hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
視覚障がい者のタッチパネル操作を実現可能とするジェスチャ・ソフトウエアの開発

本研究は触運動感覚による位置再現実験(科研費・奨励研究課題番号21921007)の成果に基づき,視覚障がい者向けジェスチャ・ユーザインタフェースの確立を目指し実施された.物理的な手がかりが乏しいことから,視覚障がい者にとってタッチパネルは利用困難な入力方式の一つとされており,この改善および入力環境向上は社会的に急務となっている.この一助となることを目的とした研究である.本研究ではまず触運動感覚による位置再現実験で,個々の位置情報習得時にこれらが成す配置形状等を抽出し再現に活用していた可能性について検証を行った.遅延模写課題を実施した結果,大きさについて位置再現実験と同様の過小評価傾向の歪みが確認された.本構想のオブジェクト配置においてもこのような特性を適用することで精度の良い入力が実現されると考えられる.続いてジェスチャ・ソフトウエアを開発した.これは従来のオブジェクト押下せずともオブジェクト選択を実現する方法で,基準位置からオブジェクトに向かう動きと戻る動きをペアで感知することにより選択したとみなす,本研究では,タッチパネル中央に基準位置を設け,これを中心として上下左右,斜め4方向にオブジェクトを10個配置した(左右には2個ずつ).これらを通知する方法として振動刺激を用い,領域内に指が移動した際タッチパネル全体を振動させた.銀行ATM機を模した暗証番号(4桁数字)入力実験を晴眼者に目隠しをし,オブジェクトを等間隔に配置する条件,上述の主観的な歪みを持たせた配置(基準位置に向かう歪み)とする条件で実施した.両条件共に再現成績が高かったが,歪みを持たせた配置の再現成績がわずかに高かった.また,オブジェクト位置によって再現成績に違いが見られるため,十分な検証,オブジェクト配置の微調整が今後必要となる.当初の計画目標達成のため,視覚障がい者の方々にも被験者としてご協力いただき,今後さらに本研究を継続する予定である.本研究は触運動感覚による位置再現実験(科研費・奨励研究課題番号21921007)の成果に基づき,視覚障がい者向けジェスチャ・ユーザインタフェースの確立を目指し実施された.物理的な手がかりが乏しいことから,視覚障がい者にとってタッチパネルは利用困難な入力方式の一つとされており,この改善および入力環境向上は社会的に急務となっている.この一助となることを目的とした研究である.本研究ではまず触運動感覚による位置再現実験で,個々の位置情報習得時にこれらが成す配置形状等を抽出し再現に活用していた可能性について検証を行った.遅延模写課題を実施した結果,大きさについて位置再現実験と同様の過小評価傾向の歪みが確認された.本構想のオブジェクト配置においてもこのような特性を適用することで精度の良い入力が実現されると考えられる.続いてジェスチャ・ソフトウエアを開発した.これは従来のオブジェクト押下せずともオブジェクト選択を実現する方法で,基準位置からオブジェクトに向かう動きと戻る動きをペアで感知することにより選択したとみなす,本研究では,タッチパネル中央に基準位置を設け,これを中心として上下左右,斜め4方向にオブジェクトを10個配置した(左右には2個ずつ).これらを通知する方法として振動刺激を用い,領域内に指が移動した際タッチパネル全体を振動させた.銀行ATM機を模した暗証番号(4桁数字)入力実験を晴眼者に目隠しをし,オブジェクトを等間隔に配置する条件,上述の主観的な歪みを持たせた配置(基準位置に向かう歪み)とする条件で実施した.両条件共に再現成績が高かったが,歪みを持たせた配置の再現成績がわずかに高かった.また,オブジェクト位置によって再現成績に違いが見られるため,十分な検証,オブジェクト配置の微調整が今後必要となる.当初の計画目標達成のため,視覚障がい者の方々にも被験者としてご協力いただき,今後さらに本研究を継続する予定である.
糖鎖情報を利用したがん幹細胞マーカーの探索と腫瘍標的システム

幹細胞への外来遺伝子の導入に必要な諸条件を検討した。この際、骨髄由来間葉系幹細胞を標的細胞として用い、幹細胞のマーカーとして、CD271に着目した。CD271は神経成長因子受容体(NGFR)であるが、未分化性を維持させる分化制御因子としての作用を有する。間葉系幹細胞として、イヌ骨髄液から磁気ビーズ法によりCD271陽性分画を回収し、この細胞集団が高い増殖性と未分化性を維持していることを確認した。また、前年度開発した相同組換えを応用したアデノウイルスゲノム上への外来遺伝子挿入技術を応用し、筋分化誘導因子であるMyoD発現ベクターを構築した。このベクターを分化誘導スイッチとして用い、間葉系幹細胞で一過性にMyoDを強制発現することにより、簡便な細胞分化誘導方法を確立した。この際、ヒストン脱アセチル化酵素阻害剤を併用することによって、分化誘導効率が改善できることを見出した。まず、分化誘導細胞をマウス骨格筋に移植し、移植細胞の生着を確認した。同時に、炎症制御因子IL-10を局所的に作用させると移植効率が向上することを確認した。さらに、ビーグル犬を用いて同種移植を実施した。リンパ球抗原の一致した個体間でドナーとレシピエントを選定し、分化誘導因子遺伝子を導入したドナー由来細胞をレシピエントの前肢および後肢に局所移植したところ、移植細胞は移植領域に3ヶ月間にわたり生存・生着していることが確認できた。生着細胞は筋線維様の形態を示しており、分化マーカーの発現様式から組織再生過程にあることが示唆された。がん幹細胞説においては、がん幹細胞は腫瘍組織を構成するがん細胞の供給源である。化学療法に耐性のがん幹細胞が残存すると再発や転移を引き起こすことになるため、がん幹細胞は治療戦略上きわめて重要な標的である。本研究では、がん幹細胞や治療抵抗性細胞に特異的な糖鎖変化を検索し、新規診断方法を開発することを目的とする。本年度は、ヒト神経膠腫培養細胞株U251などを用いて、がん幹細胞を含むside-population(SP)を分離した。ヒト神経膠腫細胞株U251を培養後、DNA結合色素であるHoechst33342(5 μg/ml)で染色し、フローサイトメトリーを行った。UVレーザーの励起によって、G0/G1期の細胞(main population,MP)は450/675nmの蛍光を発したが、MPの左下方で蛍光強度が弱い領域に、角状に垂れ下がるSP細胞集団が観察された。SP細胞は、Verapamil(50μM)の前処理にて消失した。また、Herpes Simplex virus thymidinekinase gene(HSV-tk)発現アデノウイルスベクターの感染後、ganciclovir(GCV)による細胞死を誘導しSP細胞分画の解析を行ったところ、細胞死を誘導した細胞群では、GCV非投与群と比較し、SP細胞の割合が増加した。この結果から、自殺遺伝子治療における再発には、残存したがん幹細胞の活性化が関与していると推察された。ヒト神経膠腫培養細胞株などを用いて、がん幹細胞を含むside-population(SP)を分離した。ヒト神経膠腫細胞株U251を培養後、DNA結合色素であるHoechst33342(5μg/ml)で染色し、フローサイトメトリーを行った。また、Herpes Simplex virus thymidine kinase gene(HSV-tk)発現アデノウイルスベクターの感染後、ganciclovir(GCV)による細胞死を誘導しSP細胞分画の解析を行ったところ、細胞死を誘導した細胞群では、GCV非投与群と比較し、SP細胞の割合が増加した。また、がん幹細胞への遺伝子導入法開発の前段階として、染色体上の標的部位特異的に遺伝子を挿入する技術を検討した。アデノウイルスゲノム上のE1遺伝子における短い相同領域を標的として、核酸分解酵素およびDNA結合タンパク質を用いて相同組換えを促したところ、効率よく外来遺伝子が挿入されることを確認した。

この際、ヒストン脱アセチル化酵素阻害剤を併用することによって、分化誘導効率が改善できることを見出した。まず、分化誘導細胞をマウス骨格筋に移植し、移植細胞の生着を確認した。同時に、炎症制御因子IL-10を局所的に作用させると移植効率が向上することを確認した。さらに、ビーグル犬を用いて同種移植を実施した。リンパ球抗原の一致した個体間でドナーとレシピエントを選定し、分化誘導因子遺伝子を導入したドナー由来細胞をレシピエントの前肢および後肢に局所移植したところ、移植細胞は移植領域に3ヶ月間にわたり生存・生着していることが確認できた。生着細胞は筋線維様の形態を示しており、分化マーカーの発現様式から組織再生過程にあることが示唆された。
シロイヌナズナの形態形成に関わるFASCIATA遺伝子の機能解析

研究目的は,DNA複製に伴うヌクレオソーム再構築時における遺伝子の発現状態を安定に維持する機構(エピジェネティック情報の維持機構)がシロイヌナズナの形態形成においてどのような役割を果たしているのかを明らかにすることである.この機構に関わる因子であるシロイヌナズナのFASCIATA(FAS)遺伝子と,これと機能的相同性を有するanti-silencing function 1 (ASF1)遺伝子の解析をおこなった.1)ASF1は核に局在するASF1a,ASF1b遺伝子を含むゲノムDNA断片中にGFPあるいはGUS遺伝子を挿入したレポーター遺伝子を構築し,野生型に形質導入した。レポーター遺伝子の発現パターンを内在のものに近づけるため、GFP/GUS遺伝子は融合蛋白質を合成するように構築した.ASF1a,ASF1b遺伝子は茎頂分裂組織,根端分裂組織で強く発現することを明らかにした.さらに,GFP融合レポーター遺伝子の解析から,融合蛋白質は主に核に局在することを明らかにした.野生型では発現が抑制されているTSI (Transcriptionally Silent Information), CACTA element (Transposon)の発現をRT-PCR法により調べたところ,fas変異体ではTSIとCACTAの,asf1a-1;asf1b-2変異体ではTSIの発現を検出し,野生型より脱抑制が強く起こっていることを明らかにした.さらに,発生段階的に脱抑制の程度も増すことも明らかにした.in situ RNA hybridization法により,茎頂分裂組織におけるCACTAの脱抑制のパターンを調べたところ,ゲノムDNAのメチル化が低下しているddm1変異体では一様に発現していたのに対して,fas変異体では偶発的に一部の細胞で発現していることを明らかにした.以上の結果は,FAS(CAF-1),ASF1が,細胞分裂に伴うクロマチン再構築を通して遺伝子発現を制御し,ゲノム構造の安定的な継承に関わることを示唆するものと考えている.研究目的は,DNA複製に伴うヌクレオソーム再構築時における遺伝子の発現状態を安定に維持する機構(エピジェネティック情報の維持機構)がシロイヌナズナの形態形成においてどのような役割を果たしているのかを明らかにすることである.この機構に関わる因子であるFASCIATA(FAS)遺伝子を手がかりとして本研究を進めている.FAS(CAF-1)と同様にDNA複製依存的なヌクレオソームの再構築に関わる因子であるanti-silencing function1(ASF1)に着目し,解析を行ってきた.シロイヌナズナに2つ存在するASF1a, ASF1b遺伝子の機能欠損変異体を単離解析したが、それらの表現型は野生型と酷似していた.そこでasf1a ; asf1bの二重突然変異体を作出したところ,葉の鋸歯状化や根端分裂組織の細胞配列の乱れなど,fas突然変異体と類似の表現型が観察された.しかし、fas突然変異体の特徴である花茎の帯化は観察されなかった.このような表現型解析からasf1突然変異体の異常の程度はfas突然変異体より弱いと考えられた.この結果はin vitroにおいてASF1はCAF-1の活性を補助するという報告とよく一致していると考えられる.2)ASF1がS期チェックポイント制御,ヒストン脱アセチル化制御に関与することを示唆asf1二重突然変異体はDNA損傷誘導剤であるMMS,ヒストン脱アセチル化阻害剤であるTSAのいずれについても,野生型よりも高い感受性を示した.この結果は,ASF1がcell cycleのS期チェックポイント制御あるいはヌクレオソーム再構築に伴うDNA修復と再構築時のヒストン修飾に関与する可能性を示唆するものと考えている.研究目的は,DNA複製に伴うヌクレオソーム再構築時における遺伝子の発現状態を安定に維持する機構(エピジェネティック情報の維持機構)がシロイヌナズナの形態形成においてどのような役割を果たしているのかを明らかにすることである.この機構に関わる因子であるシロイヌナズナのFASCIATA(FAS)遺伝子と,これと機能的相同性を有するanti-silencing function 1 (ASF1)遺伝子の解析をおこなった.1)ASF1は核に局在するASF1a,ASF1b遺伝子を含むゲノムDNA断片中にGFPあるいはGUS遺伝子を挿入したレポーター遺伝子を構築し,野生型に形質導入した。レポーター遺伝子の発現パターンを内在のものに近づけるため、GFP/GUS遺伝子は融合蛋白質を合成するように構築した.ASF1a,ASF1b遺伝子は茎頂分裂組織,根端分裂組織で強く発現することを明らかにした.さらに,GFP融合レポーター遺伝子の解析から,融合蛋白質は主に核に局在することを明らかにした.野生型では発現が抑制されているTSI (Transcriptionally Silent Information), CACTA element (Transposon)の発現をRT-PCR法により調べたところ,fas変異体ではTSIとCACTAの,asf1a-1;asf1b-2変異体ではTSIの発現を検出し,野生型より脱抑制が強く起こっていることを明らかにした.さらに,発生段階的に脱抑制の程度も増すことも明らかにした.in situ RNA hybridization法により,茎頂分裂組織におけるCACTAの脱抑制のパターンを調べたところ,ゲノムDNAのメチル化が低下しているddm1変異体では一様に発現していたのに対して,fas変異体では偶発的に一部の細胞で発現していることを明らかにした.以上の結果は,FAS(CAF-1),ASF1が,細胞分裂に伴うクロマチン再構築を通して遺伝子発現を制御し,ゲノム構造の安定的な継承に関わることを示唆するものと考えている.
1次元収束ビームを用いた電子線回析法による表面構造解析

本研究の目的は,高速電子回折(RHEED)の測定において,入射角を変化させる代わりに,入射電子線の表面垂直方向に角度幅を持たせた1次元収束ビームを作成し,その回折パターンを測定する事で,各反射点の入射角変化に対応した強度変化のデータ(ロッキングカーブ)を一つの画像上に撮影し,短時間にロッキングカーブを得ることにある。昨年度(平成12年度),磁場偏向により素早く入射角を0.5°6°まで変化させて疑似1次元ビームを作り,CCDカメラを用い回折パターンを記録し,その回折像からロッキングカーブを求めたところ,これまで18秒程度必要であった観測時間が0.3程度まで短縮できることが分かった。今年度は,この測定法を実際の動的構造変化の解析に適用した。RHEEDの情報は入射電子線のビーム経内の平均的な情報であるため,表面の一様な変化が期待できる現象であり,時定数が数十秒以上の動的変化に適応可能である。そこで,高濃度にボロン(B)添加したsiの焼鈍による(111)表面への析出過程のその場観察を行なった。この試料は加熱によりバルク内のBが表面に析出し,アドアトムの真下のS5サイトに配置し√<3>×√<3>構造を形成する。この析出過程の時定数は1分間程度であり,1秒間隔で10分間の連続測定を試みた。その結果,連続した表面構造変化を反映したロッキングカーブを観測する事が出来,析出過程の連続的な構造変化をとらえることに成功した。現在,動力学的回折理論による強度解析を行っており,Bの析出量を変化させることで,焼鈍中のロッキングカーブ曲線の特徴的な変化は説明できるが,これでは不十分で,析出過程では多くの表面原子の欠損を考慮する必要があると考えられる。本研究では,反射型高速電子線回折(RHEED)強度の視射角依存性(ロッキングカーブ)をより高速に測定するために,入射電子線の表面垂直方向に角度幅を持たせた1次元収束ビームによる回折パターンを測定し,入射角変化に対応したデータを瞬時に取り,その強度分布の解析から表面構造の変化を解析することを試みた。これまでの方法は,(1)磁場偏向系を持つ電子銃を用い視射角を0.5°6°の範囲(0.05°間隔)で変化させ成長中のRHEEDパターンをSITテレビカメラにより撮影する;(2)各視射角のRHEEDパターンを全てレーザディスクヘ録画することでパターン上の全ての逆格子に対する視射角依存性の情報を得る;(3)動力学的回折理論と比較することで構造解析を行い,構造変化を解明してきた。この測定法では,0.5°6°の視射角範囲のRHEEDパターンを110画面に録画しており,テレビカメラの走査周期(1/30秒)の制限から最短の動画モード録画でも3.7秒を必要とする。しかし,動画モードで録画した場合,画質が悪く正確な強度測定を行うために静止画モード(1/6秒)で録画しており,110画面の録画に約18秒が必要と成っていた。そこで,磁場による偏向を高速に行い疑似1次元収束ビームを作りだし,110画面分の情報をCCDカメラ(30フレーム/秒:科研費補助により購入)により1画面に録画し,測定精度・再現性について検討した。その結果,視射角を個々に変化させ18秒かけて測定したものと同じロッキングカーブが0.3秒でも得られることが分かり,約60倍の高速化が実現できた。この測定時間0.3秒を律則している要素は,疑似

1次元収束ビームを形成させるための偏向コイルの時定数であり,今後コイルの改良によりカメラの仕様限界である数十msの測定が可能となることが予想される。本研究の目的は,高速電子回折(RHEED)の測定において,入射角を変化させる代わりに,入射電子線の表面垂直方向に角度幅を持たせた1次元収束ビームを作成し,その回折パターンを測定する事で,各反射点の入射角変化に対応した強度変化のデータ(ロッキングカーブ)を一つの画像上に撮影し,短時間にロッキングカーブを得ることにある。昨年度(平成12年度),磁場偏向により素早く入射角を0.5°6°まで変化させて疑似1次元ビームを作り,CCDカメラを用い回折パターンを記録し,その回折像からロッキングカーブを求めたところ,これまで18秒程度必要であった観測時間が0.3程度まで短縮できることが分かった。今年度は,この測定法を実際の動的構造変化の解析に適用した。RHEEDの情報は入射電子線のビーム経内の平均的な情報であるため,表面の一様な変化が期待できる現象であり,時定数が数十秒以上の動的変化に適応可能である。そこで,高濃度にボロン(B)添加したSiの焼鈍による(111)表面への析出過程のその場観察を行なった。この試料は加熱によりバルク内のBが表面に析出し,アドアトムの真下のS5サイトに配置し√<3>X√<3>構造を形成する。この析出過程の時定数は1分間程度であり,1秒間隔で10分間の連続測定を試みた。その結果,連続した表面構造変化を反映したロッキングカーブを観測する事が出来,析出過程の連続的な構造変化をとらえることに成功した。現在,動力学的回折理論による強度解析を行っており,Bの析出量を変化させることで,焼鈍中のロツキングカーブ曲線の特徴的な変化は説明できるが,これでは不十分で,析出過程では多くの表面原子の欠損を考慮する必要があると考えられる。
clonogenic assayによる化学発癌機序の解明とプロモーターの短期検索

我々は, clonogenic assayを,化学発癌の早期に出現するコロニー形成細胞の解析に応用し,二層軟寒天培地でのコロニー形成を指標として,発癌プーモーターおよび抗発癌プロモーターの短期検索を行った.まずBBNによるラット膀胱化学発癌において,腫瘍発生自然にコロニー形成細胞が出現すること,およびコロニー形成数は発癌剤の投与量に依存することを明らかにした.この結果にもとずき,ラットに短期間BBNを投与したのち,サッカリン,トリプトファン,ロイシン,イソロイシンなどの膀胱発癌プロモーターを投与し,膀胱細胞のコロニー形成について検討した.その結果,コロニー形成能はプロモーター活性を反映することが示され,コロニー形成を指標とする膀胱発癌プロモーターの検出系を確立した.さらに,マウス皮膚二段階化学発癌の早期において認められるコロニー形成が抗プロモーター物質のレチノール酸の投与により制御されたことからコロニー形成を指標として,膀胱発癌抗プロモーターの検索を試みた.ラットにBBNを短期間投与後,強力なプロモーター物質のサッカリンとともに各種被検物質を投与して,膀胱細胞のコロニー形成に対する影響を調べた.その結果,サッカリン投与により認められたコロニー形成は,ビタミンA, NDGAの同時投与により抑制され,ラット膀胱発癌において,ビタミンANDGAが抗プロモーター作用を有する可能性が示唆された.以上の結果から,二層軟寒天培地でのコロニー形成を指標とした本実験系は,発癌プロモーターおよび抗プロモーターの短期検出法として有用と考えられた.我々は, clonogenic assayを,化学発癌の早期に出現するコロニー形成細胞の解析に応用し,二層軟寒天培地でのコロニー形成を指標として,発癌プーモーターおよび抗発癌プロモーターの短期検索を行った.まずBBNによるラット膀胱化学発癌において,腫瘍発生自然にコロニー形成細胞が出現すること,およびコロニー形成数は発癌剤の投与量に依存することを明らかにした.この結果にもとずき,ラットに短期間BBNを投与したのち,サッカリン,トリプトファン,ロイシン,イソロイシンなどの膀胱発癌プロモーターを投与し,膀胱細胞のコロニー形成について検討した.その結果,コロニー形成能はプロモーター活性を反映することが示され,コロニー形成を指標とする膀胱発癌プロモーターの検出系を確立した.さらに,マウス皮膚二段階化学発癌の早期において認められるコロニー形成が抗プロモーター物質のレチノール酸の投与により制御されたことからコロニー形成を指標として,膀胱発癌抗プロモーターの検索を試みた.ラットにBBNを短期間投与後,強力なプロモーター物質のサッカリンとともに各種被検物質を投与して,膀胱細胞のコロニー形成に対する影響を調べた.その結果,サッカリン投与により認められたコロニー形成は,ビタミンA, NDGAの同時投与により抑制され,ラット膀胱発癌において,ビタミンANDGAが抗プロモーター作用を有する可能性が示唆された.以上の結果から,二層軟寒天培地でのコロニー形成を指標とした本実験系は,発癌プロモーターおよび抗プロモーターの短期検出法として有用と考えられた.1.ラットBBN膀胱化学発癌モデルにおいて、発癌の各時期で得られた細胞について二層軟寒天培地におけるコロニー形成能を調べ、腫瘍発生以前にコロニー形成細胞が出現することを明らかにした。2.さらにBBN投与量(期間)とコロニー形成の関係について検討し、コロニー形成数は発癌剤(BBN)の投与量に依存して増加することを認めた。3.以上の結果にもとづき、ラットにイニシエーターとして短期間のBBNを投与したのち、サッカリン,トリプトファン,ロイシン,イソロイシンなどの物質を投与し、ラット膀胱のコロニー形成につき検討した。その結果、サッカリン,D-トリプトファン,L-ロイシン,DL-ロイシン,L-イソロイシン,DL-イソロイシン投与群において有意のコロニー形成数の増加を認め、コロニー形成数はプロモーター活性を反映することが示された。4.以上より、二層軟寒天培地でのコロニー形成を指標とする本実験系は、短期in vivo、プロモーター検出系として有用と考えられた。5.今後の課題として、上記プロモーター検出系を用いた未知のプロモーターの検出および、抗プロモーターの検出系としての応用について検討するとともに、放射性同位元素を用いた評価方法につき検討し、さらに簡便、短縮化されたプロモーター検出系の確立を目標とする。
直感的なグラフィックデザイン支援による感性表出メディアの構築

本研究の目的は,デザインに未習熟な一般の人々を対象としたグラフィックデザインの支援手法を構築することである.本目的を実現することで,ユーザが任意に好みの配色やレイアウトを用いて情報コンテンツを制作することが可能となる.当該年度は,グラフィックデザインの中でも特に視覚的印象として重要である配色に注目して研究を進めた.配色のパターンは,オープンデータとして一般公開されているにも関わらず,その膨大な候補数から一般のユーザが好みあるいは特定の印象を抱く配色パターンを取得するのが困難である.そこで,特別なスキルや知識を必要としない配色検索手法を構築した.本検索手法は,前年度のレイアウト生成手法に用いた対話型進化計算手法をベースとしており,多次元尺度構成法や統計値によるデータ構造を取り入れることで効率的効果的な検索を可能にしている.具体的には,ユーザは配色全体の印象に沿って,ユーザ好みの配色候補を選択する作業を繰り返すことで,配色候補を簡単に絞り込むことができる.本検索手法の探索性能を評価する実験では,「Pretty」といった検索対象の抽象的なコンセプトに沿った配色パターンを2分以内に検索するタスクを与えた.その結果,コンセプトに適した配色パターンを48秒以内に検索できることが確かめられた.また,従来手法である対話型の配色生成手法と比べて,複数の制約条件下に適した好みの配色を素早く取得できることが示され,従来手法よりも優れた手法であることが実証された.以上の結果より,本研究の目的が達成され,期待どおり研究が進展したものといえる.26年度が最終年度であるため、記入しない。26年度が最終年度であるため、記入しない。本研究の目的は,デザインの要素を探索する手間を軽減し,ユーザの嗜好に基づく効果的な情報伝達メディアを簡便に制作できる環境を構築することである.本年度は,グリッドレイアウトに着目し,提案する視覚的類似性に基づく支援モデルを利用することで,簡単にグリッドレイアウトを制作できるシステムを構築した.提案手法は,デザインの知識や経験に基づくスキルが不足する未習熟なユーザにとって有効であり,日本とオーストラリアの学生を対象にした評価実験結果から,提案手法が簡単かつ素早くグリッドレイアウトを生成できることが実証された.さらに,近年SNSや写真共有サイトなどで頻繁に見られるコラージュ画像の生成機能を追加し,提案システムを用いてコラージュ画像を生成する実験を行った.その結果,各被験者の満足度の高いコラージュ画像が短時間で生成できることが確認できた.本研究では,視覚的類似性に基づくグラフィックデザイン支援モデルが基盤となっており,レイアウトのデザイン要素においても,提案するモデルが適用できることが確かめられた.これにより,ユーザの所望するレイアウトを用いて,複数の情報を一度に提示できるコラージュ画像を簡便に生成できるため,情報伝達メディアの制作を支援できると言える.この成果は,デザインの要素を簡単に扱えるようになるだけでなく,情報伝達の効率化を促進するグリッドレイアウトをユーザの要求に沿って生成できるという点で,円滑なコミュニケーションと個人の持つ感性の表出という点に貢献できると考えられる.本研究は,感性とコミュニケーションを対象とする学際的な研究であり,国内外において意義のある研究であると考えられる.本研究の目的は,デザインに未習熟な一般の人々を対象としたグラフィックデザインの支援手法を構築することである.本目的を実現することで,ユーザが任意に好みの配色やレイアウトを用いて情報コンテンツを制作することが可能となる.当該年度は,グラフィックデザインの中でも特に視覚的印象として重要である配色に注目して研究を進めた.配色のパターンは,オープンデータとして一般公開されているにも関わらず,その膨大な候補数から一般のユーザが好みあるいは特定の印象を抱く配色パターンを取得するのが困難である.そこで,特別なスキルや知識を必要としない配色検索手法を構築した.本検索手法は,前年度のレイアウト生成手法に用いた対話型進化計算手法をベースとしており,多次元尺度構成法や統計値によるデータ構造を取り入れることで効率的効果的な検索を可能にしている.具体的には,ユーザは配色全体の印象に沿って,ユーザ好みの配色候補を選択する作業を繰り返すことで,配色候補を簡単に絞り込むことができる.本検索手法の探索性能を評価する実験では,「Pretty」といった検索対象の抽象的なコンセプトに沿った配色パターンを2分以内に検索するタスクを与えた.その結果,コンセプトに適した配色パターンを48秒以内に検索できることが確かめられた.また,従来手法である対話型の配色生成手法と比べて,複数の制約条件下に適した好みの配色を素早く取得できることが示され,従来手法よりも優れた手法であることが実証された.以上の結果より,本研究の目的が達成され,期待どおり研究が進展したものといえる.26年度が最終年度であるため、記入しない。

本年度では,グリッドレイアウトを簡便に制作できるシステムを提案し,国内外における評価実験を通して,その有効性を検証した.評価実験結果では,普段はグラフィックデザインの作業を行わない一般のユーザでも,簡便にレイアウト作業を行うことができ,コラージュ画像を生成できることが確かめられた,この成果により,本研究の目的を達成できたと言え,おおむね順調に研究が進展していると言える.今後の研究方策として,グラフィックデザインでも特に重要な要素である色に着目して研究を進める.パッケージデザインや映画やアニメーションの演出などでも,色情報は特定の印象を与えるために必要な要素となっている.提案しているグラフィックデザイン支援モデルを用いて,配色検索を支援するプロトタイプを構築中であり,次年度では,配色検索を容易に行える手法の構築を目指す.これにより,グラフィックデザインの基本要素がすべて取り扱うことができるため,各要素の組合せを適切に行うなど複数要素における支援という方策で研究を発展させる予定である.
多孔質足場とフローダイバーターによる動脈瘤の血栓化および開口部新生内膜の誘導実験

本研究の目的は,フローダイバーター単独では治癒に至らない動脈瘤を対象として,動脈瘤内にプラチナ製コイルではなく,多孔質足場(セルロースポーラスビーズ,cellulose porous bead: CPB)を留置し,さらに母血管にフローダイバーターをおいた場合,瘤内の血栓化およびフローダイバーター内の内皮化がいかに誘導されるかを,瘤の縮小効果の有無のみでなく,瘤内部の組織学的検討から解析することである.フローダイバーター単独で完全血栓化に持ち込みづらいのは,内頚動脈の頭蓋硬膜内の大型瘤で,海綿静脈洞部で内頚動脈が屈曲した後の大弯側に位置するものである.この瘤と母血管との位置関係は,実験動脈瘤ではcurved aneurysm modelに相似する.よって本研究では,フローダイバーター単独では血栓化が誘導されにくいとされるcurved aneurysm modelをウサギで作成する必要がある.ニュージーランドホワイトラビット(体重3.5-4.5kg)を使用し,ケタミンによる全身麻酔下に頚部血管を露出し,curved aneurysmの作成を試みた.研究代表者は,これまでにビーグル犬を使用して,動脈瘤を作成した経験がある.しかしウサギの場合,対象となる頚部血管が直径約2mmと細く,また攣縮をきたしやすいため,作成した動脈瘤内部に容易に血栓が生じてしまい,瘤作成は容易ではなかった.また初回手術時に外見上,動脈瘤がきれいに作成できたとしても,1ヶ月後の評価時には瘤内部に血栓が生じてしまっており,内部にCPBを留置するまでに至っていない.実験時の麻酔管理および術後の血栓予防処置,また手術手技の問題点を整理し,改善する必要がある.ウサギを使用した動脈瘤作成に慣れていない.全身麻酔後に衰弱してしまい動物もいる.また血管自体が脆弱で容易に攣縮をきたす問題もある.またいったん動脈瘤が作成できても,瘤内に自然血栓が生じてしまう問題を解決する必要がある.ウサギの飼育状況の改善:全身麻酔後の衰弱に対応する.保温,呼吸管理を徹底する.手術技術の向上:動脈瘤がcueved aneurysmであり,作成にやや高度の手術技術を要する.特に血管を触った際におこる攣縮に注意し,操作をゆっくり丁寧に行うようにする.大学院生に動脈瘤を作成させる場合,いきなりcueved aneurysmの作成は行わず,まずは単純なsidewall aneurysmの作成をさせ,手術手技の習熟をはかる.そのうえでcurved aneurysmの作成に移行する.瘤血栓化の予防:術後ヘパリン使用を考慮する.具体的には,術後50単位/kgのヘパリンを皮下注し,瘤の内腔が維持されることを期待する.本研究の目的は,フローダイバーター単独では治癒に至らない動脈瘤を対象として,動脈瘤内にプラチナ製コイルではなく,多孔質足場(セルロースポーラスビーズ,cellulose porous bead: CPB)を留置し,さらに母血管にフローダイバーターをおいた場合,瘤内の血栓化およびフローダイバーター内の内皮化がいかに誘導されるかを,瘤の縮小効果の有無のみでなく,瘤内部の組織学的検討から解析することである.フローダイバーター単独で完全血栓化に持ち込みづらいのは,内頚動脈の頭蓋硬膜内の大型瘤で,海綿静脈洞部で内頚動脈が屈曲した後の大弯側に位置するものである.この瘤と母血管との位置関係は,実験動脈瘤ではcurved aneurysm modelに相似する.よって本研究では,フローダイバーター単独では血栓化が誘導されにくいとされるcurved aneurysm modelをウサギで作成する必要がある.ニュージーランドホワイトラビット(体重3.5-4.5kg)を使用し,ケタミンによる全身麻酔下に頚部血管を露出し,curved aneurysmの作成を試みた.研究代表者は,これまでにビーグル犬を使用して,動脈瘤を作成した経験がある.しかしウサギの場合,対象となる頚部血管が直径約2mmと細く,また攣縮をきたしやすいため,作成した動脈瘤内部に容易に血栓が生じてしまい,瘤作成は容易ではなかった.また初回手術時に外見上,動脈瘤がきれいに作成できたとしても,1ヶ月後の評価時には瘤内部に血栓が生じてしまっており,内部にCPBを留置するまでに至っていない.実験時の麻酔管理および術後の血栓予防処置,また手術手技の問題点を整理し,改善する必要がある.ウサギを使用した動脈瘤作成に慣れていない.全身麻酔後に衰弱してしまい動物もいる.また血管自体が脆弱で容易に攣縮をきたす問題もある.またいったん動脈瘤が作成できても,瘤内に自然血栓が生じてしまう問題を解決する必要がある.ウサギの飼育状況の改善:全身麻酔後の衰弱に対応する.保温,呼吸管理を徹底する.手術技術の向上:動脈瘤がcueved aneurysmであり,作成にやや高度の手術技術を要する.特に血管を触った際におこる攣縮に注意し,操作をゆっくり丁寧に行うようにする.大学院生に動脈瘤を作成させる場合,いきなりcueved aneurysmの作成は行わず,まずは単純なsidewall aneurysmの作成をさせ,手術手技の習熟をはかる.そのうえでcurved aneurysmの作成に移行する.瘤血栓化の予防:術後ヘパリン使用を考慮する.具体的には,術後50単位/kgのヘパリンを皮下注し,瘤の内腔が維持されることを期待する.ウサギにおける動脈瘤モデルの作成がうまくいっていない.そのために研究自体が非常に遅延している状況である.

ウサギの手術前後の管理,瘤作成手順の見直しを行い,動脈瘤モデル作成を確実なものとする.今後,ウサギ購入および飼育についての助成金使用額の増加が予想される.
放射線教育プラスチック検出器のエッチング特性改善による危険性の低減

本研究で提案するプラスチック検出器を用いた放射線教育は,複雑な回路を要しないので構造が簡単であり取り扱いが容易,そして可視化原理が安定している特徴を持つ。しかし,「劇物」である薬品でプラスチック検出器を溶かす必要があるため教育現場では安全性の面で敬遠される傾向にある。そこで本研究では広く利用できるように,プラスチック検出器の溶けやすさを調整することによりエッチング特性の改善を図り,実験中の危険性を低減することを目的としている。平成30年度では,プラスチック開発だけではなく危険性低減を目指した別のアプローチとして,自作プラスチック検出器を溶かす溶液(エッチング液)の検討も行った。プラスチック検出器をエッチング液で溶かす時間を早めることができれば,危険性の低減につながると思われる。水酸化ナトリウム30 wt%にエタノールを数wt%だけ添加した水溶液を作製し,エッチングを行った。自作プラスチックの1種では,エタノール添加量が2.0 wt%の時に,最もエッチング時間を早めることが可能だった。この結果では,エタノールを添加していないエッチング溶液に比べて50 %の時間短縮が可能であった。一方,エタノール添加量が8.0 wt%を超えると,エッチング速度が速くなりすぎて放射線の飛跡(エッチピット)が観測できなくなった。このエタノール添加量の条件は自作プラスチックの作製条件次第で変わるため,最適値を見出すことができれば,さらにエッチング時間を短縮することが可能と思われる。条件次第であるが,自作プラスチックとエタノールを添加したエッチング溶液の組み合わせにより,実験時間を50 %短縮できる条件を見出すことができたので,おおむね順調に進展しているといえる。平成30年度に引き続き,プラスチック検出器のエッチング特性の改善を図り,性能を向上させる。また,引き続き,プラスチック検出器を溶かす溶液(エッチング液)の検討も行う。プラスチックの作製条件とエッチング液の両方の条件の最適値を見出すことができれば,危険性の低減につながると思われる。プラスチック検出器の溶けやすさを決定する要因は材料混合比,熱硬化条件である。本研究では,プラスチック検出器の基となる材料であるADCとIPPの混合比を検討した。さらに,それらベース材料に「重合を防止させる材料」として数種類の材料を添加した。今のところ環状構造を持つ不純物が溶けやすさに何らかの良い影響を与えている可能性があることがわかった。次に,プラスチック検出器を熱硬化させる際の熱硬化条件の検討を行った。空気中の酸素による酸素阻害が起こってしまうため,空気に触れないように密封する必要がある。密封しない場合は酸化防止剤を材料に混合するが,安易な混合物はプラスチックの特性に悪影響を及ぼす可能性があり好ましくない。そこで本研究では従来の製造方法である大気中での熱硬化ではなく,新たに真空中での硬化を試みた。真空中により,密封しなくても従来品と同等のプラスチック検出器が製造できるようになった。密封するというプラスチック製造の工程が減るため,製造者側の危険性低減につながった。交付申請書に記載した『材料混合比,熱硬化条件の2つを検討すること』が達成できたのでおおむね順調に進展しているといえる。不純物による材料混合では環状構造を持つ不純物が良い結果が得られることがわかった。今回,新たに真空中での硬化を試みたところ,密封しなくても従来品と同等のプラスチック検出器が製造できるようになり,製造者側の危険性低減にもつながった。

平成29年度に引き続き,プラスチック検出器のエッチング特性の改善を図り,性能を向上させる。また,平成30年度では,プラスチック検出器を溶かす溶液(エッチング液)の検討も行う。プラスチック検出器をエッチング液で溶かす時間を速めることができれば,危険性の低減につながると思われる。平成30年度に引き続き,プラスチック検出器のエッチング特性の改善を図り,性能を向上させる。また,引き続き,プラスチック検出器を溶かす溶液(エッチング液)の検討も行う。プラスチックの作製条件とエッチング液の両方の条件の最適値を見出すことができれば,危険性の低減につながると思われる。材料混合比の実験において良い結果が得られそうな予兆があり,エッチング条件を増やしたため,解析に時間を要することになった。これにより,研究計画当初に予定していた学会に間に合わず,違う学会での発表となったため,特に旅費の余剰が発生した。この余剰は,次年度の学会発表旅費や,実験条件を増やした分の実験消耗品費に充てる。エタノール添加のエッチング液開発実験において良い結果が得られそうな予兆があり,条件を増やしたため,解析に時間を要することになった。
生殖細胞欠損胚を用いた、効率的なキメラ生産技術について

次世代に目的の遺伝子を残す技術は有用であり、医療、家畜生産や、希少動物や絶滅危惧種の増殖維持の側面からも重要である。目的の子孫を増産させる方法の一つとして、キメラ技術がある。キメラ技術は複数の手法が確立されており、受精卵キメラや四倍体胚を用いた、胚盤胞補完法が代表的であり、目的の細胞の遺伝情報を受け継ぐことが可能であるが、生殖細胞まで寄与する割合はあまり高くないことや、産仔率が低いといった問題がある。そこで、本研究では直接受精卵で生殖細胞欠損胚を作出することで、通常胚キメラと比較し、目的細胞の生殖細胞への寄与率改善を目指す。平成29年度は、生殖細胞を欠損させるために始原生殖細胞形成初期から発現するPrdm14をターゲットとして決定した。guide RNAを複数設計し受精卵前核へ注入後、移植し産仔を解析すると、ホモで欠損している個体を確認でき、精巣を16週齢で摘出すると、同齢の野生型と比較し明らかにサイズが小さくなり、また精巣内および精巣上体尾部中に精子は無く、生殖細胞が完全に欠損していることが確認できた。また、Prdm14遺伝子のヘテロ欠損個体において、野生型と比較して顕著に精巣のサイズが小さくなっており、ヘテロ欠損であっても、キメラにおける目的細胞の寄与効率が上昇することが期待される結果であった。平成30年度は、29年度に生殖細胞を欠損させるためにターゲットとして決定した、始原生殖細胞形成初期から発現するPrdm14について4種のguide RNAを設計し、ノックアウト効率を調査した。その結果4種同時に注入することで、ホモおよびヘテロノックアウト個体を約30-60%の効率で作製可能であった。さらに、蛍光マーカーを有するトランスジェニックES細胞を作製し、キメラ個体作製を試み、生殖細胞への寄与率とPrdm14 KO個体との関係性を調査した。前核注入によるPrdm14 KO個体作製について、5割を超える効率を達成でき、順調に作製できた。しかしながら、蛍光マーカーを有するES細胞とのキメラ個体を作製する際に、コントロールとしての野生型受精卵とのキメラでさえもES細胞の寄与率が高く、ほぼ全身に寄与するES細胞であった。本研究では比較的緩やかな寄与率のES細胞を用いないと、生殖細胞への寄与率の比較が難しいため、現在ES細胞の継代数を増やす等の工夫をし、緩やかな寄与率のES細胞を作製している。また、ラットES細胞との異種間キメラも試みる。寄与率の低いES細胞を作製する方法を検討している。また、寄与率が低いことが想定されるラットES細胞との異種間キメラも試みる。さらに、より高効率な生殖細胞欠損個体作出のため、Prdm14 guide RNAを複数設計し、各々のゲノム編集効率を調査した。当該年度は職場の異動に伴い、実験環境のセットアップに時間を費やしたため、胚移植を伴う実験には若干の遅れが生じたが、ES細胞を樹立する細胞培養実験を前倒しで行い、当初の予定に近い段階まで進めることが出来たため。

その結果4種同時に注入することで、ホモおよびヘテロノックアウト個体を約30-60%の効率で作製可能であった。さらに、蛍光マーカーを有するトランスジェニックES細胞を作製し、キメラ個体作製を試み、生殖細胞への寄与率とPrdm14 KO個体との関係性を調査した。前核注入によるPrdm14 KO個体作製について、5割を超える効率を達成でき、順調に作製できた。しかしながら、蛍光マーカーを有するES細胞とのキメラ個体を作製する際に、コントロールとしての野生型受精卵とのキメラでさえもES細胞の寄与率が高く、ほぼ全身に寄与するES細胞であった。本研究では比較的緩やかな寄与率のES細胞を用いないと、生殖細胞への寄与率の比較が難しいため、現在ES細胞の継代数を増やす等の工夫をし、緩やかな寄与率のES細胞を作製している。また、ラットES細胞との異種間キメラも試みる。現在のところほぼ当初の計画通りに遂行されており、30年度は予定通りキメラ個体作製実験を中心に行う。ここまでのマウス実験を主にしたデータで論文としてまとめる予定である。寄与率の低いES細胞を作製する方法を検討している。また、寄与率が低いことが想定されるラットES細胞との異種間キメラも試みる。研究代表者の異動に伴い研究室のセットアップに時間を要し胚移植に関わる実験に若干の遅れが生じたため。マウス飼育環境も整ったため、30年度は胚移植試験を重点的に行う。キメラ個体作製実験の計画が若干遅れており、寄与率の低いと想定される異種間キメラの実験が必要と考えられたため、新たにラットES細胞用培地等が必要となる。また、キメラ作製に伴うマウス購入費、さらに論文校閲、投稿費に使用する。
食品として摂取する核酸分子の腸管免疫における機能性解析

核酸は、他の主要栄養素とともにあらゆる生物に存在するが、食品中の核酸含有量や適性摂取量および機能性など、核酸の食品・栄養学的意義については不明である。本研究では、食品中の核酸の抽出・定量法を確立するとともに、加熱調理によって核酸サイズが減少することが明らかとなった。また、大豆や鶏肉由来の核酸が、小腸上皮様モデルである分化Caco-2細胞において、腸管のバリア機能を担うmucin 2やclaudin 4のmRNA発現を誘導することを見出した。よって、食品由来核酸が腸管の保護・バリア機能向上に寄与する可能性が示唆された。本課題一年目の平成27年度では、主に1.食品からの核酸抽出方法と定量方法の確立について検討を行い、また2.抽出した食品由来核酸について腸管細胞の免疫応答に対する影響について評価した。1.食品からの核酸抽出方法と定量方法の検討:日常的に摂取する20種類の食品について、既報を参考に臭化ヘキサデシルトリメチルアンモニウムおよびメルカプトエタノールを含む溶解液により食品を溶解し、定法通りフェノール・クロロホルム抽出を行った。二本鎖DNA(dsDNA)、一本鎖DNA(ssDNA)、RNAにそれぞれ特異的な蛍光試薬(プロメガ社製)を用いて抽出した核酸を定量したところ、ssDNAおよびRNAが主要に検出され、dsDNAはこれらの1/10程度であった。また、アガロースゲル電気泳動法により抽出核酸の分子サイズについて検討を行ったところ、各食品によって核酸の分子サイズが様々であることが分かった。2.食品由来核酸の腸管細胞の免疫応答に対する影響:ヒト結腸がん由来細胞株Caco-2を2週間単層培養し、小腸上皮様に分化させた後、リポ多糖(LPS)、TNF-α、IL-1βなどにより炎症刺激を行った。リアルタイムRT-PCR法によりIL-8のmRNA発現を解析したところ、特にIL-1β処理で顕著な発現増加が認められた。そこで、IL-1βとともに抽出した核酸についてdsDNA量換算で20-100μg/ml程度となるよう細胞に処理したところ、抹茶やきな粉由来の核酸処理においてIL-1β誘導性のIL-8発現が有意に抑制された。一方で、これらの核酸は単独処理を行うことでIL-8発現の誘導を引き起こす傾向が認められた。よって、これら食品由来の核酸は腸管細胞の免疫機能を調節し、過剰な炎症応答に対しては抑制効果を有する可能性が示唆された。当初予定していた食品からの核酸抽出法を概ね確立することができた。また、腸管細胞での評価系も確立でき、食品由来核酸の応答性を評価することができたため、概ね順調であると判断した。【背景と目的】我々は動物や植物などの生物を食物として利用することで、これらの生物を構成する様々な成分を日常的に摂取している。核酸はタンパク質や脂質、糖質などの主要栄養素とともにあらゆる生物に存在するが、食品中の含有量や適性摂取量、さらには機能性などの研究がほとんど行われておらず、食品・栄養学的意義が明確になっていない。そこで本研究では、食品中に含まれる核酸の抽出及び定量法の確立を試みるとともに、調理や消化吸収過程における変化や腸管における機能性についても検討を行い、これまで不明であった核酸の食品・栄養学的意義を明らかにすることを目的とした。【方法】食品中に含まれる核酸の抽出方法について、抽出時のpHやビーズ破砕装置の使用等を検討し、最適な抽出方法を決定した。得られた核酸は一本鎖、二本鎖DNAおよびRNAにそれぞれ特異的な市販の蛍光プローブにより定量した。核酸の分子サイズについてはアガロース電気泳動によって評価した。核酸の機能性については、小腸上皮様モデルとして分化Caco-2細胞を用いて、核酸処理後の細胞からRNAを回収し、RT-リアルタイムPCR法により各種遺伝子発現について検討した。【結果と考察】決定した抽出・定量法により様々な食品中の核酸量の定量が可能となった。また、同じ食品由来でも核酸量の違いが見られたことから、加熱調理の影響について検討したところ、加熱により回収される核酸量が減少し分子サイズの減少も認められた。よって、加熱調理によって食品中の核酸は低分子化することが示唆された。また、分化Caco-2細胞に食品由来核酸を処理し、腸管の保護やバリア機能を担うmucin 2やClaudin 4のmRNA発現について検討したところ、大豆及び鶏肉由来核酸において発現量の増大が認められた。現在は主に粉末食品について検討を行っているが、本年度確立した抽出方法をその他固形食品へ応用することが課題である。また、抽出後の核酸を直接細胞へ投与しているが、実際に経口摂取した場合の消化

分解・代謝変換などを考慮して実験するに至っていない。腸由来酵素溶液や各種分解酵素溶液を用いて消化管での構造変換について評価した上で、機能性について検討していく必要を感じている。食品機能学平成28年3月納品となり支払いは完了していないため、次年度使用額が生じた。使用額は平成28年4月に支払い完了予定である。
ICK繊毛キナーゼが内耳有毛細胞の平面内細胞極性を制御するメカニズムの解明

繊毛は器官の形成や恒常性維持に重要な役割を果たしており、繊毛の機能障害により繊毛病と呼ばれる一群の症候群が生じることが知られている。以前から申請者はintestinal cell kinase(ICK)が内耳有毛細胞において繊毛輸送を制御し、平面内細胞極性に関与することを明らかにしてきた。ICK KOマウスの有毛細胞では不動毛の配列方向と動毛の位置に解離が観察されたが、前者と後者の関連性は不明である。そこで申請者は、ICKが有毛細胞頂面下の微小管とアクチンフィラメントのネットワーク形成を制御することにより、動毛と不動毛の位置決定に関与するとの仮説をたて、本研究において立証することを試みる。
ヒト腸内細菌によるアルカロイド生成に関する化学的研究

イリドイド配糖体のaucubinは腸内細菌とインキュベーションすると腸内細菌由来のβ-グルコシダーゼにより加水分解され、真正アグリコンであるaucubigeninの他、新規含窒素化合物であるaucubinine A,Bに変換されることを見いだした。腸内細菌のうちKlebsiella pneumonia,Bifidobacteriumbreve,Bifidobacterium pseudolongum,Peptostreptococcus intermedius and Bacteroides fragilisなどの菌種は特にこの含窒素化合物の生成が顕著であった。また、和漢薬の山梔子中に含まれる代表的イリドイド配糖体であるgeniposide,gardenosideも腸内細菌とインキュベーションすることによりそれぞれの真正アグリコンの他、genipinine,gardenineと命名した含窒素化合物を生成することが判明した。Genipinineの生成には、Peptostreptococcus anaerobius,Klebsiella pneumonia,Fusobacterium nucleatum,Bacteroides fragilis ssp.thetaotusなどの菌種が顕著な生成を示すことが判明した。これらの含窒素化合物の生成は、β-グルコシダーゼの作用により生成したアグリコンのヘミアセタール構造の開環、ジアルデヒド中間体とアンモニア、あるいはアンモニウムイオンとの反応により生成するシッフ塩基を経由するものと思われる。このように、イリドイド配糖体が腸内細菌の作用により、含窒素化合物に変換されることは、非常に興味あることであり、今後これらの新規化合物の薬効が明らかにされれば、和漢薬の薬効発現機構の解明に繋がるものと思われる。腸内細菌によるイリドイドおよびセコイリドイドの代謝研究の一環として、山梔子の成分であるゲニポシド、ガルデノシドを取り上げた。これら化合物はヒト腸内細菌分離株、ヒト糞便から調製した腸内細菌混合物とインキュ-ベ-ションすることにより、新規モノテルペンアルカロイドのゲニピニン、ガルデニンに変換された。これらの構造は、核磁気共鳴、マススペクトルなどの分析手段により決定した。又、液体クロマトグラフ・質量分析計を用いて分析を試みたところ、ヒト腸内細菌分離株、ヒト腸内細菌混合物のいずれから得た代謝物においても、これらアルカロイドは明瞭に分離、定量できることが判明した。特に、selected ion monitoring(SIM)法による定量はLCーMSの分野では今まで試みられていなかったが、これら代謝物の定量に非常に有益であることがわかった。ヒト腸内細菌分離株中、Peptstreptococcusanaerobius,Klebsiella pneumoniae,Fusobacterium nucleatum,Bacteroides fragilis ssp.thetaotusからは比較的多量のゲニピニンを得ることが出来た。ヒト糞便を用いた場合、これらアルカロイドの産成はさらに多くなることが示された。LC/MSによるマスクロマトグラム、マススペクトルの解析からゲニピニン以外にも、二量体、三量体、さらに多くの重合した化合物と思われる代謝物が生成していることがわかった。今後さらに多くの事例を検討すると同時に、これら代謝物の生物活性を調べるため、化学合成を行なう予定である。1.山梔子,東前子,竜胆,センブリなどの代表的和漢薬中に含まれるイリドイドやセコイリドイド配糖体を加水分解し,相当するモノテルペンアルカロイドに変換する腸内細菌として,Peptostrepto-coccusanaerobius,Klebsiella pneumonia,Fusobacterium nucleatumなどを固定した。2.上記反応は,アンモニウムイオン存在下,β-glucosidaseによるイリドイドやセコイリドイド配糖体の加水分解時にも好収率で生成することを明かにした。3.Geniposideのアグリコンであるgenipinとアンモニア,アンモニウムイオンとの反応を種々検討したが、モノテルペンアルカロイドであるgenipinineの生成はわずかであった。