにおいても2-イソプロピルリンゴ酸の分泌能の向上を図った。その合成に関わる遺伝子、2-イソプロピルリンゴ酸合成酵素(AtIMS)を三種、シロイヌナズナからクローニングし、それぞれの形質転換体を得た。これらの植物のAl耐性能を調べたところ、現在までのところベクターコントロールと比べて有為な差は得られていない。今後、2-イソプロピルリンゴ酸の合成量、分泌量を測定することが必要である。従来は、TCAサイクルに関与する有機酸でAl耐性植物が得られていたが、本研究で用いた2-イソプロピルリンゴ酸はアミノ酸合成に関与している。したがって、今後の研究により、高高率なAl耐性植物の創生が可能になると期待される。黒麹菌由来のcDNAで形質転換した出芽酵母を、Al耐性能を指標としてスクリーニングを行い7種類のAl耐性遺伝子(ATF)を同定した。一方、形質転換していない酵母の培養液から、中性のpH領域でAl溶解活性のある物質の存在を明らかにした。この物質を、イオン交換クロマトグラフィー、逆相クロマトグラフィーにより精製した。NMR分析(1D,2D)およびイオンスプレー質量分析法からこの物質は2-イソプロピルリンゴ酸(2-IPMA)と同定した。高分解能質量分析は、この結果と矛盾しないものであった。27Al NMRによる分析から、この物質はAlとキレート結合の形成が可能であり、酵母のAl耐性能の一翼を担っているものと考えられた。2-IPMAはロイシン合成の中間体で、2-ケトイソ吉草酸からLeu4遺伝子の産物により合成される。またこの反応にはアセチルCoAが関与している。黒麹菌のATFのひとつに、アセチルCoAシンテターゼに相同性の高い遺伝子が存在する(ATF5)。これは、ATPのAMPへの分解と共役して酢酸とCoAのチオエステル化反応を触媒するものである。すなわち、ATF5の高発現がアセチルCoAの生成を促進し、その結果2-IPMAの合成を増加させ、Al耐性能を有するに至ったものと判断された。2-IPMAのAl耐性機構への関与を調べるために、Leu4遺伝子を欠損させた酵母を作成し、そのAl耐性能を調べた結果、顕著なAl感受性が示された。すなわち、酵母でのAl耐性能を支配する因子として、Leu4遺伝子が、直接的な役割を担っていることが判明した。黒麹菌由来のcDNAで形質転換した出芽酵母のAl耐性能からAl耐性遺伝子が同定された。この中に、アセチルCoAシンテターゼをコードする遺伝子(ATF5)が単離された。また、出芽酵母の培養液から、中性のpHでAlを溶解する物質として、2-イソプロピルリンゴ酸が同定された。ATF5によりアセチルCoAの生成が促進され、その結果、2-イソプロピルリンゴ酸の生成が促進され、Al耐性能を獲得したものと考えられた。Alと2-イソプロピルリンゴ酸との結合様式を、^<27>Al NMR,1H NMR 1H DOSY,CSI-MSで調べた結果、Alと2-イソプロピルリンゴ酸が2:4の比で結合していることが明らかになった。

出芽酵母を用いた実験から、2-イソプロピルリンゴ酸は従来Al耐性能を付与することが知られているリンゴ酸よりもかなり強いAl耐性能を有することが分かった。イソプロピル基の電子供与性効果のために、Al錯体が安定化されているものと推定される。このAl耐性能を高等植物に付与することを検討した。まず、シロイヌナズナのAl耐性能のアッセイ系について検討した。従来の方式は、固化培地にゲランガムが用いられているが、ゲランガムはその構造の中に多くのカルボキシル基を含んでいるために、Al耐性能を性格に評価できなると考えた。そこで、固形化成分としてアガロースを用い、種々の条件を検討し、pH4.2および5.8での培地の作製を可能とした。このシステムで、0.6mM Alを用いて、Al耐性能の評価が可能となることを示した。また、2-イソプロピルリンゴ酸の生成を促進させるために、シロイヌナズナから3種類の2-イソプロピルリンゴ酸合成酵素をクローニングした。シロイヌナズナからクローニングした3種類の2-イソプロピルリンゴ酸合成酵素遺伝子(AtIMS)を、シロイヌナズナへ導入し、2-イソプロピルリンゴ酸高発現の植物体の創生を試みた。植物体への形質転換はフローラルディップ法を用い、リファンピシン、カナマイシン、ハイグロマイシン入りのLB培地でベクターコントロールとAtIMS遺伝子を持った4種類のアグロバクテリウムをそれぞれ30°Cで2日間培養した。培養後、菌を5%スクロース、200μL/L Silvet L-77水溶液に懸濁し、その懸濁液に栽培36日目のシロイヌナズナのつぼみを数秒間浸した。つぼみを浸した後、植物体を容器に入れサランラップでふたをして湿気を保った状態で栽培を始め、最初の感染作業から5日後、10日後に初日と同様の操作で感染作業を行った。その後23°C、明時間14時間、暗時間10時間の条件で栽培を続け、栽培73日目にシロイヌナズナから種子を回収した。回収した4種類の種子を0.1%アガロース水溶液3mLに懸濁し、春化処理を行った。その後23°C、明時間14時間、暗時間10時間の条件で栽培を行った。生育してきた埴物を培地から抜き取り、湿らせたロックウール上に移植し、ラップをして湿度を保ったタッパーの中で順化させた。順化させた後植物が植わったロックウールをバーミキュライト上に移し、栽培を行った。これらの植物体を昨年度完成させたAl耐性評価システムでの耐性能の評価を行ったが、明確な耐性能は現在までのところ確認できなかった。
体節の繰り返し構造を生み出す分子機構

Mesp1,Mesp2は、体節形成の直前に共発現する転写因子である。Mesp1欠損マウスでは体節形成に異常はみられない。Mesp2欠損マウスでは上皮性体節が形成されないが、皮筋節は形成される。遺伝子置換によるレスキュー実験からMesp1,Mesp2は重複した機能をもつと推察されるが、Mesp1,Mesp2ダブルノックアウトマウスでは中胚葉の大部分が形成されず早期に死亡するため、体節形成における機能的重複は不明であった。今回我々は、8細胞期胚の凝集により野生型細胞とダブルノックアウト細胞またはMesp2欠損細胞のキメラ胚を作製し、体節形成における各細胞の寄与を解析した。ダブルノックアウト細胞またはMesp2欠損細胞はRosa26遺伝子座によるb-ガラクトシダーゼ活性で標識した。野生型細胞とダブルノックアウト細胞のキメラでは正常な体節は形成されないが、皮筋節と硬節は形成されていた。未分節中胚葉では2種類の細胞がランダムに混在しているのに対して、皮筋節はほぼ完全に野生型細胞で、硬節は主にダブルノックアウト細胞で占められていた。このことから皮筋節の形成にはMesp1またはMesp2のいずれかが細胞自律的に必要であると考えられた。また野生型細胞とMesp2欠損細胞のキメラでは、野生型細胞のみからなる上皮性の不規則な小塊が形成され、Mesp2欠損細胞は上皮化した領域から排除される傾向がみられたが、部分的に上皮にも寄与していた。これらの結果からMesp1,Mesp2は体節中胚葉の上皮化に細胞自律的に関与していると考えられる。ダブルノックアウト細胞からなる硬節では体節後半部のマーカー遺伝子Uncx4.1の発現が一様に拡がっており、脊椎骨の神経弓が癒合していた。これはMesp2欠損マウスの形質と同様であり、ダブルノックアウト細胞は硬節には分化できるが、体節前半部を形成できないと考えられる。まず体節の前後極性の形成におけるDll1とMesp2の遺伝学的相互作用を解析した。共にLacZノックインアリルであるDll1ノックアウトマウス、Mesp2ノックアウトマウス、及びDll1/Mesp2ダブルノックアウトマウスを用いて、各遺伝子自身と互いに対する発現制御を解析した結果、Dll1がDll1自身とMesp2の発現を誘導し、Mesp2がDll1の発現を抑制するという正及び負のフィードバックループが、前後極性のストライプパターンの形成に必須であることが示唆された。次にもう一つのNotchリガンド、Dll3とMesp2の遺伝学的相互作用を解析した。互いの発現制御の解析から、Dll3とMesp2の間にもDll3がMesp2を誘導し、Mesp2がDll3を抑制する関係があるが、Dll3の発現は必ずしもDll3自身に依存しないことがわかった。次に前後極性について検討した。Dll3欠損マウスでは、前半部のマーカー遺伝子Cer1,EphA4の発現は正常に局在せず、また後半部のマーカー遺伝子Dll1,Uncx4.1の発現は無秩序な斑紋状のパターンを示す。前半部、後半部のいずれのマーカー遺伝子の発現についても、また脊椎骨の形態学的特徴についても、Dll3/Mesp2ダブルノックアウトマウスはMesp2ノックアウトマウスと同様に後方化する形質を示した。すなわち、体節の前後極性に関してMesp2はDll3の遺伝学的下流に位置しており、Dll3よりも直接に前後極性の確立に関与することがわかった。体節の前後極性が無秩序に乱れているDll3欠損マウスにおいてMesp2が機能していることがわかったので、このマウスでのMesp2-LacZの局在をβ-ガラクトシダーゼ染色により検討した。野生型ではMesp2-LacZの発現が前半部に局在するストライプパターンを示すのに対して、Dll3欠損マウスでは不規則な斑紋状のMesp2-LacZのパターンが観察された。このことからDll3はMesp2の発現を正常に局在させる機能をもつことがわかった。

これらの結果からMesp1,Mesp2は体節中胚葉の上皮化に細胞自律的に関与していると考えられる。ダブルノックアウト細胞からなる硬節では体節後半部のマーカー遺伝子Uncx4.1の発現が一様に拡がっており、脊椎骨の神経弓が癒合していた。これはMesp2欠損マウスの形質と同様であり、ダブルノックアウト細胞は硬節には分化できるが、体節前半部を形成できないと考えられる。
量子少数クラスターにより発現する普遍的な量子多体物性

本研究では、極低温まで冷却した原子気体で観測される、量子力学的効果由来の束縛状態や共鳴状態(量子クラスター)を研究する。特に、近年実現された相互作用の強い極低温原子気体において、どのような量子クラスターが現れるか調べる。また、この量子少数クラスターが、多体媒質中でどのように振る舞うかを調べ、少数系と多体系の関係や協奏現象を探る。極低温まで冷却した原子気体中において、量子力学特有の現象を探る研究が理論・実験の双方から盛んにおこなわれている。本研究では、そのような現象を理論的に解明することに取り組んでいる。特に本年度は原子気体中で現れる3原子の束縛状態や共鳴状態の研究を行った。特にこれまで着目されてこなかったエネルギーや角運動量が大きな3体状態を調べる数値計算手法の開発を行った。この手法はこれまで研究代表者が開発し用いてきた分離型ポテンシャルの手法を、高いエネルギー・角運動量状態にも適用可能なように自然に拡張したものである。このような方法は、異なる角運動量・内部状態のチャンネルが結合した複雑な式を発生させるため、数値計算には適さないだろうと信じられてきた。本研究では、この複雑な結合を単純化する解析的な手法を開発することに成功し、これまで不可能だと思われてきた結合チャンネル方程式を解くことに成功した。この手法は原子のみならず、原子核や物質中の素励起の少数問題に対しても用いることができる非常に一般的な手法なため、原子気体のみならず幅広い少数多体問題に有用であると期待される。この手法を用いて、エネルギーや角運動量が大きな3体状態の性質を探る研究も行った。特に従来使われてきた変分計算法による計算と比較研究を行った。これらの研究は、当初の研究計画の目的(I)として記載した研究計画・目的・手法に沿ったものであり、研究計画通りおおむね研究は進展している。本年度行った研究は、当初の研究計画における目的-(I)に相当する研究であり、研究計画通りおおむね研究は進展している。特にこの手法は原子気体以外の系にも適用可能な一般的な手法であるため、研究計画の目的-(III)の物質中の電子との関連を探る研究にもつながると期待される。初年度行った研究を継続して、エネルギーや角運動量が大きな3体状態の性質の解明する研究を行う。特に、これまで未発見の状態・現象があるか否かを探る。これらの少数系における研究をもとに、量子多体媒質中の3体・4体クラスターの性質を探る研究(当初の研究計画の目的-(II)および(III))を行う。特に極低温原子気体のポーラロン現象でどのような少数系と多体系の協奏現象が現れるかを探る本研究では、極低温まで冷却した原子気体で観測される、量子力学的効果由来の束縛状態や共鳴状態(量子クラスター)を研究する。特に極低温原子気体のポーラロン現象でどのような少数系と多体系の協奏現象が現れるかを探る
遺伝的交配実験における最適計画および構成法に関する研究

遺伝子実験や品種改良試験などの分野におけるダイアレル交配実験およびトリアレル交配実験において、品種自体の能力(general combining abilities効果)や品種間の交配による相乗的な能力(specific combining ability効果)を高精度、かつ効率的に推定するためのダイアレル交配実験計画が必要とされている。本年度は、昨年度に引き続いて遺伝的交配タイプ別の交配実験において、各効果を推定する上で最適性を満たすための条件、およびそれらの最適性を満たす交配実験の構成法に関する研究を実施した。さらに、部分的ダイアレル交配実験計画に関する構成法に関する調査も実施した。コントロール品種とテスト品種の効果を比較するtreatment-control計画において、John(1987)にあるA-efficient cyclic designおよびHall and Jarrett (1981)にあるA-efficientなgeneralized cyclic designを用いて構成できるA-efficientなtreatment-control計画のefficiencyに関する数理的な特徴を導出した。また、Johnらの結果をもとに実用的でA-efficientなtreatment-control計画をコンピュータで探索し、それらをとりまとめた構成表と併せて国際的な雑誌に投稿した。巡回型実験計画を用いた分割型計画のgenerallybalancedの性質および効率因子に関する研究成果が国際的な雑誌に掲載された。ダイアレルおよびトリアレル交配実験計画において、general combining abilities効果とspecific combining ability効果の推定における最適性の研究は推進できたが、数理的問題および構成法に関する課題が未解決である。ダイアレルクロスおよびトリアレル交配実験計画における最適性と構成法について、general combining abilities効果とspecific combining ability効果の最適計画の条件および構成法に関する研究を継続して進める。また、部分的ダイアレル交配実験計画においても、これまでの成果をもとに構成法の導出に取り組む。遺伝子実験や品種改良試験などの分野におけるダイアレル交配実験(diallel cross experiments)において、品種自体の能力(general combining abilities効果、主効果)や品種間の交配による相乗的な能力(specific combining ability効果、交互作用効果)を高精度、かつ効率的に推定するためのダイアレル交配実験計画が必要とされている。本年度は、遺伝的交配タイプ別の統計モデルを整理し、一般化最小二乗法による各効果の推定が一般的に知られている最適基準を満たすための条件に関する研究を実施した。既存品種とテスト品種の効果を比較するtreatment-control実験計画において、A最適な巡回型計画を用いることで、A最適となるtreatment-control実験計画が構成できることを示した。そして、John (1987)に掲載されているA最適な巡回型計画の構成表をもとに、コンピュータを用いてA最適なtreatment-control実験計画を探索し、それらA最適な実験計画の効率(efficiency)などを求めた。また、同パラメータを持つ既存の最適計画の効率と比較しつつ、一定水準よりも高いA最適のtreatment-control実験計画を整理し、それら最適な実験計画の実用的な構成表を与えた。ダイアレル交配実験計画と因子構造等が類似している分割型計画について、分解可能な実験計画を用いた構成法を与え、それら分割型計画のgenerally balancedの性質および効率因子(efficiency factor)を求めた。この成果については、国際的な雑誌に掲載された。ダイアレル交配実験計画において、遺伝的交配タイプ別にgeneral combining abilities効果とspecific combining ability効果の推定における統計モデルが整理でき、最適性に関する研究も進められている。また、既存品種とテスト品種を比較するダイアレル交配実験計画に向けて、A最適となるtreatment-control実験計画の構成法を与えることができた。本年度は、遺伝的交配タイプ別の交配実験において、各効果を推定する上で最適性を満たすための条件に関する研究を実施した。さらに、コントロール品種との比較を考慮した交配実験の統計モデルを整理した。また、コントロール品種とテスト品種の効果を比較するtreatment-control designにおいて、A-efficientなtreatment-control designがgeneralized cyclic designを用いて構成できることを示した。そして、Hall and Jarrett (1981)のA-efficientなgeneralized cyclic designの構成表をもとに、A-efficientなtreatment-control designを探索し、それらA-efficientな実験計画の効率などを求めた。さらに、同パラメータを持つ既存の最適計画の効率と比較しつつ、高水準なtreatment-control designの実用的な構成表を与えた。この結果は現在投稿準備中である。ダイアレル交配実験計画と因子構造等が類似しているsplit-block designについて、α-分解可能な実験計画を用いてgenerallybalancedの性質を満たす構成法を与え、さらに効果の推定に利用される効率因子を求めた。この結果については、国際的な雑誌に掲載された。ダイアレル交配実験計画において、遺伝的交配タイプ別にgeneral combining abilities効果とspecific combining ability効果の推定における最適性の研究が推進され、コントロール品種とテスト品種を考慮した交配実験に関する統計モデルも整理できた。Generalized cyclic designを用いてA-efficientなtreatment-control designの構成法を示すことができ、それらA-efficientな実験の実用的な構成表を与えることができた。また、α-分解可能な実験計画を用いてgenerallybalancedの性質を満たすsplit-block designの構成法と効率因子を与えることができた。

遺伝子実験や品種改良試験などの分野におけるダイアレル交配実験およびトリアレル交配実験において、品種自体の能力(general combining abilities効果)や品種間の交配による相乗的な能力(specific combining ability効果)を高精度、かつ効率的に推定するためのダイアレル交配実験計画が必要とされている。本年度は、昨年度に引き続いて遺伝的交配タイプ別の交配実験において、各効果を推定する上で最適性を満たすための条件、およびそれらの最適性を満たす交配実験の構成法に関する研究を実施した。さらに、部分的ダイアレル交配実験計画に関する構成法に関する調査も実施した。コントロール品種とテスト品種の効果を比較するtreatment-control計画において、John(1987)にあるA-efficient cyclic designおよびHall and Jarrett (1981)にあるA-efficientなgeneralized cyclic designを用いて構成できるA-efficientなtreatment-control計画のefficiencyに関する数理的な特徴を導出した。また、Johnらの結果をもとに実用的でA-efficientなtreatment-control計画をコンピュータで探索し、それらをとりまとめた構成表と併せて国際的な雑誌に投稿した。巡回型実験計画を用いた分割型計画のgenerallybalancedの性質および効率因子に関する研究成果が国際的な雑誌に掲載された。ダイアレルおよびトリアレル交配実験計画において、general combining abilities効果とspecific combining ability効果の推定における最適性の研究は推進できたが、数理的問題および構成法に関する課題が未解決である。
自律的に動作するDNAナノデバイスのための核酸オシレータの開発

(I)フィードバックの単位となる分子反応の実験:核酸分子コンピュータの基本関数である配列変換を組み合わせてフィードバック基本反応を実装した.前年度に設計したDNA/RNAで試験管内の実験を行い,基本反応をうまく実現させられるこどを確認した.実験結果を詳細に検討することで,酵素活性の多少の強弱によって,その反応の様子が変わった.従って,市販の酵素をうまく選択することで,反応の効率や特異性を向上させられる可能性が分かった.(II)シミュレーションによる実験条件の改良:前年度に開発した数理モデルを利用し,振動性フィードバック反応回路の実験条件の再検討と改良を行った.(I)の実験によって酵素・核酸反応のパラメータを見積もり,その値を利用して,シミュレーションを再度行い,振動反応の実験条件の再検討と改良のための情報を収集した.また,実験条件を変えると系の振舞いがどのように変わるかをシミュレーションによって詳細に検討し,実験との対応付けを行った.(III)振動するフィードバック回路の実験:(I)の反応を組み合わせて振動するフィードバック回路を構成するための実験を進めた,外部からの周期的な入力に同期して,長時間,振動が持続することを実験的に示した,出力RNAを検出するためのモレキュラービーコンで,入力に同期した出力の反応系の時系列データを定量的に測定できた.また,PAGEを使ったRNA長・RNA配列の観測によって,設計通りの出力RNAが正しく出力されていることも,詳細に確認できた.自律的な振動が持続するための条件検討を積極的に進めた.1.オシレータのための振動反応の設計とコンピュータシミュレーションによる数値的解析生物時計のモデルを利用し,DNA/RNA分子および酵素分子による振動性フィードバック反応回路を設計した.酵素反応にMichaelis-Menten反応を仮定し,核酸ハイブリダイゼーション反応に二状態モデルを仮定した非線形連立微分方程式をたてて,その解の振る舞いを線形安定性解析および解の分岐図の作成により解析した.その結果,フィードバック回路へのエネルギー供給に相当するRNA合成と回路からのエネルギー排出に相当ずるRNA分解のバランスによって振動性が決定されることが分かった.この結果を元に効率よく実験を進められる目処が立った.2.オシレータに利用するDNA/RNAの塩基配列の設計および調製自律的核酸分子コンピュータ用の配列設計プログラムをオシレータに適した塩基配列の設計ができるようにカスタマイズして配列設計を行った.設計通りの熱力学的安定性・反応速度を持っているかどうかを実験的に調べ,オシレータの実験に利用できることを確認した.3.フィードバックの単位となる分子反応の開発核酸分子コンピュータの基本関数である配列変換を組み合わせてフィードバック基本反応を実装した.「2」で設計したDNA/RNAがこれらのフィードバック基本反応をうまく機能させられることを試験管内の実験で確認した.また,最適な酵素濃度を実験によって見積もった.4.振動するフィードバック回路の実験「3」で作製したフィードバック基本反応を組み合わせて振動するフィードバック回路にするための実験を現在進行している.長時間,振動が持続するためには酵素が安定して働き続ける必要がある.現在は特にこの点を重点的に実験検討中である.(I)フィードバックの単位となる分子反応の実験:核酸分子コンピュータの基本関数である配列変換を組み合わせてフィードバック基本反応を実装した.前年度に設計したDNA/RNAで試験管内の実験を行い,基本反応をうまく実現させられるこどを確認した.実験結果を詳細に検討することで,酵素活性の多少の強弱によって,その反応の様子が変わった.従って,市販の酵素をうまく選択することで,反応の効率や特異性を向上させられる可能性が分かった.(II)シミュレーションによる実験条件の改良:前年度に開発した数理モデルを利用し,振動性フィードバック反応回路の実験条件の再検討と改良を行った.(I)の実験によって酵素・核酸反応のパラメータを見積もり,その値を利用して,シミュレーションを再度行い,振動反応の実験条件の再検討と改良のための情報を収集した.また,実験条件を変えると系の振舞いがどのように変わるかをシミュレーションによって詳細に検討し,実験との対応付けを行った.(III)振動するフィードバック回路の実験:(I)の反応を組み合わせて振動するフィードバック回路を構成するための実験を進めた,外部からの周期的な入力に同期して,長時間,振動が持続することを実験的に示した,出力RNAを検出するためのモレキュラービーコンで,入力に同期した出力の反応系の時系列データを定量的に測定できた.また,PAGEを使ったRNA長・RNA配列の観測によって,設計通りの出力RNAが正しく出力されていることも,詳細に確認できた.自律的な振動が持続するための条件検討を積極的に進めた.
高齢者の日常生活活動の動画質問による適応型コンピュータテストの開発

本研究では,新しいテスト理論である項目反応理論(IRT)と動画データベース技術を適用して,高齢者の自立した日常生活活動を営むための生活能力と健康つくり運動プログラムを実施するための運動能力を測定する動画による質問を用いた適応型コンピュータテストを開発することを目的とした.そのための検討課題として,1)動画による質問項目を用いたテストを作成する,2)項目反応理論(IRT)に基づくテスト項目特性値分析から適応型テストを作成する,3)動画検索機能とテスト項目特性値をデータベースに搭載したコンピュータテストを作成し,妥当性を検証した.平成18年度では,試作された生活体力の適応型コンピュータテストの実用的な妥当性を検討した.対象は運動教室へ参加する60歳以上の高齢者男女計244人であった.パソコンに搭載したコンピュータテストを用いてデータを収集し,交差妥当性と使用による妥当性を検討した.また,運動教室の効果を体力,日常生活活動,運動成就の変化からも使用による実用的な妥当性を検討した.3箇所の運動教室でコンピュータテストを使用し,3ヶ月間および6ヶ月間の運動教室プログラムの前後で測定した.自立した日常生活行動のために高齢者の生活体力の適応型コンピュータテストでは,74の動画質問による日常生活活動テスト項目が試作された.運動プログラムを実施するための高齢者の運動能力の適応型コンピュータテストでは,54の動画質問による運動成就テストが試作された.項目反応理論に基づきテスト項目特性値,情報量,テスト特性値,テスト情報量を検討した.文部科学省新体力テスト(6579歳対象)6項目:握力,上体起こし,長座体前屈,開眼片足立ち,10m障害物歩行,6分間歩行の体力得点,および体力テスト合計点を妥当基準として,適応型テストの妥当性を検討した.目的:新しいテスト理論である項目反応理論(IRT)と動画データベース技術を適用して,高齢者の自立した日常生活活動を営むための生活能力と健康つくり運動プログラムを実施するための運動能力を測定する動画による質問を用いた適応型コンピュータテストを開発することであった.対象:運動教室へ参加する60歳以上の高齢者男女計500人であった.手順:動画による質問を作成し,日常生活活動テストと運動成就テストの作成を検討した.基本データを収集し,項目反応理論で分析し,適応型テストのアルゴリズムを作成し,コンピュータテストシステムを構築することを検討した.運動教室の効果は体力と日常生活活動,運動成就の関係から検討した.調査期間:運動教室における調査時期は運動教室の年間予定を考慮して決定した.調査項目:動画質問による日常生活活動テストは24件法尺度で74項目,運動プログラムを実施するための運動成就テストは3件法で63項目:4つの運動群に層化,文部科学省新体力テスト(6579歳対象)6項目:握力,上体起こし,長座体前屈,開眼片足立ち,10m障害物歩行,6分間歩行,体力テスト合計点であった.データ解析:項目反応理論に基づきテスト項目特性値,情報量,テスト特性値,テスト情報量を算出した.対象者の同意:対象者には実験の主旨を説明し,被験者として研究に参加することの同意を得た.高齢者運動教室の管轄組織あるいは運動教室の代表者に主旨を説明し,運動教室の参加者を被験者とすることについての同意を得た.人権及び利益の保護:収集したデータは統計的に処理され,対象の個人・団体・組織のプライバシーに関する事項は公開されない.本研究では,新しいテスト理論である項目反応理論(IRT)と動画データベース技術を適用して,高齢者の自立した日常生活活動を営むための生活能力と健康つくり運動プログラムを実施するための運動能力を測定する動画による質問を用いた適応型コンピュータテストを開発することを目的とした.そのための検討課題として,1)動画による質問項目を用いたテストを作成する,2)項目反応理論(IRT)に基づくテスト項目特性値分析から適応型テストを作成する,3)動画検索機能とテスト項目特性値をデータベースに搭載したコンピュータテストを作成し,妥当性を検証した.平成18年度では,試作された生活体力の適応型コンピュータテストの実用的な妥当性を検討した.対象は運動教室へ参加する60歳以上の高齢者男女計244人であった.パソコンに搭載したコンピュータテストを用いてデータを収集し,交差妥当性と使用による妥当性を検討した.また,運動教室の効果を体力,日常生活活動,運動成就の変化からも使用による実用的な妥当性を検討した.3箇所の運動教室でコンピュータテストを使用し,3ヶ月間および6ヶ月間の運動教室プログラムの前後で測定した.自立した日常生活行動のために高齢者の生活体力の適応型コンピュータテストでは,74の動画質問による日常生活活動テスト項目が試作された.運動プログラムを実施するための高齢者の運動能力の適応型コンピュータテストでは,54の動画質問による運動成就テストが試作された.項目反応理論に基づきテスト項目特性値,情報量,テスト特性値,テスト情報量を検討した.文部科学省新体力テスト(6579歳対象)6項目:握力,上体起こし,長座体前屈,開眼片足立ち,10m障害物歩行,6分間歩行の体力得点,および体力テスト合計点を妥当基準として,適応型テストの妥当性を検討した.
高齢者における骨粗鬆症が動脈硬化性疾患の発症に及ぼす影響

加齢に伴い骨から吸収されたカルシウムが動脈に沈着しやすくなり動脈硬化を引き起こすといわれている。そこで、骨粗鬆症検診を受診した高齢者を対象に、その後の脳卒中や心筋梗塞の発症について検討した。対象者は、秋田地域338名、東京地域891名である。その結果、骨量(低値対高値)の新規の脳卒中のオッズ比(95%信頼区間)が、男性は、1.22(0.971.49)、女性は、1.18(0.292.05)であった。また、新規の虚血性疾患は、男性は、1.44(0.632.26)、女性は、1.15(-0.262.56)であった。よって、脳卒中では、男性において骨量低値群でその危険性が高い傾向がみられた。【目的】本研究では、加齢に伴い骨から吸収されたカルシウムが動脈に沈着しやすくなり動脈硬化を引き起こすという仮説を明らかにするために、骨粗鬆症検診を受診した地域在住高齢者を対象に、その後の脳卒中および心筋梗塞の発症について検討した。【対象と方法】対象者は、東京都I区在住の7084歳の高齢者で、平成14年に包括的健康調査(初回調査)を受診し、かつ、平成24年に同様の調査を受けた891名(男性;333名、女性;558名)である。初回調査は、骨量測定(前腕部:DXA法)、身体計測、運動機能測定、血液検査、面接聞き取り調査であった。平成24年の追跡調査は、会場健診では、初回調査と同様の調査内容で、受診者は475名であった。一方、未受診者に対しては、訪問調査による面接聞き取り調査を実施し、416名を完了した。解析は、男女別に、脳卒中、心筋梗塞の新規発症(対;非発症)をそれぞれ目的変数とし、説明変数に初回調査の骨量(3区分)、年齢を用いたロジスティック回帰分析を行った。なお、初回調査時にて脳卒中、心筋梗塞の既往を有する者をそれぞれ除いて解析した。【結果】1)骨量(3区分;低値、中値、高値)の新規脳卒中に対する年齢調整済オッズ比(有意確率)は、男性は、それぞれ1.45(ns)、0.52(ns)、1.00(ref)で、女性では、1.34(ns)、1.10(ns)、1.00(ref)であった。2)骨量(3区分;低値、中値、高値)の新規心筋梗塞に対する年齢調整済オッズ比(有意確率)は、男性は、それぞれ0.27(ns)、0.32(ns)、1.00(ref)で、女性では、2.13(ns)、1.35(ns)、1.00(ref)であった。【まとめ】脳卒中は、統計的に有意ではないものの男女ともに骨量低値群で新規発症の危険性が高く、一方、心筋梗塞では、女性は骨量低値群で新規発症の危険性が高かった。【目的】本研究では、加齢に伴い骨から吸収されたカルシウムが動脈に沈着しやすくなり動脈硬化を引き起こすという仮説を明らかにするために、骨粗鬆症検診を受診した地域在住の2地域の高齢者(以下;対象A、B)を対象に、その後の脳卒中および心筋梗塞の発症について検討した。【対象と方法】対象Aは、秋田県K村在住の65歳以上高齢者で、平成8年に骨粗鬆症検診を受診し、かつ、平成23年に面接調査を受けた338名(男性;117名、女性;221名)である。対象Bは、東京都I区在住の7084歳の高齢者で、平成14年に包括的健康調査(初回調査)を受診し、かつ、平成24年に面接調査を受けた891名(男性;333名、女性;558名)である。いずれも初回調査では、骨量(前腕部:DXA法)を測定し、脳卒中および心筋梗塞の既往について問診した。追跡調査では、その後の新規発症について質問した。解析は、地域・男女別に、脳卒中、虚血性疾患(脳卒中および心筋梗塞)の新規発症(対;非発症)をそれぞれ目的変数とし、説明変数には、初回調査の骨量(2区分)、年齢を用いたロジスティック回帰分析を行った。さらに、対象A、Bごとの各疾患別のオッズ比を、男女別にメタ・アナリシスによって、それぞれ統合したオッズ比を算出した。【結果】骨量(低値vs高値)の新規脳卒中に対するオッズ比(95%信頼区間)は、男性は、1.22(0.971.49)、女性は、1.18(0.292.05)であった。また、同様に新規虚血性疾患に対するオッズ比(同)は、男性は、1.44(0.632.26)、女性は、1.15(-0.262.56)であった。【まとめ】脳卒中では、男性において、骨量低値群で新規発症の危険性が高い傾向がみられた。

その結果、骨量(低値対高値)の新規の脳卒中のオッズ比(95%信頼区間)が、男性は、1.22(0.971.49)、女性は、1.18(0.292.05)であった。また、新規の虚血性疾患は、男性は、1.44(0.632.26)、女性は、1.15(-0.262.56)であった。よって、脳卒中では、男性において骨量低値群でその危険性が高い傾向がみられた。【目的】加齢に伴い骨から吸収されたカルシウムが動脈に沈着しやすくなり動脈硬化を引き起こすという仮説があり、本研究の目的は、この事象を明らかにするために、骨粗鬆症検診を受診した地域在住高齢者を対象に、その後の死亡や脳卒中・虚血性心疾患の発症についての検討である。【対象と方法】対象者は、秋田県K村在住の65歳以上高齢者で、平成8年に骨粗鬆症検診(初回調査)を受診した756名である。初回調査は、骨量測定(前腕部:DXA法)、身体計測、血液検査、面接聞き取り調査であった。平成23年は、上記の初回調査受診者のうち村内在住者383名に対して、訪問調査を実施した(実施率;94.0%)。解析は、(1)初回受診者を対象に、男女ごと死亡(対;生存)を目的変数とし、説明変数に初回調査の骨量(3区分)を用いたロジスティック回帰分析を行った。(2)平成23年度調査者を対象に、男女ごとに脳卒中・虚血性心疾患の発症(対;非発症)を目的変数として、同様な分析を行った。【結果】(1)骨量(3区分;低値、中値、高値)の死亡に対する年齢調整済オッズ比(有意確率)は、男性は、それぞれ2.44(p<0.01)、1.07(ns)、1.00(ref)であり、女性では、1.45(ns)、0.97(ns)、1.00(ref)であった。(2)骨量(3区分;低値、中値、高値)の脳卒中・虚血性心疾患の発症に対する年齢調整済オッズ比(有意確率)は、男性は、それぞれ2.13(ns)、1.34(ns)、1.00(ref)であり、女性では、0.41(ns)、0.29(p<0.1)、1.00(ref)であった。以上より、高齢男性は、死亡および脳卒中・虚血性心疾患の発症は、骨量低値群でそれらの危険性が高いことが示唆されたが、一方、高齢男性に比べて絶対的に骨量が低い高齢女性では、脳卒中・虚血性心疾患の発症は、相対的に骨量が高い群でのその危険性が高かった。当初計画のとおり、都市部在住の高齢者を対象に、初回調査受診者を対象に、追跡調査を会場招待型調査および未受診者に対しては、訪問調査を実施し、脳卒中、心筋梗塞の発症についての発症確認調査を完了した。当初計画のとおり、1)初回調査受診者の生存確認を行い、2)村内在住者対しては、脳卒中、虚血性心疾患などの発症について、訪問調査を実施した。しかしながら、死亡者の脳卒中、虚血性心疾患の発症に関しては、調査が困難で実施できていない。平成25年度は、平成23年度に発症確認調査を実施した農村部の地域在住高齢者(秋田県K村)と、平成24年度に同様に調査を行った都市部の地域在住高齢者(東京都I区)の調査結果を総括して、最終的な結論を導く予定である。平成24年度は、都市部の地域在住高齢者(東京都板橋区)で、平成14年10月の高齢者総合健康調査(初回調査)を受診した939名を対象に、平成23年度と同様に、初回調査受診者の生存確認および、区内在住者を対象に、脳卒中、虚血性心疾患などの発症に関しての訪問調査を実施する予定である。1)この2年間に実施した2地域の調査データの統合作業、2)死亡者を対象とした脳卒中、心筋梗塞の発症確認の実施次年度(平成24年度)は、当初郵送調査を計画していたが、上述の研究の推進計画のとおり、今年度の未使用額と次年度の請求額を合わせ、その研究費の多くを訪問調査費用に充てる予定である。
病原微生物の資源保全とバイオセーフティー確保に関する総合的研究

20世紀の半ばには,抗生物質により感染症の制圧が時間の問題と考えられた時期もあったが,新しい耐性菌の登場,新興・再考感染症問題など,感染症制圧は21世紀の極めて大きな課題として持ち越された。この問題に対処するためには,病原微生物学の一層の発展が求められ,そのためにはあらゆる病原微生物株が系統的に保存されていることが根底になければならない。一方で,病原体の不適切な保存や不用意な取扱は取扱者ばかりでなく,周辺環境あるいは一般社会にバイオハザードを及ぼす恐れがあり,バイオテロリズムの問題の浮上も加わって、十分なバイオセイフティーの確保の必要性が益々高まっている。特に大学での教育研究の場でのバイオセーフティと微生物資源確保に関する教育研究が重要であるが、その実態は十分とは言えない。本研究では,病原微生物資源保全の総合的なシステムを構築するための研究計画策定を目的として、主として大学での実情調査と若干の海外調査を行った。全国の国公私立大学を対象にして、微生物の安全管理システム(微生物安全管理委員会の設置、安全管理規程の制定)、研究用施設設備の状況(レベル3施設あるいはレベル2施設の有無、規模)、微生物学教育の実態(バイオセーフティ教育、実習施設のレベル、実習の実態)、カルチャーコレクション(保存微生物の状況)などについてのアンケート調査を行い、医学、歯学、薬学、農学、家政学など294の部局からの回答が得られた。その結果、全学あるいは部局独自に微生物安全管理委員会を設置していると回答したところは約半数であり、医学部医学科のあるところは6割で設置されているものの、保健・看護系、歯学系、薬学系では半分あるいはそれ以下であり、さらに安全管理規程の制定状況も医学科で57%、全体では43%に留まっている。また、レベル3の微生物に対応して実質的な実習を行っているところはほとんどないと言ってよく、感染症への対応に問題があることが実態として浮かび上がった。これらは、大学等教育研究機関におけるバイオセーフティとカルチャーコレクションのシステム整備のための総合的研究に向けて、基礎データを提供したものである。
血液および血管壁の自己蛍光分析による動脈硬化診断法の開発研究

血液および血管壁における自己蛍光現象を動脈硬化と関連づけて考え,これを動脈硬化の早期診断法として用いるための基礎的検討を行い,以下の結果を得た.体外に摘出したヒト動脈壁の自己蛍光測定と同時に自己蛍光像を観察し、動脈硬化の病変部位の自己蛍光スペクトルの特徴は正常部位より蛍光ピーク波長が長波長であることと蛍光強度が小さいことを示し、動脈硬化の病変部位と正常部位の自己蛍光スペクトルの間に明確な相違があることを明らかにした.ヒト血奬の自己蛍光測定を行い,動脈硬化症患者および動脈硬化の危険因子を持つ者の特徴は健常者より自己蛍光ピーク波長が短波長であることを示した.また,血漿のリボ蛋白分画とその自己蛍光測定を行い,血漿と各分画の自己蛍光スペクトルの関係を明らかにした.さらに,酸化が血漿およびリボ蛋白分画の自己蛍光スペクトルに及ぼす影響は蛍光ピーク波長の短波長へのシフトであることを示した.モルモット動脈硬化モデルを用いた血漿,白血球,赤血球,の自己蛍光について検討した.血漿の自己蛍光測定を行い,モルモット動脈硬化モデルの血漿の自己蛍光の特徴はヒトの場合と同様にコントロール群より蛍光ピークが短波長であることを明らかにした.また,白血球と赤血球の自己蛍光の観察を行い,コレステロールの負荷により赤血球の自己蛍光が増加することを見いだした.赤血球の自己蛍光物質を特定するため,高速液体クロマトグラフィによる分析を行い,蛍光物質はプロトポルフィリンであることを明らかにした.さらに,動脈壁の脂質沈着面積を測定し,血漿および赤血球および自己蛍光は動脈硬化病変の進行と関係があることを明らかにした.主として,動脈硬化症および高脂血症を有する患者の血液と血管壁について分析を行い以下の結果を得た.1.血液の自己蛍光分析(1)波長条件と濃度の検討血漿の自己蛍光の検討を行うのに先ず血漿の蛍光の波長条件と濃度依存性を検討した.血漿で観察される主な蛍光はa)励起波長280nm蛍光波長340nm, b)励起360nm蛍光450470nm, c)励起440nm蛍光520nmである.これらの条件で濃度依存性が得られる範囲はそれぞれa)10万1000倍希釈, b)100010倍希釈, c)10010倍希釈であった.(2)酸化変性による蛍光の変化酸素を24時間付加した血漿と,容器内を窒素で置換し密閉した血漿の蛍光を比較した.酸素付加により励起波長320340nm,蛍光波長400440nmの蛍光強度の増加が見られ,この励起条件で蛍光波長のピークが短波長側にシフトした.100倍に希釈した血漿を340nmで励起すると,酸素付加しない血漿の蛍光ピークの平均は453nm,付加したものの平均は447nmであった.蛍光測定とともに過酸化脂質の測定を行った.過酸化脂質濃度が正常と思われる血漿は酸素付加により増加したが,極端に高い場合(10nmol/ml以上)には減少した。過酸化脂質濃度が極端に高い場合,酸素付加により過酸化脂質が減少するのか測定の妨害物質が生じているのかは現在のところ不明である.しかし,血漿の酸化変性による変化の蛍光測定による検知は可能であると考えられる.2.血管壁の自己蛍光分析ヒト大動脈瘤の手術の際に動脈硬化壁の一部を採取し,自己蛍光を観察・分析した.U励起(励起波長330-385nm)では動脈硬化を生じていない部位の蛍光ピークは主に460480nmの間に分布するのに対し,動脈硬化を生じたものは440520nmに分布し平均のピーク波長は長波長側にシフトし,ピーク強度は弱くなる傾向を示した.BV励起(400-440nm)ではピークは励起光と重なり観測されなかったが,波形の変化はU励起と同様の傾向を示した.蛍光顕微鏡で観察すると,肉眼で病変が観察される部位には正常部には見られないような直径数10μm程度の白,黄色,茶色の物質が観察された.血液および血管壁における自己蛍光現象を動脈硬化と関連づけて考え,これを動脈硬化の早期診断法として用いるための基礎的検討を行い,以下の結果を得た.体外に摘出したヒト動脈壁の自己蛍光測定と同時に自己蛍光像を観察し、動脈硬化の病変部位の自己蛍光スペクトルの特徴は正常部位より蛍光ピーク波長が長波長であることと蛍光強度が小さいことを示し、動脈硬化の病変部位と正常部位の自己蛍光スペクトルの間に明確な相違があることを明らかにした.ヒト血奬の自己蛍光測定を行い,動脈硬化症患者および動脈硬化の危険因子を持つ者の特徴は健常者より自己蛍光ピーク波長が短波長であることを示した.また,血漿のリボ蛋白分画とその自己蛍光測定を行い,血漿と各分画の自己蛍光スペクトルの関係を明らかにした.さらに,酸化が血漿およびリボ蛋白分画の自己蛍光スペクトルに及ぼす影響は蛍光ピーク波長の短波長へのシフトであることを示した.モルモット動脈硬化モデルを用いた血漿,白血球,赤血球,の自己蛍光について検討した.血漿の自己蛍光測定を行い,モルモット動脈硬化モデルの血漿の自己蛍光の特徴はヒトの場合と同様にコントロール群より蛍光ピークが短波長であることを明らかにした.また,白血球と赤血球の自己蛍光の観察を行い,コレステロールの負荷により赤血球の自己蛍光が増加することを見いだした.赤血球の自己蛍光物質を特定するため,高速液体クロマトグラフィによる分析を行い,蛍光物質はプロトポルフィリンであることを明らかにした.

さらに,動脈壁の脂質沈着面積を測定し,血漿および赤血球および自己蛍光は動脈硬化病変の進行と関係があることを明らかにした.モルモットに普通食あるいはコレステロールを付加した食餌を与え,飼育した.コレステロールを付加した場合は,血漿から強い自己蛍光が出現しているのが観察された.コレステロールの付加期間が長いほど蛍光強度は強く,かつピーク波長は短い方にシフトした.このような基礎的データに基づき,ヒト血漿を用いて自己蛍光観察を行うとともに,健常者と動脈硬化性の疾患を有する患者について,その蛍光波長の変化をみた.モルモットの血液の場合と同様に,波長340nmで励起した場合,健常者に比べ患者の例において波長が全体的に短波長側にシフトしていた.自己蛍光波長の変化の原因を探るため,一つの要因として酸化を検討した.健常なヒトの血漿に72時間酸素を付加したところ,患者の血液で観察された自己蛍光の波長変化と同様の傾向がみられた.分析の結果,モルモットの動脈硬化モデルおよびヒト患者で観察された自己蛍光の変化は脂質の酸化によることが示唆された.血液中の脂質のどの成分が自己蛍光強度の変化に関与しているかを調べるため,ヒト血漿からリポ蛋白質を段階的超遠心法により分離し,カイロミクロン,超低比重リポ蛋白質(VLDL),低比重リポ蛋白質(LDL),高比重リポ蛋白質(HDL),リポ蛋白質フリーの分画を得た.これら各分画に対して酸化による蛍光波形の変化を観察した.その結果,LDL, HDLの分画の蛍光強度が著しく増加した.一方,リポ蛋白質フリーの分画の蛍光強度の絶対値は大きかったが,蛍光波長は変化しなかった.以上の実験より,動脈硬化症患者の血漿の自己蛍光は,血漿を酸化変性させた場合と同じ特徴を持つことがわかり,酸化LDLの濃度だけでなく,LDLとHDLを含めた血漿の酸化度を測定することは,動脈硬化の初期診断方法として有効であると考えられ,血漿の自己蛍光測定はこのような診断方法の一候補と考えられた.モルモットに普通食あるいはコレステロールを付加した食餌を与え,飼育した.昨年までの研究で,コレステロールを付加した場合は,血漿から強い自己蛍光が出現し,これがリポ蛋白の酸化と強く関連していることが明らかとなっている.このような現象に続いて,本年は,モルモットの赤血球からも赤色の独特の自己蛍光が現れ,しかもこの現象は飼育期間が長くなるほど増加するという興味ある現象が新たに見つかった.そこで,詳細に検討したところ,赤血球からの自己蛍光は波長のピークが625nm付近にあり,動脈硬化の進展とあわせて蛍光強度が強くなることが明らかとなった.高速液体クロマトグラフィーを用いて赤血球中のポルフィリンの分析を行うと,動脈硬化モデルのモルモットにプロトポルフィリンの増加が見られ,この濃度が顕微分光により計測された赤血球の蛍光強度と強く相関することから,赤い自己蛍光物質はプロトポルフィリンであると考えられた.赤血球のプロトポルフィリン濃度と動脈硬化を関連づけた研究はこれまでに報告がなく,動脈硬化診断の新しい指標となる可能性が考えられた.このような動物実験の研究に基づいて,ヒト赤血球も同様に分析したところ,比較的脂質濃度の高い患者より得られた赤血球から比較的強い赤い自己蛍光が観察されることがわかった.