hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
下咽頭がん術後の摂食・嚥下障害のアセスメントに関するアルゴリズムの開発

また、看護チームとして複数の看護師がケアを提供するため、当該領域の経験が浅い看護師であっても、術後の摂食嚥下機能をアセスメントできるツールが求められる。本研究は、そのツールとして下咽頭がんの術式から摂食嚥下障害の状況を特定するまでのアセスメントのプロセスを可視化するアルゴリズムを開発することを目的とした。平成24年度は、頭頸部外科関連の書籍・文献等を精選して下咽頭がんの術式から摂食嚥下障害の状況をナビゲートするアルゴリズム案を作成した。研究参加の同意の得られた頭頸部外科領域の臨床経験を有する摂食・嚥下障害看護認定看護師24名に対し郵送法にてその内容妥当性の評価を依頼した。その結果をもとにアルゴリズム案を修正し、確定した。平成25年度以降は確定したアルゴリズム案の臨床での実施可能性を検証する予定であったが、前回の研究課題である「中咽頭がん術後の摂食嚥下障害のアセスメントに関するアルゴリズムの開発」が未公刊のため、実施を予定していた施設の倫理審査委員会の承認を得ることができなかった。当該論文は平成27年4月に公刊されたため、本研究計画は、研究実施予定施設の倫理審査委員会の承認を得た後再開する予定である。頭頸部がん術後の摂食嚥下障害に関するアセスメント平成25年度に、愛知県がんセンター中央病院において、修正したアルゴリズム案の臨床での実施可能性について検証する予定であったが、前回の研究課題「中咽頭がん術後の摂食・嚥下障害のアセスメントに関するアルゴリズムの開発」の公刊が未だ行えていないことを理由に、当該病院での倫理審査で承認されなかった。そのため、まず、前回の研究課題の論文投稿を行い、改めて本研究計画を当該病院の倫理審査委員会に提出することとした。アルゴリズム案を作成し、その内容妥当性の評価を研究参加者に郵送法を用いて依頼している。5月中に研究参加者の評価をもとにアルゴリズム案を修正してアルゴリズムを完成させ、その実施可能性を、7月から12月まで愛知県がんセンター中央病院において検証する予定である。データ収集と並行して分析を行う予定であり、平成25年度内に研究の成果をまとめることは十分可能である。712月:研究協力者の認定看護師が所属する愛知県がんセンター中央病院の倫理審査委員会において研究計画の承認を得た後、臨床経験2年以上有し且つ頭頸部外科領域臨床経験1年以上有する看護師1520名、及び下咽頭がん術後714日目の患者10名程度に研究参加を依頼し、アルゴリズムの実施可能性を検証する。データ収集と並行して分析も適宜行う予定である。また、データ数の不足が予想される場合は、国立がん研究センターでの検証を予定している。13月:研究成果のまとめ56月:文書で研究参加の依頼を行い、同意の得られた研究参加者に開発したアルゴリズムの内容妥当性の評価を郵送法を用いて依頼する。回収された回答済みのアルゴリズム案をもとに、質的内容分析の技法を用いてアルゴリズム案を修正し、アルゴリズムを完成させる。アルゴリズム完成までの研究成果を第19回日本摂食・嚥下リハビリテーション学会学術大会(開催地岡山県倉敷市・平成25年9月22日、23日)で発表する予定である。712月:研究協力者の認定看護師が所属する愛知県がんセンター中央病院の倫理審査委員会において研究計画の承認を得た後、臨床経験2年以上有し且つ頭頸部外科領域臨床経験1年以上を有する臨床看護師1520名、及び下咽頭がん術後714日目の患者10名程度に研究参加を依頼し、アルゴリズムの実施可能性を検証する。13月:研究の成果のまとめ
各種麻酔剤の呼吸メカニクスに及ぼす影響-生体工学的アプローチと数学的モデリング手法による-

本研究では麻酔剤の呼吸メカニクスにおよぼす効果のみならず、麻酔・手術手技にともなう呼吸メカニクスの特徴のいくつかについても研究した。研究手技の特徴は課題名の副題にあるように生体工学的・数学的手法を呼吸生理学に応用したことである。それらは肺胞カプセル法による肺胞内圧の直接測定,およびrandom-noise forced oscillation法による呼吸インピーダンスの測定と数理モデルによる呼吸メカニクスの解釈である。肺胞カプセル法の適用は動物実験に限られるが,肺胞内圧を直接測定できるため肺実質の機械的特性を直接分析でき,肺を気道系と肺実質系とに直接分析できる。呼吸インピーダンスの測定は測定するのが気道開口部圧と気流量だけなので臨床にも使用できる。また適当な呼吸系の数理モデルをそれに当てはめることにより,間接ではあるが気道系と肺実質系を分離したり,不均等換気を分析できるという意義がある。イヌにおいて肺胞カプセル法と呼吸インピーダンス測定を行った研究では1.ハロセンは正常肺においても気道拡張作用を有するが肺実質への影響は微にとどまるところが,喘息モデルへの作用と異なる。2.気管支喘息誘発時には肺抵抗・肺エラスタンス,不均等換気のいずれも増加するが,吸入麻酔薬はまず不均等換気を改善し,その後に肺抵抗が低下させ、効果に位相差があることが明らかにされた。ヒトにおいて呼吸インピーダンス測定と数理モデルあてはめにより呼吸メカニクスを検討した研究では3.下肢貯血量の増減による静脈環流量変動の肺メカニクスへの影響として気道抵抗は5-10%変化させることがわかった。4.体位の呼吸メカニクスへの影響としては、肺抵抗は坐位が一番小さく,仰臥位で最大となり,側臥位,腹臥位はその中間に位置する。その変化は肺実質抵抗ではなく気道抵抗の変化による。肺弾性と胸壁メカニクスへの体位の影響は見られなかった。本年(平成7年)度はイヌを用いての基礎実験から開始した。開胸・気管切開した雑種成犬を用い、測定項目は気道流量、気道内圧、および肺カプセル法による肺胞内圧である。肺というシステムを気道系と肺実質とに機械的に分離するために肺胞内圧の測定は不可欠である。イヌを比較的新しい吸入麻酔剤であるイソフルレン、セボフルレンで麻酔しその前後でランダムノイズフォーストオシレーション法により肺の機械的インピーダンスを測定した。測定は既有の測定装置および新たに購入したパーソナルコンピューターと増幅器付きロ-パスフイルターを用いておこなった。その結果、イソフルレン、セボフルレンともに正常肺においては、肺実質系でなく軽度であるが気道を弛緩拡張させ気道抵抗を低下させることがわかった。ついで典型的病的肺としての気管支喘息モデルをメタコリンの静脈内投与で作成しイソフルレン、セボフルレンの効果を検討した。機械的人工呼吸中の上述測定項目を用いて、一呼吸ごとの肺抵抗、肺エラスタンスを算出した。また2カ所の局所肺胞内圧をプロットしてできる閉ループの面積を不均等換気の半定量的な指標としてメタコリンによって引き起こされた肺抵抗・肺エラスタンスの上昇と不均一換気の増加を、イソフルレン、セボフルレンがどのように改善するかを一呼吸ごとの変化をみることで経時的・定量的に観察した。両麻酔剤ともに肺抵抗・肺エラスタンスを低下させ、不均一換気を減少させる。しかしその程度は均等ではなく、肺抵抗・肺エラスタンスに変化がみられる前に、ループ面積の減少つまり不均一換気の改善をはじめることが示唆された。

これらは新知見であり、不均一換気は慢性閉塞性肺疾患患者に特徴的であり、来年度は臨床麻酔において両吸入麻酔剤が閉塞性肺疾患患者においても同様の効果を及ぼしうるかいなかを検討したい。本年度(平成8年度)ヒトにおける臨床研究を行った。Random-noise forced oscillation法による呼吸インピーダンスの測定を測定し、昨年度の研究結果でえられた呼吸系の数理モデルをそれに当てはめることにより,間接に気道系と肺実質系を分離して呼吸系メカニクスを測定した。1.小児における呼吸系メカニクスの特殊性を3か月から6才までの乳幼児を対象として検討した。気道抵抗は3ケ月から1才にかけ急速に減少しその後は徐々に漸減した。肺弾性は気道抵抗ほどではないがやはり成長に従い指数関数状に減少した。つまり乳幼であるほど肺は硬く,1才まで成長に従い急速に柔らかくなりその後は徐々に成人の肺の機械的特性に漸近するといえる。また肺実質の特性の指標である。肺実質粘性と弾性との比は年少ほど小さく成長につれて徐々に成人の値に近づいた。これは肺実質組織学的構造の成熟度によると思われた。2.下肢貯血の増減による静脈還流量の変化の呼吸メカニクスへの影響を麻酔中の成人を対象として調べた。この程度の静脈還流変動の肺メカニクスへの影響は大きくはないが、静脈還流の増加により気道抵抗は5-10%増加した。もともと気道抵抗が高く,呼吸筋予備力の少ない人では静脈還流の増加する様な処置(体位)は自発呼吸下の麻酔では問題になるかもしれない。3.覚醒中の健康成人9人を対象とし体位の呼吸メカニクスへの影響研究した。体位の影響はそれほど大きいものではない。肺抵抗は坐位が一番小さく,仰臥位で最大となり,側臥位,腹臥位はその中間に位置する。その変化は肺実質抵抗ではなく気道抵抗の変化による。肺弾性と胸壁メカニクスへの体位の影響は見られなかった。臨床において仰臥位では気道抵抗の増加による呼吸仕事量の増加が考えられ,呼吸筋易疲労性の患者にとって不利な体位となる可能性がある。
微生物による作物依存型一酸化二窒素発生スポット形成メカニズムの解明

温室効果ガスである一酸化二窒素(N2O)は葉菜類の作物体やその残さからも発生するが、詳細は不明である。そこで作物体に存在する脱窒菌群集からのN2O発生メカニズムを解明することを目的とした。まず新たにガスサンプリング器具を考案し、それを用いてキャベツ畑で残さ(葉)から生じるN2Oを測定し、葉の表面ではスポット的にN2Oが発生していることを明らかにした。そこで葉表面のうちN2Oが盛んに発生している部位を特定し、そこから実際に脱窒菌を多数分離することに成功した。一般に、温室効果ガス一酸化二窒素(N2O)の主要な発生源は土壌中の脱窒菌などの微生物だといわれている。しかし葉菜類の作物体やその残さからも発生する。例えばキャベツ畑では収穫前後に多量のN2Oが発生するが、このN2Oがキャベツ自体から発生していることを突き止めた。しかし植物常在菌の生態は不明で、残さからのN2O発生がどのような窒素代謝に起因しているのか分かっていない。そこで本研究では作物体(キャベツ)に存在する脱窒菌群集からのN2O発生メカニズムを解明することを目的とした。昨年度は、キャベツ残さでN2Oが発生するホットスポットを特定した。またそこから細菌画分を回収する方法を確立した。今年度(最終年度)はこれを用いて作物体から脱窒菌を分離した。具体的にはキャベツ栽培圃場を再現したモデル系を実験室で組み、N2Oの発生をモニタリングした。N2O発生がピークを迎えた時点で葉を回収し、昨年度考案した非破壊的にN2Oガスをサンプリングする器具を使って、葉表面の部位ごとにN2O発生量を測定した。N2O発生量が最も高かった部位から、昨年度確立した細菌画分法で微生物細胞を回収した。回収した細胞画分について様々な条件で培養を行い脱窒活性を測定した。スクリーニングを繰り返し、最終的に活性の高い菌株を約60株得た。分離株を細菌の分類指標である16S rRNA遺伝子に基づいて分類したところ、5つの属に分かれた。また分離株の脱窒活性はたとえ同じ属であっても菌株によって異なった。研究期間を通じて、本研究では作物体からのN2O発生スポットを特定し、そこに存在する脱窒菌を分離することに成功した。そこで本研究では作物体(キャベツ)に存在する脱窒菌群集からのN2O発生メカニズムを解明することを目的に、本年度は作物体でのN2O発生スポットを特定し、そこで機能する脱窒菌を分離してそれらの代謝に関する特徴を明らかにすることとした。本研究では、キャベツ残さでN2Oが発生するホットスポットを特定することが最重要である。そこで、1枚の葉での場所による発生量の違いを調べるため、試料を非破壊的に、直径5cmの葉表面から発生するN2Oを採取する器具を考案した。培養実験を行った結果、培養5日後に葉の一部が腐敗し始め、同時にN2Oが発生し始めた。そこでこの器具を用いて調べたところ、同じ葉でも健全部分より腐敗部分で高いN2O発生が認められた。以上から、葉の腐敗部分がN2O発生スポットであることが示唆された。つぎに圃場でキャベツを栽培し収穫後の残さのN2O発生部位を特定することにした。残さ(腐敗葉)からN2Oが発生することを従来法で確かめ、考案した器具を使ってさらに詳しく調べた。その結果、1枚の葉の表面でも場所によりN2Oの発生量は異なった。またその量は葉の変色具合や部位(先端・根元など)とは無関係であった。一方、腐敗葉で機能する脱窒菌を分離する方法を確立する必要がある。これまでに植物体から細菌画分を回収するために、密度勾配遠心分離法が有効であることが示されている。そこでこの方法を応用し、腐敗葉から細菌画分を回収する方法を確立した。本研究では、まず作物残さでのN2O発生部位(ホットスポット)を特定することを目的とした。そのために、圃場で作物体を非破壊的に扱いながら、直径5cmという狭い範囲の葉表面で発生するN2Oを採取する器具を考案した。これを用いることで1枚の葉表面で場所の違いによるN2O発生状況を詳しく調べることが可能となった。そしてその結果、作物残さからのN2O発生ポテンシャルは多様であることを示した。

特に腐敗部分が高いN2O発生ポテンシャルを持つことを本研究で初めて明らかにした。一方N2O発生スポットに含まれる特徴的な有機酸と無機態窒素および微量元素を定量・定性的に評価するための分析方法を検討した。有機酸の分析にはキャピラリー電気泳動が適していることが分かったため、分析のための環境整備を行った。以上から当初の目的を達成したと考える。またN2O発生スポットの表面と内部に存在する脱窒菌を分離するための方法を確立した。植物体から微生物を効率よく分離するためには、植物組織を除く必要がある。これまでに、密度勾配遠心分離法を用いて植物体から微生物のみを回収する方法が示されている。そこでこの方法を応用し、腐敗葉から植物常在菌を生きたまま回収する方法を確立した。また脱窒菌を単細胞分離するための装置を整備した。さらに25年度の計画である、葉からのRNA抽出法および次世代シーケンス解析手法についても手法を構築した。以上から、当初の目的を達成したと考える。24年度は、残さでのN2O発生スポットを特定した。またキャベツの成分分析法と脱窒菌の分離方法を確立した。25年度は特定したホットスポットから脱窒菌を単細胞分離する。またホットスポットで葉に特徴的な成分を調べ、それらの成分が脱窒菌の活性にどのように影響するか明らかにする。脱窒とN2Oの発生には酸素が強く影響することから、これについても検討を行う。一方で、N2O発生に関わる微生物の群集構造を明らかにするため、N2O発生スポットからrRNAを抽出し、16SrRNA遺伝子を次世代シーケンサーで解析する。またmRNAを抽出し、同様に発現している脱窒遺伝子を調べる。これらの情報からホットスポットで機能する微生物の群集構造と発現する脱窒遺伝子を明らかにする。得られた遺伝子情報を、分離株の遺伝子情報、脱窒とN2O発生に与える酸素濃度の影響に関するデータ、キャベツの成分分析結果と照合して、N2Oが発生している時の脱窒代謝経路を決定する。脱窒菌群集からN2Oが発生するときの基質と酸素の条件を決定する。上記で得たRNA情報の中にある遺伝子を持つ分離株はN2O発生の鍵を握る重要菌株である。そこでこれらを混合培養し、N2O発生スポットでの脱窒菌群集を再現する。重要菌株の中に葉の表面と内部から分離した菌株がいずれも含まれる場合は、それらを隔離するため、細胞同士を半透膜で仕切って培養できる二槽式透析培養器を使う。キャベツに含まれる有機酸・無機態窒素濃度と酸素濃度を変えて培養を行い、N2Oが発生するときのこれらの環境条件を明らかにする。設備備品等:酸素測定用マイクロセンサーは有効期間が短く経時測定を行うためには数本必要であるため予算を計上した。消耗品等:微生物培養および一般的な遺伝子解析のための試薬類、ガラス器具、プラスチック製品が必要である。特に次世代シーケンサーを用いた解析に必要な試薬と二槽式透析培養器は高価であることからそのための予算を計上した。旅費等:研究成果を国内外の学会で発表するための旅費、および外国語論文校閲と論文投稿料ならびに論文別刷に必要な経費を計上した。
WWWにおける話題の分岐収束過程の抽出と可視化に関する研究

これまで注目していなかった話題について新たに興味を持った場合,どのような経緯をたどったのかを知りたくなることも多い.本研究は,常に新規の情報が提供されるWWWサイトのニュース記事を収集し,それを話題ごとに自動分類できる方法を提案した.このとき,日々少しずつ変化していく話題の遷移を自動的に追跡するだけでなく,以前は複数の話題として語られていた内容が統一的な問題として語られる場合や,逆にひとつの小さな話題がいくつもの大きな話題に分かれた場合の認識も可能である.最後に,これらの話題の遷移を時系列で表示する可視化法を提案した.これまで注目していなかった話題について新たに興味を持った場合,どのような経緯をたどったのかを知りたくなることも多い.本研究は,常に新規の情報が提供されるWWWサイトのニュース記事を収集し,それを話題ごとに自動分類できる方法を提案した.このとき,日々少しずつ変化していく話題の遷移を自動的に追跡するだけでなく,以前は複数の話題として語られていた内容が統一的な問題として語られる場合や,逆にひとつの小さな話題がいくつもの大きな話題に分かれた場合の認識も可能である.最後に,これらの話題の遷移を時系列で表示する可視化法を提案した.本課題研究は,WWWの広がりとともにオンラインニュースに代表されるようなその時々の出来事が記されたWeb文書が大量に公開されている中で,長期的な視点で話題を眺めたときの話題に含まれる内容の変化や話題の分岐や収束があった場合でも追跡な可能な技術の確立と,一連の話題のつながりを可視化するシステムの実現を目的とする.この目的を達成するため,今年度はとくに,安定的に話題を提供しているオンラインニュースの記事に注目し,ニュースにおける話題提示の性質の分析によるニュース記事群の話題に関する関係性のモデル化と,それをもとにした話題ごとの分類を目指したニュース記事群のクラスタリング手法の検討を行った.話題を継続的に追跡するには,あらかじめニュース記事群を固定することができず,新規ニュース記事の話題への対応付けを逐次的に行う必要がある.そこで,ニュース記事は日ごとなどの一定期間を単位として話題の内容が変化することに着目し,それぞれの期間ごとの話題の発見と隣接する期間の話題間の関係を考慮した話題の遷移モデルを構築した.この話題遷移モデルは,ある話題において初期から終了までに語られる内容が変化した場合でも追跡でき,話題がいくつもの話題に発展する分岐状態やいくつかの話題がひとつの話題として認識されるようになる収束をモデルの中で表現できるため,分岐と収束を識別して追跡できる.このモデルにもとづいてニュース記事群を話題ごとに分割する手法を提案した.最後に,構築したモデルの有効性を確認するため提案した分割手法を用いた話題追跡システムを開発し,オンラインニュース記事を利用して検証したところ,ニュース記事群における話題の独立度合いと記事数の影響を受けるものの,話題を追跡できたことを確認した.ある話題に関して調べるとき,その話題に途中から興味を持った者にとって,大きな事件の全体像を掴むことは難しく,事件の初期から注目している者にとっても,後から系統的に思い起こすのが困難である.そこで本研究課題では,話題の時間的な変化に留意して話題の分岐と収束が計算可能なWeb文書群における話題の遷移モデルの構築と,それを用いた話題の遷移の可視化法の開発を行った.平成19年度に構築したモデルは,ニュース記事をクラスタリングしてそのクラスタを話題と扱っていたが,記事群によってはクラスタの粒度が極端に細かくなることがあった.そこで20年度では,クラスタリングのアルゴリズムを改良し,記事が追加されるたびに最適なクラスタを選択するとともに,再クラスタリングを行うことで適切なクラスタを生成する手法を考案し実現した.これにより,より多くの記事群に対して話題の分岐や収束を表現できた.この再クラスタリング法は,併合と分割の対象となるクラスタが新規の記事の周辺だけに限定されるため,極端なクラスタ内の記事の変化が起きず時系列で追跡するのに適している.ニュース記事は多次元のベクトル空間に存在するため,利用者が閲覧可能になるため2次元平面への射影が必要である.さらに,時間を追って話題を追いかけられるようにするためには,クラスタの時間変化が表現される必要がある.そこで,一定期間に区切ったクラスタリングの結果をもとに,隣接する期間の間に分割・併合されたクラスタ同士を接続することで可視化法を開発して提案した.この可視化法により,話題の分岐と収束を表現できて話題の追跡が容易になった.
立体映像における人の空間認識特性と空間認識精度に関する研究

1.大型の複合画像立体ビデオディスプレイシステムを開発した.この装置により,従来より広画角・高解像度の立体映像提示か可能になった.人の視覚は、約180度の広い視野の情報を受け入れ、また、高解像度の視野の中心部でパタン認識を行っている。本研究で開発した広画角・中心部高精細立体画像提示装置により、ビデオカメラの映像を通しての空間認識においても、これまでの装置よりも高精度、かつ高能率に行ない得ると考えられる.2.当研究室所有のシースルー型ヘッドマウンテッド型立体映像装置を用いて,人工現実感空間と現実空間における観察者の眼球の輻輳点の違いと、奥行き方向の知覚距離について調べた.その結果,現実空間および人工現実感空間における輻輳点位置に差はないことが明らかになった.また,観察者の見えの位置に関しては,主観的な見えの位置が人工現実感空間と現実空間とでは異なることが明らかになった.人工現実感空間と現実空間において,輻輳点に差が認められないにも関わらず,見えの位置が異なる原因として,輻輳から得られる情報以外に物体の明るさ,質感等の奥行き手掛かりがより強く奥行き感に影響していることが考えられる.1.大型の複合画像立体ビデオディスプレイシステムを開発した.この装置により,従来より広画角・高解像度の立体映像提示か可能になった.人の視覚は、約180度の広い視野の情報を受け入れ、また、高解像度の視野の中心部でパタン認識を行っている。本研究で開発した広画角・中心部高精細立体画像提示装置により、ビデオカメラの映像を通しての空間認識においても、これまでの装置よりも高精度、かつ高能率に行ない得ると考えられる.2.当研究室所有のシースルー型ヘッドマウンテッド型立体映像装置を用いて,人工現実感空間と現実空間における観察者の眼球の輻輳点の違いと、奥行き方向の知覚距離について調べた.その結果,現実空間および人工現実感空間における輻輳点位置に差はないことが明らかになった.また,観察者の見えの位置に関しては,主観的な見えの位置が人工現実感空間と現実空間とでは異なることが明らかになった.人工現実感空間と現実空間において,輻輳点に差が認められないにも関わらず,見えの位置が異なる原因として,輻輳から得られる情報以外に物体の明るさ,質感等の奥行き手掛かりがより強く奥行き感に影響していることが考えられる.今年度の研究実績は以下の通りである。1.大型の複合画像立体ビデオディスプレイシステムを開発した.この装置により,従来より広画角・高解像度の立体映像提示が可能になった.人の視覚は、約180度の広い視野の情報を受け入れ、また、高解像度の視野の中心部でパタン認識を行っている。本研究で開発した広画角・中心部高精細立体画像提示装置により、ビデオカメラの映像を通しての空間認識においても、これまでの装置よりも高精度、かつ高能率に行ない得ると考えられる.2.当研究室所有のシースルー型ヘッドマウンテッド型立体映像装置を用いて,人工現実感空間と現実空間における観察者の眼球の輻輳点の違いと,奥行き方向の知覚距離について調べた.その結果,現実空間および人工現実感空間における輻輳点位置に差はないことが明らかになった.また,観察者の見えの位置に関しては,主観的な見えの位置が人工現実感空間と現実空間とでは異なることが明らかになった.人工現実感空間と現実空間において,輻輳点に差が認められないにも関わらず,見えの位置が異なる原因として,輻輳から得られる情報以外に物体の明るさ,質感等の奥行き手掛かりがより強く奥行き感に影響していることが考えられる.今後,これらの奥行き手掛かりに関して,さらに研究を進めていく必要があると思われる.また,複合現実感環境を構築するような場合,計算上の物体位置に対して,観察者の知覚距離特性に基づいた補正方法についても今後の検討事項とした.今年度の研究実績は以下の通りである。1.本研究で開発した大型の広画角・中心部高精細立体画像提示装置(大型の複合画像立体ビデオディスプレイシステム)を使用して、その評価実験を行った。その結果、これまでの装置よりも高精度、かつ高能率に行ない得ると考えられる.2.シースルー型立体ビデオシステムを用いて,人工現実感空間と現実空間における観察者の眼球の輻輳点の違いを調べた.その結果,現実空間および人工現実感空間のいずれにおいても、単に視対象を注視した場合の非効き目の視線方向は効き目に比べ注視点からのずれが大きい。ただし,奥行き情報の必要な作業を行わせた場合には、効き目、非効き目の視線方向は、ほぼ同等に、単に注視する場合に比較し、さらにずれが小さくなった。奥行き方向の正確な人視が必要ない場合は、効き目の視線のみが正確に視対象の方向に向いており、効き目の網膜増を主に人の脳は処理しているように思われる。3.シースルー型立体ビデオシステムを用いて,人工現実感空間と現実空間における奥行き方向の知覚距離について実験的に調べた。その結果、現実空間の物体位置、大きさの理論的な数値に基づく人工現実感空間における見えの位置、大きさは、現実空間におけ縷々物体の見え方とは異なっていることが明らかとなった。また、左右眼それぞれで見て、現実物体と人工現実感空間での物体の見えの大きさを調整すると、奥行き方向位置は同じとなることが明らかになった。

これにより、現実空間と人工現実感空間における物体の重ね合わせが可能となる。直視では見えない現実空間における物体に人工現実感空間における像を重ね合わせることにより、直視では見ることの出来ない対象に関しても、正確な作業が可能となると言える。本研究の成果は、手術などにおいて、利用可能と考えられる。
カルシニューリン阻害薬による進行性腎間質障害の発症機序と治療戦略

以前の我々の報告で炎症に関連の深い転写因子NF-κBの抑制によりシクロスポリンやタクロリムスなどのカルシニューリン阻害薬長期投与で生じた腎間質の炎症および線維化が著しく軽減されることを示した。腎間質における炎症反応の存在はカルシニューリン阻害薬による腎線維化に特徴的なものではなく様々な要因による腎間質線維化に共通するものである。これらの炎症を抑制することにより種々の病態における腎間質の線維化が抑制された。すなわち、尿毒素物質の吸着薬投与によりNF-κB活性化と腎間質の炎症が抑制されることにより腎亜全摘モデルにおいて腎間質の線維化が抑制された。またcurcuminは尿管閉塞に伴う腎間質の炎症反応を抑制することにより腎線維化を抑制した。この機序にNF-kBの抑制が関与することを示した。NF-kBの下流としてMCP-1の発現とそれに伴うマクロファージの浸潤がこれらの薬剤の作用機序として重要と考えられた。次に低分子G蛋白Rhoの下流に存在するRho-kinaseの炎症への関与が知られるので、Rho-kinase阻害薬を用い、タクロリムスおよび尿管閉塞における腎間質の炎症と線維化に対する影響を検討した。Rho-kinase阻害薬のfasudilは尿管閉塞における腎間質の炎症反応と線維化を軽度抑制したがタクロリムスにおける病変に対する抑制効果はなかった。このことから、Rho-kinase系の関与は腎線維化に共通するものではない可能性が示唆された。本年度は腎間質線維化モデルであるラット一側尿管結紮モデルを用い、Rhoキナーゼの阻害により腎間質の炎症ならびに線維化がどのように影響されるかについて検討した。その結果、Rhoキナーゼの阻害薬であるファスジルの投与により腎皮質でのNF-κB活性、腎間質の炎症ならびに線維化関連分子の遺伝子発現が抑制されたことを示した。従ってRhoキナーゼの阻害薬の有効性に少なくとも一部はNF-κBの抑制が関与する可能性が示唆された。一方、同様の検討をタクロリムス慢性腎障害モデルで検討したが、尿管閉塞モデルとは異なり、Rhoキナーゼの抑制によっても間質の炎症や線維化に対して有効性は認められなかった。次にクルクミンの腎間質線維化に対する有効性について検討を行った。クルクミンは従来よりAP-1の活性を抑制することが知られており、さらに腎尿管閉塞時に生じる線維化の際にAP-1のDNA結合活性が上昇することが知られている。そこで、ラット一側尿管結紮モデルを用い、クルクミンの効果をNF-κB阻害薬であるPyrrolidine dithiocarbamateと比較検討した。その結果、両物質はNF-κBの活性を有意に抑制するもののAP-1のDNA結合活性には影響を与えなかった。一方、腎間質におけるマクロファージの浸潤、マクロファージ走化因子のMCP-1 mRNAの上昇を抑制し、さらに線維化をも抑制した。この結果からクルクミンによる腎間質の炎症ならびに線維化抑制効果はNF-κBの抑制による可能性が示唆された。以前より炎症に関連の深い転写因子NF-κBの抑制によりシクロスポリンやタクロリムスなどのカルシニューリン阻害薬長期投与で生じた腎間質の炎症および線維化が著しく軽減されることを示しており、進行性腎障害の規定因子である腎線維化に対する治療戦略として炎症抑制が重要と考えた。一方、炎症のトリガーとして酸化ストレスの重要性は良く知られている。さらに酸化ストレスによりheme oxygenase-1が誘導されるが、本酵素は組織防護的に作用すると共に抗炎症作用も知られている。

そこで腎線維化モデルである一側尿管閉塞ラットを用いて、あらかじめheme oxygenase-1を誘導した際に腎間質の炎症および線維化がどのように影響されるかについて検討を行った。コバルトプロトポルフィリンCoPPの投与により腎hemeoxygenase-1の遺伝子発現ならびに蛋白量は増加し、増加したheme oxygenase-1は主として浸潤したマクロファージに存在した。尿管閉塞によって生じる間質へのマクロファージの浸潤はCoPPによりむしろ増加するにも拘わらず、細胞外基質であるコラーゲンIIIの遺伝子発現はCoPPにより有意に抑制された。以上の結果からheme oxygenase-1の誘導は腎線維化に対し、抑制的に作用すること、この作用にマクロファージで発現するhemeoxygenase-1が重要である事が示唆された。次に抗炎症作用を有するバイオフラボノイドであるクルクミンの腎線維化に対する効果についても一側尿管閉塞ラットを用いて検討した。その結果、炎症抑制効果ならびに腎線維化抑制効果が見られ、転写因子NF-κBの抑制が重要であるがAP-1は関与しないことがわかった。
物性の人工制御による高難度タンパク質の新規生産・解析手段の開発と応用

本研究では、タンパク質の化学修飾技術と難結晶性タンパク質の結晶化促進技術の改善を進め、既存の手法では取り扱いが困難なタンパク質を自由自在に取り扱うための技術開発に取り組んだ。新規な化学修飾試薬やタンパク質の調製方法等を最適化した結果、転写因子タンパク質の細胞内導入技術の改善、がん細胞由来総タンパク質の可溶化と強力な結晶化タグの開発に成功し、タンパク質の構造・機能解析と医用応用に活用できる有用な技術開発に成功した。本研究ではタンパク質カチオン化技術を基本とした化学修飾法によるタンパク質の物性制御に関する独自技術を発展的に活用し、新規なタンパク質機能解析や人工タンパク質の生産技術に関する新たな研究用ツールの提供と、次世代のタンパク質医薬品の創製に資する基盤技術を確立する。さらにタンパク質の結晶中での分子配向性を人為的に制御する新規なタンパク質結晶工学技術等を基盤として、難結晶性タンパク質の結晶化と構造解析を可能する課題にも取り組む。これらの技術を総合的に組み合わせ、従来技術では取り扱いが困難な高難度タンパク質を基礎研究から実用化分野にまで取り扱いを可能とするタンパク質工学の基盤技術を確立することを目的とする。本研究は、従来の研究手法では取り扱いが難しい高難度タシパク質について、その新規生産法の開発や、機能解析・工学的応用に関する各種の基盤技術を開発することを目的としている。本年度は以下の研究項目について研究成果を得た。変性タンパク質のシステイン残基にジスルフィド結合を介して正電荷を導入して可溶化した可逆的変性カチオン化タンパク質を、細胞内に導入して機能を発現した量として評価するため、人工転写因子タンパク質とレポーター遺伝子を用いた評価系を用いて導入条件の最適化を行った。その結果、エンドソームを不安定化する両親媒性ペプチドを併用することで飛躍的に導入効率が向上できることを見出した。(2)正電荷の一過的な保護技術によるカチオン化タンパク質の物性制御カチオン化タンパク質の正電荷を一過的に保護する各種の技術開発に取り組み、20merのオリゴRNAを用いることで一過的な保護が可能なことを見出した。すなわち、オリゴRNAと複合体を形成したPEIカチオン化タンパク質は細胞内には取り込まれないが、この複合体をRNaseにより処理することで、再び細胞内導入が可能で、invivoでの広範な組織内へのタンパク質導入を可能とする基盤技術として期待できる。(3)結晶化タグを用いた結晶分子配向性制御難結晶性タンパク質の1つであるヒトRNase1の分子表面の2次構造上にロイシンを配置させることで結晶化のパッキング面を創成することに成功した実績に基づき、ウシRNaseAにロイシンによるパッキング面を作成し結晶化を行った。その結果、新たに創成したパッキング面を利用した結晶化が可能なことが確認され、結晶分子の配向性制御に本手法が有用なことが立証された。本研究は、従来の研究手法では取り扱いが難しい高難度タンパク質について、その新規生産法の開発や、機能解析・工学的応用に関する各種の基盤技術を開発することを目的としている。変性タンパク質のシステイン残基にジスルフィド結合を介して正電荷を導入する可逆的変性カチオン化法を最適化するため、1ヶ所のシステイン残基に+2および+3の正雷荷が導入可能な試薬を新規に合成し、その評価を行った。難溶性の変性タンパク質を材料として可逆的変性カチオン化処理と溶解度を測定したところ、これらの新規合成カチオン化試薬は従来のカチオン化試薬(1ヶ所のシステイン残基に+1の正電荷を導入)と比較して、極めて高い溶解性を付与できることが確認され、有用性の高さが証明された。(2)正電荷の一過的な保護技術によるカチオン化タンパク質の物性制御平成19年度に確立した20merのオリゴRNAを用いた正電荷の一過的な保護技術を、人工転写因子とレポーター遺伝子を組み合わせた評価系を活用して、定量的に評価した。その結果、本手法はカチオン化タンパク質の細胞内導入をほぼ完全に阻害することが可能であったが、ヌクレアーゼ処理により可逆的に導入効率を復活させる効率は20%程度に留まった。これらの解析結果から、リン酸イオンとアミノ基の強い会合力が考察され、正電荷保護技術の強弱が官能基の選択により調整可能なことが示唆された。(3)結晶化タグを用いた結晶分子配向性制御これまで分子表面の相互作用部位に2-3個の疎水性のロイシンを配置させた、結晶化のパッキングサイト(結晶化タグ)を創成したが、今年度は、3個の親水性のアミノ酸を用いた結晶化タグでも、難結晶化タンパク質を結晶化させる例を発見し、結晶分子配向性制御の戦略の一般性を証明した。変性タンパク質のシステイン残基にジスルフィド結合を介して正電荷を導入する可逆的変性カチオン化法を最適化するため、3つの4級アンモニウム基と1つのメタンチオスルフォナート基を有する新規カチオン化試薬:TAP3S-Sulfonateを合成し、各種の変性タンパク質の可溶化能を評価した。

その結果、本試薬は疎水性の高い難溶性タンパク質の可溶化に大きく寄与すること、反応後に副生成物などをHPLC等で除去する高度精製を行えば、凍結乾燥後にも水で容易に再溶解できることなどを見出し、本技術の汎用性がより向上した。また、平成20年度に開発済みのGST融合タンパク質の細胞内導入技術(J. Biochem. (2008)144, 447)をモデルとして、エンドサイトーシス様の経路で細胞内に移行したGST融合タンパク質を細胞質中へ効率的に放出させるための添加剤や添加手順の条件検討を行い、試験管内の繊維芽細胞ではほぼ100%の高効率でGST融合タンパク質を細胞質内まで高効率に送達可能なプロトコールを完成した。さらにこれらの新規カチオン化試薬と細胞質内までの高効率な導入プロトコールを組み合わせて、試験管内では活性構造へのフォルディングや翻訳後修飾が困難なタンパク質をモデルとして細胞内導入実験を行い、従来法では困難であったタンパク質も、in cellフォルディング経路で成熟化が可能なことを示唆する基礎データが得られた。(2)結晶化タグを用いた結晶分子配向性制御分子表面の相互作用部位に2-3個の疎水性のロイシンを配置させた結晶化のパッキングサイト(結晶化タグ)のデザインには既に成功しているが、今年度は、PDBに登録されている構造からロイシン以外の結晶化タグの有効性について検証した。難結晶化タンパク質をモデルとした結晶化実験は現時点では成功しておらず、ロイシンを用いた結晶化タグの優位性が確認された。細胞の機能を制御するマスター因子である転写因子を、in cellフォルディング法で再活性化する技術開発において、タンパク質を安定な凍結乾燥品として保存可能で汎用性の高い技術に改善することに成功した。本手法で調製した転写因子タンパク質の粉末は、容易に再溶解し、生細胞内へ高効率に導入することが可能で、取り扱いの自由度が非常に高い。また、in cellフォルディング法に用いる宿主細胞として、浮遊培養系のHek293細胞が非常に優れることが判明し、in cellフォルディング法による人工タンパク質の生産等に実用レベルで活用できる可能性が見出された。(2)細胞内タンパク質の工学的利用に向けた溶解性に関する研究細胞内総タンパク質を可逆的変性ガチオン化法により定量的に生理食塩水中に可溶化する技術を活用し、これらを再度、細胞内へ導入し、in cellフォルディング法で再活性化することに成功した。本手法は細胞機能の制御法の1つとして活用が期待できる。(3)新規結晶化タグの開発と結晶分子配向性制御難結晶性タンパク質の分子表面の2次構造形成領域に新規な結晶化タグを創製することに取り組んだ。種々の検討の結果、結晶化に成功したタグを見出したが、構造解析の結果、想定通りのパッキングはしていなかった。以上の結果、難結晶性タンパク質のパッキング部位の創製には、αヘリックス上にロイシンを適切に配置する疎水相互作用面の設計が最も有利な手法であると結論した。
ヘテロ結合型力学モデルの構造設計による機能創生プロセスの探求

自然界には外乱や環境変化に抗して安定に機能するシステムが多く存在する.例えば,中枢パターン生成神経網では,ニューロン同士の結合構造がリズミックな動物の運動を創生している.また,共有結合・分子結合,分岐やループなどの結合構造による局所運動が生体高分子の機能に関与している.これら機能の創出には,ヘテロな結合構造とそれにより生成される多スケールダイナミクスが重要な役割を担っていると考えられている.本年度は,生体高分子を模した具体的な力学モデル(質点がバネでつながったモデルでありビーズスプリングモデルと呼ばれる)の力学的な振る舞いを解析した.特に,異なる運動の時間スケールをシステムが内容している場合における熱平衡状態への緩和過程を解析した.この緩和過程では,運動エネルギーの不均一が見出され,その非一様運動の創生機構を明らかにした.このような,ヘテロな結合構造が生み出す局所的な運動や揺らぎが機能と密接に関係している事がアクトミオシン系などにおいて示唆されており,モデル系で観測された不均一運動も生体分子の機能と密接に関連していると考えられる.また,所与された多スケールダイナミクスを創出するヘテロな結合構造をもつ力学モデルの構造設計するためのマルコフ連鎖モンテカルロ法を効率的アルゴリズムの開発し.所与された不均一運動を創出するビーズスプリングモデルの結合係数を設計に適用を試みつつある.これらの高分子モデルの数値および理論解析を通し,1)高分子モデル(ビーズロッドモデル)において,熱平衡状態における温度に伴う不均一運動の転移現象,2)運動モードの励起による動的剛性が創生されるという新現象を見出し学会発表した.これらの現象は,多スケールダイナミクスやヘテロなエネルギー励起が生み出す,不均一運動と考えられ,生体分子の機能との関連が強いと考えられる.本研究の第一ステップである所与された多スケールダイナミクスを創出するヘテロな結合構造をもつ力学モデルの構造設計するための効率的アルゴリズムの開発がほぼ完成し,具体的な高分子モデルであるビーズスプリングモデルの結合係数の設計に応用に成功している.これにより所与された運動エネルギー分布をもつ1次元分子(鎖状)の質量分布を設計することができた.より具体的には,末端粒子の運動強度を設計し,他の分子との衝突回数(化学反応に影響すると考えられる)を制御することができる.また,,高分子モデルに緩和過程に観測される非均一運動の創出機構が以下のように解明された.非平衡状態における運動の不均一性はバネ定数が無限大の剛体棒で結合されたバネロッドモデルにおける平衡状態の運動を模倣することが明らかになった.この理論的解析結果は数値実験と良く一致しており,学会発表および現在論文投稿準備中である.このように,本研究は概ね順調に進展していると考えられる.さらに,高分子モデルにおいて,1)高分子モデル(ビーズロッドモデル)において,熱平衡状態における温度に伴う不均一運動の転移現象,および2)運動モードの励起による動的剛性が創生されるという新現象をも見出し学会発表した.これらの現象を解析することにより,ヘテロな分子構造が生成する運動の不均一性の起源のさらなる進展が見込まれる.1)力学モデルの構造設計するためのマルコフ連鎖モンテカルロ法のアルゴリズムを高分子モデルであるネットワーク構造をもつビーズスプリングモデルの結合係数の設計に応用にし,より複雑な運動を創生させ,構造と運動との関係を明らかにする.2)高分子モデル(ビーズロッドモデル)において,熱平衡状態における温度に伴う不均一運動の転移現象を見出した.この理論的解析および数値実験との対比をおこなう.このような温度に伴う運動様式の変化がビーズスプリングモデルの熱平衡への緩和過程に現れるかを解析する.この解析では,長時間の数値計算が必要となるため,効率的なアルゴリズムを適宜選択するなどの対処が必要と考えられる.3)運動モードの励起による動的剛性が創生される現象を見出した.これは,励起する運動モードにともない異なる動的剛性が生成され,それに伴い異なる運動モードが発現する可能性がある.励起モードによる運動モードのスイッチは生体分子の機能との関係が考えられる.今後は,数値実験によりこの仮説を確認するとともに,理論解析(摂動論など)により動的剛性の発現機構を明らかにする予定である.自然界には外乱や環境変化に抗して安定に機能するシステムが多く存在する.例えば,中枢パターン生成神経網では,ニューロン同士の結合構造がリズミックな動物の運動を創生している.また,共有結合・分子結合,分岐やループなどの結合構造による局所運動が生体高分子の機能に関与している.これら機能の創出には,ヘテロな結合構造とそれにより生成される多スケールダイナミクスが重要な役割を担っていると考えられている.本年度は,生体高分子を模した具体的な力学モデル(質点がバネでつながったモデルでありビーズスプリングモデルと呼ばれる)の力学的な振る舞いを解析した.特に,異なる運動の時間スケールをシステムが内容している場合における熱平衡状態への緩和過程を解析した.この緩和過程では,運動エネルギーの不均一が見出され,その非一様運動の創生機構を明らかにした.このような,ヘテロな結合構造が生み出す局所的な運動や揺らぎが機能と密接に関係している事がアクトミオシン系などにおいて示唆されており,モデル系で観測された不均一運動も生体分子の機能と密接に関連していると考えられる.また,所与された多スケールダイナミクスを創出するヘテロな結合構造をもつ力学モデルの構造設計するためのマルコフ連鎖モンテカルロ法を効率的アルゴリズムの開発し.所与された不均一運動を創出するビーズスプリングモデルの結合係数を設計に適用を試みつつある.これらの高分子モデルの数値および理論解析を通し,

1)高分子モデル(ビーズロッドモデル)において,熱平衡状態における温度に伴う不均一運動の転移現象,2)運動モードの励起による動的剛性が創生されるという新現象を見出し学会発表した.これらの現象は,多スケールダイナミクスやヘテロなエネルギー励起が生み出す,不均一運動と考えられ,生体分子の機能との関連が強いと考えられる.本研究の第一ステップである所与された多スケールダイナミクスを創出するヘテロな結合構造をもつ力学モデルの構造設計するための効率的アルゴリズムの開発がほぼ完成し,具体的な高分子モデルであるビーズスプリングモデルの結合係数の設計に応用に成功している.これにより所与された運動エネルギー分布をもつ1次元分子(鎖状)の質量分布を設計することができた.より具体的には,末端粒子の運動強度を設計し,他の分子との衝突回数(化学反応に影響すると考えられる)を制御することができる.また,,高分子モデルに緩和過程に観測される非均一運動の創出機構が以下のように解明された.非平衡状態における運動の不均一性はバネ定数が無限大の剛体棒で結合されたバネロッドモデルにおける平衡状態の運動を模倣することが明らかになった.この理論的解析結果は数値実験と良く一致しており,学会発表および現在論文投稿準備中である.このように,本研究は概ね順調に進展していると考えられる.さらに,高分子モデルにおいて,1)高分子モデル(ビーズロッドモデル)において,熱平衡状態における温度に伴う不均一運動の転移現象,および2)運動モードの励起による動的剛性が創生されるという新現象をも見出し学会発表した.これらの現象を解析することにより,ヘテロな分子構造が生成する運動の不均一性の起源のさらなる進展が見込まれる.1)力学モデルの構造設計するためのマルコフ連鎖モンテカルロ法のアルゴリズムを高分子モデルであるネットワーク構造をもつビーズスプリングモデルの結合係数の設計に応用にし,より複雑な運動を創生させ,構造と運動との関係を明らかにする.2)高分子モデル(ビーズロッドモデル)において,熱平衡状態における温度に伴う不均一運動の転移現象を見出した.この理論的解析および数値実験との対比をおこなう.このような温度に伴う運動様式の変化がビーズスプリングモデルの熱平衡への緩和過程に現れるかを解析する.この解析では,長時間の数値計算が必要となるため,効率的なアルゴリズムを適宜選択するなどの対処が必要と考えられる.3)運動モードの励起による動的剛性が創生される現象を見出した.これは,励起する運動モードにともない異なる動的剛性が生成され,それに伴い異なる運動モードが発現する可能性がある.励起モードによる運動モードのスイッチは生体分子の機能との関係が考えられる.今後は,数値実験によりこの仮説を確認するとともに,理論解析(摂動論など)により動的剛性の発現機構を明らかにする予定である.本年度は主に理論解析を中心として研究推進した.そのため,数値実験のために必要と見込まれていた計算機の購入を見送ったため次年度使用額が生じた.次年度以降は大規模な数値実験を行うため,翌年度分として請求した助成金と合わせて,高い演算能力を備えたマルチコアプロセッサの計算機を購入するために使用する計画である.
3次元トポグラフ表示を用いた安静時PET心筋血流分布の検討-冠動脈内皮障害の早期検出の可能性-

4名の正常ボランティアを対象に安静時とジピリダモール負荷時にN-13ammoniaPETを行なった。トレーサ静注後20分間連続データを収集した。得られた心筋短軸画像から心臓を4方向、すなわち前面、側面、中隔、下後壁からながめた形のトポマップ表示を作成した。これにより従来の極座標表示とは異なり、病変の面積的なゆがみの無い心筋血流分布の検討が初めて可能となった。さらに心筋の各部位と左心房に関心領域を設定し、それぞれの時間放射能曲線を作成した。これらのデータから正常例の安静時及びジピリダモール負荷時の心筋血流分布情報を得ることが出来た。また周辺臓器がこの画像表示に与える影響も検討した。トレーサ静注後10分以上を経過すると肝臓へのトレーサの取り込みが増大し、トポマップ表示に誤差を生ずることが判った。一方トレーサ静注初期には心プールの取り込みが画像上の誤差の原因となった。したがってトレーサ静注後3-10分に収集した画像データが最も正確に心筋血流分布を反映することが証明された。2例で側壁部のトレーサ分布が安静状態からやや低下していることが判った。また40代のボランティア1例で安静状態での心筋血流分布の不均一化がみられた。今後さらに症例を重ねてまず安静状態での心筋血流分布の正常パターンを評価し、また1例にみられた心筋血流の不均一な分布が各種冠動脈危険因子と関連するかどうか、またこれがジピリダモール負荷時の血流分布と関連するか検討していく予定である。
変異体ウイルスに効く抗エイズ薬の創出

薬剤耐性を持つ変異ウイルスに最大の薬効を持つ薬物の創出に向けて、HIV-1プロテアーゼのL90M変異体に対し強い薬効を示すプロテアーゼ阻害剤の開発を進めた。阻害剤の化学構造を計算機で設計し、設計された薬物について、有機合成を行った。合成経路は全9工程の反応とした。最終合成物の収量が少ないため、現在、合成を続け、反応生成物構造の確認を進めている。反応中間物については、薬物活性の測定を試みた。野生株のHIVではなく,薬剤耐性を持つ変異ウィルスに最大の薬効を持つ薬物の創出に向けて,HIVのL90M変異体に対し強い薬効を示すプロテアーゼ阻害剤の化学構造を計算機で設計した。阻害剤の計算機設計では,反応ポケットの歪み構造にフィットするように,薬物の骨格ならびに官能基を配置した。薬物には,多少の歪に合わせてコンフォメーションの変化が可能なように柔軟性を持たせるように特に注意をした。設計した薬物について,薬物とL90M変異型プロテアーゼとの複合体モデルを構築した上で,この複合体モデルに対し分子動力学計算を適用して実行した。生体温度、水溶媒条件下でのシミュレーションを通じて,薬物とプロテアーゼが十分になじんだ構造を作成して,薬物とプロテアーゼの結合エネルギーを算出し,薬効を予測した。50個程の化合物構造に対して上記の手続きを繰り返して,薬効が高いと思われる構造を選び出した。設計された薬物について,有機合成を開始した。主骨格ならびに側鎖領域を,部分ごとに別々に合成することとして,全7工程の合成経路を考案した。ステップにおける反応中間物について,NMRやIR吸収分光法ならびに質量分析器により構造の確認を行った。主骨格については,数mgを合成することができた。次に側鎖領域の主骨格への結合を行っている。これには選択的な結合位置の制御が必須となるので,主骨格の合成の時点で,反応を抑制したい部分について,保護基を付けて選択的な側鎖官能基の結合を行った。現在,最終合成物まで残り一段階まで到達した。阻害剤の化学構造を計算機で設計した。阻害剤の計算機設計では、L90M変異によって生じる反応ポケットの歪み構造にフィットするように、薬物の骨格ならびに官能基を配置した。設計した薬物について、薬物とL90M変異型プロテアーゼとの複合体モデルを構築した上で、この複合体モデルに対し分子動力学計算を適用した。生体温度・水溶媒条件下でのシミュレーションを通じて、薬物とプロテアーゼが十分になじんだ構造を作成して、薬物とプロテアーゼの結合エネルギーを算出し、薬効を予測した。50個程の化合物構造に対して上記の続きを繰り返して、薬効が高いと思われる構造を選び出した。設計された薬物について、有機合成を行った。主骨格ならびに側鎖領域を、部分ごとに別々に合成することとして、当初、全7工程の合成経路を考案した。ところが反応途中での保護基の脱離反応が進行しにくいことが判り、合成経路を変更して、最終的に全9工程の合成反応とした。主骨格については、数mgを合成することができた。次に側鎖官能基の主骨格への結合を行った。これには選択的な結合位置の制御が必須となるので、主骨格のうち反応を抑制したい部分について保護基を付けて、側鎖官能基の結合反応を掛け、その後に脱保護するという操作を行った。現在、最終合成物まで作成ができたが、収量が少ないため、現在、合成を続けている。
２０世紀初頭ドイツにおける宗教と学問－Ｒ．オットーとアスコーナを中心に

本研究は、アスコーナにおいて20世紀初頭に展開した諸運動を知識社会学的な観点から取り扱う。生と認識、宗教と学問をめぐる緊張関係、さらには、近代における「生の意味」という切実な問題はどのような形で現れていたのか。アスコーナという場、そしてR.オットーが対峙した宗教的・精神的状況を中心として、当時のヨーロッパの宗教的・精神的状況を浮き彫りにする。このことは、ヨーロッパ内部における「近代」の相克という問題、とりわけドイツにおけるそれを「宗教」という観点から解明しようとする試みであり、近代、現代を生きる我々の自己理解へも寄与するものである。