hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
地熱エネルギー資源の開発工学的研究

1.地質班本多は吾妻・八幡平・栗駒各地熱帯を対象に変質帯の調査と変質岩・火山岩の生成年代をTL法によって測定し、吾妻地域では若い年代を示す地域が有望であることを推論した。八幡平では、古い地熱活動に新しい活動が重複している可能性を示唆した。歌田は東北地方に点在する新第三紀最上部の湖成堆積層の地熱帯における意義を強調し、とくに秋田県東南の三途川層の地質構造と変質を詳細に調べ新知見を得た。林は数10万年より若い火山岩の生成年代測定にフイツション・トラック法を応用し九州の地熱帯の地史の解明を試みた。2.物探班鍋谷は従来のMT法の探査精度を上げるためにアレイ方式を採用し、本年度は高性能磁力センサー及び探査方式の研究開発を進め、野外において測定を実施した。その結果、MT探査法の能率と精度を数段向上させることに成功した。これはとくに我が国のような地質構造の複雑な地域で有効である。本蔵は従来のMT法が深部情報を伝える低周波領域でとくに弱点を示す問題点を克服するため観測方式及びデータ処理法の改良、さらに2次元、3次元的構造に対処できる計算法の開発などを研究した。研究地は登別地域、池田湖周辺のほか小安・泥湯地域である。3.地化学班古賀は地表で採取され分析した地熱流体試料から、その流体の生成平衡温度を計算により求め、その地域の地下構造を化学的に推定し探査に役立せる研究を別府地熱帯で実施した。松葉谷は川原毛、秋の宮地域の地熱水の水素と酸素の同位体比を測定し、地熱水の起源を推定した。また北霧島地域で土壌ガス中のHe,【H_2】,【CH_4】,Rn及び【CO_2】の濃度と【CO_2】の炭素同位体比を測定し、Rn,【CO_2】及び【H_2】ガスの高濃度地域を見出した。そして土壌ガス中の【H_2】ガスの存在と高炭素同位体比を有する【CO_2】の存在が深部高温熱水の賦存と深く関係している可能性を見出した。
境界層外乱れの影響をうけた多重スケール粗面壁乱流の構造と熱輸送機構の解明

本研究は,単一スケール粗面壁上に形成される壁乱流を基本としてその粗面壁の多重スケール化や境界層外乱れの影響に関して,さらには,境界層外乱れとして設定されるべき一様等方的な減衰乱れに関して,乱流エネルギーを良好に保存して解析を行うことができる独自開発の数値解析コードを用いて数値解析を行ったものである.多重スケール粗面壁上の流れと境界層外乱れの影響に関しては,静圧変動や速度変動強度に関する結果をはじめとした結果を,また境界層外乱れに関しては,乱流エネルギの減衰特性や不変量等に関する成果を得,国内外において研究成果を発表した.粗面壁乱流の解析結果は,European Turbulence Conference 14において認められた.この成果を踏まえると,高レイノルズ数の場合の解析を行う必要性が指摘された.この指摘を踏まえて,モデル定数がグローバル定数となる最新のSGSモデルをもとに,ダイナミックLESコードを開発した.粗面壁乱流の数値解析には従来,スタガード直交格子系にもとづいて解析が行われてきた.この手法の特長は,乱流のエネルギーの良好な保存特性を実現できる点にある.一方短所は粗面壁を構成する粗面要素の角の厳密な再現に不向きな点である.この短所はコロケート格子にもとづき曲線格子を用いることで解消されるが,この方法にはエネルギー保存特性に難がある欠点がある.そこで,曲線格子においても良好なエネルギー保存特性を実現する解析コードを開発し,その成果が4th International Conference on Jets, Wakes and Separated Flows (ICJWSF4)において認められた.本研究は境界層外乱れの影響について注目しており,その影響を考える上で境界層外乱れ自身の性質を把握することは,影響把握に貢献するものといえる.そこで,古くから境界層乱れとして設定される格子乱流および近年その特異な性質が注目されている多重スケール格子乱流について解析を行った.中でも,従来重要と認識されつつもデータ所得の困難さから不足している観点である,大スケールの観点および静圧変動の観点に着目して,解析および考察を行った.これらの成果は,日本機械学会論文集,ICJWSF4および8th International Symposium on Turbulence and Shear Flow Phenomena,およびFluid Dynamics Researchにおいて認められた.本研究は,単一スケール粗面壁上に形成される壁乱流を基本としてその粗面壁の多重スケール化や境界層外乱れの影響に関して,さらには,境界層外乱れとして設定されるべき一様等方的な減衰乱れに関して,乱流エネルギーを良好に保存して解析を行うことができる独自開発の数値解析コードを用いて数値解析を行ったものである.多重スケール粗面壁上の流れと境界層外乱れの影響に関しては,静圧変動や速度変動強度に関する結果をはじめとした結果を,また境界層外乱れに関しては,乱流エネルギの減衰特性や不変量等に関する成果を得,国内外において研究成果を発表した.粗面壁乱流の数値解析を行った.片側が滑面・片側が粗面の平行平板間乱流を設定した.単一スケール/多重スケール粗面壁とした.矩形型粗面の間隔を様々に設定した.粗面壁乱流中の熱輸送についても解析を行った.粗面壁乱流の数値解析結果は国際会議14th European Turbulence Conferenceに採択され,本研究成果の意義・重要性が認められた.なお本研究は国際情報交換として研究がおこなわれている.有限差分法では高波数変動の精度を確保することが難しい.申請者は,支配方程式であるナヴィエ・ストークスの式の粘性項に着目し,粘性項のみの高次精度化によって高波数変動の精度向上を可能にした.粘性項のみの精度向上による計算量の増大はわずかである場合が多く,計算コストの点からも理に適っている.この成果は国際学術誌International Journal for Numerical Methods in Fluidsに採択され,本研究成果の意義・重要性が認められた.当初計画の境界層外乱れの無い粗面壁乱流の数値解析の進展に加え,高波数変動の精度向上を可能にした数値解析手法の改良,曲線座標での解析を高精度に行うことが可能な数値解析コードの新規開発,さらには,境界層外乱れ単独の数値解析等を達成できたことから,当初計画以上に進展しているものと言える.前年度に得られた数値解析結果の考察をより進める予定である.そして,当初計画通り境界層外乱れの影響を受けた粗面壁乱流を解析する.流れ場については,単一スケール粗面および多重スケール粗面上に壁乱流を生成し,その境界層外に一様等方性乱流を設定する.また,比較対象として,境界層外乱れの影響を受けた滑面上の壁乱流と場合についても数値計算を行う.流れ場は十分発達しており,統計的に定常とする.また,温度場については,24年度と同様気相の熱伝達・熱輸送についても解析を行う.境界層外乱れのパラメータとして,過去の実験的研究を踏まえて乱れ強さと長さスケール比を設定する.乱れ強さについては,古くは乱れ強さの低い場合が主に解析されてきた(数%)が,近年は乱れの強い(10%以上)場合も解析されていることを踏まえ,乱れ強さをこれまでの実験的研究を十分にカバーするように広い範囲で設定する.また,長さスケール比については,長さスケールのパラメータの重要性が指摘されたのは乱れ強さよりも近年である.長さスケール比が1となる条件を境にして現象は変わるとされているので,これを跨ぐようにパラメータを設定する.さらに,前年度に行え得た曲線座標での高精度数値解析をより進展させる.また,境界層外乱れ単独の数値解析についても推進する考えである.両年度で得られた成果を国内外に発表していく予定である.
車軸藻ミオシンの機能と構造の特異性と同一性

車軸藻ミオシンは脅威的な速さの滑り運動を呈する。このミオシンの構造及び力学的・生化学的特性を調べ、骨格筋ミオシンとの比較において同一性と特異性を明らかにする中で、滑り運動の機能発現の分子メカニズムの詳細を探ることを目的としている。車軸藻ミオシンのクローニングについては、ミオシン頭部共通配列をプライマーに用いたPCRから2種クローンを得た。それらはほたて貝ミオシンと72%、Dictyosteliumミオシンと56%の相同性を持つ。全長シーケンスを進める一方、何れが速いミオシンかを知るため、各々大腸菌発現系を作成したのでそれら蛋白質の抗体作成を行っている。アクトミオシンATP分解活性がその速さを説明するほど高いか否かの知見は重要である。精製車軸藻ミオシンのアクチン活性化ATPaseを今回測定したところでは13s^<-1>と骨格筋のそれと同程度であった。一方ミオシンのbasicなATPae活性はその中間体の寿命の長さを反映しているが、その寿命の長さが滑り速度と深く関わっていることを我々は見出し報告した。従って、車軸藻ミオシンのbasic ATPaseの知見は重要であるが、今回の測定では検出出来なかった。大量かつ高純度の車軸藻ミオシンが必要で今後の課題として残った。アクチンサブドメイン2にある40-50ループの切断は骨格筋ミシンによる滑り速度を大きく減少させる。ところが車軸藻ミシンでは全く減少しない。このループ切断は天然トロポミオシンにより機能回復することを見いだした。然し、車軸藻ミオシンではトロポミオシン結合アクチン線維は全く運動性を示さなかったことは既に報告た。このアクチン結合部位の特異性が車軸藻ミオシンの滑り速度の速さに繋がる事を示唆しており、力学・生化学的アプローチから今後検討して行きたい。
教員養成のための体育実技科目における運動促発能力の養成に関する例証的研究

本研究では、教員養成課程の専門科目である体育実技科目の授業に、学生が将来教師として体育の授業で児童、生徒の運動の発生を促す、運動の促発能力を養成するプログラムを作成、実践し、発生論的運動学の立場から考察することを通して、その意義を例証的に明らかにしようとした。促発能力の中の観察、交信能力の基礎養成に成功した事例、失敗した事例を収集し、その分析を行った。その結果、実技の授業を通して学生が自分の動きかたに気づき、他者の動きかたと出会うことを前提とした、観察や交信能力の基礎養成が、学習者に応じた運動発生のための指導能力の基盤となることが示唆された。教員養成課程における学生の動感(運動感覚、キネステーゼ)促発能力養成のために、文献研究より、指導者自らの運動感覚を分析する「創発分析能力」を基盤にした上で、動感促発のための「観察」、「交信」能力の養成を目指し、そこから「代行」、「処方」能力の養成に踏み込むことが構想された。なお、指導者の創発分析能力と代行能力の重要性については、それぞれ論文投稿と学会発表を行った。次に前期の「器械運動」の授業で、学生の技能レベル向上に主眼を置いた教員主導の活動と、お互いに指導し合う活動を順次的に行い、技の実施のビデオ撮影とアンケートを実施した。その結果、技能レベル(創発達成能力)が高く、創発分析能力も高い学生は、他の学生に適確な動感言語の呈示(アドバイス)を行えるという典型的な例証を得ることができた。一方、技能レベルが高くても他者の学習に無関心な学生、自分の動感運動の発生に精一杯で他者の学習に目を向ける余裕がない学生等の例証を得ることで、現行の実技授業の成果と問題点が把握された。これらを踏まえて後期の「器械運動」の授業で、学生同士で技の実施を観察させるとともに、お互いの運動について話し合い、教え合う活動を行い、自会の運動感覚、相手の運動の観察内容、話し合い、教え合いの内容を質問紙に記述させ、撮影したビデオ映像の分析と併せて、動感観察(相手の動感を感じ取る)と動感交信(動感意識の相互のやりとり)の様相を検討した。その結果、動感観察ができている者でも、話し合いや教え合いで動感交信が可能な者と、運動の外的経過に関するやりとりに終始している者とに分かれた。以上の研究で、促発能力養成のプログラム作成に有益な例証を得ることができたのは意義深い。また、動感交信能力養成の方法論については検討を深める必要性が示唆された。学生が将来教員となって体育の授業を行う際に、児童、生徒の運動習得を促す「促発能力」養成のためのプログラムを、文献研究および前年度の成果、課題を踏まえて作成、実行し、その過程を検討した。前期の「器械運動」(実技)の授業では、受講学生の技の実施をビデオ撮影した後で自分や他者のビデオ映像を見せ、自分の動きの感じや、他者がどんな感じで動こうとしているのかを記述し、それらを基にグループでお互いの動きの感じについて話し合いを行わせた。ここでは、自分の動きかたに気づく能力と動感交信能力の基礎養成をねらいとした。その結果、動感交信として認められる例証が複数確認された一方で、前年度同様に運動の外部的特徴のやりとりに終始する場合も散見された。この活動では、映像から動きの感じを呼び起こす「動感想起」が、動感観察や交信のために必要であることが推察された。後期の「器械運動」では、ペアやグループでお互いの運動を児たり、補助し合う機会を多く取り入れて授業を進めた。その後に、技の実施の自己観察、他者観察内容を記述し、それを基にお互いの動きかたについて話し合い、その内容と感想を記述させる活動を行った。その結果、前期と比較して、動感交信やそれに基づくアドバイスが多くみられた。また、授業の進行とともに、お互いの動く感じに気づく機会が増えたという趣旨の感想も多かった。以上のことから、動感促発能力のうち「観察」と「交信」の基礎養成プログラムの成果をある程度確認できた一方で、プログラムが機能するための前提条件づくりについて検討を深める必要性が示唆された。なお、指導者の動感創発分析能力の重要性、および動感促発能力養成プログラムの一部について論文投稿と学会発表を行った。学生が将来体育の授業を行う際に、児童、生徒の運動習得を促す「促発能力」養成のためのプログラムを、文献研究と平成21、22年度の成果、課題を踏まえて作成、実行しその過程を検討した。促発能力のうち「動感観察」、「動感交信」能力の基礎養成に中心を置き、プログラムの機能とその前提条件を明確にすることを主な課題とした。

具体的には、前期、後期の「器械運動」(実技)の授業で最初に、なるべく固定した3、4人のグループでお互いの運動を見たり、補助したり、アドバイスし合ったりしてほしい旨を受講学生に伝え、そのような機会を多く取り入れて授業を進めた。その後に、各学生が実施した技を観察し合い、自己観察と他者観察内容を記述し、それを基にお互いの動きかたについて話し合い、その内容と感想等を記述させる活動を行った。活動の様子をビデオ撮影し、記述内容等と併せて検討を行った。授業のプロセスにおいて、グループ内でお互いの動く感じに「出会い」が成立している場合には、各々の運動の観察内容の記述、話し合いなどにおいて、自分の動きに気づき、相手の動く感じに共感してアドバイスを行う、などのように動感観察、交信に基づく処方としての言語呈示を行うという、動感促発能力の基礎養成をある程度確認することができた。その一方で器械運動が苦手と感じている者や、自分の技に専ら関心がある者は、他者の動感観察や交信に困難を感じている事例がみられた。このことから「動感促発」能力養成のうえで、お互いの「動感出会い」がその基盤となることは明確にされたと考えられる。また、動感促発のための実技能力の向上(創発能力の充実)、目標となる動きかたの理解と共有の意義が示唆された。なお、創発分析能力と促発能力の関連、指導目標像の意義については論文作成と学会発表を行った。
中間子束縛系生成反応と崩壊の同時測定によるハドロン質量起源の解明

原子核中でのω中間子の束縛状態探索と不変質量測定の二つの測定を同時に行い、強い相互作用によって動的に中間子の質量が生み出される過程に対する明確な実験的知見を与えることを目的に研究を遂行した。実験には、γ線検出器(BGO EGG検出器)、薄型シンチレーター、円筒型ドリフトチェンバーを用いる。これらの検出器は完成し、Spring-8において検出器の性能評価を行い、炭素標的を用いたω中間子束縛状態の有無に関するデータ収集と解析を進めた。陽子や中間子などの質量起源の問題を含む強い相互作用の性質の実験的解明とそれを支配する理論(量子色力学:QCD)の研究は、近年の宇宙論・原子核物理学の重要な課題のひとつである。本研究の目的は、原子核中での中間子の生成時の質量と崩壊時の質量の二つの測定を同時に行い、強い相互作用によって動的に中間子の質量が生み出される過程に対する明確な実験的知見を与えることにある。具体的には、茨城県東海村のJ-PARC実験施設において、π中間子ビームにより原子核中にベクター中間子(本研究ではω中間子)と呼ばれる性質の良い中間子を生成し測定を行う。本年度は、主要な検出器である電磁カロリメーターシステムの製作に主眼をおいて計画を進めた。世界最高性能を達成するために東北大学と協力しBGO結晶を用いた大立体角γ線検出器として電磁カロリメーター(通称、BGO EGG)を製作した。本予算を用いた研究では、主に、光電子増倍管部分を担当した。製作は東北大学で行われ、研究者と研究補助の大学院生が東北大学に出張することで、東北大学チームと共同して作業した。完成したBGO EGGは、平成24年度に兵庫県播磨市のSpring-8実験施設に運ばれ、性能評価のためのテストとJ-PARCでの実験の基礎データとなる実験データ収集をγ線ビームを用いて行った。その結果、既にπ中間子崩壊を同定することに成功し、検出器の性能評価に必要なデータの収集に成功したことが示せた。また、並行して、BGO EGG内部に設置する荷電検出システムの製作も行った。主に荷電粒子から成るバックグランド事象を削減するために製作したもので、これまでにない狭ピッチの円筒型のドリフトチェンバーを設計、開発し、製作した。具体的には、茨城県東海村のJ-PARC実験施設において、π中間子ビームにより原子核中にベクター中間子(本研究ではω中間子)と呼ばれる性質の良い中間子を生成し測定を行うことを目標としている。残念ながら、J-PARC実験施設のビーム状況により実験を遂行することは出来なかったが、検出器の準備は完了し、Spring-8 LEPSIIビームラインに導入することで、検出器の性能評価とπビームによる物理データの基礎となるγ線ビームによる物理データの収集に成功した。本年度は、標的まわりのトリガー用荷電粒子検出シンチレーターの製作と過去の2年間で製作した電磁カロリメーター(通称、BGO EGG)と円筒形ドリフトチェンバーのSpring-8 LEPSIIビームラインへ導入した。トリガー用荷電粒子検出シンチレーターは、円筒型ドリフトチェンバーと電磁カロリメーターの間の狭スペースに設置されるため、5mm厚のシンチレータの端面にMPPCを5つ接着し、十分な光量と検出効率を得るように工夫した。製作したすべての検出器は、本年度中にSpring-8 LEPSIIビームラインに設置され、γ線ビームを用いたデータ収集に成功した。現在、性能評価と本研究の物理目標の一つである炭素標的を用いたω中間子束縛状態の有無に関するデータ解析を進めている段階である。また、将来のJ-PARCでの実験に向けたGEM軌跡検出器、電子同定検出器の開発も行った。主要な検出器である電磁カロリメーターシステムは、平成23年度予算を用いて、東北大学と協力しBGO結晶を用いた大立体角γ線検出器として電磁カロリメーター(通称、BGO EGG)を製作した。

完成したBGO EGGは、平成24年度に兵庫県播磨市のSpring-8実験施設に運ばれ、性能評価のためのテストとJ-PARCでの実験の基礎データとなる実験データ収集をγ線ビームを用いて行った。その結果、既にπ中間子崩壊を同定することに成功し、検出器の性能評価に必要なデータの収集に成功したことが示せた。また、並行して、BGO EGG内部に設置する荷電検出システムの製作も行った。主に荷電粒子から成るバックグランド事象を削減するために製作したもので、これまでにない狭ピッチの円筒型のドリフトチェンバーを設計、開発し、製作した。平成23年度予算の繰越金を用いて本体を製作し、本年度の予算を用いて本体の付加する読出し配線用基板やそこまでのワイヤからの配線などを行った。ワイヤチャンバーは、世界にも類を見ない狭ピッチなものなので、その一つ一つの部品の設計から行う必要があり困難であったが、今後の原子核・ハドロン実験の標的まわりの低物質量位置検出器として新しい可能性を示した。本研究の主要な段階としては、γ線検出器及び荷電粒子検出器の製作、それらの性能評価、実際の物理データの収集・解析という段階があるが、現状で検出器の製作がほぼ終了し、性能評価が半ばまで終わっており、研究の計画としては、おおむね順調に進展していると言える。まず、γ線検出器に関しては、東北大学との連携研究を進めることにより、予定より早く検出器を製作することが可能となった。また、γ線ビームを用いた先行研究が行われている東北大学やボン大学と実験のバックグランド事象について検討したところ、彼らの解析結果によりバックグランド事象が我々の想定より大きいことが判明した。このため、当実験で当初予定の統計誤差を実現するためには、主に荷電粒子から成るバックグランド事象を削減するために新たな検出器の導入の必要が生じた。この設計・開発ために、繰越手続きが必要となったが、平成24年度中に円筒型ドリフトチェンバーの製作を行ったため、平成25年度には、検出器を用いた性能評価・データ収集が可能であるため、大きな遅延とはならなかった。製作したγ線検出器と円筒型ドリフトチェンバーは、どちらも世界最高の性能を有している。詳細な性能評価はこれからであるが、γ線検出器はエネルギー1 GeV程度までのエネルギー測定分解能で世界最高性能であり、円筒型ドリフトチェンバーは、世界でも類を見ない2mm程度の狭ピッチで斜めにワイヤを張ることに成功しており、標的周りの限られたスペース内でのビーム軸方向の位置測定分解能としては、世界最高の性能を有している。25年度が最終年度であるため、記入しない。
10^<15>eV領域の宇宙線到来方向精密決定装置の開発

61年度建設の装置を62年度に改良し,最終的に次のような空気シャワー観測装置を用いてテスト実験をした. 16台の高速タイミング用検出器を15m間隔で4×4のマトリックス状に配置した.検出器は500×500×35のプラスチックシンチレータと高速光電子増倍管(PMT)をステンレス製の箱におさめたものである.時間精度の向上のため箱の内部は白エナメル塗装とし,シンチレータ上部には0.5cm厚の鉛板を置いて高エネルギーγ線の電子対への変換を行った.データ取得にはマイクロコンピュータを使い, CAMACシステムを用いた.データは約1HZで光ディスクに記録した.タイミング用以外に8台の検出器も電子数計数用として中心部と外周部に配置した.我々の目的である,1)装置の長期安定性(特に屋外での風雪対策), 2) 1°以内の到来角決定精度の保証,は全て満されることが実証された.2)に関しては,到来角決定精度を具体的に評価し,精度がシャワーの大きさ,装置の台数,時間精度に対してどのように依存するかを明らかにした.現システムでの精度は, △Q0.7°(10^<15>eVの宇宙線に対して50%が△Q以内に入る)である.シンチレータの数を増すこととシンチレータの発光量および立上り時間を改良することで, 10^<14>eV台に対して△Q1°以内, 10^<15>eVに対しては△Q0.3°以内が実現できると考えられる.これによりチベット高原羊八井(4300m)での大規模システム展開のための完全な基礎が得られ,信頼のおける10^<15>eV領域のガンマ線天文学が実現できると結論した.61年度建設の装置を62年度に改良し,最終的に次のような空気シャワー観測装置を用いてテスト実験をした. 16台の高速タイミング用検出器を15m間隔で4×4のマトリックス状に配置した.検出器は500×500×35のプラスチックシンチレータと高速光電子増倍管(PMT)をステンレス製の箱におさめたものである.時間精度の向上のため箱の内部は白エナメル塗装とし,シンチレータ上部には0.5cm厚の鉛板を置いて高エネルギーγ線の電子対への変換を行った.データ取得にはマイクロコンピュータを使い, CAMACシステムを用いた.データは約1HZで光ディスクに記録した.タイミング用以外に8台の検出器も電子数計数用として中心部と外周部に配置した.我々の目的である,1)装置の長期安定性(特に屋外での風雪対策), 2) 1°以内の到来角決定精度の保証,は全て満されることが実証された.2)に関しては,到来角決定精度を具体的に評価し,精度がシャワーの大きさ,装置の台数,時間精度に対してどのように依存するかを明らかにした.現システムでの精度は, △Q0.7°(10^<15>eVの宇宙線に対して50%が△Q以内に入る)である.シンチレータの数を増すこととシンチレータの発光量および立上り時間を改良することで, 10^<14>eV台に対して△Q1°以内, 10^<15>eVに対しては△Q0.3°以内が実現できると考えられる.これによりチベット高原羊八井(4300m)での大規模システム展開のための完全な基礎が得られ,信頼のおける10^<15>eV領域のガンマ線天文学が実現できると結論した.1986年8月に主要設備、部品の調達を完了し、地上テスト後9月に乗鞍山上にて装置の建設を行った。宇宙研究所よりの予算を上乗せすることにより具体的には以下のような装置となった。16台の高速高利得の光電子倍増管(H1949浜松ホトニクス製)つき0.25【m^2】のシンチレータ系を15m間隔の格子状に配列し、高速タイミング(FT)により空気シャワーの到来方向を決定する。他に8台の0.25【m^2】シンチレータを配し、通常光電子倍増管により、到来電子数の計数用に当てた。これにより粒子数1【10^3】の領域がカバーできる。FT系についても粒子数の計数が可能なように設計したが、粒子数領域は2桁以下である。データ取得にはマイクロコンピュータを用いたCAMAC系を用いた。10月よりデータ取得に入り、本年1月末までの4ケ月間のデータを解析中である。予備的な結果では、【10^(15)】eV以上の空気シャワーに対して、到来方向の決定精度は1度を上回っていると考えられる。今回の装置ではFT系にてもある程度の粒子数計数が可能となるように設計したため、空気シャワーのフロントの到来時刻決定の誤差が大きくなっている。粒子数計数を別系にすることによりFT系の時間誤差は1/2にすることができることは既にわかっており、87年度はその点の改良を行ない、頭初目標の0.5度の精度を達成できると考えられる。またモンテカルロ計算に依れば、FT系のシンチレータ上部に鉛等のγ線コンバータを12輻射単位載せることにより到来粒子数を増加させ、より小さなシンチレータを用い、安価な光電子倍増管で到来方向が決定可能となると思われるのが、その点のテストも行う予定である。61年度乗鞍山上に構築したシステムに改良を加えて,データ取得,解析を行なった.装置の屋外部分の風雪対策は完全であることが実証された.今年度は以下のような改良を行った.

1)高速タイミング用のシンチレータ箱内の光量増加をはかるため,内部を全面白色とした.この光量増加により,高速タイミングは約0.4ns改善された.2)さらに高速タイミング用シンチレータ箱上に0.5cm厚の鉛板を載せ,入射してきた高エネルギーγ線を電子シャワーに変換するようにした.これにより実効的電子数の増加が約1.7倍になり,光量増加によるタイミングの改善,入射宇宙線のエネルギー下限を下げることが可能になった.3)データ取得に光ディスク・システム(両面800MB)を用いることにより大容量データの取得が可能になり,長期間約1HZの頻度で無人のシステム運転が可能になった.結果の予備的分析では,到来方向決定精度は△Q0.8°(10^<15>eVの宇宙線に対して50%が△Q以内の角度で到来方向を決定できる)を得ている.また角度精度は悪くなるが, 10^<13>eV領域までしきい値を下げて,実用的な角度決定かできることもわかった.現システムは16台のシンチレータを用いて角度決定を行っているが,モンテカルロ・シミュレーションとの比較により,シンチレータの数を増すことにより△Q0.2°までの角度決定が可能(10^<15>eV領域)なことが確実になった.これによりチベット高原等の高山で大規模システムを展開することで,信頼のおける10^<15>eV台のγ線天文学が実現できると結論した.
乳児期の食物特異的IgE,IgG4,IgAのクラススイッチと食物アレルギーの発症

食物アレルギーの発症予防法の開発のため、我々はアトピー性皮膚炎乳児を対象として生後6か月から卵を少量から食べることで、除去に比べて卵アレルギーの発症が予防できることを明らかにしました。このメカニズムとして、食べることでIgEが抑制されることに加えて、血中のIgG4やIgAが上昇する(免疫グロブリンのクラススイッチが起きる)ことが考えられました。また、牛乳アレルギーにおいても、生後から継続したミルク、乳たんぱくの摂取により牛乳アレルギーの発症が少なくなる可能性が示唆されました。この牛乳摂取においても、卵と同様にIgG1,IgG4,IgAが上昇しており、同様のメカニズムと考えています。本研究は「アトピー性皮膚炎乳児を対象とした卵アレルギー発症予防研究(以下PETIT研究)」の参加者において、経口摂取開始時期と、食物アレルギーの発症有無、そして児の血清IgE,IgG1,IgG4,IgAの関連を検討することで、食物に対する免疫グロブリンのクラススイッチを検討するものである。そのもとになるPETIT研究を現在登録継続中である。平成26年度は146例まで登録を完了し、中間解析を行っている。中間解析の結果によっては試験を終了する可能性もある。その場合は、平成27年度に血清免疫グロブリンの測定を行い、本研究の解析に移行することもあり得る。そのため、平成26年度は各学会にてクラススイッチや食物経口免疫療法、経皮感作、食物アレルギーの予防等について情報収集を行った。平成28年度に研究参加者登録を終了予定であった「アトピー性皮膚炎乳児を対象とした鶏卵アレルギーの発症予防研究(PETIT study)」の研究登録、主解析が終了した。今後は、その参加者のIgG1,4,IgAの測定と、その解析を進めていく。解析では、介入(乳児期早期からの鶏卵摂取)によるIgG1,4,IgA, IgEの変化について解析し、その予防効果のメカニズムを明らかにする。また、鶏卵アレルギー発症者と非発症者の間での免疫メカニズムの差についても検討する。平成28年度は予定通り解析に移行する予定である。他研究費で行われた「アトピー性皮膚炎乳児を対象とした卵アレルギー発症予防研究」において、鶏卵特異的IgE, IgG1, IgG4, IgAを検討し、IgG4, IgAは早期から摂取開始する群において有意に産生が増加していたことを明らかにした。これは、アトピー性皮膚炎の治療をきちんと行い、早期から摂取することで、IgEからIgA、IgG4へのクラススイッチが誘導されたことにより耐性を獲得した可能性を示唆する結果であった(Lancet誌掲載)。さらに、同対象において、生後4か月未満での普通ミルク摂取がクラススイッチに与える影響も検討したところ、同様に早期から普通ミルクを摂取継続している方が牛乳特異的IgA, IgG4が誘導されていることを明らかにした(日本小児アレルギー学会にて発表、論文投稿準備中)。これらのことから、乳児期早期の経口摂取は食物特異的IgEからIgA, IgG4へのクラススイッチを誘導する中心的な刺激である可能性が考えられ、食物アレルギーの予防法として重要であることを明らかにすることができた。卵アレルギーについての解析は終了して、論文が受理・掲載された(2017年1月)。そのため、牛乳アレルギーについての検討が遅れてしまった。既にアトピー性皮膚炎乳児を対象とした卵アレルギーの発症予防研究(PETIT study)において生後6か月という卵の早期摂取開始が卵アレルギーの発症を予防することを明らかにした。しかし、牛乳アレルギーについては早期摂取による予防効果は明らかにされていなかった。そのため、本研究課題の継続として、PETIT studyのデータ、牛乳特異的免疫グロブリンの測定結果を用いて、牛乳アレルギーにおいては生後から継続的なミルク摂取があることが、牛乳アレルギーの発症予防の因子になるかを前向きコホート研究として検討した。結果として、乳たんぱく摂取を中断して完全母乳期間がある児に比べて、生後から継続的にミルクなど乳たんぱくを摂取継続している児の方が牛乳アレルギーの発症が少ない可能性が示唆された。有意差は認めなかったが、サンプルサイズの問題と考えており、その根拠として、完全母乳期間がある児に比べて、継続的なミルク摂取がある児で、生後4-5か月にはすでに牛乳特異的IgG1, IgAが、9か月以降にはIgG1, IgG4, IgAが有意に多く誘導されていた。これは、早期からの継続的な摂取が免疫グロブリンのクラススイッチを誘導し、耐性獲得のメカニズムとして働いたのではないかと考えた。また、これらの検討でアトピー性皮膚炎の寛解維持が耐性獲得のためには重要と考えられる所見を得た。そこで、アトピー性皮膚炎の寛解維持に石鹸洗浄が有効かも追加検討を行った。結果は石鹸洗浄により悪化する一群と石鹸洗浄が寛解維持に有用な一群がいたが、多くの患者において石鹸使用有無には治療効果に関連しないという結果であった。研究対象者の登録は当初の予定通りに進んでいる。

実際の解析は平成27,28年度に開始予定である。鶏卵アレルギーの発症メカニズムについてIgG1,4,Aの推移を検討する。また、同対象で牛乳タンパクの摂取と牛乳アレルギーの発症についても検討を加えたいと考えている。現在牛乳アレルギーについて、早期摂取ークラススイッチー牛乳アレルギー発症について検討し、論文投稿を準備中である。アレルギー研究対象者のもととなるPETIT研究が中間解析の結果で途中終了した場合は、検討予定人数を縮小して解析を行う。研究参加者の検体を一度に測定することで測定日による誤差をなくすため、検体を保存していた。得られた中心的な研究結果(卵アレルギーの発症予防)を報告するのに時間を要した。そのため、乳児期早期の牛乳アレルギーと普通ミルク摂取の関連について、再検討と解析・論文投稿等が次年度に繰り越しとなった。IgG1,IgG4,IgAを測定する予定の施設で、測定系の再検討を行うこととなり、平成26年度測定予定としていた検体は、平成27年度にまとめて測定することとした。平成27年度で研究終了したため、平成28年度に検体測定を一度に行う予定である。また、その成果を発表、公表するために経費を使用する予定である。早期摂取が食物アレルギー予防になることは明らかになってきたが、より早期の普通ミルク摂取が食物アレルギーを予防できるかという結果を明確にする必要がある。次年度では、それについて解析するために統計ソフト購入、検査結果の再検討、論文校正やその結果の海外学会発表等に研究費をあてる予定である。測定系は平成27年4月には整う予定であるため、研究計画に大きな支障はない。
胎盤絨毛細胞における分子シャペロン－カルレティキュリンの産生とその細胞機能の解明

4つの絨毛細胞株、および同意を取得した正常妊婦の胎盤組織においてカルレティキュリン(CRT)の発現を認めた。ヒト絨毛外栄養膜細胞(EVT)株HTR8/SVneo細胞において、CRT発現抑制は細胞浸潤能およびフィブロネクチンへの接着能を低下させ、細胞接着後のAktのリン酸化を抑制した。またCRT発現抑制によりインテグリン(Itg) β1のN-グリカンが変化しており、複数の主要な糖転移酵素の発現レベルが変化していた。CRTは糖鎖を認識する分子シャペロンであり、Itg β1への糖鎖修飾の調節を介して、EVTの基質接着能および浸潤能に促進的に働くことが明らかとなった。妊娠初期における胎盤形成において、絨毛外栄養膜細胞Extravillous trophoblast (EVT)が重要な役割を果たす。EVTの浸潤が不十分であると、妊娠高血圧症候群(PIH)などの疾患をきたすと言われている。近年、妊娠とともに血中濃度が増加し、妊娠高血圧症候群に関連する分子として小胞体分子シャペロンであるカルレティキュリン(CRT)が報告されたが、胎盤におけるその生理的意義は未だ明らかではない。本研究では胎盤におけるEVT浸潤に着目し、EVTにおけるCRTの細胞機能について解析した。まず、3つの絨毛癌細胞株BeWo、Jar、JEG3、ヒト不死化絨毛細胞株HTR8/SVneo細胞、および正常ヒト胎盤組織におけるCRTの発現解析を行ったところ、いずれにおいてもCRTが高発現に認められた。EVTにおけるCRTの役割を検討するため、EVTモデルとしてHTR8/SVneo細胞を用い、CRT-shRNA発現ベクターを導入しCRT低発現安定細胞株を作製した。HTR8/SVneo細胞においてCRT発現抑制は細胞のマトリゲル浸潤能を著明に低下させ、CRTはEVT浸潤に促進的に働くことがわかった。CRT発現抑制による浸潤能低下の要因として、インテグリン(Itg)β1の機能低下による細胞外基質フィブロネクチンへの接着能低下、および接着後のシグナル伝達の減弱があると考えられ、現在もなお解析を進めている。現在までの研究で、各種の絨毛癌細胞株やヒト不死化絨毛細胞株、正常ヒト胎盤組織のいずれにおいてもCRTが高発現していることを見出した。EVTモデルとしてヒト不死化絨毛細胞株HTR8/SVneo細胞を用い、CRT-shRNA発現ベクターの導入によりCRT低発現細胞株を樹立した。In vitro細胞浸潤能の解析の結果、CRT発現抑制は細胞のマトリゲル浸潤能を低下させることが明らかとなり、CRTはEVT浸潤に促進的に働いていることがわかった。また、CRT発現抑制による浸潤能低下の分子機構については、Itgβ1による細胞外基質接着機構への影響を中心に解析を進めている。上記のように、CRT低発現絨毛細胞の作製に成功し、CRTの細胞機能についての解析を当初の実験計画通りに進めている。同意が得られた正常妊婦の胎盤組織および絨毛細胞株におけるカルレティキュリン(CRT)の発現の有無を確認した。正常ヒト胎盤組織においてWestern blottingではCRTが高発現しており、免疫組織化学染色では脱落膜内の絨毛外栄養膜細胞(EVT)に局在を認めた。また4つの絨毛細胞株でCRTが高発現していた。次にヒトEVT細胞株HTR8/SVneo細胞にヒトCRT-shRNA発現ベクターを導入し、CRT低発現細胞株を作製した。CRTの発現抑制による細胞増殖能、浸潤能、および細胞外基質への接着能の変化について検討した。HTR8/SVneo細胞においてCRT発現抑制は細胞浸潤能およびフィブロネクチンへの接着能を低下させた。フィブロネクチンレセプターであるインテグリン(Itg) α5β1に着目しItgの発現を評価したところ、CRT低発現細胞において免疫蛍光染色によりItgβ1の細胞膜への偏在が観察された。Western blottingではItgβ1がやや高分子化しており、Lectin blottingではDSA結合Itgβ1が多く認められたことより、Itgβ1の糖鎖修飾に変化があると考えられた。またCRT低発現細胞では、フィブロネクチン接着後のAktのリン酸化が抑制された。CRTは糖鎖を認識する分子シャペロンであり、糖鎖をもつItgα5β1の生合成への関与を介してEVT細胞の基質接着能および浸潤能を調節している可能性が示唆された。EVT浸潤不全を基盤とする妊娠高血圧腎症の病態にCRTが関与している可能性がある。そのメカニズムを解明するため、各種の細胞実験を施行した。CRTの細胞機能についての解析を当初の実験計画通りに進めている。EVTの浸潤が不十分であると、妊娠高血圧症候群などの疾患をきたすと言われている。

近年、妊娠とともに血中濃度が増加し、妊娠高血圧症候群に関連する分子として小胞体分子シャペロンであるカルレティキュリン(CRT)が報告されたが、胎盤におけるその生理的意義は未だ明らかではない。本研究ではEVTにおけるCRTの細胞機能の解明を目的とした。同意が得られた正常妊婦の胎盤組織において、Western blottingではCRTが高発現しており、免疫組織化学染色では脱落膜内のEVTへの局在を認めた。また4つの絨毛細胞株でCRTの発現を認めた。次にヒトEVT細胞株HTR8/SVneo細胞にヒトCRT-shRNA発現ベクターを導入し、CRT低発現細胞株を作製した。HTR8/SVneo細胞においてCRT発現抑制は細胞浸潤能およびフィブロネクチンへの接着能を低下させた。またフィブロネクチン接着後のAktのリン酸化は抑制されていた。CRT低発現細胞において、免疫蛍光染色ではインテグリン(Itg) β1の細胞形質膜への偏在が観察され、Western blottingではItg β1がやや高分子化しており、Itg β1の糖鎖修飾に変化があると考えられた。またCRT低発現細胞においてItg β1のN-グリカンが変化しており、複数の主要な糖転移酵素の発現レベルが変化していた。以上より、CRTは糖鎖を認識する分子シャペロンであり、糖鎖をもつItg β1の生合成への関与を介してEVT細胞の基質接着能および浸潤能を調節していると考えられた。平成29年度はこれまでの実験についての確認実験、追加検討を行い、論文発表を行った。4つの絨毛細胞株、および同意を取得した正常妊婦の胎盤組織においてカルレティキュリン(CRT)の発現を認めた。ヒト絨毛外栄養膜細胞(EVT)株HTR8/SVneo細胞において、CRT発現抑制は細胞浸潤能およびフィブロネクチンへの接着能を低下させ、細胞接着後のAktのリン酸化を抑制した。またCRT発現抑制によりインテグリン(Itg) β1のN-グリカンが変化しており、複数の主要な糖転移酵素の発現レベルが変化していた。CRTは糖鎖を認識する分子シャペロンであり、Itg β1への糖鎖修飾の調節を介して、EVTの基質接着能および浸潤能に促進的に働くことが明らかとなった。(1)H27年の研究を鋭意継続する。(2)CRTがEVT浸潤に促進的に働くことがわかり、CRTの低発現がEVT浸潤不全を来すと予想される。どのような細胞ストレス下でCRTの発現抑制が生じるかを検討することが、胎盤形成不全を基盤とするPIHの病態解明につながると考える。絨毛細胞株を用い、酸化ストレスや小胞体ストレス、低酸素環境などのCRT産生への影響について検討を行う。(3)CRTは小胞体に局在する分子シャペロンであるが、細胞外や細胞膜に存在するCRTも報告されており様々な細胞機能の制御に関わるとされている。H27年の研究において、絨毛細胞株を用いた実験により単純培養状態でCRTが細胞外分泌されていることが判明した。しかしながら小胞体ストレス負荷によるCRT細胞外分泌の増減を認めず、実験を終了している。
超リチウムイオン伝導体によるリチウム同位体分離法の研究

チタン酸リチウムはLiイオン伝導体として知られている。チタン酸リチウムを用いたLi同位体分離は、水銀アマルガム法と比べて、同等もしくは優れていることが分かっている。理論的には、リチウム同位体分離係数は1.1まで上げることができるが、予備測定では、Li_2Ti_3O_7の同位体分離係数は最高で1.06であった。そこで、同位体分離係数を理論値に近づけるため、イオン伝導率の高い新たな材料の開発を目指し、チタン酸リチウムのLiサイトにLiを過剰に導入するという初の試みを行い、各種特性評価を行った。雰囲気制御型高温質量分析計を用い、真空中におけるLiを含む蒸発蒸気種(Li、LiO、Li_2O)の全体の平衡蒸気圧を測定した結果、1173KにおけるLi_<2.1>TiO_<3.05>(Li_2O/TiO_2比は1.05)の全Li平衡蒸気圧は、定比のLi_2TiO_3と比べて約1桁高く、Li_2Oより約1桁低いことが分かった。一方、Li_<2.1>TiO_<3.05>について、水素還元で生じる酸素欠損量を熱天秤により調べた結果、1.00以下のLi_2O/TiO_2比を有する試料と比較し、酸素欠損量が少ないことから、Li_M2+x>TiO_<3-y>は還元されにくいこと分かった。この結果から、Li_2O/TiO_2比を1.00より大きくすることで、高温・長時間使用時における試料の結晶構造の変化が小さくなり、化学的に安定したリチウムイオン伝導体であることが分かった。Li_<2.1>TiO_<3.05>よりLi原子密度の高い試料(Li_2O/TiO_2比>1.05)はリチウムイオン伝導率の向上が見込まれるが、結晶構造中に更なるLi原子を導入する際は、液相法(錯体重合法、共沈法、アルコキシド法等)を利用した合成法を確立しなければならないことが分かった。今後、合成条件(溶解方法、添加触媒、溶液のPH、温度等)の探索を行い、先進超リチウムイオン伝導体の創成を行う予定である。チタン酸リチウムを用いたLiイオン伝導率及びリチウム分離係数の予備的測定の結果、水銀アマルガム法と比べて、同等もしくは優れていることが分かっている。そこで、同位体分離係数を理論値に近づけるため、イオン伝導率の高い新たな材料の開発を目指し、Liサイトの変化によるLiイオン伝導率の向上が期待される、LiサイトにLiを過剰に導入もしくはLiを欠損させたチタン酸リチウム(Li_2TiO_3)の材料製作を試み、その結晶構造の評価を行った。Li_2TiO_3(Li_2O/TiO_2=1.00)よりLi量を多く(Li_2O/TiO_2=1.05)した試料を製作し、X線回折測定を行った結果、過剰に添加したLi_2Oは検出されず、Li_<2.1>TiO_<3.05>の単一相として安定な結晶構造をとることが分かった。また、Li_2TiO_3は水素によりTiが還元され、Oが欠損する性質を持っており、水素でLi_2TiO_3を還元することにより、LiサイトとOサイトの両者が欠損した非化学量論性化合物であるLi_<2-x>TiO_<3-y>を製作した。製作したチタン酸リチウム(Li_<2.1>TiO_<3.05>及びLi_<2-x>TiO_<3-y>)内でのLi同位体のイオン移動速度差と物質中の移動機構の関係について着目し、リチウムイオン伝導性を評価するための電気化学測定を行うため、チタン酸リチウムのLiイオン伝導率をより高精度で測定可能な交流3端子及び4端子法を利用できる装置の設計及び製作を行った。次年度はこの装置を用い、高温時の結晶構造とLiイオン伝導率との相関、化学的安定性、同位体分離効率との関連等を評価する予定である。一方、Li_<2.1>TiO_<3.05

>について、水素還元で生じる酸素欠損量を熱天秤により調べた結果、1.00以下のLi_2O/TiO_2比を有する試料と比較し、酸素欠損量が少ないことから、Li_M2+x>TiO_<3-y>は還元されにくいこと分かった。この結果から、Li_2O/TiO_2比を1.00より大きくすることで、高温・長時間使用時における試料の結晶構造の変化が小さくなり、化学的に安定したリチウムイオン伝導体であることが分かった。Li_<2.1>TiO_<3.05>よりLi原子密度の高い試料(Li_2O/TiO_2比>1.05)はリチウムイオン伝導率の向上が見込まれるが、結晶構造中に更なるLi原子を導入する際は、液相法(錯体重合法、共沈法、アルコキシド法等)を利用した合成法を確立しなければならないことが分かった。今後、合成条件(溶解方法、添加触媒、溶液のPH、温度等)の探索を行い、先進超リチウムイオン伝導体の創成を行う予定である。
シトクロムP450 3A4の薬物酸化部位選択性に関する研究

シトクロムP450(CYP)は薬物を代謝する酵素として生体内で機能する。その一種、CYP3A4は、抗てんかん薬カルバマゼピン(CBZ)に対し、通常の水酸化反応ではなく、エポキシ化反応を触媒する。この理由を解明するため、理論計算により、反応機構および酵素-基質複合体の生体内条件下における時間変化を求めたところ、CYP3A4の反応活性部位構造と医薬分子立体構造の関係、および基質の被反応部位の酸化されやすさが薬物代謝に重要であることを示唆する結果が得られたシトクロムP450(CYP)は薬物を代謝する酵素として生体内で機能する。この理由を解明するため、理論計算により、反応機構および酵素-基質複合体の生体内条件下における時間変化を求めたところ、CYP3A4の反応活性部位構造と医薬分子立体構造の関係、および基質の被反応部位の酸化されやすさが薬物代謝に重要であることを示唆する結果が得られた当初計画に従い,1 CYP3A4による薬物酸化機構-分子力場計算による検討,2 CYP3A4による薬物酸化機構-量子化学計算による検討を行った。1については,まず,CYP3A4のX線結晶解析データ(PDBコード1TQN)を用い,酵素活性部位を精査した。その結果,304位のフェニルアラニン(Phe304)と305位のアラニン(Ala305)が薬物(カルバマゼピン(CBZ))を保持する役目を果たすのではないかと推定された。このことと,CBZが酸化を受ける部位(10,11位がエポキシ化される)を考慮して,活性部位にCBZを配置し,分子力場計算によりエネルギー極小化を行った。その結果,Phe304がCBZを保持し,基質に対し酸化を行う活性種(Compound I)の酸素原子はCBZの10,11位と相互作用していた。すなわち,CYP3A4がCBZに対し,エポキシ化を実行するための構造が得られた。2については,1の結果を基に,Phe304,Ala305,Compound Iが結合した442位のシステインおよびCBZを抜き出して,計算のためのモデルを作成した。これを用い,密度汎関数法により,CBZに対する酸化反応の機構を求めた。反応はCompound Iの酸素原子が逐次的にCBZの10位,11位と結合する2段階反応で進行し,その途中でスピン二重項状態とスピン四重項状態間の交叉が生じることがわかった。反応の律速段階(最初の段階)における活性化エネルギーはB3LYP/6-31G**レベルで21.3kcal/molであった。また,反応中,CBZはPhe304により保持されていた。なお,今年度の成果の一部をまとめた論文がBioorg.Med.Chem.に受理された(次年度に掲載予定)。当初計画に従い、1 CYP3A4による薬物酸化機構-量子化学計算による検討、2 CYP3A4による薬物酸化機構-分子動力学計算による検証、3まとめを行った。1について。まず、CYP3A4のフェニルアラニン304(Phe304)とアラニン305(Ala305)がCBZを保持するという条件で、基質カルバマゼピン(CBZ)の10-11位以外に酸化され得る部位があるかどうかを調べた。その結果、CBZの8位と9位が該当し、分子力場計算によって、その可能性が確かめられた。分子力場計算の結果を基に前年度と同様のモデルを作成し、密度汎関数法によりCBZに対する酸化反応の機構を求めたところ、律速段階における活性化エネルギーは、9位酸化の場合は26.9kcal/mol、8位酸化の場合は27.0kcal/molであった(B3LYP/6-31G**レベル)。この値は10-11位のエポキシ化の場合(21.3kcal/mol、同レベル)に比べて大きい。2について。分子動力学計算により、CYP3A4の活性部位内におけるCBZの挙動を解析した。CYP3A4の活性部位にはフェニルアラニンクラスターとよばれる領域(Phe304を含む)があり、CBZはその領域と、水素結合のみならず、π/π相互作用によっても保持されることがわかった。また、シミュレーション中、CBZの10位はCYP3A4による酸化を最も受けやすい位置に留まっていた。このことは、CYP3A4の活性部位はCBZがエポキシ化を受けるに適した形状になっていることを示唆している。3について。以上の結果より、CYP3A4による薬物酸化部位の選択性は、反応の活性化エネルギーの大小と活性部位の形状により生じるのではないかと考えられる。このことは、CYPによる代謝物のin silico的予測において重要な意味をもつ。
苦味・甘味センサーの開発と味覚(酸味・塩味・苦味・甘味)修飾物質のスクリーニング

味覚受容体遺伝子の産業面での応用として、味覚受容体遺伝子を発現させた味覚センサーを開発し、新しい味覚修飾物質をスクリーニングした。その結果、酸味受容体遺伝子の応答を抑制する物質として、セリンプロテアーゼのニューロプシンを同定した。トリプシンなどの他のプロテアーゼでは、この酸味受容体に対する修飾機能は認められなかった。ニューロプシン分子のプロセッシングを受ける前のプレ体では、この酸味受容体に対する機能修飾は全く認められず、プロセッシングを受けた後の活性型のニューロプシンがpH5.0で酸味受容体の応答を抑制した。この抑制機構はリバーシブルで投与したニューロプシンをバッファーで洗い流すとその抑制効果も消失した。一般に味覚では順応が起こり、同じ味覚刺激でも一定の時間さらされていると、その味覚に対する感受性が低下してくる。我々は、最近ラット有郭乳頭から新たに酸味受容体イオンチャネルの新しいサプユニット(ASIc2b)を同定した。このASIc2bサブユニットがASIC2aと同一の味蕾細胞に共存していることを、免疫組織化学法により証明し、さらにASIC2bが酸味受容体応答の順応の度合いを調節していることをASIC2aとASIC2bを同時にアフリカツメガエル卵母細胞に発現させた系を用いて証明した。ASIC2aとASIC2bイオンチャネル複合体が酸味受容体として味蕾で機能し、pHの低い状態ではアミロライド感受性が失われることを示した。この特性は、実際の酸味受容体の生理学的特性とよく一致するものであった。また、ヒト味覚受容体をコードしている遺伝子の中で3種類の遺伝子群hT2R3、hT2R4、hT2R5にアミノ酸変異を伴う遺伝子多型が存在することを示したが、さらにヒト味覚受容体遺伝子hT2R16にも多様性が存在することを明らかにした。(1)塩味...ヒト舌上皮から塩味受容体遺伝子ENaCの全長をクローニングした。この遺伝子をアフリカツメガエル卵母細胞に発現させ電気生理学的に解析したところ、ジペプチドの1種が応答を増強することがわかった。現在、このペプチドの正確な構造決定を行っているところである。(2)酸味...ラット舌有郭乳頭cDNAライブラリーから酸味受容体サブユニットASIC2bの単離に成功した。この蛋白はASIClaとヘテマーを形成し、3型味細胞に発現していることがわかった。また、ラットの鼓索神経の酸味応答を調べたところ、これらの遺伝子の特徴であるアミロライド感受性が記録され、実際にASIC2a/bが酸味応答に貢献していることがin vivoレベルで判明した(投稿中)。また、免疫組織化学法を用いて調べた結果、ヒト舌においても両者が乳頭に一致して発現していることがわかった。現在、機能解析中であるが、神経系に強く発現しているセリンプロテアーゼの1種Neuropsinがこの受容体の酸味応答を抑制することがわかった。(3)苦味・甘味...両者の修飾物質検索のためには安定した受容体の発現系が必要である。我々は、すでに報告されていた苦味受容体T2RのHEK細胞を用いる発現系を用いて機能を調べたが思うように解析できなかった。そこで、味覚受容体と共役するG rotein(gustducin)とG alpha15とのキメラ蛋白を幾つか作成し、cotransfectionさせカルシウムイメージングを用いて解析したところ一つのキメラG proteinが苦味受容体と強く共役し、高率に応答を示すことがわかった(G proteinの活性化→細胞内IP3濃度の上昇→細胞内カルシウム濃度の上昇)。