hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
組合せ計量最適化モデリングと精度保証付き多目的近似アルゴリズムの設計

組合せ計量機は,ピーマンを筆頭にスナック菓子や野菜サラダなどの食品,さらには薬品,文房具,小型部品等を対象として,定量パッケージングを行うためのシステムである.本国メーカ発のこのシステムは現在世界中で稼働しており,インターネットを活用した立ち上げ作業の効率化に関心が寄せられるのは自然な流れである.更に言えば,類似の性格を持つ製造システムには同様の関心が寄せられるだろう.蓄積したデータを製造システム間の相互連携強化に活用しようとすれば,それらのデータからシステムの設定や運用にとって有益な情報を引き出す必要がある.本研究課題は,そのための代表的アプローチの一つとして,システム動作を表現するための数理モデリングを取り上げて,最適化モデルの構築とその数理構造の解明を目的としてきた.特に,アルゴリズム設計における近似精度保証の観点から,最適化モデルの数理構造を調べてきた.組合せ計量機が詰める食品として,ピーマンとスナック菓子では性質が異なる.すなわち,ピーマンのような食品では一袋あたりの重量に加えて個数もその品質に関与する.しかしながら,実際の組合せ計量機はその違いの影響をあまり受けていないように見える.最終年度に得られた成果の一つとして,そのような差異を検討するための最適化モデルが構築でき,またそれによって,個数の影響が表面化しにくい理由を数理的に説明できたことが挙げられる.最終年度は他に,二品種アイテムの二目的部分和最適化モデルに対する定数近似保証の改良等の成果も得ることが出来た.研究期間を通した成果全体で見ると,実用的に重要なケースに対して,この製造システムの動作を理解し,さらにその優れた性能を引き出すための数理モデリングを行うことが出来たといえる.多くの種類のモノがインターネットに繋がれようとしている.製造設備がインターネットに繋がれたとき,製造プロセスを常時モニタリングしてデータを蓄積し,異常があれば自動的に検知する,というのは狭義的ながら実際の活用形態の一つである.組合せ計量システムは,ピーマンを筆頭に,スナック菓子や野菜サラダといった食品,さらに現在では薬剤,文房具,ネジなどの小型部品にまで対象を広げている定量パッケージングのためのシステムである.日本発の組合せ計量システムは世界中で稼働しており,対象製品のみならず,地理的にもその影響範囲が拡大している.そのため,インターネットを活用した,特にソフトウェア面でのシステム導入時の立ち上げ作業の効率化に関心が寄せられるのは自然な流れである.加えて言えば,組合せ計量システムに限らず,そのような性格の設備には同様の関心が寄せられるであろう.蓄積したデータをシステム間の相互連携強化に活用しようとすれば,データからシステムの設定や運用にとって有益な情報を引き出す必要がある.本研究課題は,そのための代表的アプローチの一つとして,システム動作を表現するための数理モデリングを取り上げ,最適化モデルの構築及びその数理構造の解明を目的とする.特にここでは,従来の機種毎の最適化モデルに関する成果を踏まえて,アルゴリズム設計における近似精度保証の観点から,包括的な最適化モデルの数理構造を解明する.研究期間の初年である本年度は,単品種アイテムの二目的部分和最適化モデルを重点的に検討し,定数近似精度保証の導出,合計重量近似スキームの設計,数理モデリングの妥当性の計算実験による検証など,一定の成果を得た.数理モデリングの有用性を確認し,近似アルゴリズムの設計技法を確立していくための一つの成果として,合計重量と優先度和という二目的からなる単品種アイテムの部分和最適化モデルに対して,定数精度保証を持つ近似解の存在を明らかにした.アルゴリズムはグリーディな発見的手法であり,低次の多項式的計算手間で動作する.このことは,NP困難ではあるものの,その数学的取り扱いが途方もなく難しくはならない最適化モデルが構築できていることを示唆している.一方,定量パッケージングという組合せ計量システムの役割から見ると,合計重量の近似比2は手放しでは喜べない.そのため,任意の正数eに対して,合計重量の近似比が1+eとなるような修正近似スキームを設計し,実装による性能確認も行った.数理モデリングの妥当性の検証は,動的計画法に基づいた厳密アルゴリズムによっても行った.そこでは,連続する多数回のパッケージング過程を逐一追跡し,アイテムのシステム内滞留が効果的に抑えられていることを確認した.以上の成果は,雑誌論文や学会発表において報告した.動的計画法は,近似スキームの基盤アルゴリズム技術でもある.数理モデリングの基礎とした最小化部分和問題が代表的なNP困難問題であるため,動的計画法の計算手間は良くて疑似多項式的にならざるを得ないが,アイテムの品種数と各品種のアイテム数に関してはそれぞれ線形時間に収まる.実装上の高速化手法についても,ある程度の計算結果を収集してきている.以上より,本研究課題は現在までおおむね順調に進展していると言える.製造設備がインターネットに繋がれたとき,製造プロセスを常時モニタリングしてデータを蓄積し,異常があれば自動的に検知する,というのは狭義ながら,その活用形態の一つである.組合せ計量システムは,ピーマンを筆頭に,スナック菓子や野菜サラダといった食品,さらに現在では薬剤,文房具,ネジなどの小型部品にまで対象を広げている定量パッケージングのためのシステムである.日本発の組合せ計量システムは世界中で稼働しており,対象製品のみならず,地理的にもその影響範囲が拡大している.そのため,インターネットを活用した,特にソフトウェア面でのシステム導入時の立ち上げ作業の効率化に関心が寄せられるのは自然な流れである.更に言えば,組合せ計量システムに限らず,そのような性格を持つ製造設備には同様の関心が寄せられるだろう.蓄積したデータをシステム間の相互連携強化に活用しようとすれば,データからシステムの設定や運用にとって有益な情報を引き出す必要がある.本研究課題は,そのための代表的アプローチの一つとして,システム動作を表現するための数理モデリングを取り上げて,最適化モデルの構築及びその数理構造の解明を目的とする.

ここでは特に,従来の機種毎の最適化モデルに関する成果を踏まえて,アルゴリズム設計における近似精度保証の観点から,包括的な最適化モデルの数理構造を明らかにしている.研究期間二年目は,二品種アイテムの二目的部分和最適化モデルを重点的に検討し,定数近似精度保証の入力条件,合計重量近似スキームの設計,派生モデルの構築など,一定の成果を得た.数理モデリングの有用性を確認し,近似アルゴリズムの設計手法を確立していくための一つの成果として,合計重量と優先度和という二目的からなる二品種アイテムの部分和最適化モデルに対して,ある実用的な入力条件のもとで,定数精度保証を持つ近似解の存在を明らかにした.アルゴリズムはグリーディな発見的手法であり,低次の多項式手間で動作する.定量パッケージングという組合せ計量システムの役割からすれば,合計重量の近似比2は素直には喜べず,アイテム重量に関して特定の入力条件を指定しない場合,優先度和の近似比はインスタンス依存である.しかしながら特に後者の結果は,ある意味で,包括的な最適化モデルの数理構造の解明の必要性を明確にしたとも言える.また,当該年度においては,二品種アイテムの合計重量最適化モデルに対する近似スキームも設計した.現在のところ,計算手間を可能な限り抑えた形で提示していないが,まずは多品種アイテムの最適化モデルに対する近似スキームの存在自体に大きな意義があると思われる.以上の成果は,関連する国際会議において報告した.さらに,派生的な有向二部グラフ上のアイテム収集に対して,最適化モデルの再構築,発見的アルゴリズムの設計,及び実装によるアルゴリズムの性能評価をおこなった.この最適化モデルにより,アイテムの選択に関するある種の競合状態の解消案を表現できる.その成果は,雑誌論文や学会発表において報告した.以上より,本研究課題は現在までおおむね順調に進展していると言える.組合せ計量機は,ピーマンを筆頭にスナック菓子や野菜サラダなどの食品,さらには薬品,文房具,小型部品等を対象として,定量パッケージングを行うためのシステムである.本国メーカ発のこのシステムは現在世界中で稼働しており,インターネットを活用した立ち上げ作業の効率化に関心が寄せられるのは自然な流れである.更に言えば,類似の性格を持つ製造システムには同様の関心が寄せられるだろう.蓄積したデータを製造システム間の相互連携強化に活用しようとすれば,それらのデータからシステムの設定や運用にとって有益な情報を引き出す必要がある.本研究課題は,そのための代表的アプローチの一つとして,システム動作を表現するための数理モデリングを取り上げて,最適化モデルの構築とその数理構造の解明を目的としてきた.特に,アルゴリズム設計における近似精度保証の観点から,最適化モデルの数理構造を調べてきた.
白血病化を完成させるエピジェネティック・マークの探索

我々はRunx1条件的欠失マウスにNRasG12D遺伝子変異を導入して、急性骨髄性白血病(AML)を発症させた後に変異型NRasをサイレンシングし、前後の白血病幹細胞のエピジェネティックな状態を比較し、AMLの病態形成に必須のエピジェネティックな機序を同定することを試みた。レンチウィルスを用いてRunx1条件的欠失造血幹細胞に様々な感染多重度でNRasを導入することで発現量を様々に調節し、レシピエントマウスに移植した。4か月の観察期間を経てもAMLの発症が見られず、ウィルスによる細胞毒性、発現量不足などの要因が考えられた。現在レトロウィルスやその他の遺伝子異常を用いたモデルを構築中である。単独では急性骨髄性白血病(AML)を発症しないような遺伝子異常を2つ導入してはじめてAMLを発症するマウスモデルを作成し、AMLを発症させた後に片方の遺伝子の発現をサイレンシングすることによって、AMLが消失する場合としない場合とで白血病幹細胞(LSC)レベルで生じているエピジェネティックな状態を比較し、AMLの病態形成に必須のエピジェネティックな機序を同定することを試みた。Runx1をノックアウトしたマウスでは細胞分化障害が生じ、前白血病状態を形成するが単独ではAMLを発症しない。Runx1コンディショナルノックアウトマウスの造血前駆細胞にレトロウィルスを用いてN-Ras G12D変異を強制発現させることで潜時の非常に短い劇症のAMLが発症することが報告されている。しかし発症後急速に死に至るような激烈なAMLでは今回のような経時的な解析に適さないと考えられた。そこでNRas発現量が比較的低くコントロール可能であり、また正常造血幹細胞の白血化に至る過程を明らかにするためにも、造血幹細胞への遺伝子導入可能な、テトラサイクリン誘導性レンチウィルスを用いた白血病モデルの作製を試みた。様々なMOI (multiplicity of infection)で造血幹細胞にNRasを導入することでNRas発現量を様々に調節して、レシピエントマウスに移植した。4か月の観察期間を経てもAMLの発症が見られず、レンチウィルスによる細胞毒性、発現量の不足などの要因が考えられた。現在レトロウィルスを用いたRunx1ノックアウト+誘導型NRasG12D導入白血病モデルの他、我々の研究室で確立したAMLモデルであるp53欠失JAK2V617F白血病モデルを作製したので、発症し次第がん遺伝子のサイレンシングを行うことを予定している。血液腫瘍学
複合現実空間の表現力向上のための２つのアプローチ

本年度は,実物体を視覚的に隠蔽・消去する隠消現実感(DR)に関して,以下に挙げる2つを達成した.1. DR実験スタジオ:今年度はデータセットを用いた評価方法について英語学術論文としてまとめ,投稿,採録が決定した.研究が進むにつれ,各手法で用いるデータ形式が大きく異なると判明し,研究開始時に計画したデータセット公開は敢えて避け,先の論文公開,関連研究者への周知,依頼に応じた作成と提供という形をとった.MR研究におけるカメラ位置姿勢推定法のためにもこの施設を利用した.つまり,DR技術開発での成果を複合現実感(MR)技術開発へと活かした.具体的には「ISMAR 2015 Tracking Competition, Off-site tracking competition, Scenario 2」作成に本スタジオを利用した.これをもって,本研究テーマを完遂した.2. DR-PreVisシステム:本研究テーマは「MRカメラ位置姿勢推定法に関する既存手法の実問題への対処」「DRの基礎技術開発を通した実利用可能範囲の拡大」の2つであった.前者は初年度に終え,昨年度に開発したDRの枠組みにより,DR技術を応用技術に利用できる見込みが立った.そこで,映画制作のための事前可視化システムMR-PreVizにDR技術を応用したDR-PreVisの開発に着手した.CGの俳優等を実背景に現場で合成することで完成映像を事前可視化するMR-PreVizを発展させたDR-PreVisは,MR-PreViz撮影中に写る不要実物体を,その場で消して見せることができる.よって,MR-PreVizという可視化システムの観点からは,DR技術によってPreVisとしての価値が増すことが実証され,DR技術開発という観点からは,映画制作への応用という具体的課題があることにより,要素技術の整備が進んだ,と言える.27年度が最終年度であるため、記入しない。27年度が最終年度であるため、記入しない。本年度は,隠消現実感(Diminished Reality ; DR)のための手法とその評価法の2点に関して重点的に研究を行った.1.効果的な隠背景の復元方法: DRにおける根幹技術である隠背景の復元に関して,隠背景の幾何形状が平面もしくはその組み合わせの単純な場合とより複雑な場合とで2種類の復元方法を提案した.単純な場合,幾何学的復元は容易なため,光学的不整合の解消に焦点を当てた.具体的には, DR処理実行時と事前準備時の照明条件の差異を,除去対象領域周辺に定義される周辺参照領域の画素値を入力画像と復元結果とで比較して最小化する手法を開発した.複雑な場合,隠背景の幾何形状及び光学特性を明示的に保持する方法はとらず,代わりに,大量の画像群から任意視点画像を生成するLight Field Rendering (LFR)法を用いる手法を提案し,復元が困難だった草木やガラス瓶を含む隠背景でも除去対象を除去できることを示した.ただし,保存できる画像枚数は有限であるため, DRにおける効果的なカメラ群の配置方法に関して検討し,球面上に配置する方法を提案した.2. DR手法の効果を評価・実証するための実験用スタジオ:実寸大セット(5m×5m)及びミニチュアセット(2m×2m)を設計・構築し,そこに撮影システムを導入することで,これまで困難であったDRにおける入力・正解画像シーケンス対の撮影を可能にした.セット内の小道具や大道具,照明装置の配置や組み合わせは,シーンの幾何形状,天候や照明条件に対応するため,多種多様な実験条件での撮影が可能である.また,工業用の6軸ロボットアーム,高解像度カメラを導入し,これらを同期させるシステムを開発することで,除去対象のある/なし(入力/正解)の画像対を撮影可能にした.これは, DR手法評価のための基盤システムの開発が完了したことに相当する.また,上記と並行して,博士前期課程での研究成果である「ステレオカメラを利用したカメラ位置姿勢推定式」に関して,国際学会にて発表した.本年度は,対象となる実物体を視覚的に隠蔽・消去・透過する技術,隠消現実感(Diminished Reality; DR)に関して,昨年度の成果を発展させることを目標とした.1.事前観測型DR (Pre-Observation-Based DR; POB-DR)に関して,昨年度までに完了させた「手法の効果を評価・実証するための実験用スタジオの設計・構築」を利用して,グランドトゥルースとDR処理結果との具体的な比較方法や結果画像評価指針についての検討を行った.また,そのためにデータセットを試作し,運用テストを実施した.2.昨年度には,POB-DRに関する基礎的なフレームワークを完成させた.即ち,隠背景観測・データ化・実時間再構成の問題を「隠背景が平面である場合」と「隠背景の幾何形状が複雑な場合」という両極端な場合に分け,対処法を実装した.本年度は,両手法が有効に機能することを上記のデータセットを用いて実証した.これらの手法を実世界に適用する際に問題となるのは,体験者の位置姿勢や実行時のカメラの位置姿勢推定,即ち,現実空間と仮想空間の幾何位置合わせ問題である.特に,屋外における自然景観を対象とした場合,物理的なセンサの利用や人工マーカを設置する方法は適当ではなく,景観中の画像特徴点を活用する方法が好ましい.そこで,POB-DRにおいて事前取得可能な情報を最大限に利用する方策を取った.つまり,POB-DRにおいては,対象となる実シーンを事前に観測できることから,その3次元構造とテクスチャー画像(Textured 3D Model; T-3DM)が事前に取得できる状態にあるため,これを効果的に利用する手法を開発した.具体的には,T-3DMのレンダリング結果と観測されたシーンの画像とを比較することで,T-

3DMの色調補正処理を実行し,それに続くカメラ位置姿勢推定に反映させた.結果,カメラ位置姿勢推定精度の向上とDR処理結果の精度向上が同時達成された.本年度は,実物体を視覚的に隠蔽・消去する隠消現実感(DR)に関して,以下に挙げる2つを達成した.1. DR実験スタジオ:今年度はデータセットを用いた評価方法について英語学術論文としてまとめ,投稿,採録が決定した.研究が進むにつれ,各手法で用いるデータ形式が大きく異なると判明し,研究開始時に計画したデータセット公開は敢えて避け,先の論文公開,関連研究者への周知,依頼に応じた作成と提供という形をとった.MR研究におけるカメラ位置姿勢推定法のためにもこの施設を利用した.つまり,DR技術開発での成果を複合現実感(MR)技術開発へと活かした.具体的には「ISMAR 2015 Tracking Competition, Off-site tracking competition, Scenario 2」作成に本スタジオを利用した.これをもって,本研究テーマを完遂した.2. DR-PreVisシステム:本研究テーマは「MRカメラ位置姿勢推定法に関する既存手法の実問題への対処」「DRの基礎技術開発を通した実利用可能範囲の拡大」の2つであった.前者は初年度に終え,昨年度に開発したDRの枠組みにより,DR技術を応用技術に利用できる見込みが立った.そこで,映画制作のための事前可視化システムMR-PreVizにDR技術を応用したDR-PreVisの開発に着手した.CGの俳優等を実背景に現場で合成することで完成映像を事前可視化するMR-PreVizを発展させたDR-PreVisは,MR-PreViz撮影中に写る不要実物体を,その場で消して見せることができる.よって,MR-PreVizという可視化システムの観点からは,DR技術によってPreVisとしての価値が増すことが実証され,DR技術開発という観点からは,映画制作への応用という具体的課題があることにより,要素技術の整備が進んだ,と言える.本年度は,打ち立てた2つの研究課題の内の1つである「隠消現実感」の研究開発が大きな進展を見せ,国内外の学会で発表を行うとともに,学術論文としての投稿を果たした.研究実績の概要にある通り,計画に即してカメラ位置姿勢推定機構の開発とDRの精度向上の両方を達成した.また,当該研究者への公開を視野に入れたデータ計測を開始し,順調にデータを蓄積している.また,国際会議おいてこのデータ計測に関する発表が賞を受賞するなど,当該研究者からの注目度も高い.英語論文の採録こそなかったものの,その代わりに,当該分野の中でも最も著名な国際会議のひとつであるISMARにおいて開催されたDR Tutorialにて招待講演を行った点は評価に値する.実際,これにより当該研究者からの多くのフィードバックが得られた.27年度が最終年度であるため、記入しない。最終年度を迎えるため,これまでに開発したカメラ位置姿勢推定法や光学的不整合の軽減法の統合を進める.また,これまでに蓄積してきたデータセットやDR手法の評価方法の検討を通して明確になった検討項目を集中的に実験・改良していく予定である.
ＳＧＡ児に対する生後早期ＧＨ療法が中枢神経系に与える影響に関する基礎的研究

胎児発育不全はsmall-for-gestationalage(SGA)の原因であり、神経学的後障害のハイリスク群である。神経学的後障害を防ぐために種々の治療介入が試みられてきているがいずれも著効はしていない。本研究によりSGAラットは対照群に比べて新生児期早期、幼若期の行動評価が劣ることが示されて、身体発育と中枢神経発達に関連がある可能性が明らかにあった。適切な生後の成長管理がSGA児の発達に重要であることが示唆された。【目的】Small-for-gestational age(SGA)児の中枢神経障害については、その予防法・治療法が確立されていない。本研究においてはSGA児におけるに対する成長ホルモン(GH)療法が発達過程の中枢神経系に及ぼす影響を検討し、重症SGA児が抱える成長障害と発達障害の双方を回避できる治療方法を確立する基礎的データを提供することを目的とする。【方法】本年度は、SGAモデルラットの行動評価および中枢神経組織学的評価を計画した。具体的には行動評価として日齢2122にロータロッド、日齢3234にオープンフィールド、日齢3942にシャトルアボイダンスをおこなった。中枢神経組織学的評価として日齢48に海馬および皮質のNeuNによる免疫組織学的評価をおこなった。【結果】SGAラットでは2日目のロータロッドで落下までの時間が対照群に比して有意に短かった。オープンフィールドにおいてもTotal movement distanceが有意に短く、Center area entriesも有意に少なかった。シャトルアボイダンスでは回避率は有意差を認めなかったが、回避潜時はSGAラットで有意に延長していた。免疫組織学的検討では、海馬においては体積および細胞数は差は認めなかったが、細胞密度はSGAラットで有意に少なかった。皮質においては体積、細胞数、細胞密度の差を認めなかった。【考察および結論】SGAラットの行動評価を行ったところSGAラットでは学習能力が劣っていること、活動性が低いことが示唆された。これらの所見は海馬における細胞密度が減少している所見から説明することが可能であった。来年度以降はGH投与をおこなった群における行動評価をおこない、併せて中枢神経における組織学的・分子生物学的変化の検討を予定する。胎児発育不全(FGR)モデル動物の作成:SD系ラットの母獣で、妊娠17日目に開腹し子宮動脈4ヵ所を30分間クランプした後、クランプを解除して閉腹し、妊娠を継続させる。虚血再潅流により胎仔に子宮内発育不全を誘導する。新生仔期、幼仔期における検討を行うため通常経膣分娩にて分娩とし、母獣に哺育させる。コントロール群は、開腹して子宮を体外に出すが子宮動脈はクランプせず、FGR群と同じ時間経過後に閉腹した。出生体重:FGR群4.78±0.18g、コントロール群5.30±0.11g(p<0.05)、出生後の体重推移:日齢1:FGR群5.25±0.18g、コントロール群5.90±0.15g(p<0.05)、日齢2:FGR群5.77±0.27g、コントロール群6.75±0.21g(p<0.01)、日齢3:FGR群6.44±0.35g、コントロール群7.46±0.27g(p<0.05)、日齢4:FGR群7.51±0.42g、コントロール群8.14±0.35g(有意差なし)行動学的評価としてロータロッド(2回/日2日連続試行)およびシャトル・アボイダンス(20session/日4日連続試行)を行った。ロータロッドの結果(落下までの時間(秒))は、FGR群で1回目133.6±29.5秒、2回目188.0±24.0秒、3回目203.4±23.9秒、4回目233.1±21.7秒、対照群で1回目169.1±18.2秒、2回目194.0±19.5秒、3回目193.8±23.8秒、4回目210.8±20.7秒であり、有意差を認めなかった。シャトル・アボイダンスの結果(回避率(%))では、FGR群で日齢1;22.5±5.5%、日齢2;62.5±10.5%、日齢3;64.4±8.8%、日齢4;68.1±8.2%、対照群で日齢1;31.8±3.9%、日齢2;70.5±4.3%、日齢3;79.5±3.4%、日齢4;83.2±3.5%であり、有意差を認めなかった。

本研究においてはSGA児におけるに対する成長ホルモン(GH)療法が発達過程の中枢神経系に及ぼす影響を検討し、重症SGA児が抱える成長障害と発達障害の双方を回避できる治療方法を確立する基礎的データを提供することを目的とする。【方法】本年度は、SGAモデルラットの作成および基礎的データの取得を計画した。具体的には、SGAモデルラットは母獣に合成トロンボキサンA2を持続投与する方法にて作成をし、SGAラットの脳重量、肝重量、蛋白定量(脳、肝)、核酸定量(脳、肝)について検討を行った。併せて、神経学的予後として、SGA群と対照群についての生後早期の基本的な運動機能および神経反射、若齢期の基本的行動様式および活動量の評価をおこなった。【結果】脳重量はSGAラットで有意に軽かった。その傾向は特に小脳で顕著であり対照群に比べて30%の減少であった。肝重量に関しても23%の減少をみとめた。蛋白定量および核酸定量では、肝臓においてはSGAラットで蛋白量、核酸量ともに減少をしていた。脳においては蛋白量は減少していたが、核酸はSGAラットで増加傾向にあった。立ち直り反射および傾斜板試験にてSGA投与群において有意に得点が低かった。若齢期における行動実験では、SGA投与群で回転棒試験の成績が有意に劣っていた。また、シャトルアボイダンスにてもSGA投与群において有意に回避率が低かった。【考察および結論】合成トロンボキサンA2にて作成したSGAラットの基礎的データを検討し、神経学的予後不良を示すことができたので、来年度以降はGH投与をおこなった群における行動評価をおこない、併せて中枢神経における組織学的・分子生物学的変化の検討を予定する。研究が若干遅延した理由として、行動評価の系の立ち上げに時間を費やしたこと、組織学的検討の安定に時間を費やしたことがあげられる。トロンボキサンA2投与による実験動物の系が不安定であり、基礎データを取るために時間を費やした。1)組織学的検討として、Luxol-fast blue染色、proteolipid protein抗体、myeline basic protein抗体を用いた免疫組織化学検査にて脳の髄鞘化の程度を評価する。胎児期あるいは出生直後に5-bromo-2-deoxyuridine(BrdU)を腹腔内投与し、神経細胞遊走を評価する。神経新生:海馬歯状回顆粒細胞下層、脳室下帯の神経新生を評価する。血管新生:免疫組織学的に血管新生を評価する。3)GH療法の安全性の検討と用量用法の決定として、高用量群(2.5μg/kg/日)、低用量群(1.0μg/kg/日)で検討をおこない、GH、IGF-I、IGFBP、血糖値、ヘモグロビンA1c、甲状腺機能などを検査して安全性を確認する。2)分子生物学的検討として、脳組織における神経栄養因子(BDNF, NT3, neurotropins, nerve growth factor等)の発現について評価する。3)神経学的予後の検討として、SGAラットにオープンフィールドテスト、回転踏み車テスト、高架式十字迷路テスト、受動回避テスト、立ち直り反射テストなどの行動実験で詳細な発達予後の評価をおこなう。
植物ウイルスにおける分子擬態の解明とそれを利用したポティウイルスベクター群の開発

植物ウイルスのポティウイルスを用い、「どのように宿主細胞を欺いて優先的にウイルスの遺伝情報を翻訳し、抵抗性(ジーンサイレンシング)を回避するのか」という基本的命題について、VPgタンパク質が「分子擬態」で植物細胞を騙す分子機構を解明した。また、HC-Proタンパク質が病原性、特に弱毒性に関与していることを証明した。さらに、ポティウイルスのベクター化に用いて成功し、ポティウイルス以外でも感染性クローンの構築に成功した。本研究では、植物ウイルスのうち(+)ssRNAをゲノムとするポティウイルスを用い、ウイルスの根本的な性状である「どのように宿主細胞を欺いて優先的にウイルスの遺伝情報を翻訳し、ウイルス核酸を増殖させ、抵抗性(ジーンサイレンシング)を回避し、全身感染するのか」という点について、ウイルスタンパク質を分子擬態という視点から捉え直してその機能を解明することを第一の目的としている。次に、ウイルスタンパク質の分子擬態を人為的に制御して、宿主範囲が狭く、宿主に病徴を引き起こさず、媒介昆虫で媒介されず、複数の外来遺伝子が挿入可能、という性状を持つより有用なウイルスベクターを開発することを第二の目的としている。本年度は各種ポティウイルスにおいて各種タンパク質を解析した。そのうち、核膜局在性を有するP1タンパク質では、カボチャモザイクウイルス(WMV)およびズッキーニ黄斑モザイクウイルス(ZYMV)で組換えがおきていることを発見した。特にZYWVでは世界初の報告である。ジーンサイレンシングサプレッサー活性を有するHC-Proタンパク質では、弱毒ウイルス(ワクチン)株の病原性に関与していることを明らかにした。カブモザイクウイルス(TuMV)のVPgタンパク質では、植物タンパク質のeIF(iso)4EとVPgが結合していることを明らかにし、さらにTuMVのVPgに人工的に変異を導入すると感染が阻害されることも明らかにした。また、TuMVとZYMVではマーカーとなる緑色蛍光色素(GFP)遺伝子、あるいはその変異体である青(CFP)や黄色(YFP)の遺伝子をモデルとして組み込んだウイルスベクターを構築した。本年度も各種ポティウイルスにおいて各種タンパク質を解析した。そのうち、カブモザイクウイルス(TuMV)のVPgタンパク質では、植物タンパク質のeIF(iso)4EとVPgが結合していることVPgに人工的に変異を導入すると感染が阻害されること、VPgには核酸分解能はないことを明らかにした。核膜局在性を有するP1タンパク質では、カボチャモザイクウイルス(WMV)やズッキー二黄斑モザイクウイルス(ZYMV)ではウイルス間で遺伝子の組換えがおきていることを見出した。ZYMVではジーンサイレンシングサプレッサー活性を有するHC-Proタンパク質では、ウイルス株の地域性とHC-Proの塩基配列に相関関係があることを明らかにした。また次年度以降の実験に供するために、TuMV、ZYMV、そしてインゲンマメ黄斑モザイクウイルス(BYMV)ではマーカーとなる緑色蛍光色素(GFP)遺伝子、あるいはその変異体である青(CFP)や黄色(YFP)の遺伝子をモデルとして組み込んだウイルスベクターを構築した。それらを接種したところ、異種の蛍光を組み込んだTuMVどうしは競合して同じ細胞内では増殖しないことを見出した。そのうち、カブモザイクウイルス(TuMV)のVPgタンパク質では、植物タンパク質のeIF(iso)4EとVPgが結合していることに加えてVPgが宿主細胞のmRNAからの翻訳を阻害していることを明らかにした。核膜局在性を有するP1タンパク質では、ズッキーニ黄斑モザイクウイルス(ZYMV)をもとにして、P1遺伝子を欠損させたり、他のウイルスのP1遺伝子と置換したキメラウイルスを作成して接種したところ、P1遺伝子はポティウイルスの感染に必須でないこと、P1遺伝子を置換しても宿主範囲が変わらないことを見出した。

またZYMVでは、ジーンサイレンシングサプレッサー活性を有するHC-Proタンパク質に対する抗体の作製に成功した。本研究では、植物ウイルズのうち(+)ssRNAをゲソムとするポティゥイルスを用い、ウイルスの根本的な性状である¢どのように宿主細胞を欺いて優先的にウイルスの遺伝情報を翻訳し、ウイルス核酸を増殖させ、抵抗性(ジーンサィレンシング)を回避し、全身感染するのか£という点について、ウイルスタンバク質を分子擬態という視点から捉え直しでその機能を解明するこどを第一の目的としている。次に、ウイルスタンパク質の分子擬態を人為的に制御して、宿主範囲が狭く、宿主に病徴を引き起こさず、媒介昆虫で媒介,されず、複数の外来遺伝子が挿入可能、という牲状を持つより有用なウイルスベクターを開発することを第二の目的としている。本年度も各種ポティウイルスにおいて各種タンパク質を解析した。カブモザイクウイルス(TuMV)のVPgタンパク質では、植物タパタ質のeIF(1s)4EのC末側とVPgの結合状態を解析し、VPgがキャップ構造の分子擬態である、と考えられた。ズッキーニ黄斑モザイクウイルス(ZYMV)ではHC-Proタンパク質に新たな1塩基変異を見出し、病原性、特に弱毒性に関与していることを証明した弱毒性では一植物ウイルスに対するワクチンの選抜法を鷹立した。また,薪たにオオムギ縞萎縮ウイルス(BaYMV)の解析を行った。インゲンマメ黄斑モザイクウイルスの強毒株・弱毒株で感染性クローンを作成し、干渉効果を解析した、また、ウイルスベクター化の手法をポティウイルス以外のキクBウィルスにも適用し、キクBウィルスで世界で最籾の感染性クローンの搏築に成功した。さゐに、ZYMVクターでは2種の外来遺伝子を同時に発現できるベクターへの改変に成功した。
成体脳における脳内伝導路の再生誘導

嗅覚の脳内伝導路である外側嗅索を成熟ラットにおいて切断後、切断部に発現する軸索伸長阻害因子(コンドロイチン硫酸プロテオグリカン・ミエリン関連蛋白)を排除することによって、成体脳での脳内伝導路の再生を誘導する実験を行った。コンドロイチン硫酸プロテオグリカン分解酵素の切断部への注入、および髄鞘化されていない自然再生後の外側嗅索の再切断により軸索伸長阻害因子の影響を減少させた結果、切断部を超えて伸長する再生線維の存在が確認された。本年度はまず、成熟ラットの外側嗅索を切断後にイブブロフェン(非ステロイド系抗炎症薬)を持続投与することによって、外側嗅索の再生を促す実験を行った。イブプロフェンにより炎症反応を抑え、切断部のグリア瘢痕の形成を抑制し、グリア瘢痕由来の軸索伸長阻害因子であるコンドロイチン硫酸プロテオグリカンの発現を抑えることによって、外側嗅索が再生することを期待したが、この実験による嗅覚機能の回復はみられなかった。順行性トレーサーによる再生線維の伸長も観察されず、イブプロフェンの効果は確認できなかった。そこで次に、分解酵素であるコンドロイチナーゼABCを局所的に注入することによって、積極的に切断部のコンドロイチン硫酸プロテオグリカンを除去し、外側嗅索の再生を促す実験を行ったが、本年度の実験では、完全な外側嗅索切断ラットを作成することができず、再生の有無を評価することはできなかった。さらに、再生線維の伸長を阻害するもう一つの因子であるミエリン関連蛋白の影響を減らす実験も行った。新生児ラットでは、外側嗅索の切断後に自然再生が起こり、嗅覚機能も回復することが確認されており、その再生した外側嗅索には髄鞘(ミエリン)がほとんど見られないという特徴がある。そこで、この新生児期に外側嗅索を切断したラットにおいて、再生した外側嗅索をもう一度切断することによって、ミエリン関連蛋白の影響を受けない状況下での外側嗅索の再生を促す実験を行った。この実験では、外側嗅索の切断を新生児期と自然再生後の2回行う必要があるが、本年度の実験では、2回とも完全な外側嗅索切断ラットの作成はできなかった。しかし、2回目は完全に外側嗅索が切断されたラットにおいて、順行性トレーサーによる再生線維の伸長を示唆するような例が観察されたため、来年度も同実験を継続して行うこととした。本年度はまず、成熟ラットの外側嗅索切断後、切断部のグリア瘢痕由来の軸索伸長阻害因子であるコンドロイチン硫酸プロテオグリカンを積極的に除去する目的で、コンドロイチン硫酸プロテオグリカン分解酵素であるコンドロイチナーゼABCを切断部へ局所的に注入し、外側嗅索の再生を促す実験を行った。実験の結果、完全切断後に軸索の再生を示唆する線維の伸長が確認されたが、対照群(酵素注入なし)で完全な外側嗅索切断例を作成することができなかったため、対照群の作成と軸索再生動物の追加作成を目的として、来年度も同実験を継続して行うこととした。次に、新生児期に外側嗅索を切断したラットの自然再生後の外側嗅索は髄鞘化されないことを利用し、自然再生後に再度外側嗅索を切断することによって、もう一つの軸索伸長阻害因子であるミエリン関連蛋白の影響を受けない状況下での外側嗅索の再生を促す実験を行った。この実験では、外側嗅索の切断を新生児期と自然再生後の2回行う必要があるが、本年度の実験では、2回とも完全な外側嗅索切断動物の作成ができず、再切断後の軸索再生を確認することはできなかった。しかし、外側嗅索切断新生児ラットの自然再生後の脳において、異所性の新たな神経線維束を発見したため、追加実験を行い、新生児期外側嗅索損傷ラットにおける外側嗅索の再構築について調べることにした。実験の結果、新生児期に外側嗅索を完全に切断したラットでは、本来の位置とは異なる場所(嗅脳溝直下)に再生線維による新たな細い髄鞘化線維束が出現し、その投射範囲が正常ラットと比較すると吻側に限局していることを確認した。さらに、完全切断ではなく、外側嗅索の一部に損傷が加えられたラットにおいても、残存する外側嗅索に加えて同様の新たな髄鞘化線維束が出現していることを発見し、その投射範囲は切断の程度に比例して広がることを確認した。本年度はまず、成熟ラットの外側嗅索の再生を促す2種類の実験を行った。成熟ラットの外側嗅索切断後、切断部で増加するグリア瘢痕由来の軸索伸長阻害因子であるコンドロイチン硫酸プロテオグリカンを除去するために、分解酵素であるコンドロイチナーゼABCを切断部に注入し、外側嗅索の再生を促した。実験の結果、外側嗅索が完全に切断されたラットにおいて、切断4週後には軸索の再生を示唆する線維の伸長が認められた。

次に、新生児期に外側嗅索が切断され自然再生したラットの外側嗅索は髄鞘化しないことを利用し、自然再生後の外側嗅索を再切断することによって、別の軸索伸長阻害因子である髄鞘関連蛋白の影響のない状況下で成熟ラットの外側嗅索の再生を促した。実験の結果、新生児期と自然再生後における外側嗅索の切断が2回とも完全であったラットにおいて、再切断の6週後には軸索の再生を示唆する線維の伸長が認められた。これらの実験から、成熟ラットにおいても外側嗅索を再生させることが可能であることが確認されたため、次に、機能的にも再生させることが可能かどうか調べる実験を行った。成熟ラットの片側嗅球を除去した後、嗅覚機能検査(水とシクロヘキシミド溶液の識別)で学習させてから外側嗅索を切断した。嗅覚機能が残存するラットは除外し、無嗅覚となったラットの外側嗅索切断部に、コンドロイチナーゼABCを注入した。切断4週後から定期的に嗅覚機能検査を行い、嗅覚機能が回復するかどうか調べたが、外側嗅索の切断10週後においても嗅覚機能の回復は見られなかった。しかし、機能が回復しなかったラットの脳を調べた結果、外側嗅索切断部において切断部を超えて伸長した軸索の存在が確認されたことから、一部の軸索は再生したものの、機能の再生にまでは至らなかったと考えられた。外側嗅索切断・酵素注入・逆行性トレーサーの注入・順行性トレーサーの注入を別々の時期に行うため、すべての実験手技の成功動物作成に時間がかかっているためと、新生児期外側嗅索切断実験を行う中で、外側嗅索自然再生後のラットの脳において新たな所見が観察されたことから、当初は予定していなかった追加実験を行い、その観察に時間をかけていたため。24年度が最終年度であるため、記入しない。成熟ラットを用いた外側嗅索切断部のグリア瘢痕由来の軸索伸長阻害因子(コンドロイチン硫酸プロテオグリカン)を酵素により除去し再生を促す実験と、新生児期に外側嗅索を切断し、外側嗅索を自然再生させたラットを用いた別の軸索伸長阻害因子(ミエリン関連蛋白)の影響を受けない状況下での再生を促す実験を並行して行っていくことで、異なる軸索伸長阻害因子の外側嗅索再生への影響について調べていく。さらに今後は、線維の再生だけでなく、機能的な再生についても評価していきたい。
パルスパワーを用いた水中放電現象の解明

現代社会において水は必要不可欠であり、生物や化学不純物を含んだ水の浄化は、重要な環境対策として注目されている。様々な種類の不純物を除去する方法として、機械的、電気的及び生物学的といった多くのものがある。その中でも電気的方法である気体や水中のストリーマ放電を利用した方法では、不純物粒子と相互作用を及ぼしやすい化学的活性粒子や分子、原子ラディカルを生成することができる。立ち上がり時間が短い高電圧パルスを水中に印加すると、大容量にわたって均一なストリーマが形成され、加速された電子によって化学的活性粒子が多く生成される。その結果、産業排水の不純物除去が可能となる。得られた成果は下記のようである。1.水中でのストリーマの形成、進展の様子を観測し、明らかにした。2.パルス発生装置のキャパシタ、エネルギー電圧を変化し、水中への注入エネルギー、ストリーマの均一性、負荷との整合を明らかにした。3.下水の処理を行ない、その有効性を確認した。立ち上がり時間が短い高電圧パルスを水中に印加すると、大容量にわたって均一なストリーマが形成され、加速された電子によって化学的活性粒子が多く生成される.その結果、産業排水の不純物除去が可能となる。本研究の目的は、基礎研究として水中放電現象の解明することと,その応用として水の浄化を行うことである。平成10年度に実施した事項を以下に示す.1.同軸円筒の放電容器を製作した.2.パルス発生装置において,キャパシタの容量(0.22、0.4、0.8μF),および電圧の波高値を変化し、水中に注入される最大エネルギーを得るための最適放電パラメータ(水中への注入エネルギー、ストリーマの均一性及び進展速度、パルス発生装置と負荷との整合)を決定した.3.水中でのストリーマの形成、及び進展の様子を高速ストリークカメラ(IMACON-790)を用いて観測し,次のようなことがわかった.(a)ストリーマの進展速度は印加電圧,水の抵抗率によらず一定である.(b)電極間隔を長くすると,ストリーマの進展が円周方向により均一になる.(c)ストリーマの均一性は印加電圧に依存しない.以上のことから,水処理への応用を考えた場合,処理容器の大容量化,および電源の小容量化が比較的容易であると考えられる.引き続き,水中ストリーマ理論の確立,および応用研究を進める予定である.現代社会において水は必要不可欠であり、生物や化学不純物を含んだ水の浄化は、重要な環境対策として注目されている。
X線イメ-ジセンサを用いたCTによる血管傷害検査システムの開発

1.はじめに我々は、X線に感度を有する高分解能X線検出1次元イメ-ジセンサに着目し、構成が簡易なX線CT装置を開発した。本装置は次に示す4部分、すなわち、1)X線発生器、可視光源とその制御回路、2)X線と可視光に感度を有するイメ-ジセンサとそのビデオ信号処理回路、3)X線発生器とイメ-ジセンサを設置した自作のスキャナ、4)FFT信号分析器と汎用コンピュ-タからなる。2.装置の動作特性本装置は、安価、構成が簡易かつ取り扱いが容易であること、原理的に38.47mm^2までの物体面積を撮像できること、不可視及び可視物体の寸法は原理的に25μmであるなどの特性を有する。3.血管壁の弾性特性性計測イヌの摘出円筒状腎動脈標本(半径約0.9mm)を対象に内圧負荷時における内・外径および内圧を測定し、壁弾性特性を計測した。得られた結果を要約すると、(1)0.35mmの壁厚の血管壁周張力は100mmHgをわずかに越えると負から正に転換する。(2)スティフネスパラメ-タ(β)は5.6を示した。(3)増分弾性係数(Einc)は0.67MPaであった。ノルアドレナリン活性化後は、(4)壁周張力は内圧175.8mmHgの高圧レベルで負から正に転換する。(5)β値は3.9、Eincは0.056MPaを示した。1.はじめに医学領域において、X線CTは生体内部を無侵襲状態で診断できることから急速に発展し、医用診断に不可欠の装置となっている。しかしながら、医用X線CTは、システム構成が大規模かつ高価であり、容易に扱える装置ではない。我々は、X線イメ-ジセンサの高感度、高分解能さらに簡便さに着目し、歯科用X線発生器と組合せてX線断層像表示システム(X線CT)を開発した。2.X線CTの開発本システムは、(1)X線発生器、(2)X線検出イメ-ジセンサとビデオ信号処理回路、(3)X線発生器とイメ-ジセンサを標本の周囲を回転させるスキャナ、(4)ディジタルオシロスコ-プ、(5)パ-ソナルコンピュ-タ(パソコン)から構成される。X線の発生毎に得られるイメ-ジセンサビデオ信号は、ビデオ信号処理回路において増幅を受けた後、オシロスコ-プに供給され、A/D変換、メモリ格納が行われる。格納されたデ-タは、RSー232Cを介してパソコンに転送され、X線の強度補正後、パソコン内のメモリに格納される。スキャナを構成する回転テ-ブルは、ビデオ信号デ-タがパソコンに格納された後、次のX線発生までの間に回転する。1.5deg毎に120回回転(180deg)すると、メモリに格納されたデ-タは、一旦フロッピ-ディスクに記憶される。次いでパソコンにおいて断層像の再構成が行われ、断層像がCRTに描出される。4.システムの性能吟味本システムにおいて、物体の撮像から断層像の表示までの所用時間は、1.5degステップでスキャナを回転させた場合、撮像に7分、断層像の再構成に10分である。また直径7mmまでの物体を撮像できる。外径5.5mmの鉛筆の断層像は、芯や外側に塗布した塗料、木製部分の木目までが明瞭に描出された。5.まとめ本システムの画素解像度の改善、血管傷害評価システムへの発展は、平成3年度に継続される。1.はじめに我々は、X線に感度を有するX線検出1次元イメ-ジセンサに着目し、構成が簡易なX線CT装置を開発した。

本装置は、X線イメ-ジセンサとX線発生器を設置したスキャナを被測定物の周囲で回転させながら多方向からX線を照射し、被測定物の透過X線強度に対応するイメ-ジセンサのビデオ信号をパ-ソナルコンピュ-タに入力する。コンピュ-タでは、X線強度補正、ノイズ成分除去、対数変換が行なわれた後、被測定物の断層像が再生される。2.血管壁の弾性特性性計測についてスキャナを停止した状態で、イヌの摘出円筒状腎動脈標本(半径約0.9mm)を対象に内圧負荷時における内・外径および内圧を測定し、壁弾性特性を計測した。得られた結果を要約すると、(2)スティフネスパラメ-タ(β)は5.6を示し、増分弾性係数(Einc)は0.67MPaであった。(3)40mmHgの内圧下のノルアドレナリンによる平滑筋の活性化をはかると、壁厚は約倍の480μmに増大し、壁周張力は内圧175.8mmHgの高圧レベルにおいて負から正に転換し、βは3.9、Eincは0.056MPaであった。3.内腔像表示と内・外半路、壁周張力変化の極座標表示についてイヌ総頚動脈標本に内圧65mmHgを負荷し、スキャナを1.5degステップで回転させた。血管の内・外半径はそれぞれ1.28mmおよび1.69mmで、壁周張力は負(約-3.4×10^4dyn/cm)を示し、血管壁が圧縮状態にあることを示している。
核酸の特異構造形成に基づく錯生成プログラミング

terpyridine(terpy)を基体とするアミダイト試薬を合成し、これを用いて骨格中の互いに離れた位置に2つのterpyユニットを組込んだDNA、terpy2DNAを合成した。Cu2+、Zn2+、Ni2+、Fe2+などの2価の遷移金属イオン共存下、terpy2DNAとterpy2DNA上の2つのterpyの外側の2つのシークエンスに相補的な連続配列との間で形成する二本鎖の熱安定性を評価した結果、遷移金属イオン共存下、二本鎖が著しく安定化することを確認することができた。また、Fe2+添加に伴う吸収スペクトル変化を観察した結果、可視部にterpy:Fe2+ = 2:1錯体に特徴的な吸収が定量的に生じていることがわかった。すなわち、terpy2DNAはFe2+との錯生成によりΩ型構造を形成し、terpyの外側の2つのシークエンスが直接連結されたような状態になる。これは、金属イオンによるシークエンスの編集、または可逆的なスプライシングと見做すことができる。この性質を利用して、Fe2+およびNi2+により、DNAzymeの機能制御を行った。ペルオキシダーゼ活性を持つDNAzymeを一旦スプリットして不活化する、terpy2DNAが特定の金属イオンとの相互作用によりΩ構造をとったときにのみこれらスプリットDNAzymeの有効なテンプレートとしてはたらき、完全体のDNAzymeが再構成されるシステムを構築した。酸化反応により発色する基質を利用して反応をモニターした。金属非共存下においてはほとんど触媒活性が見られなかったが、terpy2DNAと同濃度のFe2+やNi2+を添加すると著しい触媒活性を示すことがわかった。この活性は、EDTA添加によりほぼ完全に消失した。また、terpy間のシークエンス、すなわち、ループに相補的な一本鎖DNAを導入した際にも反応の進行を認めることはできなかった。ループが二本鎖となり剛直になった結果、Ω構造を維持できなくなったためと考えられる。25年度が最終年度であるため、記入しない。DNAの両末端にそれぞれ、EDTA(Ethylenediaminetetraacetic acid)とPhen(1,10-Phenanthrorine)を修飾してLCMBを合成した。ECMBは希土類金属イオン(Ln3+)存在下、ヘアピン構造をとり、その両末端部分でEDTA-Ln3+-Phen錯体を形成する。Eu3+やTb3+などのような希土類金属イオンを用いると複合体は発光を示した。LCMBのループ部分に相補的なDNAを添加すると、二本鎖形成によりヘアピン構造が解け、Ln3+錯体が解離して発光が消える。この二本鎖形成に伴う発光のon/offは可逆的であることが確認できたので、これを利用してLCMBを核酸以外の分子をターゲットとするセンサーに拡張した。LCMBの相補鎖を核酸以外の分子との間をつなぐインターフェースとし、ここにアプタマーを利用するとこれが可能になる。本研究ではATPアプタマーをインターフェース(iATP)とし、LCMBを利用したATPセンサーを構築した。LCMBのループ部分はiATPの相補配列とする。LCMB-iATP二本鎖状態では発光がoffの状態であるが、この系にATPが添加されると特に的な発光を観察することができた。同条件下、その他のNTP、すなわち、CTP、TTP、GTPではほとんど発光しなかった。期待したとおり、ATPは競争反応によりiATPをLCMBから剥ぎ取り、LCMBが発光性のヘアピン構造を形成したものと考えら得る。

本系により、LCBMの塩基配列を変えることで、アプタマーの存在する様々な分子を、希土類錯体の発光を利用した高感度な時間分解法により検出可能である。本研究は、申請者らが従来より行ってきた研究の必然的発展系であるため、経験、知識等があり、比較的順調に研究を進めることができている。平成25年度は錯生成反応を利用してDNAのコンフォメーションを可逆的に変化させ、それをもって機能性核酸の活性を制御することを目的として研究を行う。具体的には、2つのターピリジン(terpy)が骨格中の互いに離れたサイトに挿入した人工DNA(terpy2DNA)を合成する。Fe2+などの適当な金属イオンが存在すると分子内のFe2+:terpy = 1:2錯体が形成をとおして、terpy2DNA分子全体がΩ型の構造をとる。Ω構造形成の結果、terpyの外側に存在していた2つのセグメントが連続した配列となる。これは、金属イオンによるDNAの塩基配列の編集(可逆的スプライシング)と看做すことができる。terpyをDNA骨格中に組込むためにterpyを基体とするアミダイト試薬を合成する必要があるが、これはすでに合成に成功している。今年度はこの試薬の大量合成から研究を開始する。合成したterpyアミダイトをDNA自動合成装置にセットし、目的とするterpy2DNAを合成する。金属イオン、特に2価の遷移金属イオンとの相互作用を、吸収スペクトル、相補鎖との二本鎖形成をとおして観察する。アプタマーやDNAzymeの活性をterpy2DNAとの相互作用を利用してコントロールする。25年度が最終年度であるため、記入しない。