hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
内分泌攪乱物質の免疫攪乱誘導による免疫毒性作用

本研究では、平成13-14年度基盤研究(C)「内分泌かく乱物質の免疫毒性作用とその毒性発現機構の解明」において明らかにしたトリブチル錫(TBT)のin vitro、in vivoにおけるナイーブT細胞からのTh1分化抑制とTh2分化促進によるTh2型免疫応答の増強作用が、Th2のエフェクター機能を負に制御する分化の完了したTh1および制御性T細胞の機能低下によってさらに増幅されている可能性を検討し、あわせてTh2型免疫よって誘発・増強される気道炎症を増悪させている可能性について検討を加えた。TBTはTh1とTh2細胞に対して酸化ストレスによるアポトーシスを誘導するものの、Th2はTh1に比較してTBTによるアポトーシス誘導に抵抗性を示した。細胞内GSHは、種々の細胞のアポトーシス抵抗性に関与することから、多数のTh1クローンとTh2クローンの細胞内GSHを比較したところ、Th2クローンはTh1クローンに比較して高い細胞内GSHレベルを有していた。細胞内GSHレベルに逆相関して、TBT処理により細胞内のReactive Oxygen Species (ROS)の一つである過酸化水素(H2O2)濃度がTh1クローンで高く、Th2クローンで低かった。これらの結果から、TBT曝露によりTh2優位性が誘導された個体に於いて、Th1選択的なアポトーシス誘導によりTh2型免疫がさらに増幅される可能性が示唆された。そこで、Th2型免疫より発症・増悪されるアレルギー疾患に対するTBTによる病態増悪作用の有無を、気道過敏症マウスモデルを用いて検討した。TBT投与より気管支肺胞中のIL-5と血中のIgEの増加に伴って、気管支肺胞中の好酸球数が増加し、気道炎症の増悪作用が認められた。この結果から、TBTはTh2型免疫の増強・増幅を介してアレルギー疾患増悪に関与していることが示唆された。[目的]本研究では、平成13-14年度基盤研究(C)「内分泌かく乱物質の免疫毒性作用とその毒性発現機構の解明」において明らかにしたトリブチル錫(TBT)のin vitro、in vivoにおけるナイーブT細胞からのTh1分化抑制とTh2分化促進によるTh2型免疫応答の増強作用が、Th2のエフェクター機能を負に制御する分化の完了したTh1および制御性T細胞の機能低下によってさらに増幅されている可能性を検討し、あわせてTh2型免疫よって誘発・増強される気道炎症を増悪させている可能性について検討を加える。[現在までの研究成果]1.TBTは分化の完了したTh1とTh2細胞に対して共にアポトーシスを誘導するものの、Th2はTh1に比較してTBTによるアポトーシス誘導に抵抗性を示した。細胞内GSHレベルに逆相関して、TBT処理により細胞内のReactive Oxygen Species (ROS)の一つである過酸化水素(H202)濃度がTh1クローンで高く、Th2クローンで低かった。これらの結果から、Th2は元来GSHレベルが高いために、TBTによって誘導されたROSが分解され易く、ROSを介するアポトーシスに対して比較的抵抗性を示すことが示唆された。2.アレルギー性疾患の一つである気道過敏症に対するTBTによる病態増悪作用の有無を、気道過敏症マウスモデルを用いて検討した。この結果から、TBTはアレルギー性疾患増悪に関与していることが示唆された。

本研究では、平成13-14年度基盤研究(C)「内分泌かく乱物質の免疫毒性作用とその毒性発現機構の解明」において明らかにしたトリブチル錫(TBT)のin vitro、in vivoにおけるナイーブT細胞からのTh1分化抑制とTh2分化促進によるTh2型免疫応答の増強作用が、Th2のエフェクター機能を負に制御する分化の完了したTh1および制御性T細胞の機能低下によってさらに増幅されている可能性を検討し、あわせてTh2型免疫よって誘発・増強される気道炎症を増悪させている可能性について検討を加えた。TBTはTh1とTh2細胞に対して酸化ストレスによるアポトーシスを誘導するものの、Th2はTh1に比較してTBTによるアポトーシス誘導に抵抗性を示した。細胞内GSHは、種々の細胞のアポトーシス抵抗性に関与することから、多数のTh1クローンとTh2クローンの細胞内GSHを比較したところ、Th2クローンはTh1クローンに比較して高い細胞内GSHレベルを有していた。細胞内GSHレベルに逆相関して、TBT処理により細胞内のReactive Oxygen Species(ROS)の一つである過酸化水素(H2O2)濃度がTh1クローンで高く、Th2クローンで低かった。これらの結果から、TBT曝露によりTh2優位性が誘導された個体に於いて、Th1選択的なアポトーシス誘導によりTh2型免疫がさらに増幅される可能性が示唆された。そこで、Th2型免疫より発症・増悪されるアレルギー疾患に対するTBTによる病態増悪作用の有無を、気道過敏症マウスモデルを用いて検討した。TBT投与より気管支肺胞中のIL-5と血中のIgEの増加に伴って、気管支肺胞中の好酸球数が増加し、気道炎症の増悪作用が認められた。この結果から、TBTはTh2型免疫の増強・増幅を介してアレルギー疾患増悪に関与していることが示唆された。
流体力学に現れる偏微分方程式の漸近解析

流体力学に現れる偏微分方程式に関し、代表者は圧縮粘性流体のBurgers渦が満たすべき明示解について研究した。圧縮粘性流体のBurgers渦については数学的な先行研究が無く、順圧性の有無に注意を払いながら明示解を求めた。成果は、圧縮粘性流体のBurgers渦を研究する上で、非順圧の場合を考えるのが自然であると判明したことである。この成果を踏まえ、代表者は非順圧の圧縮粘性Navier-Stokes方程式の数学解析について研究しようと試みている。圧縮粘性流体のBurgers渦と呼ばれる渦管構造の簡単な数理モデルについて研究することは、乱流といった典型的な気象現象の数理構造を解明する上で重要である。ところが、代表者が調査した限りでは、非圧縮粘性流体におけるBurgers渦の明示解やその漸近安定性などの結果は存在するものの、圧縮粘性流体については数学的な先行研究が無かった。この状況から進展するために、非圧縮粘性流体のBurgers渦を踏まえ、代表者は圧縮粘性流体のBurgers渦が満たすべき明示解を求めた。特に、密度の明示解を求めることが最も重要になるため、流体がバロトロピックである場合とそうでない場合の双方を考えた。まず、流体がバロトロピックである場合は、圧力を密度の冪関数とし、密度を原点・質点間の距離のあるオーダーの関数によって表した。一方、流体がバロトロピックでない場合は、圧力を密度と速度によって表される運動エネルギーとし、密度を定数によって表した。このように、Burgers渦が満たすべき明示解を求めることは圧縮粘性流体のバロトロピー性の有無を決めることを意味するので、細心の注意を払いながら研究を実施した。成果は、圧縮粘性流体のBurgers渦を研究する上で、バロトロピックでない場合を考えるのが自然であると判明したことである。この成果を踏まえ、代表者はバロトロピックでない圧縮粘性Navier-Stokes方程式の数学解析について研究しようと試みている。24年度が最終年度であるため、記入しない。
ウラン・トリウムを内包したアクチノイド金属フラーレンの電子状態に関する研究

申請者はこれまでにウラン(U)、トリウム(Th)金属フラーレンの単離に成功している。これらの金属フラーレンの性質についてさらなる理解を深めるために、これら金属フラーレンの電子状態を実験的に調べることは必要不可欠である。本研究ではM殻XA:FSや共鳴光電子分光法といった放射光を用いた分光法によりUやThの金属フラーレンの電子状態について明らかにすることを目的とする。これに先立ち、本年度はウラン金属フラーレンU@_C82についてHPLC分離法による単離を行い、高エネルギー加速器研究機構(KE:K)においてU L_<III>吸収端EXAFS測定を行い、内包U原子の局所構造を調べた。EXAFS測定より得られたU@_C82の動径分布関数は2.08,3.15,4.08Å(移送シフトの補正は行っていない)に特徴的なピークを持っていることがわかった。これらのピークはFEFFによるモデルシミュレーションの結果、それぞれU原子の第1、第2、第3近接炭素原子に帰属され、最近接炭素原子数は6であることがわかった。このシミュレーション結果から明らかになったU-C距離、配位数の関係から、U原子はC82ケージのC2分子軸上に存在しており、6員環上に局在しているものと推測される。U@_C82と同じケージ構造を持ち、内包金属イオンの大きさもほぼ同程度(およそ1.16Å)であるLa@C_82では内包La原子は非局在化していることが報告されている。本研究で明らかになったU原子の局在化の原因は内殻電子数や原子質量などにより生ずると考えられる。
神経突起伸長の駆動力を生み出す先端構造の超解像ナノイメージング

多種多様な細胞で構成される脳組織中を1本の神経軸索が正確な経路を伸びることで、機能する神経回路がつくられる。軸索の先端構造である成長円錐が自律的に経路選択を行うため、成長円錐に「移動」と「ガイド分子の受容」の両方を効率的に行う仕組みが備わっていることが考えられる。これまでの研究から、成長円錐の先導端に生じるアクチン細胞骨格は細胞膜を押して前進の推進力を生じるだけでなく、形質膜からの細胞膜取込みにも関与することが分かってきた(Cell Rep, 2007)。またアクチン骨格が成長円錐表面で頻繁にフィロポディア形成・消失を繰り返すことで、水溶性のガイド分子を効率的に捉える仕組みも示唆された。成長円錐の超解像観察によって、これまで気付かなかった細胞内過程の協調で効率的な移動及びセンシングを行っていることが分かってきた。しかし、アクチン再編と形質膜取込みの仕組みを直接観察するには、超解像顕微鏡(SIM)では分解能が足りず、成功していない。最近、3D-STEDと蛍光陰影を組み合わせたSUSHI(super-resolution shadow imaging)を使って、視野内の全ての脳細胞を低ダメージ、高解像度で撮影できることが報告された(Tonnesen J et al, 2018)。SUSHI法を使えば、3次元の成長円錐の形質膜とアクチン骨格の動態をより高分解能で観察できると考え、開発者のValentin Nagerl教授との共同研究を行うことにした。2019年6月から開始する成長円錐のナノイメージング解析に向けて、本年度は実験計画の打合せ、及び予備実験を行った。2018年11月の北米神経科学会でNagerl教授に共同研究の提案を行い、翌月にはオンライン会議で具体的な研究計画の打合せを行った。2019年3月にはボルドー大学の研究室に1週間滞在し、教室員との打合せ、ライブイメージングの条件検討のため予備実験を行った。詳細な実験条件、スケジュールを決めることができたので、来年度の共同研究を効率的に実施できる体制が整った。次年度は培養神経細胞のSUSHIと細胞内構造のライブナノイメージングを実施し、脳スライスでの観察に向けて撮影条件を検討する。内定年度:2017多種多様な細胞で構成される脳組織中を1本の神経軸索が正確な経路を伸びることで、機能する神経回路がつくられる。
着床期マウス子宮内膜に分布する肥満細胞の機能に関する検討

1.ヒスタミンが着床に及ぼす影響子宮には肥満細胞が特に豊富に存在し、肥満細胞が着床に関与している可能性がある。ヒスタミンは肥満細胞が分泌する代表的な生理活性物質であり、実際子宮内膜にはヒスタミン受容体が存在する。そこでヒスタミンが着床に及ぼす影響を検討した。ICRマウスから胚盤胞を採取し、810週齢の同系偽妊娠マウスに胚と各種生理活性物質との子宮内膜内共移植を行った。生理活性物質はヒスタミン、プロスタグランジンE2、プロゲステロン、hCGについて検討したが、ヒスタミンとの共移植でDay2受卵雌の着床率が有意に改善した。マウス子宮内膜間質細胞培養系および胚培養系による検討で、ヒスタミンは脱落膜化の過程および胚発育に何等影響しなかった。一方、胚・ヒスタミン共移植後の子宮内膜には著明な間質の浮腫が認められた。以上より着床率改善の機序はヒスタミンによる脱落膜化修飾作用あるいは胚発生促進効果を介したものではなく血管透過性亢進の機序を介した局所環境の変化によるものと考えられた。マウス胚と子宮内膜間質細胞との共培養実験系を用いて胚によって子宮内膜間質細胞での発現が抑制される遺伝子群の中にBDNFが含まれることを発見したので、BDNFの子宮における発現分布を検討したところ、子宮に存在する肥満細胞と子宮内膜上皮細胞に免疫染色されるBDNF蛋白を認めた。また、妊娠脱落膜においてBDNFの発現は減弱した。不死化子宮内膜上皮細胞培養系を用いた検討では、BDNF分泌量はエストロゲン添加により亢進し、エストロゲン・プロゲストーゲン添加により抑制された。これらのことから、BDNFが着床現象において何らかの役割を果たしていることが示唆され、さらに検討を進めている。
空間反転対称性の無い超伝導における磁場誘起新秩序相の解明

(1)空間反転対称性の無い超伝導体においてトポロジカル相の実現が可能であることを理論的に示した。s+p波対状態において、p波対相関がs波対相関に比べて優勢である場合には、渦糸にマヨラナフェルミオン状態が現れ、また、系の境界にギャップレスのエッジ状態が現れることを示した。これらの結果は、この系が非自明なトポロジカル数で特徴づけられるトポロジカル相であることを意味している。実際、この系のChern数、Z2トポロジカル数を計算することによって、トポロジカル相が実現していることを示した。また、エッジ状態による無散逸伝導の可能性についても研究を行った。マヨラナ・フェルミオン・モードを有する渦糸は非アーベル統計と呼ばれる新しいタイプの量子統計に従うことが理論的に指摘されている。我々の系においてマヨラナ・モードを含む渦糸が非アーベル統計を示す条件についても調べ、現実的な条件下で可能であることを示した。(2)空間反転対称性の破れに起因するクーパー対のパリティ混合の機構を解明するため、微視的なモデル計算を行った。モデルとしてはp波対状態を実現する超伝導体Sr2RuO4のモデルにRashba型のスピン相互作用を付与した系を考えた。これはSr2RuO4の(001)界面における対状態を記述するモデルを考えることができる。微視的計算によって、この系ではd+p波対が実現し、スピン軌道相互作用がフェルミエネルギーに比べて非常に小さい現実的な場合であっても、スピン1重項対とスピン3重項対の強いパリティ混合が起こることが示された。パリティ混合したクーパー対の構造は引力の微視的な機構に強く依存することが明らかになった。(1)空間反転対称性の破れた超伝導体Y2C3は最近、良質な試料が作成され空間反転対称性のない超伝導体の中では最も高い転移温度を有する。それとともにこの系では空間反転対称性の破れが比較的小さく、超伝導ギャップのエネルギースケールとスピン軌道相互作用のエネルギースケールが拮抗する可能性があり、それによる新しい物性の発現が理論的に期待される。このような観点から、我々は空間反転対称性の破れが小さい超伝導体の電磁気的性質について理論研究を行ってきた。その結果、等方的なs波超伝導体であってもゼーマン磁場と異方的なスピン軌道相互作用が絡み合うことによって、準粒子のエネルギーギャップが異方的になることが見いだされた。また、このような効果が磁場中の比熱等の実験で観測可能な物理量にいかなる影響を及ぼすかを詳細に調べ、実験で検証可能な幾つかの理論的予言を行った。(2)空間反転対称性の破れた超伝導体CePt3Siでは、最近、良質単結晶の作成が進歩し、新たな実験データが蓄積されつつある。それによるとこの系の単結晶では一般的に、空間反転対称性の破れの向きが逆方向の双晶ドメインが形成されている可能性が高いことが示唆されている。このようなドメインが存在すると超伝導物性に著しい影響を及ぼすと考えられる。このような観点から我々は、ドメイン間のジョセフソン接合を考慮したモデルにもとづく超伝導状態の計算を行った。その結果、ドメイン上では、零エネルギー束縛状態が形成され、さらにドメイン上では通常の超伝導体のように磁束量子が整数でなく、任意の端数の値を取りえる特異な渦糸状態が実現されることが明らかになった。双晶界面における端数渦糸の存在は、磁束のダイナミックスに著しい影響を及ぼす。flux creepの観測等によって、この特異な渦糸状態が観測されることが議論された。
非小細胞肺癌に対する特異的免疫療法の基礎的研究

1.NSCLC患者におけるXAGE-1b抗原に対する液性免疫応答と予後228例のNSCLC患者血清中のXAGE-1b抗体価をELISA法にて検出した。ヒト胎児腎細胞株293TにXAGE-1b遺伝子を導入することによって発現したXAGE-lb蛋白を抗原として用いた。XAGE-1b抗体が陽性の症例は28例(12.2%)であった。XAGE-1bに対する免疫応答とNSCLC患者生存率との関連について検討した。初回治療を全身化学療法で行った遠隔転移を有する患者63例を対象とした。XAGE-lb抗体陽性群(n=9)の生存率は陰性群(n=54)の生存率に比べて有意(p=0.0294)に予後が良好であった。多変量解析の結果においても,XAGE-1bは独立した予後因子(p=0.036)であった。2.NSCLC組織におけるXAGE-1bの発現3.NSCLC患者におけるXAGE-1b抗原に対する細胞性免疫応答XAGE-1b抗体が陽性のcStage Ia腺癌手術症例の検体を解析に使用した。末梢血単核球より分離したCD8陽性細胞をXAGE-1bオーバーラップペプチドにて刺激し,特異的T細胞の誘導を試みた。抗原提示細胞はフィトヘマグルチニン(PHA)で刺激した自己のCD4陽性細胞を使用した。3回刺激後の細胞には,XAGE-1bに特異的なCTLが誘導されていることがIFN-γELISPOT法にて確認された。エピートプの解析の結果,XAGE11-35の領域にCTLエピトープが存在することが明らかになった。限界希釈法にてXAGE-1bペプチドに特異的なT細胞クローンを樹立した。1.非小細胞肺癌(NSCLC)患者の自己腫瘍抗原に対する免疫応答の解析NSCLC患者におけるXAGE-1bに対する細胞性免疫反応を検討した。XAGE-1bに対する抗体反応が陽性の患者末梢血を解析に使用した。末梢血単核球より分離したCD8T細胞をXAGE-1bオーバーラップペプチドをパルスした抗原提示細胞で感作後,IFNγELISPOT法にてXAGE-1b特異的T細胞を検出した。3回刺激後の患者CD8T細胞はXAGE-1bオーバーラップペプチドに特異的に反応した。今後,XAGE-1bに対する抗体反応が陰性の患者での同様の検討を予定している。2)血清中の抗XAGE-1b抗体価の評価NSCLC患者におけるXAGE-1bに対する液性免疫反応を検討した。患者保存血清を用いて固相化XAGE-1b抗原に対する反応をELASA法にて測定した。検討した228例のうち28例(12%)がXAGE-1b抗体陽性であった。他の腫瘍抗原と比較して高頻度に免疫反応が起きていることが確認された。現在,液性免疫反応の有無と患者予後との関連について統計解析中である。3)NSCLC組織におけるXAGE-1bの発現手術摘出された癌組織よりmRNAを抽出し,RT-PCR法でXAGE-1b mRNAの発現を調べた。検討した8例中4例の癌組織でXAGE-1bの発現を認めた。この陽性症例4例のうち、2例でXAGE-1bに対する抗体反応を認めた。2.動物培養細胞を宿主とした腫瘍抗原組換え蛋白の発現と精製大腸菌で産生した組換え蛋白と293T細胞で発現したXAGE-1b蛋白に対するNSCLC患者血清および健常人血清の反応を検討した。大腸菌由来の組換え蛋白を用いた測定ではバックグラウウンドの上昇があり、偽陽性が多い結果となった。
eラーニングと協同学習を効果的に利用して反転授業を促す教育改革の研究

本研究の目的は、eラーニングと協同学習を利用した反転授業等を効果的に実施して、今社会が求めている大学教育における主体的な学習環境を整えることである。知識獲得は主に自主学習で行い、大学の授業では主に考える、聞く、話す、まとめる機会を多く演出する。これは、文部科学省や経済産業省が望んでいる、問題発見・解決できる人材育成の大学教育環境の構築への挑戦でもある。本研究では、大学教育において反転授業等を実現するために、授業前に自主学習できるeラーニング教材を揃え、大学授業においてはICTも活用した協同学習等により学び合う授業を実施できる教員のための研修プログラム及び形成的評価システムを究明する。本研究は、eラーニング(ICT活用教育)と協同学習(アクティブ・ラーニング)を効果的に利用して、大学教育で求められている主体的な学習環境、すなわち反転授業を実現することを目指している。知識獲得は主に自学自習で行い、大学の授業では主体的に「考える」「聞く」「話す」「まとめる」機会を多く演出する。本年度は、大学教育において反転授業を実現するための方法と反転授業に有効な教材の確認を行った。大学教育の教養教育講義において、自大学で独自に開発しているネット授業コンテンツを活用して講義前に学習させ、教室の対面授業においては協同学習により学び合う授業を実施して、教育専門の教員でなくても、教授支援システムがあれば、効果的な反転授業が実施できることが分った。また、教養教育におけるPBL/TBLでも利用できるケースメソッド教材の作成方法を開発した。さらに、英語などの基礎科目においても、授業前に自学自習できるeラーニング教材を揃え、学生に基礎学力を向上させる試みを行った。本研究は、eラーニング(ICT活用教育)と協同学習(アクティブ・ラーニング)を効果的に利用して、大学教育で求められている主体的な学修環境、すなわち反転授業を実現することを目指している。英語や数学等の基礎科目のプレイスメントテスト及び到達度テストをWeb上でも行えるように整備し、さらにプレイスメントテストや到達度テストの結果に応じて自学学修できる環境を整備した。前年度に引き続き、佐賀大学内に設置したサーバを使って、クラウド・コンピューティング環境を構築し、地域の学校や他大学等の教育現場の教員らが容易にLMSを活用できる環境をつくった。ICT活用支援マニュアルを整備して、教員レベルでクラウド・コンピューティング環境上のLMSを使用し、コース設定やコンテンツ選択を行い、教育現場でICTが授業に有効に活用できるかどうかを検証した。教養教育におけるPBL/TBLでも利用できるケースメソッド教材の作成方法を開発した。電子黒板やタブレット端末を整備して、効果的なアクティブ・ラーニングを究明した。協同学習などの学び合う授業を実施するための教授支援サイトを構築した。また、ケースメソッドの利用したアクティブ・ラーニングを促す防災教育の事例著書を出版した。本研究は、eラーニングと協同学習を効果的に利用して、大学教育で求められている主体的な学修環境、すなわち反転授業を実現することを目指している。これまで、LMSを活用した協同学習の試行を重ね、大学教育において反転授業を実現するための方法と有効な教材の確認を行ってきた。カリスマ教員でないと難しかった協同学習が、LMSを利用すると誰でも実践できることを明らかにしてきた。ICT活用教育においては、授業で利用できるeラーニング教材の有無も関係してくるので、実例モデルとして、教員に新しい教授法を啓発するためのケースメソッドの事例、及び新しい教授法を示すDVDやeラーニング等を用意した。ケースメソッドの事例集として東日本大震災地の語り部らのインタビューで構成した防災教育の教材(映像版ケース)を作成した。またインタビュー等を書き起こして、文章版ケースとしてまとめ出版した。電子黒板やタブレット端末を用いた効果的なアクティブ・ラーニングを究明した。英語や数学等の基礎科目のプレイスメントテストや到達度テストの結果に応じて自主学修できるeラーニング教材も整備した。プレイスメントテスト及び到達度テストはWeb上で授業時間外に受けることができるようにして、より多くの学生が受けられる環境を構築した。佐賀大学内に設置したサーバを使って、クラウド・コンピューティング環境を構築し、地域の学校や他大学等の教育現場の教員らが容易にLMSを活用できる環境をつくった。充分な社会人基礎力を備えないまま卒業してしまわないように、自主学修できるeラーニングシステムで、大学組織として責任持って学修させる仕組をつくった。教員レベルでクラウド・コンピューティング環境上のLMSを使用し、コース設定やコンテンツ選択を行い、教育現場でICTが授業に有効に活用できる環境を検証し、結果をフィードバックして、環境を改善できるようにした。本研究では、大学教育において反転授業を実現するために、(1)授業前に自学学習できるeラーニング教材を揃え、(2)大学授業において、ICTも活用した協同学習により学び合う授業を実施するための教員のための教授支援システム、及び(3)学士力を形成的に評価できるシステムを構築することである。具体的には、次のようなことを実施してきた。

佐賀大学内に設置したサーバを使って、クラウド・コンピューティング環境を構築し、地域の学校や他大学等の教育現場の教員らが容易にLMSを活用できる環境をつくった。ICT活用支援マニュアルを整備して、教員レベルでクラウド・コンピューティング環境上のLMSを使用し、コース設定やコンテンツ選択を行い、教育現場でICTが授業に有効に活用できるかどうかを検証した。教養教育におけるPBL/TBLでも利用できるケースメソッド教材の作成方法を開発した。電子黒板やタブレット端末を整備して、効果的なアクティブ・ラーニングの方法を究明した。協同学習などの学び合う授業を実施するための教授支援サイトを構築した。また、ケースメソッドの利用したアクティブ・ラーニングを促す防災教育の事例著書や創造的表現力を重視したアクティブ・ラーニングの実践例などを出版してきた。本研究は、eラーニングと協同学習を効果的に利用して、大学教育で求められている主体的な学修環境、すなわち反転授業を実現することを目指している。これまで、LMSを活用した協同学習の試行を重ね、大学教育において反転授業を実現するための方法と有効な教材の確認を行ってきた。カリスマ教員でないと難しかった協同学習が、LMSを利用すると誰でも実践できることを明らかにしてきた。ICT活用教育においては、授業で利用できるeラーニング教材の有無も関係してくるので、実例モデルとして、教員に新しい教授法を啓発するためのケースメソッドの事例、及び新しい教授法を示すDVDやeラーニング等を用意した。ケースメソッドの事例集として東日本大震災地の語り部らのインタビューで構成した防災教育の教材(映像版ケース)を作成した。またインタビュー等を書き起こして、文章版ケースとしてまとめ出版した。創造的表現力を重視したアクティブ・ラーニングの実践例なども出版した。英語や数学等の基礎科目のプレイスメントテストや到達度テストの結果に応じて自主学修できるeラーニング教材も整備した。プレイスメントテスト及び到達度テストはWeb上で授業時間外に受けることができるようにして、より多くの学生が受けられる環境を構築した。ICT活用教育を推進するために、教員らが著しい負担を伴わないようにして、共同で考えさせる教材を作成することを目的として、教員(共同研究者ら)が地域創成型ICT活用教材を制作することを試みた。教員はメンターとしてその教材をどのように活用するかを考えながら、素材を作るために、地域住民にインタビューし、そのインタビューを元に情報を集めた。この教材作成と配信のメンター業務と育成についての「メンター育成教本」となる本を出版する準備を進めた。
確率変数やファジィランダム変数を含む多目的計画問題に対する対話型ファジィ最適化

不確実なデータや情報に基づく現実の意思決定に対するこれまでのアプローチは,確率計画法とファジィ計画法に代表されてきており,不確実性を全く異なる観点から取り扱ってきているのが現状である.本研究では,不確実性の下での現実の意思決定状況のモデリングによる確率変数やファジィランダム変数を含むファジィ多目的計画問題の定式化を進め,これまでの確率計画法を,確率変数やファジィランダム変数を含む状況下へ拡張するとともに,ファジィ計画法の望ましい特徴を取り入れたソフト最適化の概念に基づく対話型ファジィ多目的計画法の開発を試みた.より具体的には,多目的確率線形計画問題に対する期待値最小化モデル,分散最小化モデル,確率最大化モデルおよび満足基準最適化モデルに基づく対話型ファジィ満足化手法を提案するとともに,確率変数係数を含む多目的線形計画問題に対する確率最大化モデルに基づく対話形ファジィ満足化手法をも提案し,数値例によりその有効性を示した.また,連続変数のみならず離散変数のファジィ多目的離散最適化問題にも対処し得るような対話型ファジィ多目的最適化手法を開発するために,一般の0-1計画問題や整数計画問題に対して,実用時間内で精度の高い近似解を求めることが可能となり得る進化的メタヒューリスティクスの概念に基づく,数多くの重構造文字列遺伝的アルゴリズムやタブー探索法の提案を試みた、さらに,確率変数を考慮した確率計画問題の定式化とファジィ情報を考慮したファジィ計画問題の定式化に基づいて,これまで個別に考察されてきた確率的不確実性とファジィ論的曖昧性を同時に考慮して,ファジィランダム変数を含む連続変数の多目的線形計画問題のみならず離散変数の多目的0-1計画問題や多目的整数計画問題としての定式化をも試みた.このように定式化されたさまざまな問題に対して,可能性測度や必然性測度の観点から,意思決定者のファジィ目標を考慮した対話型意思決定手法を提案した.さらに提案した対話型意思決定手法に基づいて,C言語によるソフトウェアを作成するとともに,数多くの数値例によりその有効性を示した.不確実なデータや情報に基づく現実の意思決定状況における最適化は,これまで個別に提案されている確率計画法とファジィ計画法に代表されるように,不確実性を全く異なる観点から取り扱ってきている.このような状況の下で,本研究では,不確実性の下での現実の意思決定状況のモデリングによる確率変数やファジィランダム変数を含むファジィ多目的計画問題の定式化を進め,これまでの確率計画法を,確率変数やファジィランダム変数を含む状況下へ拡張するとともに,ファジィ計画法の望ましい特徴を取り入れたソフト最適化の概念に基づく対話型ファジィ多目的計画法の開発を試みた.より具体的には,多目的確率線形計画問題に対する期待値最小化モデルや分散最小化モデルに基づく対話型ファジィ満足化手法を提案するとともに,確率変数係数を含む多目的線形計画問題に対する確率最大化モデルに基づく対話形ファジィ満足化手法をも提案し,比較的小規模の数値例によりその有効性を示した.また,今後,連続変数のみならず離散変数のファジィ多目的離散最適化問題にも対処し得るような対話型ファジィ多目的最適化手法を開発するために,制約式の係数がすべて非負かつ不等号の向きが一定であるようなナップサック型の0-1計画問題に対してこれまで申請者が提案してきた2重構造文字列遺伝的アルゴリズムを,制約式の係数に負の数が含まれたり,不等号の向きが一定でないようなより一般の0-1計画問題に対しても適用が可能となるような拡張を試みた.さらに,確率変数を考慮した確率計画問題の定式化とファジィ情報を考慮したファジィ計画問題の定式化に基づいて,これまで個別に考察されてきた確率的不確実性とファジィ論的曖昧性を同時に考慮したファジィランダム変数を含む新たな多目的線形計画問題や多目的0-1計画問題の定式化を進め,意思決定者のファジィ目標を考慮した対話型意思決定手法を提案した.さらに提案した対話型意思決定手法に基づいて,C言語によるソフトウェアを作成するとともに,小規模から中規模までの数多くの数値例によりその有効性を示した.不確実なデータや情報に基づく現実の意思決定に対するこれまでのアプローチは,確率計画法とファジィ計画法に代表されてきており,不確実性を全く異なる観点から取り扱ってきているのが現状である.このような状況の下で,本研究では,不確実性の下での現実の意思決定状況のモデリングによる確率変数やファジィランダム変数を含むファジィ多目的計画問題の定式化を進め,これまでの確率計画法を,確率変数やファジィランダム変数を含む状況下へ拡張するとともに,ファジィ計画法の望ましい特徴を取り入れたソフト最適化の概念に基づく対話型ファジィ多目的計画法の開発を試みた.より具体的には,多目的確率線形計画問題に対する期待値最小化モデル,分散最小化モデル,確率最大化モデルおよび満足基準最適化モデルに基づく対話型ファジィ満足化手法を提案するとともに,確率変数係数を含む多目的線形計画問題に対する確率最大化モデルに基づく対話形ファジィ満足化手法をも提案し,比較的小規模の数値例によりその有効性を示した.また,今後,連続変数のみならず離散変数のファジィ多目的離散最適化問題にも対処し得るような対話型ファジィ多目的最適化手法を開発するために,制約式の係数がすべて非負かつ不等号の向きが一定であるようなナップサック型の整数計画問題に対してこれまで申請者が提案してきた2重構造文字列

遺伝的アルゴリズムを,制約式の係数に負の数が含まれたり,不等号の向きが一定でないようなより一般の整数計画問題に対しても適用が可能となるような拡張を試みた.さらに,確率変数を考慮した確率計画問題の定式化とファジィ情報を考慮したファジィ計画問題の定式化に基づいて,可能性測度や必然性測度の観点から,これまで個別に考察されてきた確率的不確実性とファジィ論的曖昧性を同時に考慮したファジィランダム変数を含む新たな多目的線形計画問題や多目的整数計画問題の定式化を進め,意思決定者のファジィ目標を考慮した対話型意思決定手法を提案した.さらに提案した対話型意思決定手法に基づいて,C言語によるソフトウェアを作成するとともに,小規模から中規模までの数多くの数値例によりその有効性を示した.不確実なデータや情報に基づく現実の意思決定に対するこれまでのアプローチは,確率計画法とファジィ計画法に代表されてきており,不確実性を全く異なる観点から取り扱ってきているのが現状である.本研究では,不確実性の下での現実の意思決定状況のモデリングによる確率変数やファジィランダム変数を含むファジィ多目的計画問題の定式化を進め,これまでの確率計画法を,確率変数やファジィランダム変数を含む状況下へ拡張するとともに,ファジィ計画法の望ましい特徴を取り入れたソフト最適化の概念に基づく対話型ファジィ多目的計画法の開発を試みた.より具体的には,多目的確率線形計画問題に対する期待値最小化モデル,分散最小化モデル,確率最大化モデルおよび満足基準最適化モデルに基づく対話型ファジィ満足化手法を提案するとともに,確率変数係数を含む多目的線形計画問題に対する確率最大化モデルに基づく対話形ファジィ満足化手法をも提案し,数値例によりその有効性を示した.また,連続変数のみならず離散変数のファジィ多目的離散最適化問題にも対処し得るような対話型ファジィ多目的最適化手法を開発するために,一般の0-1計画問題や整数計画問題に対して,実用時間内で精度の高い近似解を求めることが可能となり得る進化的メタヒューリスティクスの概念に基づく,数多くの重構造文字列遺伝的アルゴリズムやタブー探索法の提案を試みた、さらに,確率変数を考慮した確率計画問題の定式化とファジィ情報を考慮したファジィ計画問題の定式化に基づいて,これまで個別に考察されてきた確率的不確実性とファジィ論的曖昧性を同時に考慮して,ファジィランダム変数を含む連続変数の多目的線形計画問題のみならず離散変数の多目的0-1計画問題や多目的整数計画問題としての定式化をも試みた.このように定式化されたさまざまな問題に対して,可能性測度や必然性測度の観点から,意思決定者のファジィ目標を考慮した対話型意思決定手法を提案した.さらに提案した対話型意思決定手法に基づいて,C言語によるソフトウェアを作成するとともに,数多くの数値例によりその有効性を示した.
品質最適化のための実験計画法

本研究班は、実験計画法の構成から推論、データ解析に至るまでの広範な分野に対して以下のような組織的検討を進めた。鷲尾は、田口のパラメータ設計で用いられている直積実験をレゾリューション4の割り付けを利用すれば、一つの直交表実験で代替できる可能性を示唆した。渋谷は、神戸商科大学の高橋と共同で、金属疲労実験の背後にある確率論的機構を洞察しビクセル変換を伴う極値理論を展開した。篠崎は、直交表実験で懸案となっている誤差分散の推定量のプーリングによる改善問題に、部分積分を利用した接近を試み、幾つかの一様な改善法を示した。柴田は、S言語を用いれば実験計画法に付随する統計的モデルを統一的に記述でき、妥当な分析が行えることを示唆した。竹内(寿)は多元配置データ及び直交表実験データをノンパラメトリックに推論すると検定統計量間に強い相関が発生し、解釈には注意が必要となることを示した。椿は、誤差因子を変量と見なした場合のSN比解析に対する統計モデル及び推定量を提案し、マンデルの交互作用解析をSN比解析でも適用できることを示唆した。飯田は、多くの誤差因子割り付けに有用なL12過飽和直交表実験の最適構成を開発し、従来の方法との比較を行った。竹内(秀)は、多入出力計測システムの校正実験から入力の予測量を改善することを検討し、このような計測システムのSN比の定義を提案した。これらの成果の一部は、応用統計シンポジウム、統計学会などで公表されている。また、本年3月に行った研究会で外部の識者のコメントを頂戴し、それを受けて殆どの成果は本年7月に行われる国際会議Statistics in Industry ,Science and Technologyに採択後発表の予定である。
常温セラミックス膜形成技術を応用した耐磨耗性優れる硬質レジン歯冠修復に関する研究

硬質レジンの表面にセラミックスをコーティングすることで、硬質レジン前装冠と陶材焼付け鋳造冠の欠点を補い、両方の特質を生かした修復物が提供可能となることが予想される。これまでの研究の結果、コーティングされたセラミックスは、膜面に平行な外力にはよく耐えられることはわかっていたが、膜面に垂直な外力には弱いのではないかという懸念があった。そこで本研究では、新しく開発されたエアロゾルデポジション法(AD法)を用いて硬質レジン表面に室温でセラミックスコーティングを行い、これによってどの程度耐磨耗性が改善されるのか調べることを目的とした。円板状試験片(直径:10mm、厚さ:3.0mmを光・加熱重合型のエステニア(クラレメディカル)を用いて作製し、その平坦な面にAD法を用いてアルミナを約10μmコーティングした。また、コーティングをせず、シリコンカーバイド紙で研削した円板状試験片をコントロールとして使用した。磨耗試験には、咀嚼時の咬頭の臼磨運動によってできる対合歯の局所的な磨耗を再現するアラバマ大学型磨耗試験機を用いた。先端が球状のスタイラスを磨耗試験機に取り付け、100,000回の臼磨運動を行った後、試料表面を超深度形状測定顕微鏡や走査型電子顕微鏡を用いて観察した。その結果、磨耗の最大深さはADコーティングした場合は63.9(12.1)μm、ADコーティングしなかった場合は60.9(11.0)μmであり、両者に有意差は認められなかった。また磨耗痕の辺縁は、ADコーティングした試料では、セラミックス膜が一部割れたような、角張った辺縁形態であったが、ADコーティングしなかった場合は、スタイラスの断面とほぼ同じ円形であった。結論として、対合歯咬頭の臼磨運動に対する硬質レジンの磨耗は、ADコーティングの有無にはあまり影響されないことが示唆された。硬質レジン前装冠は天然歯や陶材焼付鋳造冠に比べて、前装表面が咀嚼や歯磨きによって磨耗し、艶がなくなり、歯垢や汚れが付き易いといった欠点がある。硬質レジンの表面に常温でセラミックス製膜が行えれば、硬質レジン前装冠と陶材焼付鋳造冠の欠点を補い、両方の特質をいかした修復物が提供可能となることが予想される。そこで本研究では、エアロゾルデポジション法(ADコーティング)を用いて硬質レジン表面に常温でセラミックス製膜を行い、これによって歯ブラシに対する耐磨耗性が改善されることを証明することを目的とした。円板状試験片(直径:10mm、厚さ:3.0mm)を光・加熱重合型の硬質レジン(エステニア、クラレメディカル)を用いて作製し、円板の平面にアルミナを常温でコーティングした。ADコーティングをせず、600番のシリコンカーバイド紙で研削した円板状試験片をコントロールとして使用した。歯ブラシ磨耗試験機を用いて試験片に100,000回繰り返し磨耗を行った。表面粗さ測定機を用いて磨耗後の表面をミクロン単位で測定し、平均表面粗さ(Ra)と最大表面粗さ(Rmax)を求めた。6個の測定値から平均値と標準偏差を求め、有意水準5%で分散分析と多重比較を行った。走査型電子顕微鏡観察の結果、硬化した硬質レジン上に厚さ5μmのアルミナ膜が形成されていること、またこれは肉眼的に透明であることが確認された。磨耗試験前の表面粗さは、ADコーティングした場合Ra=0.21(0.01)、Rmax=2.39(0.40)、ADコーティングしなかった場合Ra=0.20(0.02)、Rmax=2.20(0.27)であり、ADコーティングの有無による有意差は認められなかった。磨耗試験後は、ADコーティングした試料の表面粗さRa=0.09(0.01)、Rmax=1.15(0.22)はADコーティングしなかった試料の表面粗さRa=0.40(0.04)、Rmax=2.37(0.41)に比べて有意に小さかった。以上の結果から、硬質レジンの歯ブラシ磨耗に対する耐久性は常温セラミックスコーティングによって改善されることが示された。

先端が球状のスタイラスを磨耗試験機に取り付け、100,000回の臼磨運動を行った後、試料表面を超深度形状測定顕微鏡や走査型電子顕微鏡を用いて観察した。その結果、磨耗の最大深さはADコーティングした場合は63.9(12.1)μm、ADコーティングしなかった場合は60.9(11.0)μmであり、両者に有意差は認められなかった。また磨耗痕の辺縁は、ADコーティングした試料では、セラミックス膜が一部割れたような、角張った辺縁形態であったが、ADコーティングしなかった場合は、スタイラスの断面とほぼ同じ円形であった。結論として、対合歯咬頭の臼磨運動に対する硬質レジンの磨耗は、ADコーティングの有無にはあまり影響されないことが示唆された。
腺房中心細胞と腺房細胞の膵内分泌細胞への分化初期過程の解析-膵幹細胞移植に向けて

我々は膵移植治療に向けて、β細胞への分化過程を明らかにし、膵内分泌細胞の幹細胞を特定し、移植することを目的としている。そのため、ラット90%膵切除モデルを用いて、(1)細胞種別の増殖動態を観察し(Arc Histo Cyto 62、337-346、1999)(2)膵発生と膵管結紮性膵炎を作製しPGP9.5(protein gene product 9.5)が内分泌細胞のprogenitorcellのマーカーであることを見出した(Endocrine J 49(1),61-74,2002)。我々は90%膵切除後24時間内の内分泌細胞の動態に着目した。PGP9.5は内分泌細胞を標識するが腺房細胞は標識しないことが知られている。術後超早期に導管系細胞に内分泌ホルモン陽性細胞やPGP9.5陽性細胞が出現し、また腺房細胞にもインスリンとアミラーゼ顆粒が混在する細胞が出現することから、progenitor cellを標識するマーカーであるPGP9.5を併用して、(1)これらの細胞がprogenitor cellであり、(2)これらの細胞をなんらかの形で移植に応用できないか、(3)移植定着や膵内外分泌細胞の増殖因子を追求することが目的であった。その結果、蛍光抗体法で、抗インスリン抗体と抗アミラーゼ抗体との2重染色を行ったが2重染色される細胞は極めて稀であった。つまり、腺房細胞が優位にβ細胞、あるいはラ氏島に分化増殖している可能性は極めて低いと考えられた。術後超早期に出現する導管系細胞(腺房中心細胞、介在部、小葉間導管)は[PGP9.5(+)・内分泌ホルモン(-)またはPP(+)]、術後2-3日に出現する[PGP(+)・インスリン(+)]細胞が出現する。[PGP(+)・内分泌ホルモン(-)またはPP(+)]は膵内分泌細胞の前駆細胞である可能性が示唆され、内分泌ホルモン(-)あるいはPP陽性細胞から内分泌ホルモン(+)(β細胞)になる移行期を各種方法により観察を行った。しかし、[PGP(+)・内分泌ホルモン(-)またはPP(+)]細胞検出も極めて困難であった。しかし、[PGP(+)・PP(+)]がβ細胞の前駆細胞の可能性が示唆された。また、この研究から、膵内分泌細胞は術後2日以降から腺房中心細胞とラ氏島のグルカンゴン陽性細胞からインスリン陽性細胞へと分化増殖することが確認され、導管系細胞の中でも腺房中心細胞が膵幹細胞に最も近い細胞あるという結果を得た。(Arch.Histol.Cytol66、163-174,2003)移植法については腎被膜下、経門脈、後腹膜下に移植する方法がある。我々は切除膵の導管系細胞を腎被膜に移植し、目視的には腎被膜下が最善の方法であることがとらえられている。しかし、明らかな血糖を低下させるという結果はまだ、得られていない。増殖因子については十二指腸から分泌されるCCKをブロックしたところ、膵増生が抑えられたことから、膵増生にはCCKが関与することが明らかとなった。(Acta Histo Cyto 37(1)31-38,2004)導管系細胞の移植は内外でも定着している報告が多数あるが、そのメカニズムと定着させる環境因子はいまだ明らかになっておらず、引き続き検討を継続している。

しかし、[PGP(+)・内分泌ホルモン(-)またはPP(+)]細胞検出も極めて困難であった。しかし、[PGP(+)・PP(+)]がβ細胞の前駆細胞の可能性が示唆された。また、この研究から、膵内分泌細胞は術後2日以降から腺房中心細胞とラ氏島のグルカンゴン陽性細胞からインスリン陽性細胞へと分化増殖することが確認され、導管系細胞の中でも腺房中心細胞が膵幹細胞に最も近い細胞あるという結果を得た。(Arch.Histol.Cytol66、163-174,2003)移植法については腎被膜下、経門脈、後腹膜下に移植する方法がある。我々は切除膵の導管系細胞を腎被膜に移植し、目視的には腎被膜下が最善の方法であることがとらえられている。しかし、明らかな血糖を低下させるという結果はまだ、得られていない。増殖因子については十二指腸から分泌されるCCKをブロックしたところ、膵増生が抑えられたことから、膵増生にはCCKが関与することが明らかとなった。(Acta Histo Cyto 37(1)31-38,2004)導管系細胞の移植は内外でも定着している報告が多数あるが、そのメカニズムと定着させる環境因子はいまだ明らかになっておらず、引き続き検討を継続している。我々は膵移植治療に向けて、β細胞への分化過程を明らかにし、膵内分泌細胞の幹細胞を特定することを目的としている。そのため、ラット90%膵切除モデルを用いて、(1)分裂期のS期の細胞を標識するBrdU(Bromodeoxyuridine)で細胞増殖の動態を経時的かつ細胞種別に観察してきた。(Arc Histo Cyto 62、337-346、1999)この実験系列において、(2)膵内分泌細胞の再生過程を観察し、また(3)神経マーカーであるPGP9.5(protein gene product 9.5)が膵発生および膵管結紮後膵炎の再生過程において、内分泌細胞のprogenitor cellのマーカーであることを見出した。(E J 49(1),61-74,2002)今回は(1)の観察中、術後2日以降の観察では、内分泌細胞の増殖は腺房中心細胞からグルカンゴン陽性細胞の増殖と、ランゲルハンス島のグルカゴン細胞からインスリン細胞への分化増殖が確認されました。((2)Arch.Histol.Cytol 66、163-174,2003)また、(1)より、90%膵切除後、十二指腸を被うように膵増生が起ることことから、十二指腸からの何らかの因子が膵再生に影響しているものと推察し、CCKの拮抗剤を経口投与させたところ、膵増生がおさえられたことが判明しました。これにより、膵再生にはCCKが関与することが示唆されました。(論文投稿中)。さらに、我々は術後24時間内の腺房中心細胞と腺房細胞にも着目し、内分泌細胞の初期マーカーであるPGP9.5とPDX-1と内分泌ホルモンPP(Pancreatic polypeptide)と外分泌ホルモンであるアミラーゼを用いて、これらの陽性細胞が、内分泌細胞の前駆細胞である可能性の有無について免疫電顕を検討中です。我々の目的は膵移植治療に向けて、β細胞への分化過程を明らかにし、膵内分泌細胞の幹細胞を特定することである。そのため、ラット90%膵切除モデルを用いて、(1)細胞種別の増殖動態を観察し(Arc Histo Cyto 62、337-346、1999)
分裂酵母の組換え修復機構を形成する遺伝子ネットワークの解析

本研究は,分裂酵母における組換え修復にかかわる遺伝子を総括的に同定し,この修復システムの全体像を解明することを目的としている.今年度は以下の研究実績をあげた.Rhp51依存的な組換え修復経路には,2つの平行な副経路(Rhp55/57経路とSfr1/Swi5経路)が存在することを明らかにした.Sfr1タンパク質は,Rhp51タンパク質及びSwi5複合体を形成し,DNA損傷で誘導されるRhp51のfocus形成に関与すること明らかにした.また,生化学的な解析から,Sfr1/Swi5は,安定なタンパク質複合体を形成し,Rhp51による試験管内組換え反応を促進することを明らかにした.その他の遺伝学的解析もふまえて,Sfr1/Swi5は,Rhp51のメディエーターであると結論された.Rhp55/57経路とSfr1/Swi5経路の機能的差異を調べる目的で,HOエンドヌクレアーゼで1ヶ所DNA二重鎖切断を誘導できるミニ染色体を有する分裂酵母株を作成して,このDNA二重鎖切断の修復産物をモニターする系を構築した.現在,このシステムを用いて解析しているところである.一方,組換え修復遺伝を同定する目的でrad2合成致死変異株のスクリーニングを行っていたが,新たな遺伝子を同定してnip1と命名して,分子遺伝学的な解析した.その結果,Nip1タンパク質は,組換え初期過程の二重鎖切断末端に作用するMRNタンパク質複合体と相互作用し,この複合体の活性を制御している因子であることが示唆された.本研究は,分裂酵母における組換え修復にかかわる遺伝子を総括的に同定し,この修復システムの全体像を解明することを目的としている.今年度は以下の研究実績をあげた.Rhp51依存的な組換え修復経路には,2つの平行な副経路(Rhp55/57経路とSfr1/Swi5経路)が存在することを明らかにした.Sfr1タンパク質は,Rhp51タンパク質及びSwi5複合体を形成し,DNA損傷で誘導されるRhp51のfocus形成に関与すること明らかにした.また,生化学的な解析から,Sfr1/Swi5は,安定なタンパク質複合体を形成し,Rhp51による試験管内組換え反応を促進することを明らかにした.その他の遺伝学的解析もふまえて,Sfr1/Swi5は,Rhp51のメディエーターであると結論された.Rhp55/57経路とSfr1/Swi5経路の機能的差異を調べる目的で,HOエンドヌクレアーゼで1ヶ所DNA二重鎖切断を誘導できるミニ染色体を有する分裂酵母株を作成して,このDNA二重鎖切断の修復産物をモニターする系を構築した.現在,このシステムを用いて解析しているところである.一方,組換え修復遺伝を同定する目的でrad2合成致死変異株のスクリーニングを行っていたが,新たな遺伝子を同定してnip1と命名して,分子遺伝学的な解析した.その結果,Nip1タンパク質は,組換え初期過程の二重鎖切断末端に作用するMRNタンパク質複合体と相互作用し,この複合体の活性を制御している因子であることが示唆された.
配位子クリップ法による金クラスターの形状転換とその光応答

本研究では、有機配位子で保護された金サブナノクラスターの有機配位子部位に着目し、配位子環境の制御から誘起される金骨格の幾何・電子構造の変化を調査した。まず、前年度に引き続き錯形成サイトを持つ様々な有機配位子の合成を行い、有機配位金サブナノクラスターへの導入を試みた。様々な金属イオン添加を行った結果、ユニークな構造を持つ金クラスター集積体を得ることに成功した。また、アルキル鎖で架橋されたジホスフィンが配位した金6量体クラスターが知られてきた中で、新たに芳香環で架橋されたジホスフィンが配位した金6量体クラスターを合成し、その構造や光学特性を調べた。核磁気共鳴測定では金骨格に近接する架橋ベンゼン環のプロトンが極めて低磁場に観測され、紫外可視吸収スペクトル測定ではアルキル鎖架橋型に比べて極大吸収波長に大きなレッドシフトが見られた。さらに単結晶X線構造解析により架橋ベンゼン環の水素原子が金骨格に近接していることが判明したことから、配位子の架橋フェニレンと金骨格との間にAuーH水素結合型相互作用が働くことを見い出した。こうした相互作用はフェニレン架橋型クラスターの高い化学的安定性に寄与していると考えられる。配位子修飾により金骨格近傍に導入したπ共役系分子が金骨格と電子的な相互作用を示したことから、配位子内の有機リンカーの性質が有機配位金サブナノクラスターの幾何・電子構造に大きな影響を与えることがわかった。今年度の研究結果を通じて本研究のコンセプトである『コアの形状転換による光応答』の理解が深まりつつある。リンカー部位をはじめとする配位子修飾から金クラスターの配位子環境へのアプローチを行うことで本研究のさらなる展開が期待され、研究はおおむね順調に進展しているといえる。今年度に得られた知見である『配位子環境が及ぼす金コアの幾何・電子構造への影響』をもとに、さらなる配位子修飾と金クラスター合成を行う。そして、合成物に対して光吸収・発光スペクトル測定などを行いそれらの光化学特性を明らかにする。さらに、理論計算による電子構造解析を行ってクラスター構造と特性の相関を明らかにするとともに、配位子・クラスター合成の最適化から金クラスターライブラリーの充実を図る。本研究ではまず、サブナノメートルサイズの金コア(構成核数10個程度)を錯形成サイトを導入した有機配位子で保護することから、有機配位金サブナノクラスターの合成を行う。そして、外部ゲストとして金属イオンを添加することで溶液中での金コアの形状転換を誘起させ、吸収スペクトル測定や発光スペクトル測定から光応答特性の評価を行って、現象のダイナミクスの理解・解明を目指す。これを実現するためにまず、錯形成サイトを導入した有機配位子の合成を行った。そして、前駆体の金サブナノクラスターを用いた配位子交換法によって合成した有機配位子を金コア上へと導入し、単離した金クラスターの溶液に対して様々な金属イオンを添加して光化学的な変化を分光器でモニターしていくスクリーニング実験を実施した。その結果、一部の金クラスターにおいて、金属イオンの添加に応答して光吸収・発光スペクトルの明確な変化が観測された。こうした光応答は当初から意図していたものであり、今後さらなる基礎的性質の評価を行っていく。また、こうした実験を通じて、有機配位子における錯形成サイトの配置や金コア上の有機配位子の表面被覆の程度など、錯形成サイトを持つ有機配位金サブナノクラスターの合成に関する設計指針がより洗練されてきた。そこで、新たに配位子・クラスター合成の最適化を図っていくことで、本研究のコンセプトの『コアの形状転換による光応答』に関する理解を深めていく。初年度の研究内容として当初予定していた錯形成サイトを導入した有機配位子で保護された金クラスターの合成および金属イオンのスクリーニングによる光応答に関する基礎的知見の獲得に成功しているため、研究はおおむね順調に進展していると考えられる。