hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
肝細胞の癌化に伴う増殖調節機構の異常とその制御-TGF-βレセプター構造異常の解析と遺伝子治療への応用-

肝硬変症から高率に肝細胞癌が発症することが知られており、壊死・再生を繰り返すことが肝細胞の癌化の重要な要因になっていると考えられる。肝細胞の増殖はHGFで代表される増殖因子により促進されるが、一方ではParacrine機序により分泌されるTGF-βを中心とする増殖抑制因子により過剰な増殖が生じないように制御されている。私共は従来より、TGF-βに対する反応性の喪失により正常細胞が自律的増殖能を獲得するという立場よりヒト肝細胞癌の分子機構解明へのアプローチを行なっている。今年度はB型肝炎ウィルスのX遺伝子を導入し、X遺伝子産物を発現させるとTGF-βII型受容体の発現が低下し、TGF-βに対する反応性が著しく減少することを見い出している。また、ヒト肝細胞癌組織におけるTGF-βII型受容体の発現を抗ヒトTGF-βII型受容体抗体を用いてウエスタンブロッティングで検討すると、正常のII型受容体とは異なるバンドの出現を示す症例が認められた。このことは、ヒト肝癌において、TGF-βII型受容体の異常が存在する可能性を示す。
MASSNMRとラマンスペクトルからみたケイ酸塩ガラス中のNbの挙動について

MO_<1/2>-NbO_<5/2>-SiO_2(M:Li、K)3成分系で、MO_<1/2>30、40、50、60mol%と固定し、SiO_2をNbO_<5/2>で置換した一連の組成系列のガラスを調製した。ガラスのラマンスペクトルを偏光スペクトル法によりピーク分離し、分離したピークをNb含有結晶のラマンスペクトルをもとに帰属した。さらに、^<29>SiのMASS NMRによるSiの状態分析、ガラスの結晶化、ガラス転移点と熱膨張係数の測定を行い、以下のような結果を得た。1)全域でNb-0^-の伸縮振動のピークが830-910cm^<-1>に観測された。Nb0_6八面体同士が連結したクラスターの生成を示すピークが600-800cm^<-1>に観測された。KO_<1/2>系の50と60mol%系列ではNbO_6クラスターのピークはかなり弱いが、KO_<1/2>系の30と40mol%系列、LiO_<1/2>系の30-60mol%全ての系列でNbO_<5/2>置換量が増加するにつれて強度を増す。2)層状(Si_2O_5)_n、鎖状(SiO_3)_nのSi-O^-対称伸縮振動(前者は1100cm^<-1>、後者は950cm^<-1>付近)が、NbO_<5/2>置換がかなり進んでも残存する。^<29>SiのMASSNMRでも、非架橋酸素を1個と2個もつSi04に対応するQ_1とQ_2の2本のピークしか観測されず、ラマンスペクトルの結果と一致した。3)NbO_<5/2>20mol%置換までSi-O-Nb結合の生成によるガラス転移点の上昇、熱膨張係数の低下が観測された。以上の結果から、これらのガラスが、基本的には、層状(Si_2O_5)_n、鎖状(SiO_3)_nのケイ酸塩網目とNb-O^-結合をもつNbO_6八面体のクラスターが共存、その間をSi-O-Nb結合とアルカリ金属イオンを介したイオン結合が連結した構造をもつことを明らかにした。NbO_6のクラスターは頂点連結クラスターと稜連結クラスターが共存する。
構造-機能相関に基づいた新規フェナレニル系分子性導体の開発

本研究課題は、分子性導体において従来にない新たな分子配列の構築を狙い、その構造的特徴から新たな機能を生み出すこと(構造-機能相関の発現)を目的とした。特に「らせん」配列と「スピンラダー」配列の発現を目指した構成ユニット分子をそれぞれ設計し、合成を実施した。これらの特異な配列を達成するための工夫として、強い自己凝集能をもつフェナレニルを骨格内に組み込んだ。研究期間内に両分子の合成を達成することができた。また、各種測定から単分子における電子状態を明らかにすることもできた。現在、目的の配列の構築を目指して結晶化を試みている。本研究課題は、分子性導体において従来にない新たな分子配列の構築を狙い、その構造的特徴から新たな機能を生み出すこと(構造-機能相関の発現)を目的としている。特に「らせん」配列から電磁気変換機能、「はしご」配列から超伝導の発現を目指している。また、これらの分子配列を達成するために、分子間相互作用部位としてフェナレニルを複数個含む化合物を新たに設計し、合成及び結晶化を行っている。現在までの主な成果を以下に挙げる。1、「らせん」配列の発現を狙ったアセチレン架橋型フェナレニル二量体の合成を達成した。電気化学的測定、分光学的測定によって、酸化還元挙動及びスピン電子状態を明らかにした。現在、化学的酸化を用いた電荷移動錯体の調製、さらには結晶化を試みている。今後、電解法についても試す予定である。2、「はしご」配列の発現を狙ったas-インダセン架橋型フェナレニル二量体の合成に着手した。これまでに、アセナフテンを出発物質としてウルマンカップリング、続くマクマリーカップリングによって目的分子の基本骨格の合成まで完了している。本年度中には合成を完了し、基本物性を評価する予定である。以上の成果を受けて、次年度は特に結晶化及び物性測定に注力する。X線結晶構造解析から得られる分子構造及びその配列構造と、伝導度、磁化率測定等から得られる固体電子物性を総合的に考察する予定である。最終的には、両系の分子構造-配列構造-固体電子物性の相関について解明する。特に「らせん」配列や「スピンラダー」配列の構成ユニットとなるような分子の設計・合成に注力した。これらの特異な配列を達成するためには、分子配列を積極的に制御する必要がある。そこで強い自己凝集能を示し、かつ規則正しく配列することで知られるフェナレニルを骨格内に複数個持つような化合物群に注目した。昨年度は「らせん」配列の発現を狙った分子について研究を行った。そこで今年度はもう一方の「スピンラダー」配列の構築を目指した。新たに設計した化合物は2つのフェナレニルをas^-タインダセンによって架橋したものであり、この分子を結晶中で真上に積み重ねることで、分子内および分子間で反強磁性的相互作用が働くスピンラダーの形成が期待できる。全15段階の合成を経て目的物を単離することに成功した。得られた化合物について電気化学的測定、吸光スペクトル、および電子スピン共鳴から電子構造を調べた。特に磁化率測定からは、分子内の2つのフェナレニル間に反強磁性的相互作用が働き、その大きさが-165Kであることを明らかにした。こうした基礎的な知見はスピンラダーを構築していくうえで有用である。今後は得られた化合物を用いて目的の分子配列の構築(結晶化)を実施し、物性測定を行っていく。最終的には分子構造とその配列構造、さらには固体電子物性を総合的に考察し、それらの相関について明らかにしていく予定である。
層状ペロブスカイト型化合物における多形形成の原理とその工学的応用

層状ペロブスカイト型構造をとる物質群は、超電導、イオン電導、ホールバーニング特性、高周波誘電性等に特異な物性を示すものが多い。本研究の目的は、このような層状化合物に関する電子密度分布を中心とした結晶学的研究を行い、層状ペロブスカイトの多形形成の原理を明らかにし、これをA-B-M-O系(A:アルカリ金属、B:アルカリ土類金属、M:NbまたはTa)のモデル層状構造に適用し、新しい高イオン導電性を示す物質を探索することにある。今年度は最終年度にあたり、LiCa_2Nb_3O_<10>、LiCa_2Ta_3O_<10>、RbCa_2Ta_3O_<10> Rb_3Ta_5O_<14>などの酸化物単結晶をフラックス法によって育成した。イメージプレート単結晶回折計を用いて、一連のAB2C3010型化合物はNbO_6、またはTaO_6八面体3個分の厚さをもつペロブスカイト層が積層した構造であることがわかった。また、Rb_3Ta_5O_<14>については、高エネルギー加速器研究機構物質構造科学研究所の放射光実験施設ビームライン14Aにおいて、放射光を利用した回折データの収集を行った。その結果、新しいサブナノチャンネルをもつ新物質であることを発見した。この系で、単斜晶系の構造が明らかにされたのははじめてである。この物質は新しい3次元イオン導電経路をもつ新イオン導電材料の可能性が期待される.積層様式の研究から偶然に生まれたとはいえ,研究題目どおりに工学的応用が図られそうなきっかけをつかめたことは望外の成果であった.層状ペロブスカイト型構造をとる物質群は、超電導、イオン電導、ホールバーニング特性、高周波誘電性等に特異な物性を示すものが多い。今年度は、LiCa_2Nb_3O_<10>、LiCa_2Ta_3O_<10>、RbCa_2Nb_3O_<10>、RbCa_2Ta_3O_<10>酸化物単結晶をフラックス法によって育成した。イメージプレート単結晶回折計を用いて、これらはNbO_6またはTaO_6八面体3個分の厚さをもつペロブスカイト層が積層した構造であることがわかった。また、LiCa_2Nb_3O_<10>については、高エネルギー加速器研究機構物質構造科学研究所の放射光実験施設ビームライン14Aにおいて、放射光を利用した回折データの収集を行った。その結果、理想構造からわずかに歪んだこの結晶構造の詳細を決定し、積層様式、層間イオンの位置と占有率、層内イオンの席占有率、配位八面体の回転と歪みを解明することができた。層間に入るアルカリ金属イオンの大きさに依存して、これら3層のペロブスカイト関連化合物は積層様式が系統的に変化することを明らかにした。また、RbCa_2Nb_3O_<10>とRbCa_2Ta_3O_<10>については、酸処理を施すことによりRbが容易にHにイオン交換されることを見出した。また、最も薄いペロブスカイト層をもつCaYAlO_4の電子密度分布を精密に求めた。この物質は新しい3次元イオン導電経路をもつ新イオン導電材料の可能性が期待される.積層様式の研究から偶然に生まれたとはいえ,研究題目どおりに工学的応用が図られそうなきっかけをつかめたことは望外の成果であった.
医療英語教育現場における、共通語としての英語による診療面接の分析

本研究の目的は、医療現場での日本人医師ー外国人患者間の共通語としての英語(English as a Lingua Franca、以下ELF)での意思疎通の実態や問題点について明らかにすることである。平成30年度は特に医師側が患者側の発話内容や意図を正確に理解するために用いるストラテジーについて、主に診療データの病歴聴取部分の会話の書き起こしと分析を行った。研究成果については、4件の国際学会発表と1件の論文発表を行っている。文献研究とデータ分析の結果、ELFでの診療面接においても、医師側が患者側の発話内容や意図を正確に理解するためには共感的理解の表現が不可欠であることが判明した。現時点での分析の結果、本研究のデータでは医師側が患者側への共感的理解を示す場合に、既存のELF研究が明らかにしてきた「相手の発話の反復」による理解構築の方法が多用されており、この方法が診療面接において有益である可能性が高いことが判明した。さらに診療面接後の模擬患者から医師側への評価部分の分析を行うと、反復表現によって共感的理解が表現されているにも関わらず、医師側への評価がやや低いケースが存在することが判明した。評価が高いケースとやや低いケースの診療面接中の意思疎通についてさらに詳細な分析を行い、理解の構築方法について比較した結果、評価が高いケースでは、医師側が患者側の病状だけでなく、私生活での懸念など患者側から提供されるあらゆる情報について反復によって共感的理解を明確に示していることが判明した。一方、やや低いケースでは、患者側の病状については医師側が必ず反復によって共感的理解を提示し正確な情報を理解するものの、病状以外の情報については反復を行わず、その結果、診療に有益な情報を引き出すことができないケースも存在した。今後は反復以外の共感的理解の表現についても分析し、その影響について明らかにしたい。本研究は順調に進展していると判断されるが、何点かの予定変更が生じたため、この区分とした。まず、分析する会話データの種類について、当初は病歴聴取部分のみを扱ったセッションのデータを提供いただいたが、異なる意思疎通方法によってもたらされると考えられる診断への影響や患者側から医師側への評価への影響が読み取れなかったことから、診療面接のほぼ全ての要素を含むデータを追加で提供いただくことになった。この結果、患者側の反応がより明確に観察でき、評価が高いケースとやや低いケースを比較するという方法をとり、意思疎通の問題点について詳細に把握することが可能となった。次に、会話データの書き起こしについて、当初は問題となる部分のみの書き起こしを予定していたが、分析が進むにしたがって病歴聴取部分全ての会話を書き起こす必要が生じたため分析の予定に少し遅れが生じている。書き起こしについては倫理審査の規定の範囲内で、次年度にソフトの購入またはアシスタントの起用等も考慮している。最後に、医師側の意思疎通の方法についての定義付けについて、当初は相互理解と共感のストラテジーを別個に捉えていたが、文献研究や他の研究事例の調査を進めると、相互理解を構築するストラテジーが共感のストラテジーとして分析されるケースが多いことが判明した。このため、共感的理解の表現を分析対象とすることとなり、令和元年2年にかけて予定していた共感の定義付けを行うことが急務となった。今後は文献研究により、共感の定義付けもさらに進め、分析に反映したい。本研究課題の今後の課題は、主に次の3点である。(1)まず、進捗状況に記載の通り、令和2年度に計画していた共感的表現についても文献研究により定義付けを進め、分析を開始し、表現方法についてより詳細な分析を進めること、(2)患者側と医師側の共感的表現についての理解に齟齬が生じていないかどうかをインタビュー調査により明らかにすること、そして(3)会話データの書き起こしを終了し、インタビュー結果と会話分析結果の照合を行うことである。これらの調査により、患者側が求める共感的表現及び相互理解の構築を医師側がどの程度表現できているか、もしくは齟齬が生じていた場合、どのように改善策をとることができるかを検討したい。今年度は主に身体診察の場面における相互理解の構築についての分析を予定していたが、病歴聴取の場面と併せて、共感的表現を中心に診療面接全体のセッションの分析を行う必要があると考える。また、被験者へのインタビュー等を令和2年度に予定していたが、会話データの書き起こしが予定より遅れていることを考慮し、次年度中に実施する方向で調整を行っている。

評価が高いケースとやや低いケースの診療面接中の意思疎通についてさらに詳細な分析を行い、理解の構築方法について比較した結果、評価が高いケースでは、医師側が患者側の病状だけでなく、私生活での懸念など患者側から提供されるあらゆる情報について反復によって共感的理解を明確に示していることが判明した。一方、やや低いケースでは、患者側の病状については医師側が必ず反復によって共感的理解を提示し正確な情報を理解するものの、病状以外の情報については反復を行わず、その結果、診療に有益な情報を引き出すことができないケースも存在した。今後は反復以外の共感的理解の表現についても分析し、その影響について明らかにしたい。本研究は順調に進展していると判断されるが、何点かの予定変更が生じたため、この区分とした。まず、分析する会話データの種類について、当初は病歴聴取部分のみを扱ったセッションのデータを提供いただいたが、異なる意思疎通方法によってもたらされると考えられる診断への影響や患者側から医師側への評価への影響が読み取れなかったことから、診療面接のほぼ全ての要素を含むデータを追加で提供いただくことになった。この結果、患者側の反応がより明確に観察でき、評価が高いケースとやや低いケースを比較するという方法をとり、意思疎通の問題点について詳細に把握することが可能となった。次に、会話データの書き起こしについて、当初は問題となる部分のみの書き起こしを予定していたが、分析が進むにしたがって病歴聴取部分全ての会話を書き起こす必要が生じたため分析の予定に少し遅れが生じている。書き起こしについては倫理審査の規定の範囲内で、次年度にソフトの購入またはアシスタントの起用等も考慮している。最後に、医師側の意思疎通の方法についての定義付けについて、当初は相互理解と共感のストラテジーを別個に捉えていたが、文献研究や他の研究事例の調査を進めると、相互理解を構築するストラテジーが共感のストラテジーとして分析されるケースが多いことが判明した。このため、共感的理解の表現を分析対象とすることとなり、令和元年2年にかけて予定していた共感の定義付けを行うことが急務となった。今後は文献研究により、共感の定義付けもさらに進め、分析に反映したい。本研究課題の今後の課題は、主に次の3点である。(1)まず、進捗状況に記載の通り、令和2年度に計画していた共感的表現についても文献研究により定義付けを進め、分析を開始し、表現方法についてより詳細な分析を進めること、(2)患者側と医師側の共感的表現についての理解に齟齬が生じていないかどうかをインタビュー調査により明らかにすること、そして(3)会話データの書き起こしを終了し、インタビュー結果と会話分析結果の照合を行うことである。これらの調査により、患者側が求める共感的表現及び相互理解の構築を医師側がどの程度表現できているか、もしくは齟齬が生じていた場合、どのように改善策をとることができるかを検討したい。今年度は主に身体診察の場面における相互理解の構築についての分析を予定していたが、病歴聴取の場面と併せて、共感的表現を中心に診療面接全体のセッションの分析を行う必要があると考える。
結晶表面に作成した低次元金属の物性

固体表面上に形成された低次元金属においては、電子と電子の間の相互作用、電子と格子の間相互作用、あるいはラシュバ型スピン軌道相互作用によって、さまざまな興味深い低次元物性が発現する。本研究では、将来の半導体スピントロニクスの基盤となる半導体表面上低次元金属において、さまざまなタイプのラシュバ型スピン偏極状態を発見した。また、ケイ素表面上の低次元インジウム単原子層における金属-絶縁体相転移が擬一次相転移であることを明らかにした。Ge(111)表面上のBi、Pb吸着層について、構造お呼び電子状態を検討した。構造については、シンクロトロン表面X線回折、低速電子回折を用いた。電子状態については、角度分解光電子分光(ARPES)、スピン分解ARPES、第一原理電子状態計算によった。Ge(111)表面にPbを吸着させた表面では、半導体表面において初めてラシュバ・スピン分裂を示す金属的表面状態バンドを観測した。Pbの面内p軌道に由来するバンドが、フェルミ準位においてスピン分裂200 meV、有効質量0.028meを有することを見出した。フェルミ面は同心の六角形をなしている。また、Bi/Ge(111)表面において、半導体表面ではこれまで存在が知られていなかったショックレー型表面状態を発見した。この状態は表面内部数層に渡って波動関数が拡がっているが、表面特有のラシュバ効果によりスピン偏極していることを確認した。さらに、このバンドはそのままでは半導体的であるが、ホール・ドーピングにより金属化することができることを見出した。これらの発見により、半導体表面においてさまざまな非平衡スピン輸送現象を観測することが可能となる。半導体表面におけるスピントロニクス研究にとって節目となる重要な意義を有するものである。固体表面上に形成された低次元金属においては、電子-電子、電子-フォノンなどの相互作用、あるいはラシュバ型スピン軌道相互作用によって、さまざまな興味深い低次元物性が発現する。本研究では、角度分解光電子分光(ARPES)などの手法を組み合わせることにより、Si(111)、Ge(111)などの表面上に形成した低次元金属の物性を研究し、以下の成果を得た。(1)本申請者らが発見したスピン偏極金属的表面状態を有するPb/Ge(111)-β表面について、低速電子回折と第一原理全エネルギー計算により構造決定を行った。得られた表面状態バンドは前年度に我々が測定したARPESおよびスピン分解ARPESと定量的に一致し、この表面低次元金属の構造、電子状態を完全に決定することができた。(2)Si(111)表面上に形成されるInナノワイヤで観測される相転移に関して、表面X線回折法により、臨界散乱の観測など詳細な研究を行った。理論シミュレーションに基づいて従来提唱されていた動的揺らぎによる相転移メカニズムに対する強い反証を得た。これまでの理論、実験結果と総合することにより、擬1次相転移機構を提案した。(3)Tl/Ge(111)-(lx1)表面の構造と電子状態を研究し、Tlを過剰に加えることにより、表面垂直方向にスピン偏極した金属的表面状態がK点付近で電子フェルミ面を形成することを明らかにした。スピン偏極度はほぼ100%であり、さまざまな興味深いスピン輸送現象が期待されることを示した。(1) Ge(111)表面上に4/3単原子層のPbが吸着しβ-√3表面に関して、スピン分解光電子分光、第一原理計算により、詳細な電子状態の解明を行った。従来明らかでなかった表面ブリュアンゾーンのさまざまな領域におけるスピン構造を解明できた。また、この表面の構造に関して走査トンネル顕微鏡像のシミュレーションを行い、われわれの構造解析と矛盾すると考えられてきた走査トンネル顕微鏡観察結果が、われわれの構造モデルにより良く再現できることを明らかにした。(2) Si(111)表面上に2原子層のGeをエピタキシャル成長させ、さらにその表面上にPbを吸着させてβ-√3表面を作成することに成功した。この表面はGe(111)上のβ-√3表面とほぼ同じ構造を有するが、基盤のバンドギャップが大きいためにPb由来の表面状態がより2次元的に強く局在する、また、Ge層中Ge由来の電子状態がSiのバンドギャップ中に生成するため、Geが2次元金属を形成することを見出した。24年度が最終年度であるため、記入しない。
在宅高齢者におけるADL阻害要因ならびにADL阻害者の予後予測要因に関する研究

対象と方法:1996年9月から11月にかけて広島市在住の65歳以上の在宅高齢者にアンケート調査を実施し、729人(男性201人、女性528人)から回答を得た。次いで、この729人について1999年12月まで追跡調査を行い、生命予後に関する追跡情報が得られた。この1996年のアンケート調査は郵送でおこない、質問票としては平成8年度厚生省『老年者のADL阻害要因とQOL(Quality of Life)調査に基づく介護補助対策』事業で作成された24項目からなる自記式のものを使用した。この質問票はADLは家庭内の日常生活動作(基本的ADL)(食事、排泄など)に関する6項目と社会活動に関する13項目(社会的ADL)に分かれており、その他QOLに関する3項目と疾病保有状況の17項目ならびに保健・医療・福祉サービスに関するする3項目からなっている。生命予後についてはがん死亡とがん以外の死亡に分け、性・年齢調整死亡率を求めてADL阻害状況や疾病保有状況から予後予測要因の解析をおこなった。ちなみに、4年間の追跡でがん死亡が27人、がん以外の死亡が51人認められた。結果:がん死亡に影響を与える要因として有意になったものとして、肝臓病の既往と痴呆の存在があげられた。がん以外の死亡に関しては、着替えに介助を要すること、病人を見舞うことが出来ないこと、生活に満足感が無いこと、があげられた。これら要因には介入可能なものもいくつか含まれ、またADL低下に大きく関与している脳卒中などの予防を積極的におこなうことにより、より健康な高齢社会を実現することが可能と考えられた。わが国の人口高齢化は急速に進行しており、今後有病者の増加ならびにADL(Activity of Daily Livings)阻害者の増加が招来され、生活の質の低下に悩む高齢者の数が増加することは疑う余地がない。そこで、在宅高齢者におけるADL阻害に関連している疾病の既往、生活習慣の問題点、異常臨床検査値などについてのアンケート調査の成績をもとに、ADL阻害に関与している疾病の種類、生活習慣の問題点などを明らかにし、さらにADL阻害者の予後決定要因についても、基本的ADL項目、社会的ADL項目、満足度、医療・介護サービスの利用状況、家族構成その他について総合的に検討を加え、予後に関与する要因を特定することを目的として研究をおこなった広島市在住の65歳以上の在宅高齢者にアンケート調査を実施し、729人(男性201人、女性528人)から回答を得た。次いで、この729人について3年後に追跡調査を行い、691人(男性197人、女性494人)から追跡情報が得られた。アンケート調査は郵送でおこない、質問票としては平成8年度厚生省『老年者のADL阻害要因とQOL(Quality of Life)調査に基づく介護補助対策』事業で作成された24項目からなる自記式のものを使用した。この質問票ではADLは家庭内の日常生活動作(食事、排泄など)に関する6項目と社会活動に関する13項目に分かれており、その他QOLに関する3項目と疾病保有状況の17項目ならびに保健・医療・福祉サービスに関するする3項目からなっている。追跡調査は保健婦による本人又は家族への面接又は電話にて実施し、ADL阻害者については原因となる疾病罹患状況を聞き取り、また729人中691人からは生命予後に関する情報が入手できた。これまでのデータが調査票の形で保管されていたため、今年度は情報の入力作業を実施し、得られている全情報の入力作業をおこなった。次年度には直ちに予備的な解析作業に取り掛かる予定である。

次いで、この729人について1999年12月まで追跡調査を行い、生命予後に関する追跡情報が得られた。この1996年のアンケート調査は郵送でおこない、質問票としては平成8年度厚生省『老年者のADL阻害要因とQOL(Quality of Life)調査に基づく介護補助対策』事業で作成された24項目からなる自記式のものを使用した。この質問票はADLは家庭内の日常生活動作(基本的ADL)(食事、排泄など)に関する6項目と社会活動に関する13項目(社会的ADL)に分かれており、その他QOLに関する3項目と疾病保有状況の17項目ならびに保健・医療・福祉サービスに関するする3項目からなっている。生命予後についてはがん死亡とがん以外の死亡に分け、性・年齢調整死亡率を求めてADL阻害状況や疾病保有状況から予後予測要因の解析をおこなった。ちなみに、4年間の追跡でがん死亡が27人、がん以外の死亡が51人認められた。結果:がん死亡に影響を与える要因として有意になったものとして、肝臓病の既往、痴呆の存在、食事や排泄に介助を要すること、請求書の支払いや銀行預金の引き出しが出来ないこと、年金の書類が書けないことなどがあげられた。がん以外の死亡に関しては、着替えに介助を要すること、病人を見舞うことが出来ないこと、生活に満足感が無いこと、があげられた。これら要因には介入可能なものもいくつか含まれ、またADL低下に大きく関与している脳卒中などの予防を積極的におこなうことにより、より健康な高齢社会を実現することが可能と考えられた。
進行性多巣性白質脳症： ＪＣウイルス感染が誘導する組織反応と、宿主免疫応答の解明

進行性多巣性白質脳症(progressive multifocal leukoencephalopathy: PML)は、潜伏・持続感染しているJCウイルス(JCV)が、免疫能の低下した宿主で再活性化して発症する脱髄脳症である。かつては予後不良なAIDSの合併症として知られ、病理学的には解剖症例で進行病変をみることが多かった。一方、近年では免疫修飾薬や免疫抑制剤の使用に伴ったPML発症が問題になっており、脳生検査にて初期病変の病理像を見る機会が増えてきた。PML初期病変の早期診断と早期治療は予後に大きく影響するが、診断は必ずしも容易ではない。そこで、経時的なMRI画像と対比して、PML剖検脳を臨床病理学的に解析し、PML病変の伸展様式を明らかにした。今年度は、PML病変の伸展方式には、1initiation, 2extension and expansion, 3fusionの3つのステップがあることが明らかになった。JCウイルスは血流豊富な皮髄境界や、深部灰白質などに、最初の増殖巣を形成する(initiation)。その後、ウイルスは神経軸索に沿って伸展(extensijon)、または局所的に増殖巣を広げる(expansion)ことを明らかにした。その後、ウイルス増殖巣は融合し(fusion)、組織変性と破壊が進むこともわかった。こうしたPML病変の伸展様式の解明は、今後の神経画像診断に多いに役立つと考えられる。上記に記載した内容は、Neuropathology誌にアクセプトされ、現在印刷中である。論文発表ができたという点で、研究は当初の計画以上に進歩しているといえる。発表論文においては、画像と対比させた病変の伸展様式に注目し、詳細な病理所見の記載には至らなかった。特に、脱髄病変の形成における組織球役割については、多様な可能性が推測されるため、今後、病理組織学的な解析をすすめていきたいと考えている。論文発表は、Open Accessにする予定で予算を確保していたが、査読が長引き、前年度内に受理されなかったため。
動的再構成可能なハードウェア・アーキテクチャの研究

動的再構成可能なハードウェアであるPCA(Plastic Cell Architecture)は処理部とメモリが最粒度で均一に分布した構成をもち、CPU-メモリ間のフォンノイマンボトルネックを解消し得る新たなデバイスであり、本研究はこのPCAにおける回路構成法、利用法の探索を進めてきた。1)PCAへの非同期回路設計手法の開発・非効率であった非同期回路設計環境を改善するため、設計の早い段階での検証を可能とするため、ソフトウェアオブジェクトによるプロトタイピングを可能とした。・小規模で動作が保証された回路モジュール単位をライブラリとして利用し、これらを要求応答方式の通信経路で接続することで上位の大規模な設計を可能とし、これらのライブラリをベースに多くのアプリケーション開発を進めた。・PCAに適したビットシリアル処理に基づくシミュレータ開発、回路設計手法を提案した。・設計を容易にするためのGUIレイアウトツール、非同期回路検証ツールの開発を進めた。2)PCAパラダイム用言語開発・同期回路設計資産を生かすため、HDL記述(SFL)から非同期回路を導く手法を提案した.同期回路に限定されたSFL記述の特徴を逆に利用し非同期プロセッサの設計に成功した。・非同期回路合成ツールPETRIFYへのフローを考慮し高位仕様からPETRIFYでの合成が可能なサイズのSTGを生成するため階層型CDFGおよびその分割アルゴリズムを提案した。3)高集積化デバイス構造の追及・論理LSIに比べて集積度が高いDRAM構造への適合性が高いPCAの利点を生かすべく、フルカスタムレイアウト設計により高集積化の検討を進めてきた。PCA-LSI高速化を目的としてLUT(Look-Up Table)の最適化を検討しその具体的な回路構成を提案した。4)PCAに適した応用回路の開発・動的再構成可能という機能を生かすため処理機能を柔軟に増減できるベクトルプロセッサ、命令レベル並列プロセッサ、ビット数可変乗算器、シリアルデータ通信への適合性の高いシリアル乗算器、乗算を使用しないFIRフィルタなどの回路をPCA上に実装し、その可能性、問題点、実装手法などの検討を進めた。・動的配線の利点を生かしてニューラルネットワーク(NN)への検討を進めてきた。従来のNNのハードウェア実装における配線問題をこれにより解消できる見通しを得た。従来のCPU+Memoryという構成とはまったく異なる新しいアーキテクチャとして、本研究メンバーによって提案された動的再構成可能なハードウェアであるPCA(Plastic Cell Architecture)における回路構成法、利用法の探索を進めてきた。本デバイスの動作は非同期に基づくため既存の設計ツールは利用しがたい。そのため、非同期回路設計の設計手法の探求を進めた.さらにはそのフレキシブルな機能を実証するため、具体的なアプリケーションの実装を試みた。1.非同期回路設計手法(1)豊富な同期回路での設計資産を生かすため、同期回路向けに書かれたHDL記述(SFL)から非同期回路を導く手法を提案した.同期回路に限定されたSFL記述の特徴を逆に利用することにより正常に動作する非同期プロセッサの設計に成功した。(2)既存の非同期回路合成ツールであるPETRIFYへのフローを考慮して、高位仕様からPETRIFYでの合成が可能なサイズのSTGを生成するため、階層型CDFG、およびその分割アルゴリズムを提案した。(3)非同期式プロセッサにおける演算器の最適構成の検討を進め、可変性とそれによるオーバーヘッドによる性能低下のトレードオフを明らかにした。

2.PCA上への実装(1)非同期動作で既存の設計環境が利用できないためPCA上の回路の動作検証で誤りがあった場合、設計の初期段階へ戻らざるを得ず非効率であった。そのため、設計の早い段階での検証を可能とするため、ソフトウェアオブジェクトによるプロトタイピングを可能とした。(2)再構成可能という機能を生かすため処理機能を柔軟に増減できるベクトルプロセッサ、ビット数可変乗算器、シリアルデータ通信への適合性の高いシリアル乗算器、乗算を使用しないFIRフィルタなどの回路をPCA上に実装し、その可能性、問題点、実装手法などの検討を進めた。1)PCAへの非同期回路設計手法の開発非同期回路の設計には多大の時間と労力を要し、規模が大きな回路ではその検証も容易ではない。これを解決するため、小規模で動作が保証された回路モジュール単位をライブラリとして利用し、これらを要求応答方式の通信経路で接続することで上位の大規模な設計を可能とし、これらのライブラリをベースに多くのアプリケーション開発を進めた。また、PCAに適したビットシリアル処理に基づくシミュレータ開発、回路設計手法を提案した。さらには、設計を容易にするためのGUIレイアウトツール、非同期回路検証ツールの開発を進めた。2)高集積化デバイス構造の追及論理LSIに比べて集積度が高いDRAM構造への適合性が高いPCAの利点を生かすべく、フルカスタムレイアウト設計により高集積化の検討を進めてきた。PCA-LSI高速化を目的としてLUT(Look-Up Table)の最適化を検討しその具体的な回路構成を提案した。3) PCAに適した応用回路の開発これまで進めてきたライブラリ整備を踏まえてかなり規模の大きな回路設計が可能となった。これらのライブラリはストリーム入力に含まれるコマンドを解釈してその機能を実現する。・ニューラルネットへの応用:昨年度の成果を発展させ、ニューロン間の動的配線のオーバーヘッド削減、ニューロン数削減の手法としてマキシマムニューロンをPCA上に実装した。・命令レベル並列プロセッサの設計:昨年度のベクタプロセッサ実装をさらに発展させ、プロセッサユニット数、レジスタ数が命令に応じて可変となる機構を構築した。・ビットシリアル方式非同期演算回路:パイプライン乗算器、除算器、パイプラインFIRフィルタなどの構成法について検討をすすめた。これらの検討を踏まえ、新たなPCA向けのアーキテクチャを提案した。このアーキテクチャにおいては従来に比べてコンパクトで高速な可変部が期待できる。次世代PCAとして更なる発展をめざす。
効率的なニトリル合成を視野に入れた広い基質特異性のアルドキシム脱水酵素の単離

1.異なる生物種からアルドキシム脱水酵素(Oxd)を取得することを目的として、様々な環境(海洋深層水など)から取得したサンプルからメタゲノムを抽出し、昨年度確立したスクリーニング条件でのOxd活性を有する酵素遺伝子の取得を検討した。既存のOxdに高い相同性を示す配列を取得することはできたが、高い新規性の酵素遺伝子の取得には至らなかった。2.既知酵素に変異を導入し、基質特異性を改変するため、2,2-ジフェニルアセトアルドキシムなどの嵩高い基質を合成し、BacillusおよびFlavobacterium由来のアルドキシム脱水酵素の変異ライブラリーを用いてスクリーニングを行った。基質ポケット内の一部残基に変異が入ることで、Oxd活性が1.5倍程度上昇したが、活性が飛躍的に上昇した変異型酵素の取得には至らなかった。3.自然界からのスクリーニング(上記1)や基質特異性の改変(上記2)だけでない、その他の機能改変に本スクリーニングが利用できると考え、熱安定性が低いFravobacterium由来Oxdの変異型酵素(OxdFG)のスクリーニングを実施した。大腸菌XL-1Redを用いてOxdFGのランダム変異ライブラリーを調製し、本スクリーニング条件で変異酵素を探索した結果、複数の安定性が上昇した変異型酵素を取得することができた。変異部位を明らかにした結果、同一の部分に変異が入っていることが明らかとなった。本酵素を精製後、野生型酵素と諸性質を比較した結果、基質特異性などには影響はなく、約10度の熱安定性が上昇していることが明らかとなった。さらに、本変異型酵素の結晶構造解析のための結晶化スクリーニングを行った。
高密着性・高アブレシブ性を有する新しいＣｒ－Ｗ－Ａｌ系切削工具用被膜の開発

(2)焼入れ鋼、焼結鋼、あるいは焼入れ焼結鋼の旋削において、(Al、Cr、W)系被膜は切削工具用被膜として用いることができる。本研究の目的は、超硬合金母材の主成分であるWCに着目し、Cr系被膜にWを加えることで密着力を高めることが可能であると考え、Cr系ターゲットにタングステン(W)を加えた合金をターゲットに使用した新しいタイプの(Cr、W、Al)系被膜を開発し、この被膜が高密着性・高アブレシブ性に優れた被膜であることを明らかにすることである。以上のことから、2種類の焼入れ鋼の旋削では、(Cr、W、Al)系被膜は優れた高アブレシブ性を有することを明らかにした。さらに、高硬度材の切削加工においては、被膜硬度の上昇が必要である。そこで、(Cr、W、Al)系被膜の硬度を上昇させるための方策として、シリコン(Si)を加えた(Cr、W、Al、Si)系被膜を試作し、この被膜の密着強度を調べた。その結果、いずれの(Cr、W、Al、Si)系被膜も、密着強度は100N以上で、高密着性に優れた被膜であった。しかし、被膜硬度については、3000HV0.025Nで、Si添加による顕著な硬度上昇は期待できなかった。近年、被膜の開発は、従来のTi系被膜から、Cr系被膜の開発に重点がおかれている。これは、Cr系被膜は、高硬度、高酸化温度という優れた被膜特性を有しているため、高温下でも安定して高硬度を維持することができるためである。しかしながら、Cr系被膜は耐密着性にやや劣る。そこで、研究代表者は、超硬合金母材の主成分であるWCに着目し、Cr系被膜にWを加えることで密着力を高めることが可能であると考え、Cr系ターゲットにタングステン(W)を加えた合金をターゲットに使用した新しいタイプの(Cr、W、Al)系被膜を開発し、この被膜が高密着性・高アブレシブ性に優れた被膜であることを明らかにすることを目的とする。今年度は、Cr系ターゲットにタングステン(W)を加えた合金をターゲットに使用した新しいタイプの(Cr、W、Al)系膜に着目し、(Cr、W、Al)合金ターゲットを試作した。なお、試作ターゲットは、(Cr、W、Al)の成分割合が異なる2種類のターゲットである。さらに、この2種類のターゲットを使用し、超硬合金K10種を母材とし、窒化系、炭化系、窒炭化系の被膜を形成させ、被膜特性を調べた。この結果、窒化系被膜は、硬さ3100HV0.025N以上の高硬度被膜が得られたが、密着強度は100Nであった。炭化系では、密着強度が130N以上で優れた密着性が得られた。しかし、被膜硬さは1700HV0.025N程度で、市販のTiN被膜と同程度であった。これらに対し、窒炭化系被膜を形成させた場合、硬さ3000HV0.025N以上の高硬度被膜が得られた、さらに密着強度も130Nであった。以上のことから、(Cr、W、Al)(C、N)被膜が最も優れていた。近年,被膜の開発は,従来の(Ti,Al)系被膜から,(Al,Cr)系被膜の開発に重点がおかれている.これは,(Al,Cr)系被膜は,高硬度,高酸化温度という優れた被膜特性を有しているため,高温下でも安定して高硬度を維持することができるためである.しかしながら,Cr系被膜は耐密着性にやや劣る.そこで,研究代表者は,超硬合金母材の主成分であるWCに着目し,(Al,Cr)系被膜にWを加えることで密着力を高めることが可能であると考え,(Al,Cr)系ターゲットにタングステン(W)を加えた合金をターゲットに使用した新しいタイプの被膜を開発することを目的とした.そのために,(1)2種類のAl-Cr-W合金ターゲットを試作し,6種類の(Al,Cr,W)系被膜を超硬合金母材に形成させた.(2)(Al,Cr,W)系被膜の被膜特性の評価を行った.(3)(Al,Cr,W)系被膜をコーティングした超硬インサートチップで金型鋼SKD11(60HRC),および焼結焼入れ鋼(339HBS)の切削を行い,工具摩耗を調べた.得られた主な結果は,次の通りであった.機械工作研究目的は、Cr系ターゲットにタングステン(W)を加えた合金をターゲットに使用した新しいタイプの(Cr、W、Al)系被膜を開発し、この被膜が高密着性・高アブレシブ性に優れた被膜であることを明らかにすることである。平成24年度では、Cr系ターゲットにタングステン(W)を加えたCrーWーAl合金ターゲットを使用し、窒化系、炭化系、窒炭化系の被膜を形成させた。超硬合金K10種を母材とする場合、市販のTiN被膜では密着強度68N、(Ti、Al)N被膜では密着強度73N、また市販の(Al、Cr)N被膜では密着強度77Nである。これに対し、CrーWー

Al合金ターゲットを使用した場合、窒化系、炭化系、窒炭化系のいずれの被膜も、密着強度が100N以上であり、高密着性に優れた被膜であることを明らかにした。次に、平成25年度では、これらの被膜が高アブレシブ性に優れた被膜であることを明らかにするために、(Cr、W、Al)系被膜コーテッド超硬合金工具で、2種類の高硬度材の旋削を行い、市販の(Ti、Al)N、および(Al、Cr)N被膜コーテッド超硬合金工具の場合と比較した。その結果、(Cr、W、Al)系被膜コーテッド超硬合金の摩耗進行は、市販の2種類のコーテッド超硬合金に比べ、同程度かあるいは遅くなっていた。したがって、(Cr、W、Al)系被膜が高密着性・高アブレシブ性に優れた被膜であることを示しており、現在までの研究目的は、概ね達成されているといえる。なお、平成25年度は、旋削で用いられるバイトによる切削実験を行ったが、今後、バイト以外の切削工具にも適用可能かどうか明らかにしたい。本研究の目的は、超硬合金母材の主成分であるWCに着目し、Cr系被膜にWを加えることで密着力を高めることが可能であると考え、Cr系ターゲットにタングステン(W)を加えた合金をターゲットに使用した新しいタイプの(Cr、W、Al)系被膜を開発し、この被膜が高密着性・高アブレシブ性に優れた被膜であることを明らかにすることである。超硬合金K10種を母材とする場合、市販のTiN被膜では密着強度68N、被膜硬さ2090HV0.025N、また(Ti,Al)N被膜では密着強度73N、被膜硬さ3500HV0.025Nである。これらに対し、超硬合金K10種を母材とし、(Cr、W、Al)合金をターゲットに用い、窒化系、炭化系、窒炭化系の被膜を形成させた場合、いずれの被膜も、密着強度が100N以上であり、高密着性に優れた被膜であることが明らかである。なお、これらの被膜が高アブレシブ性に優れた被膜であることは、次年度以降に明らかにする予定である。過去2年間で、(Cr、W、Al)系被膜を試作し、この被膜特性を調べた結果、高密着性の被膜であることを明らかにした。旋削実験で、これらの被膜が高アブレシブ性に優れた被膜であることも明らかにした。さらに、被膜硬度の上昇は期待できなかったが、(Cr、W、Al、Si)系被膜は高密着性に優れたことを明らかにした。平成26年度は、1(Cr、W、Al)系被膜については、適用範囲を広げるために、バイト以外の切削工具にも適用し、従来から市販されている(Ti、Al)N被膜コーテッド工具との比較・検討を行う。2旋削実験で使用したスローアウェイチップについては、工具摩耗面のSEM観察、EDS分析を行い、工具の摩耗機構を解明する。3試作した(Cr、W、Al、Si)系被膜の耐アブレシブ性を調べるために、切削実験を行い、工具摩耗を調べる。4今後の研究を発展させるために、研究結果の総括を行う。本年度は、(Cr、W、Al)系被膜を試作し、この被膜特性を調べた結果、高密着性の被膜であることを明らかにした。しかし、これらの被膜が高アブレシブ性に優れた被膜であることについては、明らかにされていない。さらに、高硬度材の切削加工においては、被膜硬度の上昇が必要な要件である。以上のことから、今後の研究の推進方策として、1試作した(Cr、W、Al)系被膜の耐アブレシブ性を調べるために、切削実験を行い、工具摩耗を調べる。2試作した(Cr、W、Al)系被膜の硬度を上昇させるための方策として、シリコン(Si)を加えた、(Cr、W、Al、Si)系被膜を試作し、この被膜特性を明らかにする。4被膜形成時に母材に加える負のバイアス電圧は、被膜特性に大きな影響を及ぼす。
イオン打ち込み法によるナノ構造半導体の微細構造制御とその光機能新材料としての応用

シリコンフォトニクスの材料としてシリコンに着目し、シリコンをベースとした光電子機能デバイスの実現をめざし、発光現象を中心としたシリコンナノクリスタルの光学特性に関する基礎研究を行った。本研究の特徴は試料の作製方法で、従来の半導体プロセスと整合性を持つイオン注入により行ったことである。この手法による二酸化シリコン中のシリコンナノクリスタルの形成は私たちの研究グループが初めて行ったもので、清浄性、化学的安定性などの点で、近年特に注目されている。今年度は以下の研究を中心として行った。I発光強度の向上シリコンナノクリスタルを形成するために電気炉による高温熱処理を数時間行うが、その処理前に高速ランプ加熱(RTA、Rapid Thermal Anneal)により短時間(数分間)熱処理を行うことにより発光効率が1桁ほど向上することがわかった。また、同時に発光波長の制御も可能であることがわかった。これはRTA処理により、核形成が促進され、その後の注入イオン(シリコン)の拡散、結晶成長、結晶化プロセスなどに複雑に影響を及ぼすことが原因と考えられ、その結果として、ナノクリスタルの微細構造が影響を受け、発光強度、発光波長が変化するものと考えられる。熱処理履歴と微細構造の相関を高分解能TEMで調べることは今後の課題である。II電界発光注入層上に金電極を蒸着し電場を印可することにより、フォトルミネッセンスにスペクトル形状の似た発光を観測できることを明らかにした。現時点では発光は極めて微弱でありとても素子応用として実用に耐える発光強度ではないが、電界発光が原理的に可能である事実は重要である。今後、発光効率の向上、注入層の電気的な特性の詳細な評価、熱酸化膜の膜厚制御などによるレーザー化等の実用化も十分可能であると考える。今年度は以下の研究を中心として行い、次年度へ向けての準備を完了した。(1)微細構造の均一化、及び熱処理条件による発光の高効率化注入シリコンの分布状態は、注入量、加速エネルギーなどの条件に強く依存する。この研究では、加速エネルギーを変化させ、多重注入することにより注入シリコンが深さ方向に対して近似的に方形的な分布を持つ試料を作製し、過剰シリコン濃度の均一化をはかった。これまでは注入後、電気炉により高温アニールを行い、シリコンナノクリスタルを形成させていたが、その処理の前にランプアニールプロセスを追加し、界面状態、格子欠陥等を制御することにより発光強度が2倍程度になることが明らかになった。(2)シリコンナノクリスタルの発光機構の本質的な解明ナノクリスタルに固有の複雑な光学特性はそのサイズ、局所構造とクリスタル間の相互作用などその集合体としての構造の複雑性を反映している。本研究では(1)により制御された条件下で作製した、微細構造の明確に同定されたシリコンナノクリスタルを試料として用いた。また、ランプアニールの手法などを追加することにより、シリコンナノクリスタルの局所的な構造とその光学特性との相関から従来から私たちの提唱している、Cluster-Cluster Interactionモデルが極めて有力であることを実証することができた。

この手法による二酸化シリコン中のシリコンナノクリスタルの形成は私たちの研究グループが初めて行ったもので、清浄性、化学的安定性などの点で、近年特に注目されている。今年度は以下の研究を中心として行った。I発光強度の向上シリコンナノクリスタルを形成するために電気炉による高温熱処理を数時間行うが、その処理前に高速ランプ加熱(RTA、Rapid Thermal Anneal)により短時間(数分間)熱処理を行うことにより発光効率が1桁ほど向上することがわかった。また、同時に発光波長の制御も可能であることがわかった。これはRTA処理により、核形成が促進され、その後の注入イオン(シリコン)の拡散、結晶成長、結晶化プロセスなどに複雑に影響を及ぼすことが原因と考えられ、その結果として、ナノクリスタルの微細構造が影響を受け、発光強度、発光波長が変化するものと考えられる。熱処理履歴と微細構造の相関を高分解能TEMで調べることは今後の課題である。II電界発光注入層上に金電極を蒸着し電場を印可することにより、フォトルミネッセンスにスペクトル形状の似た発光を観測できることを明らかにした。現時点では発光は極めて微弱でありとても素子応用として実用に耐える発光強度ではないが、電界発光が原理的に可能である事実は重要である。今後、発光効率の向上、注入層の電気的な特性の詳細な評価、熱酸化膜の膜厚制御などによるレーザー化等の実用化も十分可能であると考える。
生体リズムを模倣する体内循環システム集積型「ボディ・オン・チップ」の開発

本研究は、ヒトの体内循環における臓器間の相互作用と生体リズムを高度に模倣した新しい生体外実験モデル「ボディ・オン・チップ」を開発する。本チップを構成するマイクロ流体デバイスの特徴は、小さなチップ内で生体リズムを模倣するために周期変動する流れ場・圧力場を形成するアクチュエータ、またそれらをフィードバック制御するためのセンサを集積している点である。細胞アッセイ実験により当該研究の有用性を示すとともに、多臓器疾患の解明研究や創薬基盤技術の構築へとつなげる。
メタロ－β－ラクタマーゼに普遍的に結合する未知化合物の物理化学的解析と創薬展開

メタロ-β-ラクタマーゼ(MBL)は、ほとんどすべてのβ-ラクタム剤を分解する酵素である。あるMBL酵素が赤紫色になっていることを見出し、この原因が有色金属イオンの結合ではなく有色化合物の結合であると考えた。そこで、MBL酵素から有色化合物を分離して、有色化合物の構造と結合様式を調べることにした。MBL酵素に結合した有色化合物は、MBL酵素を変性させる(構造を崩す)ことで遊離すると考えた。この実験で、有色化合物は分解されやすいことが分かった。今後は、質量分析によって有色化合物の分子量などの構造情報を入手することで、有色化合物の構造と結合状態を調べる予定である。メタロ-β-ラクタマーゼ(MBL)は、ほとんどすべてのβ-ラクタム剤を加水分解するZn酵素である。私たちは、MBLの中でも、日本の臨床で頻繁に単離されるIMP-1を研究対象としている。IMP-1が赤紫色に着色していることに着目し、その仮説として、有色金属イオンの結合または発色団を有する化合物の結合を考えた。しかし、IMP-1中の金属イオン成分をICPで分析した結果より、IMP-1の呈色の原因は、発色団を有する化合物の結合であると考えた。IMP-1のUV-Visスペクトルは、タンパク質由来の280nmの極大吸収以外に、340nmと530nmの極大吸収を確認することができた。これらの吸収帯は、IMP-1に結合している化合物由来であると考えた。そこで、このスペクトルを指標として、IMP-1を変性させて、化合物を遊離させ、限外ろ過によってタンパク質と化合物を分離することを試みた。IMP-1は、変性剤、酸・アルカリ、熱によって変性させた。結果として、IMP-1に酸またはアルカリを添加した後に測定したスペクトルにより、530nmの吸収の減少が確認されたことから、化合物が酸またはアルカリによって分解を受けた可能性があることが考えられた。熱処理では、IMP-1の沈殿が観察され、さらにその上清液に化合物由来の吸収がなかったことから、IMP-1と一緒に沈殿したため分離できなかった。変性剤処理では、変性剤の添加後では化合物由来の吸収の減少が観察されず、限外ろ過によって、これらの吸収の減少が少しであるが観察することができた。これらの結果から、IMP-1の呈色の原因は発色団を有する化合物の結合であると考えているが、酸・アルカリ処理や熱処理に影響を受けやすい化合物であることが分かった。今後は、この化合物の分子量に関する情報や、IMP-1への結合様式が直接的か間接的か、MS測定を通じて検討する。メタロ-β-ラクタマーゼ(MBL)は、臨床で使用されているほとんどすべてのβ-ラクタム剤抗生物質を加水分解する酵素であることから、その阻害剤開発が臨床上で求められている。本研究では、大量に調製された種々のMBL酵素が赤紫色を呈していることに着眼し、これが大腸菌または培地由来の有色性化合物がMBLに結合していると考え、MBLに結合しているだろう化合物の分離とその構造決定、さらに物理化学的手法を用いた酵素レベルにおける相互作用解析を行うことが目的である。平成24年度は、MBLであるIMP-1の大量調製を行い、変性剤および酸によってIMP-1を変性させ、限外ろ過によってIMP-1に結合している可能性がある化合物の分離を行った。結果としては、変性剤によるIMP-1変性では化合物の分離は観察できなかったが、酸変性によって化合物の分離を紫外・可視吸光光度計で確認することができた。このことにより、大腸菌などで大量に調製された蛋白質には、大腸菌由来または培地由来の化合物が結合している可能性があり、さらに以上の方法で分離できることが示唆された。平成25年度は分離された化合物の構造決定を行い、さらに蛋白質-化合物相互作用を分子レベルで詳細に解析する。そのためにIMP-1を大量に調製し、酸変性によってIMP-1に結合した化合物を分離する。分離された化合物の成分を調べるために、HPLCによって成分数を調べ、複数あるときは分取カラムによって分離する。その後、NMRなどの方法を駆使して、IMP-1に結合していた化合物の特定を行う。また特定できた後は、IMP-1に対する阻害定数の算出、X線結晶構造解析による可視化によって、MBL-化合物複合体の相互作用を詳細に解析する。平成24年度は、MBLであるIMP-1から酸変性によって紫外領域に吸収を持つ化合物の分離を行うことができた。この結果は、計画通りである。ただIMP-1の収量が平成24年度から大幅に減り、その問題解決に時間を取られた。

そのため他のMBL酵素(赤紫色を呈している)では、以上の検討が行えていない。平成25年度は、MBLから酸変性によって分離された化合物を、大量に調製する。そのために大量のIMP-1が必要になる。さらに得られた化合物をHPLCによって分離し、紫外・可視検出器でモニタすることで成分の数を同定する。この際、HPLC附属の分取カラムにとって、分離された化合物を分取する。その後、機器分析を駆使して、IMP-1から分離された化合物の構造を同定する。以上の方法論が確立された場合、他のMBL酵素でも同様の実験を行い、赤紫色の原因化合物の同定を行い、これら化合物の構造的共通性を解析する。平成25年度は、大腸菌および酵素のサンプル保存が増えたため、ディープフリーザーを購入する。またMBLを大量に調製するために培養用の試薬類など消耗品として使用する。さらにデータが整い次第、学会発表を検討している。そのため旅費として使用する。