hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
H.pylori感染スナネズミ腺胃発がん過程における遺伝子変異

発癌物質を投与せずともHp感染単独で生じた腫瘍様病変も除菌後、自立的増殖を示さず消褪したので、Hp感染による過度の炎症に伴って生じる可逆性の増殖性変化であると考えた。このことは、"Hpは胃発がんプロモーターである"と言うことを実験的に証明できたことを意味するとともに、化学発癌物質存在下で生じてくる胃癌は何らかの遺伝子変異が生じていることを示すものである。これらのことを背景としてスナネズミ腺胃発癌過程の分子生物学的機構解析を行なうため、スナネズミホモログ遺伝子を効率よく単離できるシステムの構築をおこなった。腸型化分化マーカーのSTn抗原合成酵素、遺伝子発現のインターナルコントロールとして用いる予定であるβ-actin,GAPDHのORF全長を含むcDNAクローンを単離し、次年度での利用に備えている。また細胞分化誘導や増殖を直接制御する分子の候補として、ビタミンAアルデヒドであるレチナールからビタミンA酸であるレイノイン酸合成に働くAldehydedehydrogenagelのスナネズミホモログ、インターフェロンγとサイトカインGro、細胞分化関連としてCdx1、2の部分配列もしくはORF全長の単離を行なった。Hp感染スナネズミの腺胃は除菌により可逆的に消失する腫瘍様増殖性病変を生じ、そこに発癌物質への暴露が存在すると高率に発癌する。スナネズミ発癌過程における形態学的変化と遺伝子変異についての検討、すなわち増殖性病変が可逆性を喪失し発癌に至る鍵となる遺伝子変異についての検討が、ヒト胃発癌機構の解明にも大きく寄与すると考えられる。これに基づき、発癌と関与する因子としてβ-Catenin、炎症関連因子としてIL-1β、腸型化分化マーカーとしてSTn抗原合成酵素、内因性因子としてβ-actinおよびGAPDHのスナネズミホモログ配列全長を単離同定した。さらにHp感染に伴う細胞増殖においてはTRAF6やTRAF2を介するNFκB活性化が重要でありNFκBの転写活性を抑制的に制御するIκBα遺伝子の変異も細胞増殖に影響を及ぼす。従ってIκBαのスナネズミホモログ配列全長を単離・配列決定し、Light Cyclerによる半定量的PCRでHp感染群および除菌群におけるIκBαのmRNA転写量を検討し、さらにHp感染胃粘膜およびスナネズミ癌腫に対してPCR-SSCP分析を行いIκBα遺伝子変異の有無を検討した。スナネズミIκBα遺伝子はpolyadenylationシグナル、ATTTAモチーフ、IKKリン酸化部位及びIκBα特異的NES配列を有した。IκBαのmRNA転写量の発現はHp感染スナネズミ胃粘膜において亢進し除菌後は改善した。この変化は粘膜下増殖性病変の存在や血清抗IgG抗体価と相関し、Hp感染による一連の変化はフィードバックの制御範囲内でありその影響がプロモーター作用であることを示した。感染胃粘膜および癌腫を対象としたPCR-SSCP分析からはIκBα遺伝子多型は検出されず、発癌モデルの癌部においてこのシグナル伝達系の機能は機能しNFκBの恒常的な活性化に対する抑制的制御が観察された。Helicobacter pylori (Hp)は萎縮性胃炎、腸上皮化生、胃がん発生における重要な促進因子である。若年発症胃がんとの関連が指摘されているが、実験的証明はなされていない。1.スナネズミにHpの早期後期感染群を作成して、N-methyl-N-nitrosourea (MNU)を投与し、感染時期の違いが胃粘膜の炎症反応や発がん感受性におよぼす影響を比較検討した。Hp早期感染群は後期感染群に比べて、抗Hp抗体価が高く(P<0.05)、腺胃発がん促進作用も強い(P<0.01)ことが示され、若年感染では発がんの危険性が高いことが明らかとなった。2.MNU投与までのHp感染期間を長期短期とずらした群を作成し、炎症の発がんに対する影響を検討した。
細胞内脂質ソーティング機構の生物薬学的研究

SR-B1と呼ぱれる受容体は肝臓において、HDLからのコレステロールエステルの選択的取り込みと胆汁中への遊離型コレステロールの排泄に関与していることがこれまでの研究から明らかになっている。我々は、SR-B1の細胞質ドメインと特異的に結合する蛋白質を同定することにはじめて成功し、SR-B1の機能に対するこの蛋白質の役割を解析した。この蛋白質は、PDZドメインと呼ばれるモチーフを4つ持つ新規の蛋白質であり、SR-B1のC末端とこの蛋白質の一番N末端側のPDZドメインと結合していることがわかった。そこで、このSR-B1結合蛋白質をCLAMP(C-terminal linking and modulating protein)と名付けた。SR-B1およびCLAMPの肝臓内でのそれぞれの局在を調ぺたところ、SR-B1は肝細胞形質膜のうち胆管側、血管側両方に存在したのに対して、CLAMPは血管側形質膜にのみ存在していた。次にそれぞれの蛋白質をCHO細胞に発現させて、CLAMPの機能を解析した。その結果、CLAMPをSR-B1とともに発現させると、(1)SR-B1の発現量が増加すること、(2)SR-B1を介してHDLから取り込んだコレステロールエステルの脱エステル化が抑制されること、(3)SR-B1を介してHDLから取り込んだ蛍光性脂溶性分子であるDiIの細胞内での動きが変化することなどを見出した。一方、ビタミンEの肝細胞内の動態についても解析を行った。ピタミンEはリポ蛋白質に結合して循環しているが、肝臓にリポ蛋白質とともに取り込まれたビタミンEは、その後、再ぴ肝臓が合成・分泌するリポ蛋白質(VLDL)に結合して再分泌される。この過程において、肝臓の細胞質に存在するαTTPという、蛋白質が重要な役割を果たしている。このαTTPを介したビタミンEの肝細胞内の輪送機構を培養肝細胞を用いて解析した。その結果、αTTPを発現させると、細胞内のビタミンEが積極的に細胞外に放出されるようになることがわかった。この放出は、VLDLの放出を薬物で止めても全く阻害されず、その代わりに、細胞外にあるHDLに直接受け渡されることが分かった。さらに、この受け渡しには肝細胞膜にあるABCトランスポーター様の蛋白質が関与していることも示峻された。さらに、ビタミンEの細胞外への放出に対する薬物の効果を検討したところ、コレステロール代謝系を制御することが知られている25-ハイドロキシコレステロールによって特異的に阻害されることを見出した。α-tocopherol transfer protein (αTTP)は先天性ビタミンE欠乏症の原因遺伝子であり、肝臓に取り込まれたα-tocopherolを再循環させることで血中ビタミンEレベルを調節する因子である。しかしながら肝細胞内でαTTPがα-tocopherolをどのように輸送しているのかは不明である。これまでに我々はαTTPを発見させた肝癌由来細胞株McARH7777からのα-tocopherolの細胞外への放出がbrefeldinAによって阻害されず、細胞内コレステロールの代謝調節作用がある25-hydroxycholesterolによって有意に抑制されることを見出している。

すなわち、αTTP依存的なα-tocopherolの細胞外への放出は、ゴルジ体を経由しない新しい脂質輸送経路を介しており、しかもこの輸送経路は細胞内コレステロール代謝系に関わっている可能性が示唆された。そこでこの新しい輸送経路の実態を明らかにする目的で、細胞内でαTTPと相互作用する蛋白質を検索したところ、分子量約50kDaの蛋白質(p50)を見出した。cDNAクローニングの結果、p50は404アミノ酸から成る新規蛋白質であり、シビレエイのシナプス小胞に結合している蛋白質とホモロジーが高いことから、細胞内で何らかの小胞輸送に関わる蛋白質ではないかと考えている。α-トコフェロール輸送蛋白質(αTTP)は肝臓のサイトゾルに多く存在する蛋白質であり、ビタミンE欠乏性運動失調症の原因遺伝子である。我々はこの遺伝病を分子論的に理解するための一つの手がかりとして、αTTPと相互作用する細胞内蛋白質の検索を行った。具体的にはリコンビナントαTTPをリガンドとしたアフィニティーカラムを作製し、結合する蛋白質の精製を試みた。その結果、分子量約50KDaの膜結合蛋白質(p50)がαTTPと結合することを見出した。cDNAクローニングを行った結果、p50は新規蛋白質であり、一次構造上シナプス小胞に局在する蛋白質とホモロジーが高いことが判明した。これまでに、αTTP依存的に細胞内に取り込まれたα-トコフェロールが細胞外へ放出されるという現象を見いだしてきたが、あるいは今回同定したp50は細胞内でαTTPがα-トコフェロールを受け渡す受容体分子である可能性も考えられる。また、p50が結合している膜ドメインはシナプス小胞様の細胞内輸送小胞である可能性も考えられる。現在p50に対する特異抗体の作成、およびアンチセンスDNA導入によるα-トコフェロール輸送系への影響などについて検討している。本研究では、コレステロールおよびビタミンEの細胞内輸送の全体像を分子レベルで明らかにすることが目的である。我々はビタミンE輸送タンパク質(αTTP)が細胞内でコレステロール輸送、代謝系とクロストークしている可能性を細胞生物学的に見いだしていた。本年度はαTTPがコレステロール生合成系に及ぼす影響いついて検討したところ、αTTPを培養細胞に強制的に発現するとコレステロール生合成に変化を生じ、通常は細胞内で一過性に生成するコレステロール生合成前駆体の一つスクアレン2,3-オキシドが培地中へ放出されることを見いだした。細胞内のα-トコフェロールもαTTP依存的に細胞外へ放出されることから、スクアレン2,3-オキシドがαTTPの第2のリガンドである可能性が考えられ、実際にαTTPがスクアレン2,3-オキシドと直接結合することを明らかにした。すなわち、αTTPはそのリガンドを積極的に細胞外へ放出するというユニークな活性をもつことが分かった。一方本年度初頭にTangier病というコレステロール代謝異常症の原因遺伝子がATP依存的膜輸送担体おして知られるABCトランスポーターであることが報告された。
プロテオームを基盤とする膠原病関連新規自己抗体の同定・解析法の確立

目的:無細胞タンパク質合成系とAlphaScreen法、ならびに膠原病関連組換え近交系MXH/lprマウスを組合わせ、膠原病の病因・病態解析や病状の把握に有用な新規自己抗体をhigh-throughputに検出、同定する手法の確立を試みた。方法:これまでにMRL/lprマウスとC3H/lprマウス(組換え近交系MXH/lprの親系統)の交配系を用いて同定された膠原病関連疾患感受性遺伝子座から位置的候補遺伝子を120個選び、無細胞タンパク質合成系によりビオチン融合蛋白質を合成した。これらの合成蛋白質に対する血清中自己抗体の有無を、組換え近交系MXH/lprマウスと両親系統の計15系統を対象に、AlphaScreen法を用いて解析した。検出された自己抗体価と血管炎病態の組織学的スコアとの関連を統計学的に解析した。結果:解析の結果、血管炎病態と統計学的に有意な相関(P<0.05)を示す17個の新規自己抗体が認められた。検出された自己抗体は月齢により異なるものであった。今後は無細胞合成蛋白質系を用いたELISA systemの樹立によりAlphaScreen法による解析結果を定量的に検証する実験系の確立を目指す。結論:本systemはhigh throughputな新規自己抗体検出に非常に有用である。これらの合成蛋白質に対する血清中自己抗体の有無を、組換え近交系MXH/lprマウスと両親系統の計11系統を対象に、AlphaScreen法を用いて解析した。検出された自己抗体価と各種膠原病病態(糸球体腎炎、血管炎、関節炎、唾液腺炎等)の組織学的スコアとの関連を統計学的に解析した。結果:解析したほとんどの合成蛋白質に対して何らかの系統で自己抗体の産生が認められた。そのうち、20個程度の合成蛋白質に対する自己抗体価について、膠原病病態の組織学的スコアと統計学的に有意な相関が認められた。来年度の展望:本年度の研究により無細胞タンパク質合成系とAlphaScreen法ならびに組換え近交系MXH/lprマウスを組合せた自己抗体検出法は非常に有用なものであることが明らかとなった。来年度は合成蛋白質の数や組換え近交系MXH/lprマウスの系統数を増やすことにより統計学的により信頼性のあるデータを得るとともに、合成蛋白質の投与実験やポリクローナル抗体の作製による詳細な病態解析へと歩を進める予定である。
現代青少年に関わる諸問題とその支援理念の変遷-社会化をめぐる青少年問題文献分析-

現代青少年に関する諸問題については、「個性尊重」による個人の充実のための支援とともに、望ましい社会化を支援するための理念が形成されてきた。しかし、それは次の理由から、不十分な結果に終わっていたと考える。第1に、「一人でも(よりよく)生きられるようになる」ことを望む「個人化」欲求を社会化とは二項対立的にとらえたため、「個人化」支援と統合された社会化支援理念の構築が不十分であった。第2に、「仲間と(よりよく)生きられるようになる」ことを望む萌芽的な「社会化欲求」に対して、魅力的な方策を示し、さらには社会参画につながる展望を示すという点で不十分であった。本研究では、これまで蓄積してきた「青少年問題ドキュメンテーション」等を活用した文献分析等によって、支援理念の変遷過程を検討した。キーワードに関しては、文脈まで含めて細部にわたり分析し、社会化支援理念が、青少年個人の即自、対自己、対他者、対社会の気づきにどう対応しようとしてきたかを検討した。その結果、その変遷過程に一定の特徴を見いだし、より効果的な支援方策のための知見を得た。家族問題に関しては「ひきこもり」等の問題について、職業・就職支援に関してはフリーターやニート等の問題について検討した。その結果、個人化と社会化の統合的支援や、自己形成と社会形成の一体化の実現に向けた有益な知見を得た。青少年対策行政機関や青少年教育機関等が発行する関連文献については、社会化支援理念を共有し、発展させるための意義を明らかにした。同時に、社会化効果の測定や、より効果的な施策・事業展開のための計画策定の指標について、また、経験知としての側面の大きい社会化支援実践に関する他メディアの活用等について、成果公開の内容と方法の改善に関する知見を得た。(成果公開ホームページ:http://mito.vsl.jp)現代青少年に関する諸問題については、「個性尊重」による個人の充実のための支援とともに、望ましい社会化を支援するための理念が形成されてきた。(成果公開ホームページ:http://mito.vsl.jp)「キーワードの抽出と、その出現率の量的把握」については、研究代表者の作成した新たなドキュメンテーション約400件を分析した。その結果、たとえば、1990年代半ばまでの「個性」ヒット率が「社会性」ヒット率を上回っていた状況が、2000年頃からほぼ23倍の高率で「社会性」が上回る逆転現象が継続していることなどが明らかになった。次年度は他領域の関連文献も加え、これを確かめるとともに、文脈まで含めて細部にわたり分析する。なお、30数年にわたり継続されてきた『青少年問題文献集』の発行中止が決まっている。これに代わり、インターネットを通してデータベースを公開する本研究の意義は大きい。その場合、文脈まで含めた分析のために、文献要旨をより内容を表すものにすることが重要である。そのため、原著者の著作権を侵害しないドキュメンテーションの方法を工夫した。また、研究者、実践家の多くが「長文要旨」さらには全文掲載によって自著の二次利用を希望していることも明らかになった。現在、該当機関等から、チラシ、プログラム等の生データを含めて文献を収集している。次年度は、自由語検索の容易なデータベースの特性を生かした方法を開発し、公開したい。家族問題に関しては、とくに「引きこもり」について30件の代表的文献を分析し、個人化傾向を全否定しない社会化支援として、社会資源の活用等の議論の積極性を評価した。子育て支援における家族問題の視点の重要性も見いだした。フリーター等の事項に関しては、いわゆる「独立系のフリーター」に関する社会学的分析などを、教育関連の文献と対照させ、学際的研究・実践の必要と不足の実態を指摘した。その他、韓国実地調査の機会を得て、ユネスコ等の関連文献を分析するとともに、研究者と討論を行った。

その結果から、韓国青少年開発院等における政策と緊密な連携をとった研究の推進と、その成果公開に基づく社会化支援の意義を指摘した。現代青少年に関する諸問題については、「個性尊重」による個人の充実のための支援とともに、望ましい社会化を支援するための理念が形成されてきた。しかし、それは次の理由から、不十分な結果に終わっていたと考える。第1に、「一人でも(よりよく)生きられるようになる」ことを望む「個人化」欲求を社会化とは二項対立的にとらえたため、「個人化」支援と統合された社会化支援理念の構築が不十分であった。第2に、「仲間と(よりよく)生きられるようになる」ことを望む萌芽的な「社会化欲求」に対して、魅力的な方策を示し、さらには社会参画につながる展望を示すという点で不十分であった。そこで、本研究では、これまで蓄積してきた「青少年問題ドキュメンテーション」等を活用した文献分析等によって、支援理念の変遷を明らかにしようとした。キーワードに関しては、文脈まで含めて細部にわたり分析した。その分析を通して、社会化支援理念が、青少年個人の即自、対自己、対他者、対社会の気づきにどう対応しようとしてきたかを検討した結果、その変遷過程に一定の特徴を見いだし、より効果的な支援方策のための知見を得た。家族問題に関しては「引きこもり」問題などについて、職業・就職支援に関してはフリーターやニート等の問題について検討した。その結果、行政・教育・職業訓練関連の文献と社会学等に関連する文献との間に論点の相違を見いだし、今後の学際的な研究・実践のあり方に関する知見を得た。青少年対策行政機関や青少年教育機関等が発行する関連文献については、社会化支援理念を共有し、発展させるための事業成果公開のツールとしての意義を明らかにした。同時に、社会化効果の測定や、より効果的な施策・事業展開のための計画策定の指標について、また、経験知としての側面の大きい社会化支援実践に関する他メディアの活用等について、成果公開の内容と方法の改善に関する知見を得た。
共生菌の感染を促進させる植物由来ペプチドの網羅的探索

本研究では、植物のモデル生物であるシロイヌナズナと共生菌であるColletotrichum tofieldiae(Ct菌)を利用して、共生関係を促進させる植物由来のペプチド性遺伝子の同定を目指す。そこで、先行研究で構築している短い遺伝子のシロイヌナズナの過剰発現体にCt菌を感染させ、Ct菌の共生を促進させるペプチド性遺伝子を探索する。
デスモグレイン3特異的細胞性免疫が誘導する皮膚炎モデルの分子病態の解明

Interface dermatitis(ID)は扁平苔蘚、重症薬疹、GVHDや腫瘍随伴性天疱瘡など様々な皮膚疾患で共通して認められる病理組織像であるが、その分子メカニズムの詳細は不明である。本研究では遺伝子改変マウスを駆使してIDのメカニズムを解析し、その結果T細胞の転写因子であるT-bet, Stat1が重要であることを明らかにした。一方、新しい免疫学的な概念の創出を目指し、IL-27下流で特異的に働く遺伝子を抽出したところ、コレステロール代謝酵素が同定でき、その働きが免疫制御に寄与することを明らかにした。本研究成果は皮膚炎における将来の新しい治療法の開発に大きく役立つことが期待できる。Interface dermatitis(ID)は重症薬疹、扁平苔蘚、膠原病等で認められる病理学的変化であり、一部の疾患は致死的であるにもかかわらず、その病態の詳細な解析はなされていない。本研究計画では申請者らが独自に開発した実験的自己免疫性皮膚炎モデル(EADモデル)を用いて、IDの病態を明らかにすることを目的としている。EADモデルではDsg3特異的T細胞トランスジェニック(Dsg3H1)マウス由来のCD4+細胞(Dsg3H1細胞)をRag2-/-マウスに移入するとDsg3H1 T細胞が直接口蓋粘膜上皮に浸潤しIDが生じる。マウスの導入が前後し、来年度の予定としていたStat1-/-マウスとの交配が先に達成できたため、本年度はDsg3H1-Stat1-/-細胞を先に作成した。また、Dsg3H1-Stat1-/-細胞をRag2-/-マウスに移入したところ、IDは生じないことを明らかにした。この結果は、IDの病態において、Stat1が非常に重要な働きをしていることを意味する。一方、IFNg-R-/-マウスとRag2-/-マウスを交配しIFNgR-/-Rag2-/-マウスを作成し、これにDsg3H1T細胞を移入してEADを誘導したところ、著名な体重減少が生じ、T細胞由来のIFNg以外に、直接表皮を障害する物質の存在が示唆された。以上のようにIDの病態が除々に解明されつつある。一方、IL-27とTGF-bにより分化させたCD4+T細胞を解析したところ、T細胞が代謝酵素Xを発現することがわかった。またその代謝産物は活性化したT細胞に細胞死を誘導することを示した。IL-27による免疫抑制効果が代謝酵素Xにより発揮されている可能性が示唆され、新たなヘルパーT細胞の機能の発見につながる重要なデータを得ることができた。本研究計画では申請者らか独自に開発した実験的自己免疫性皮膚炎モデル(EADモデル)を用いて、IDの病態を明らかにすることを目的としている。昨年度までにDsg3H1-Stat1-/-細胞はIDを誘導しないことを明らかにしたが、本年度の解析ではこれをより詳細に検討した。その結果、Dsg3H1 T細胞は移入後に皮膚所属リンパ節で異常に増殖し、リンパ節が著明な腫脹を示していた。Stat1はDsg3H1 T細胞のリンパ節からの送出と標的臓器への遊走に関して、重要な機能を担っていることが分かった。一方、T-bet-/-H1Dsg3T細胞を作成し、Rag2-/-に移入したところ、皮膚炎は消失せずに、生じることがわかり、T-bet自体は皮膚炎の惹起には必須ではないことを意味する。従ってT-betをStat1-/-T細胞に強制発現させる実験系は不要であることが判明した。今後T-bet-/-H1Dsg3T細胞により誘導される皮膚炎とH1Dsg3T細胞により誘導されるIDとの違いについて詳細を詰めていく。一方、昨年度までにIL-27とTGF-βの刺激によりCD4+T細胞に代謝酵素Xが発現し、その代謝産物Yは活性化したT細胞に細胞死を誘導することを示した。今年度は代謝酵素Xの欠損マウスを導入し、接触皮膚炎モデルを作成したところ、代謝酵素X欠損マウスでは症状が増強した。代謝酵素Xが免疫抑制作用をもつ物質であり、かつT細胞に発現する新規物質であることが明らかになった。同時に、代謝酵素Xのレポーターマウスをデザインし、作成を進めている。一方、代謝酵素Xの発現に重要な因子として、RNA-seqの結果から、10個程度の転写因子の候補を絞り、レトロウイルスベクターの作成を行った。本年度は新たなヘルパーT細胞の機能の発見につながる重要なデータを得ることができた。Interface dermatitisの病態の解析については、一部、予想と異なる結果であったが、新しい発見につながる結果と考え、詳細を突き詰める糸口を得ることができた。またT細胞に発現する新たな代謝酵素Xを同定し、そのin vivoにおける役割の概略を明らかにすることができた。順調に予定は進んでおり、現在までの達成度を自己評価した。

本研究計画では申請者らか独自に開発した実験的自己免疫性皮膚炎モデル(EADモデル)を用いて、IDの病態を明らかにすることを目的としている。昨年度までに、IDの分子メカニズムの解明として、T細胞分化に重要な転写因子欠損マウスを利用し、IDにおける転写因子の重要性を検討してきた。IDを生じる実験系において、T-betを欠損すると消失すると予想された皮膚炎は消失しなかった。病理学的解析によりIDを認めない変わりに、激しい炎症細胞浸潤を呈した。従って、IDの誘導においてT-betはT細胞の重要な転写因子であり、同時にT-bet欠損によるT細胞分化の変化により、皮膚に誘導される病理学的変化が結果的に異なることが示された。現在、EADの病変部に浸潤するT細胞を単離し、その遺伝子発現プロファイルを施行しており、IDを直接誘導しうる分子の同定を試みている。一方、本研究においては、IL-27刺激によりCD4陽性T細胞が新規にコレステロール25水酸化酵素を発現することを見出している。コレステロール25-水酸化酵素はコレステロールを25-水酸化コレステロールに変換する代謝酵素であり、25-水酸化コレステロールはT細胞に細胞死を誘導し、免疫制御機能を有すると推察された。本年度はさらにコレステロール25-水酸化酵素発現細胞にCreと蛍光蛋白の融合タンパクを発現させるレポーターマウスを作成したが、蛍光シグナルが適切な条件下で確認できなかった。現在、蛍光タンパクのみを発現するマウスの作成を再度行ない、今後EADにおける詳細な解析を進めていく予定である。Interface dermatitis(ID)は扁平苔蘚、重症薬疹、GVHDや腫瘍随伴性天疱瘡など様々な皮膚疾患で共通して認められる病理組織像であるが、その分子メカニズムの詳細は不明である。本研究では遺伝子改変マウスを駆使してIDのメカニズムを解析し、その結果T細胞の転写因子であるT-bet, Stat1が重要であることを明らかにした。一方、新しい免疫学的な概念の創出を目指し、IL-27下流で特異的に働く遺伝子を抽出したところ、コレステロール代謝酵素が同定でき、その働きが免疫制御に寄与することを明らかにした。本研究成果は皮膚炎における将来の新しい治療法の開発に大きく役立つことが期待できる。マウスの交配については、本年度と来年度の研究計画が前後する部分もあったが、計画通りの実験を行うことができ、重要な分子の同定まで行えた。またT細胞における新たな代謝酵素Xの発現を同定し、in vitroにおける機能まで明らかにすることができた。Interface dermatitisの病態の解析については、当初の予測と異なった意外な結果が得られており、新たな発見を目指してさらに詳細な解析を行っていく。T細胞の新規機能に関する部分については、大きな変更をせずに、計画通りに研究を遂行する予定である。とくに、マウス交配を的確に進め、目的とする実験が遂行するように配慮する。28年度が最終年度であるため、記入しない。皮膚免疫大きな変更をせずに、計画通りに研究を遂行する予定である。効率よく物品調達を行い、無駄を可能な限り排除した結果、未使用額が生じた。
ナノ粒子析出型銅基合金の高強度・高導電化(最適加工熱処理技術の創出)

Cu-Fe-Co合金、Cu-Co-Cr合金、Cu-Ni-Si合金単結晶を用いて、時効析出するナノ粒子の結晶学および形態を調べた。Cu-Fe-Co合金においては、析出するfcc Fe-Co粒子が外部磁場によってbccへとマルテンサイト変態することを見出した。マルテンサイト変態率には、粒子の組成、冷却速度、粒子サイズ依存があることから、本合金の組織制御の自由度が大きいことがわかった。さらに、外部磁場印加が組織制御の一手法として有効な手段であることも結論できた。Cu-Co-Cr合金においては、強磁性を示すfcc Co-Cr粒子を含む合金の飽和磁化と磁気異方性定数が、Co-Cr粒子中のCr濃度に強く依存することがわかった。Cr濃度が高くなるほど飽和磁化と磁気異方性定数の絶対値はともに減少する。粒子中のCr濃度に注目し、時効温度をより高くすることが、本合金の磁気異方性定数を増加させる方法の一つとなることを見いだした。Cu-Ni-Si合金においては、析出するNi_2Si粒子と母相との結晶方位関係を明らかにするとともに、粒子がいわゆる不変線方向に成長すること、また、粒子形状はこれまで報告されていた円盤状ではなく不変線方向に伸びたものとなることを実験的に示すとともに、理論的にも説明づけた。Ni_2Si粒子を含むCu単結晶を用いた引張試験によって時効硬化曲線を得た。450°Cの時効による降伏強度が、24時間時効で得られることを明らかにした。組織観察結果に基づき、析出粒子の転位によるせん断を考慮して、時効硬化曲線に粒子形状が強く影響することを説明した。Cu-Ni-Si合金の高強度化の指針として、粒子形状をより等方的に保ち、すべり面上での有効粒子直径を減少させないことが、析出強化能を維持することにつながるという結論を得た。析出強化合金としての可能性に加えて,磁性材料としての性質を併せ持つ,Cu-Fe-Co合金とCu-Co-Cr合金において,ナノ析出粒子の相安定性および飽和磁化と磁気異方性を詳細に調べた.Cu-Fe-Co合金においては,FeとCoの含有率を変化させると,Fe-Co粒子のfcc→bccマルテンサイト変態のしやすさが大きく変化することがわかり,粒子中の組成比がFe:Co=1:1の時にもっとも変態しやすくなることを明らかにした.また,本合金においては,冷却もしくは磁場印加によって粒子に相変態を誘発させることが可能であることから,合金の塑性変形なしに粒子の結晶構造が制御できる.Cu-Co-Cr合金の飽和磁化と磁気異方性定数は,Co-Cr粒子中のCr濃度に強く依存することがわかった.Cr濃度が高くなるほど飽和磁化と磁気異方性定数の絶対値はともに減少する.また,合金の磁性は熱処理温度によっても影響を受けることがわかった.時効温度が高くなるとCo-Cr粒子中のCr濃度がCoに対して相対的に減少することにより,磁気異方性定数の絶対値が増すことがわかった.これら,Cu-Fe-Co合金とCu-Co-Cr合金の機械的性質は未だ明らかとなっておらず,今後の課題である.実用高強度Cu基合金の一つであるCu-Ni-Si合金の単結晶作製に成功した.平成16年度には,この合金単結晶を用いて種々の熱処理を行い,析出が予想されるNi_2Siナノ粒子の構造を明らかにすると共に,Cu母相との方位関係を調べる.結晶学が明らかとなった上で,析出粒子を含む合金の機械的性質を詳細に調べる.析出粒子サイズと合金の強化機構との関係を室温以下の引張試験により明らかにする予定である.本年度はCu-Ni-Si合金の多結晶および単結晶を用いて、873Kの時効によって析出する斜方晶のNi_2Si粒子の結晶学と形態を調べた。

時効時間は、実用の熱処理条件を念頭に、過時効となるよう24時間とした。時効処理を終えた試料を透過電子顕微鏡観察し、析出粒子の観察を行った。析出粒子からの制限視野回折像を解析した結果、Cu母相と析出粒子との間には、なる結晶方位関係があることがわかった。結晶の対称性から、析出粒子には6つの結晶学的に等価なバリアントが存在する。この方位関係は、過去に報告のある方位関係の一つであり、粒子と母相間のミスフィットに起因する弾性エネルギーを小さくする面同士が選択されることで説明づけられた。析出粒子の形態は特定方向に伸びた針状であることがわかった。斜方晶の底面と立方晶の{110}面との格子対応を仮定し、不変線の考えを適用して、与えられた格子対応における不変線方向を求めたところ、母相の<558>方向となった。この方向は、実験により得られた析出粒子の成長方向と良く一致し、析出粒子の成長方向が不変線条件を満たすように決定されることが結論できた。過時効の条件で析出するNi_2Si粒子が形状に異方性を持つことから、この粒子を含む合金にも粒子の形状異方性を反映した強度の異方性が発現する可能性が示唆される。粒子形状の異方性をうまく利用すれば、合金強度をより効率よく高める手法が見いだせる。最終年度々である平成17年度には、本合金の強度に対する粒子形状の影響を調べる予定である。本年度はCu-Ni-Si合金単結晶を用いて,873Kで時効した試料の組織観察及び室温における引張強度を調べた.時効によって析出する粒子は,30minから24時間の時効時間を通して,Ni_2Siであることがわかった.特に短時間時効における粒子形状は,これまでに報告のあった円盤状ではなく,不変線方向に伸びたものであることがわかった.ただし,高分解能電子顕微鏡観察の結果,粒子は(001)に扁平な形状を持つことがわかった.すなわち,粒子形状は回転楕円体が(001)面で扁平となったラス状であると結論した.時効した単結晶試料の引張試験を室温にて行い,降伏応力,引張強度,全塑性変形量を測定した.引張試験により得られた応力-ひずみ曲線において,降伏点降下現象が見られたことから,転位による析出粒子のせん断が生じており,強化機構は析出強化が支配的であることがわかった.873Kで時効した試料の最大降伏応力は,24時間時効で最大値を示すことがわかった.粒子形状を球と見なして粒子がせん断され得る最長の時効時間(最大降伏応力が得られる時間)を見積もったところ約6時間となった.実験結果との相違は以下のように説明できる.析出粒子形状と成長方向を勘案すると,粒子は短径断面で転位にせん断される確率が高くなり,その結果,析出強化に寄与する粒子の有効直径は球状粒子の場合に比べて小さくなる.したがって,不変線方向に伸びた形状の粒子を含む試料では,最大降伏応力を示す時効時間は,球状粒子の場合に比べて長時間側へ移動することになる.このことは,本合金において,析出粒子形状の伸長が析出強化の効果を減少させる因子となることを意味する.
動的スペックル照射による2次元表面粗さのインプロセス計測に関する研究

本研究では次の二つの問題点を解決し、粗さを統計量として直接測定するインプロセス計測粗さ計の開発を行った。一つは動的スペックル照射による散乱光の2次モ-メントを検出する方法を考案し、縦粗さと横粗さとを分離して測定した。他の一つは検出器としてTVカメラを用い、512×512のサンプル数を同時計測する方法を考案し、粗さのインプロセス計測を可能とした。以下結果をまとめる。1.2種類の粗さを分離する方法の基礎的研究(1)動的スペックルを粗面物体に照射したとき、回折界での散乱光の振幅分布はガウス統計に従う。このことを基に表面粗さは観測面での散乱光のスペックルサイズに依存することを解析的に求めた。(2)観測面のスペックルサイズは散乱光の積分強度の2次モ-メント測定から決定できる。実験条件を変えて2回モ-メントを測定すれば表面プロフィルの縦粗さと横粗さとを一意的に決定できる。2.インプロセス計測装置の試作(1)結像光学系でも2次モ-メント測定から粗さ計測ができる。この測定では縦粗さが1/100μm0.5μmまで測定可能であることが分かった。(2)TVカメラからのビデオ信号を高速処理し、2次モ-ロントを画像表示する装置を試作した。8ーbitのA/D変換器を使用するとすればモ-メントは2%の精度で測定され、粗さ測定に十分であることが分かった。(3)レ-ザ-光照射の条件で、散乱光の強度比のみから縦粗さを測定する装置を試作し、冷延鋼板の粗さモニタとしてインプロセス計測ができることが分かった。以下結果をまとめる。動的スペックル照射による表面粗さ計測を実現するために2つのアプロ-チを同時進行して行った。1つは光学系の適切な選択であり、2種類の粗さを分離検出するための基礎的研究である。他の1つは散乱光の強度変動を安定に高速に検出するための測定装置の試作である。1.2次モ-メントの画像計測装置の試作散乱光強度ゆらぎを高速に検出する画像処理装置を新規に製作した。サンプリング時間間隔30ms画素数512×512演算の有効桁数32ビットである。ハ-ド的構成は完成し、有効桁数24ビットまで動作が正常であることが確認できている。2.2種類の粗さを分離する方法の基礎的研究(1)動的スペックル照射によるファ-フィ-ルドでの散乱光特性を求めた。その結果、散乱効率は縦粗さ(表面プロフィルのrms値)のみに依存し、回折広がりは横粗さ(表面プロフィルの横相関長)と照射光のコヒ-レンス長とに依存する。このため粗さはスペックル径測定から得られることが分かった。(2)照射光としてレ-ザ光を一部回転するマルチモ-ド光ファイバに通せば、ほぼ並進運動するスペックルが発生し、粗さ計用の照明光として十分な性能を有することが分かった。(3)散乱光を観測する光学系として2重レンズ系を用い、瞳関数を変化させて測定すれば、表面の縦粗さと横粗さとを分離して測定できることが分かった。またこの方法では原理的に表面のrms値が0.0050.5μmまで測定可能であることも解明できた。一つは動的スペックル照射による散乱光の2次モ-メントを検出する方法を考察し、縦粗さと横粗さとを分離して測定した。

以下結果をまとめる。1.2種類の粗さを分離する方法の基礎的研究(1)動的スペックルを粗面物体に照射したとき、回折界での散乱光の振幅分布はガウス統計に従う。このことを基に表面粗さは観測面での散乱光のスペックルサイズに依存することを解析的に求めた。(2)観測面でのスペックルサイズは散乱光の積分強度の2次モ-メント測定から決定できる。実験条件を変えて2回モ-メントを測定すれば表面プロフィルの縦粗さと横粗さとを一意的に決定できる。2.インプロセス計測装置の試作(1)結像光学系でも2次モ-メント測定から粗さ計測できる。この測定では縦粗さが1/100μm0.5μmまで測定可能であることが分かった。(2)TVカメラからのビデオ信号を高速処理し、2次モ-メントを画像表示する装置を試作した。8ーbitのA/D変換器を使用するとすればモ-メントは2%の精度で測定され、粗さ測定に十分であることが分かった。(3)レ-ザ光照射の条件で、散乱光の強度比のみから縦粗さを測定する装置を試作し、冷延鋼板の粗さモニタとしてインプロセス計測ができることが分かった。
複数ユニット・グループホームにおける環境が痴呆性高齢者の行動にもたらす影響

本研究の主たる調査対象グループホームは,研究代表者が設計したもので、3ユニットと2ユニットからなる2個所の痴呆性高齢者グループホームである。どちらのグループホームも,ユニット間の関係を重視し,積極的に敷地内外の外部空間を活用できるように計画・設計した。3ユニットの方は平成12年3月に,2ユニットの方は平成14年3月に完成した。3ユニットの方は,平面的に3軒が隣り合い,冬季積雪期にも安全に行き来できるカバード・ウォークで繋がっている。ここでの行動観察調査等の結果,このカバード・ウォークが(1)ユニット間の近隣関係の形成,(2)周辺地域を含む積極的な屋外利用の推進,(3)入居者のQOLの維持・向上に大きく寄与することが明らかとなった。一方で,このカバード・ウォークの温度環境が基本的に屋外と全く変わらないため,冬季の入居者の利用が難しいことも明らかになった。そこで,後発の2ユニットでは,半屋外空間として2面をガラスで覆われた吹き抜けを用意した。この空間は,2層に重ねたグループホーム・ユニットの各玄関の外に前庭のように設けてあり,床暖房で冬季温度を15°C程度に設定してある。このためカバード・ウォークに比べ,冬季の活用が頻繁に行われていた。また,このグループホームでは,特に自ユニット内で混乱した入居者が他ユニットにお茶を飲みに行くことで安定することが日常的におきていることが確認された。これは,上記3ユニットのグループホーム同様に,ユニット内でのスモール・デメリットに対して,冬季でも安全な半屋外や隣接ユニットの時的利用(訪問)が,各入居者のQOLを良い状態に維持するのに繋がることを意味する。特に,2ユニットの方は,半屋外空間が冬季の温度環境も十分考慮しているため,近隣への散歩が難しい積雪期でも頻繁に使われている。他ユニットヘの立ち寄りや訪問も数多く観察され,擬似的な地域ケアの提供を確認できた。本研究の主たる調査対象グループホームは,研究代表者が設計したもので、3ユニットからなる痴呆性高齢者グループホームである。当該グループホームは,ユニット館の関係を重視し、積極的に敷地内外の外部空間を活用できるように計画されている。現在,当該調査対象の入居者の行動を各回48時間連続で観察し,過去の調査結果と照らし合わせながら,行動変化の各館比較や時系列比較を行うことで,効果的な複数ユニットの物理的環境のあり方と入居者のQOLの向上について検討を行っているところである。現在までの調査結果から以下のような知見が得られつつある。(1)グループホームのスモール・デメリットに対し,周辺地域を含む外部空間の積極的利用と屋外空間の自発的な利用の可能性を持たせることが入居者のQOLの維持・向上に役立つ。(2)ユニット間の近隣関係を形成できるように設計された複数ユニットグループホームは,擬似的な地域ケアを提供できる可能性がある。(3)棟間の近隣関係を拡張して地域のコミュニティーに積極的に加わること、棟間を含む地域との交流を促進することがグループホームにとって重要である。(4)立地や建築など安全で交流しやすい物理的環境は,入居者の生活に広がりをもたせる可能性を持つ。今後、グループホームは数の時代から質の時代へと転換することは間違いない。ユニット化された特養や老健などの大規模施設をはじめとして、介護サービス付の高齢者住宅等、様々な住環境との競合の時代となる。これら施設がその中で生き残るためには、住環境・介護といったハード・ソフトの両面から入居者のQOLを担保する必要がある。本年3月末には,研究代表者が設計した新たな2ユニット・グループホームが札幌市内に竣工する。これは,本研究の主たる調査対象であったグループホームと同様のコンセプトを持つが、その建築形態は大きく異なる。次年度は,これら二つの複数ユニット・グループホームの調査の比較検討を中心に行う予定である。

これは,上記3ユニットのグループホーム同様に,ユニット内でのスモール・デメリットに対して,冬季でも安全な半屋外や隣接ユニットの時的利用(訪問)が,各入居者のQOLを良い状態に維持するのに繋がることを意味する。特に,2ユニットの方は,半屋外空間が冬季の温度環境も十分考慮しているため,近隣への散歩が難しい積雪期でも頻繁に使われている。他ユニットヘの立ち寄りや訪問も数多く観察され,擬似的な地域ケアの提供を確認できた。
B細胞におけるCD10/NEP24.11の生物学的役割の解明

ヒト悪性リンパ腫細胞株17株のCD10/NEP24.11の発現についてフローサイトメトリー法,ウェスタンブロット法およRT-PCR法にて検討した結果,9株のB細胞リンパ腫株にCD10/NEP24.11のmRNAと蛋白の高発現が認められ,その酵素活性も確認された。このことはCD10/NEP24.11蛋白がBリンパ腫細胞の生物学的性状に何らかの関与をしていることが示唆される。CD10/NEP24.11蛋白の高発現にはexon 1,exon 2a,exon 2bおよびexon 3のmRHAの発現が重要であり,特にexon 2a long isoformのmRNAは蛋白発現を調整している可能性が示唆される。CD10/NEP24.11の基質であるペプチドに対するレセプターの発現をRT-PCR法およびウエスタンブロット法にてヒト悪性リンパ腫細胞株を用いて検討した結果,濾胞性リンパ腫細胞株FL-18でendothelin receptorA(ET_AR)のmRNAおよび蛋白が認められた。FL-18細胞にendothelin Iを添加して培養し,その細胞増殖を検討したが,対照群に比して明らかな有意差は認められなかった。CD10/NEP24.11陰性びまん性大細胞型リンパ腫細胞株HBL-1にCD10/NEP24.11遭伝子を導入し,安定したCD10/NEP24.11遭伝子導入細胞の樹立に成功した。この遭伝子導入細胞におけるCD10/NEP24.11のmRNA蛋白の発現はフローサイトメトリー法,ウェスタンブロット法およびRT-PCR法にて確認され,その酵素活性も証明された。CD10/NEP24.11遭伝子導入細胞は母細胞に比して細胞増殖が高い傾向が認められた。今後,このCD10/NEP24.11遭伝子導入リンパ腫細胞を用いて,正常細胞およびBリンパ腫におけるCD10/NEP24.11の生物学的役割の解明をさらに図る予定である。ヒトBリンパ腫細胞株11株(びまん性大細胞型Bリンパ腫細胞株2株;HBL-2,HBL-6,バーキットリンパ腫細胞株6株;HBL-1,HBL-4,HBL-5,HBL-8,HBL-9,HBL-10,Bリンパ芽球リンパ腫/白血病細胞株1株;HBL-3,濾胞性リンパ腫細胞株2株;Fl-18,FL-218)のCD10/NEP24.11の発現についてフローサイトメトリーおよびウエスタンブロット法にて検討した結果,ヒトBリンパ腫細胞株11株中7株(HBL-4,HBL-5,HBL-6,HBL-8,HBL-10,Fl-18,FL-218)にCD10/NEP24.11の発現が認められた。リンパ腫細胞に発現しているCD10/NEP24.11が酵素活性を有しているかどうか,CD10陽性Bリンパ腫細胞株FL-218とCD10陰性Bリンパ腫細胞株HBL-2を用いて検討した結果,CD10陽性Bリンパ腫細胞のCD10/NEP24.11は酵素活性を有していることが証明された。また,この酵素活性をin vitroの培養系で阻害しても,リンパ腫細胞の増殖能には有意のある差は見られなかった。

さらにCD10/NEP24.11のペプチド基質であるendothelinの受容体の発現をCD10陽性リンパ腫細胞株FL-218とHBL-8を用いて検討したが明らかな発現は認められなかった。2)CD10/NEP24.11陰性・ETAR陰性ヒトリンパ腫細胞株HBL-1にレトロウイルスベクターを用いてCD10/NEP24.11遺伝子導入を行った。ブラストシジン耐性細胞の選択と限界希釈法によるクローニングにてCD10/NEP24.11陽性細胞を作製することに成功した。CD10/NEP24.11の発現は免疫細胞化学染色法,フローサイトメトリー法,Western blot法およびRT-PCR法にて確認された。3)IgMを介した細胞の増殖に対するCD10/NEP24.11の関与を検討するため,CD10/NEP24.11陽性・SIgM陽性ヒトリンパ腫細胞株HBL-8に抗IgM抗体を添加し,経時に細胞を採取し,細胞増殖を検討した。phosphoramidonでCD10/NEP24.11の作用を抑制するとコントロールに比して細胞増殖が抑制されることから,CD10/NEP24.11は細胞増殖に関与している可能性が考えられた。
電気二重層斥力の性質を利用した相転移直接観察のための理論的研究

1.多価カチオンを含む電解質中のタンパク質は、電解質濃度を上げていくと一度凝集し、さらに濃度を上げるとまた溶解するリエントラントな相挙動をすることが実験で示されている。本研究ではこのメカニズムに理論的手法を用いてアプローチを行った。タンパク質中の酸性残基中の酸素イオンに注目をし、酸素イオン同士が引力パッチとなって局所的に相互作用するモデルを適用する。このモデルの有効性を示すため、酸素サイズの荷電粒子間相互作用を積分方程式理論で計算した。その結果の実効相互作用は、多価カチオンを含まない場合にはリエントラントな挙動を示さず、含む場合のみリエントラントな挙動を示唆する結果となった。また、一様電荷モデルの場合に問題となった長距離斥力は、電解質濃度を上げることで弱くなって消えていくことが示され、酸素パッチモデルが実験の良いモデルになっている有力な結果を示すことに成功した。また同時に、この酸素サイズの粒子間相互作用はシミュレーションでは計算が難しく、粒子間相互作用の粒子サイズ依存性も示すことに成功している。これらの結果を論文にまとめて投稿し、受理された。2.弱結合領域における荷電粒子間相互作用について、特にDebye-Huckel(DH)方程式の適用が適切でない領域で積分方程式理論による計算を行った。特に、DH理論ではイオン強度一定の場合にはアニオンの価数を変化させても荷電粒子間相互作用には影響しない。そこで、DH理論が適用できない弱結合領域での実効相互作用のアニオン価数依存性を調べた。その結果、イオン強度を一定にしても、実効相互作用は変化し、そのアニオン価数依存性は実験や別の理論で求められた結果と定性的に一致した。一方、カチオンの濃度を一定にしてアニオンの価数を変化させたところ、実効相互作用はほとんど変化しなかった。この結果を現在解析しながら論文にまとめている。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。電解質溶液中に沈めた荷電粒子間の相互作用について、電解質溶液の濃度変化および電解質の価数変化による相互作用への影響について積分方程式理論(HNC-OZ)を用いて計算を行った。電解質溶液中の荷電粒子間は電気二重層による実効的な相互作用が働く。電気二重層の厚みや濃度による挙動は、これまでDebye-Huckel理論を用いて説明されることが多かった。しかしこの理論では多価の電解質を含む系の相互作用をうまく説明できない。そこで本研究では積分方程式論を用い、Debye-Huckel(DH)理論を用いた結果と比較を行った。結果、カチオン濃度一定でアニオンの価数を大きくするとDH理論では価数が大きくなるほど斥力が内側で働くようになったのに対し、積分方程式理論の場合は価数による変化はあまりなかった。また、これらの実行相互作用の結果を用いてモンテカルロシミュレーションを行った。その結果、実効直径の長さの変化が二つの理論で逆の順序になった。次に、実験で観測されているタンパク質のリエントラントな挙動のメカニズムの解明を目的として、カチオンの価数を変化させた時の荷電粒子間相互作用を計算した。多価カチオンを含む電解質溶液中で濃度を上げていくと、溶質であるタンパク質は一度凝集しさらに濃度を上げると溶解するリエントラントな挙動を示す。これまで、タンパク質を一様な荷電剛体球とモデル化して計算された研究があるが、この研究では1価のカチオンしか含まない電解質の場合でもリエントラントな挙動を示した。そこで、本研究ではタンパク質中の酸性残基中の酸素に注目した。酸素が引力パッチとなって相互作用すると仮定し、酸素間の電解質溶液濃度による相互作用変化を計算した。すると、1価ではリエントラントな挙動が見られなかったが、カチオンの価数を上げていくとリエントラントな挙動を示すことがわかった。当初の計画では熱力学的摂動論および密度汎関数法による荷電粒子間の相互作用を計算するはずであったが、この手法では極めて限られたパラメーターでしか計算ができないことが分かった。この問題を解決するために新しく導入したモンテカルロシミュレーションによって理論的手法とはまた違った広い範囲の相互作用変化や結晶化への影響を発見することができた。また新潟大学の学生との共同研究により、彼が行った密度汎関数法と同等な手法である自由体積理論による結果との比較が可能となり研究に大きな進展をみることができた。昨年度に計算した内容について、発表などを通して議論を活発に行った。また結果について考察を再度行い、より理解を深めるための計算を行った。また、得られた結果についての論文投稿の準備を進めた。昨年度、電解質溶液中の荷電粒子間相互作用について、カチオンの濃度一定の条件下でアニオンの価数変化による実効相互作用を積分方程式理論によって計算を行った。また、Debye-Huckel理論でも同様の計算を行い、積分方程式理論の結果と比較した。その結果、Debye-Huckel(DH)理論では明確なアニオン価数依存性が得られたが、積分方程式理論の結果では明確な価数依存性が見られなかった。この結果を受けて本年度はイオン強度を一定にした場合の実効相互作用を各理論を用いて計算し、価数依存性を調べた。DH理論では、イオン強度一定の条件下で実効相互作用は電解質溶液の性質から影響を受けない。

しかし、DH理論の適用が妥当な範囲、つまりPoisson-Boltzmann方程式の線形価近似が妥当な範囲でない場合に実効相互作用が電解質の価数の影響を受けることが先行の理論研究および実験によって示されている。そこで本研究でもイオン強度一定の条件下で積分方程式理論を用いた計算を行うこととした。計算の結果、DH理論では価数依存性はないが、積分方程式理論ではわずかに価数依存性が見られた。これにより、本研究で用いたパラメーターの範囲(Poisson-Boltzmann方程式の線形化が妥当でない範囲)では、イオン強度一定ではなく、カチオン濃度一定にすることで実効相互作用の価数依存性が非常に小さくなることを示した。電解質溶液中の荷電粒子間の相互作用の計算については、当初は先行研究の結果に基づく予測からカチオン濃度一定の条件下のみの計算が予定されていた。ところが、その結果の考察の過程からイオン強度一定という条件での計算の必要性が生じた。その結果から、荷電粒子間の実効相互作用の電解質の価数への依存の仕方について予測できなかった振る舞い、すなわちカチオン濃度を一定にすることでアニオンの価数依存性を小さくすることが可能であることを発見できた。1.多価カチオンを含む電解質中のタンパク質は、電解質濃度を上げていくと一度凝集し、さらに濃度を上げるとまた溶解するリエントラントな相挙動をすることが実験で示されている。本研究ではこのメカニズムに理論的手法を用いてアプローチを行った。タンパク質中の酸性残基中の酸素イオンに注目をし、酸素イオン同士が引力パッチとなって局所的に相互作用するモデルを適用する。このモデルの有効性を示すため、酸素サイズの荷電粒子間相互作用を積分方程式理論で計算した。その結果の実効相互作用は、多価カチオンを含まない場合にはリエントラントな挙動を示さず、含む場合のみリエントラントな挙動を示唆する結果となった。また、一様電荷モデルの場合に問題となった長距離斥力は、電解質濃度を上げることで弱くなって消えていくことが示され、酸素パッチモデルが実験の良いモデルになっている有力な結果を示すことに成功した。また同時に、この酸素サイズの粒子間相互作用はシミュレーションでは計算が難しく、粒子間相互作用の粒子サイズ依存性も示すことに成功している。これらの結果を論文にまとめて投稿し、受理された。2.弱結合領域における荷電粒子間相互作用について、特にDebye-Huckel(DH)方程式の適用が適切でない領域で積分方程式理論による計算を行った。特に、DH理論ではイオン強度一定の場合にはアニオンの価数を変化させても荷電粒子間相互作用には影響しない。そこで、DH理論が適用できない弱結合領域での実効相互作用のアニオン価数依存性を調べた。その結果、イオン強度を一定にしても、実効相互作用は変化し、そのアニオン価数依存性は実験や別の理論で求められた結果と定性的に一致した。一方、カチオンの濃度を一定にしてアニオンの価数を変化させたところ、実効相互作用はほとんど変化しなかった。この結果を現在解析しながら論文にまとめている。今年度得られた結果について、さらなる考察が必要である。また、考察の結果必要となる計算に取り組む。現段階では、次の計算を予定している。