hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
顎関節変形性関節症診断における滑液分析と骨シンチグラフィーの比較研究

顎関節症の退行性病変を主徴とした症例の診断には困難が伴う。骨・軟骨組織の初期あるいは軽度の障害には骨シンチグラフィーの鋭敏性が良いことが知られている。しかし、ラジオアイソトープを使用した核医学診断は被爆の問題や経済性を無視できない。そこで顎関節症におけるバンピング施行時に希釈回収法により採取した滑液において、骨吸収マーカーとしてのI型コラーゲンC末端テロペプチド(以下ICTPと略す)、骨形成マーカーとしてのI型コラーゲンC末端プロペプチド(以下P1CPと略す)を応用した滑液分析を検討することにより、ICTPとP1CPがsensitivity、specificityの高い顎関節骨破壊の検査方法として滑液分析に応用される可能性に着目した。1)滑液中のICTP,P1CP値の異常-滑液中1CTP値が骨組織崩壊の指標になるかどうかを明かにする。2)ICTP.P1CP値の鋭敏性-骨シンチグラフイーとのsensitivityの比較。3)ICTPとP1CP値の関係-顎関節症治療後の予後判定の指標となり得るか。以上の項目について検討を加えた。【目的】顎関節症の退行性病変を主徴とした症例の診断には困難が伴う.骨・軟骨組織の初期あるいは軽度の障害には骨シンチグラフィーの鋭敏性が良いことが知られている.しかし,ラジオアイソトープを使用した核医学診断は被爆の問題や経済性を無視できない.そこで顎関節症における骨組織破壊マーカー(1CTP)を応用した滑液分析を検討することにより,1CTPがsensitivity,specificityの高い顎関節骨破壊の検査方法として滑液分析に応用される可能性に着目した.【対象患者および研究方法】対象患者は顎関節変形性関節症及び疑いのある症例,でインフォームドコンセントを得られた30症例が本研究の対象となる.1.顎関節症患者(変形性関節症を含む)の骨シンチグラフィー,X線写真検査を治療前後に行う.2.顎関節症患者(変形性関節症を含む)の滑液採取,滑液の分析.滑液採取は顎関節上関節腔洗浄療法時に行い,1CTPと各種サイトカイン(IL-1β,IL6,TNFα)の測定を行う.3.顎関節上関節腔洗浄,パンピング療法はフロリダ大学Nizan,Dolwicらの方法に準じて行う.【検討項目】以下の項目に関して検討を加えた.1.1CTP値の異常-滑液中1CTP値が骨組織崩壊の指標になるかどうかを明かにする.2.1CTP値の鋭敏性-骨シンチグラフィーとのsensitivityの比較3.1CTP値とサイトカインとの関係-顎関節症治療後の予後判定の指標となり得るか.【結果】現在対象患者は8例で,顎関節上関節腔洗浄,パンピング療法前の診査および滑液採取を行った.また5例に関しては,1CTPと1CTPの測定を終了,治療後の経過観察を行っている.今後平成10年度に引き続き研究を予定しており,結果の解析を行う.顎関節症の退行性病変を主徴とした症例の診断には困難が伴う。そこで顎関節症におけるパンピング施行時に希釈回収法により採取した滑液において、骨吸収マーカーとしてのI型コラーゲンC末端テロペプチド(以下ICTPと略す)、骨形成マーカーとしてのI型コラーゲンC末端プロペプチド(以下P1CPと略す)を応用した滑液分析を検討することにより、ICTPとP1CPがsensitivity、specificityの高い顎関節骨破壊の検査方法として滑液分析に応用される可能性に着目した。2) ICTP,P1CP値の鋭敏性-骨シンチグラフィーとのsensitivityの比較。3) ICTPとP1CP値の関係-顎関節症治療後の予後判定の指標となり得るか。
土壌有機物の分解・無機化がセシウム137可給性に与える影響評価

植物の利用できる形態を有するセシウム137(可給態)量の変動に、土壌有機物の分解・無機化が与える影響を明らかにする事を目的として、土壌の実験室培養及び逐次抽出法を適用した。培養期間内で、土壌有機物吸着態セシウム137量の減少と可給性の高い水抽出可能セシウム137量の増加が確認された。一方で、土地利用の違いに起因する土壌有機物の質の違いが、水抽出可能セシウム137現存量及び生成量を制御する事が示唆された。以上の結果から、土壌有機物の分解・無機化によりセシウム137の可給性が変化し、将来的な植物ー土壌間でのセシウム137動態には、土壌有機物の質を考慮に入れる必要があると考えられた。本研究では、植物に対する潜在的な放射性セシウムの供給経路となりうる土壌有機物の分解・無機化と放射性セシウムの可給性の関係を明らかにすることを目的とする。土壌有機物の分解・無機化により、それまで土壌有機物に吸着されていたセシウム137が放出されることで、放射性セシウムの可給性が上昇することが予想され、とりわけ、易分解性有機物の動態が重要であると考えられる。そこで、本研究では1)逐次抽出法、2)粒子径分画、3)実験室培養を併用することで、土壌有機物の分解特性を考慮に入れた、植物-土壌間の放射性セシウム動態をより詳細に明らかにすることを目的とした。本年度は、福島県飯舘村において土壌中の放射性セシウム濃度の高い畑及び水田(各3地点)から、0-5 cm層、5-10 cm層をそれぞれ採取した。実験室に持ち帰った各土壌試料を篩分け(2ミリ網目)した後、含水率・pH・強熱減量等の基礎的データの測定を行った。さらに、土壌有機物の分解・無機化に伴う放射性セシウムの可給性の変化を明らかにするため、土壌の培養実験を開始した。各培養期間(0日、30日、60日)終了後の土壌を逐次抽出に供した。土壌はそれぞれ(1)水溶性画分、(2)酢酸アンモニウム抽出画分、(3)過酸化水素水処理画分に分画し、順次ゲルマニウム半導体検出器を用いた放射能測定を行っている。また、酢酸アンモニウム処理後の土壌試料の土壌粒子径による分画(砂、シルト、粘土)も進行している。これらの実験から得られたデータから、土壌有機物の分解・無機化による土壌中の放射性セシウムの可給性の潜在的な変化量を推定することが可能となる。また、次年度以降の植物栽培試験の結果とあわせることで、植物-土壌間での放射性セシウムの動態を制御する要因及びメカニズムを明らかにすることが期待される。本研究では、植物に対する潜在的な放射性セシウム供給経路となりうる土壌有機物の分解・無機化と放射性セシウムの可給性の関係を明らかにすることを目的とする。福島県飯舘村で隣接して存在する水田及び畑から0ー5cm、5ー10cmの2層をそれぞれ3地点から採取した。採取した土壌は実験室に持ち帰り、継続して1年間の実験室培養に供した。培養土壌は、(1)水抽出、(2)酢酸アンモニウム抽出、(3)過酸化水素水処理画分、(4)残留土壌、に分画した。分画した各画分をGe半導体検出器を用いて放射性セシウム濃度を測定した。各画分の放射能測定結果から、1年に渡る培養期間を通して可給性放射性セシウムは一定程度常に存在していた。特に、酢酸アンモニウムにより抽出されるイオン交換態放射性セシウム量が、水溶性・有機物吸着態放射性セシウム量よりも顕著に多かった。また、水田と畑地を比較した場合では水田で高い放射性セシウム量を示したことから、土地利用様式の違いがその後の放射性セシウム動態に影響を及ぼす可能性が考えられた。さらに、同一地点で再度採取した土壌を用いて植物種を播種し、これらの可給態放射性セシウムが植物の成長に伴って、植物体内へと吸収されるのかどうかについての試験を継続して行っている。現在も継続して行っている植物栽培試験の結果と合わせて考えることで、植物ー土壌間での放射性セシウム動態を制御する要因及びメカニズムを明らかにする事が期待できる。本研究では、植物に対する潜在的な放射性セシウム供給源となりうる土壌有機物の分解・無機化が、植物が吸収可能な放射性セシウム量の変動に与える影響を明らかにする事を目的とする。福島県飯舘村で隣接して存在する水田及び畑地から採取した土壌を長期間実験室培養に供し、逐次抽出(可水性、イオン交換態、有機物吸着態、酸可溶性、残渣)した画分中の放射性セシウム濃度を測定した。さらに、土壌有機物量及び可水性画分の溶存有機炭素濃度・紫外吸光度(254 nm)も併せて測定した。結果より、土地利用の違いによる可給態放射性セシウム量及び、培養期間中の変化パターンが異なる事が明らかとなった。採取した土壌及び可給性が低いと考えられる酸可溶性、残渣画分中の放射性セシウム量には、両土壌で違いは見られなかったが、水田土壌では畑地土壌と比較して、培養期間を通して常に可水性、イオン交換態、有機物吸着態の画分中の放射性セシウム量が多かった。また、培養期間中に可水性、イオン交換態、有機物吸着態

画分では有意な経時変化が見られた。とりわけ、水田土壌では、培養期間における可水性画分と有機物吸着態画分の増減が逆のパターンを示す結果が得られた。さらに、可水性画分での溶存有機炭素量と放射性セシウム量の変化は同様のパターンを示した。以上の事から、土壌有機物に吸着されていた放射性セシウムは、土壌有機物の分解・無機化により一時的により植物に吸収されやすい形態へと変化する事が示唆された。一方で、畑地土壌では水田土壌と比較して土壌有機物量に差は見られないにも関わらず、溶存有機炭素量が少なく、254 nmの吸光度から算出したSUVA254において高い値を示した事から、吸着されている土壌有機物の質的相違により、土壌有機物の分解・無機化が制御され、放射性セシウムの可給性の変化に影響を及ぼしている可能性が示唆された。植物の利用できる形態を有するセシウム137(可給態)量の変動に、土壌有機物の分解・無機化が与える影響を明らかにする事を目的として、土壌の実験室培養及び逐次抽出法を適用した。培養期間内で、土壌有機物吸着態セシウム137量の減少と可給性の高い水抽出可能セシウム137量の増加が確認された。一方で、土地利用の違いに起因する土壌有機物の質の違いが、水抽出可能セシウム137現存量及び生成量を制御する事が示唆された。以上の結果から、土壌有機物の分解・無機化によりセシウム137の可給性が変化し、将来的な植物ー土壌間でのセシウム137動態には、土壌有機物の質を考慮に入れる必要があると考えられた。植物栽培を伴った試験を本年度中に終了させる予定であったが、土壌培養試験の結果から1年程度の培養期間が必要であることが分かったため、植物栽培試験期間を延長する必要が生じたため。生物地球化学引き続き、放射性セシウムが含まれた土壌を用いた植物栽培試験を行う。当初の予定通り、野外で採取した土壌試料の培養を開始し、順次分画及び放射能測定が進められている。土壌培養試験の結果から1年程度の培養期間が必要であることが分かり、植物栽培試験期間を延長する必要が生じたため、本年度に使用する予定であった試薬等の購入を延期したため。引き続き引き続き、本年度開始した土壌の培養試験を継続して行い、土壌有機物の分解・無機化のさらなる進行による放射性セシウム可給性の変化を明らかにする。さらに、本年度の培養試験と同一の条件下で、植物栽培試験を行う。これらの結果を基にして、植物が介在した場合での土壌有機物の分解・無機化が土壌中の放射性セシウムの可給性の変化を明らかにする。植物栽培試験に伴い、必要な試薬等の購入に充てる。試料採取に要する旅費及び消耗品の購入に関する支出を抑えることが出来たため。予算の関係上、購入予定から削除していた小型超低温槽を購入する。翌年度予算で予定している凍結乾燥機と組み合わせて、試料の迅速かつ適切な乾燥を行う。
骨髄ニッチを最適化した異種移植アッセイによる新規がん幹細胞アッセイ系の確立

がん幹細胞研究には、がん幹細胞同定のためのアッセイ系の確立が必要である。これまでにT,B細胞を欠損した免疫不全マウスが開発され、異種移植を用いたがん幹細胞研究にも応用されてきたが、造血系腫瘍の一部や固形がんの生着効率が低く、がん幹細胞研究にはさらなる改良が必要であった。我々は、免疫不全マウスへのヒト細胞の生着には、リンパ球欠損に加えて、マクロファージ寛容が必要であることを見いだし、さらに骨髄微小環境をヒト細胞の正着に最適化したBRGhSKラインを樹立した。このマウスは、ヒト細胞の生着効率が著しく改善し、今後のがん幹細胞研究に有用である。がん克服へ治療標的として、がん幹細胞自身を標的とした新規治療法の開発が求められている。そのためには、がん幹細胞の純化、純化がん幹細胞の生体内での機能を解析する必要がある。この解析のために必須の基本技術が、高度免疫不全マウスを用いた異種移植アッセイシステムである。ヒトがん幹細胞を標的とする新世代のがん治療法は、急性骨髄性白血病(AML)において、その実用化が目前である。これは、免疫不全マウスを用いた異種移植アッセイ系の確立によって、白血病幹細胞の高度純化が可能となり、その分子学的基盤の解明が進んだことによる。一方で、現存の異種移植アッセイ系では、ヒト造血細胞の生着効率が著しく改善されたが、急性白血病以外の造血器腫瘍や固形癌では十分な生着が得られない。したがって、さらに生着効率を高めた汎用性の高いラインの樹立が必要である。本研究では、より広いがん種におけるがん幹細胞の同定とその根絶法の開発を可能にする技術基盤確立のために、「完全マクロファージ寛容」「骨髄ニッチオープン化」導入により、マウス骨髄微小環境を改変し、既存の移植効率を大幅に上回る次世代免疫不全マウスを開発することを目的としている。我々は、すでに、B6バックグラウンドで、Rag2欠損、IL2Rg欠損に、骨髄ニッチオープン化のためのKit変異を導入したB6.Rag2(null)IL2Rg(null)Kit(Wv/Wv)マウスを樹立した。当該年度では、マウスコロニーの拡大と、正常造血幹細胞の生着効率の検証を行い、極めて高いヒト造血細胞の生着が得られている。次年度では、引き続き、新規マウスラインの検証とともに、ヒトSIRPAノックインマウスとの交配を行い、マウス内での疾患再構築と、幹細胞分画の同定を進めていく予定である。急性骨髄性白血病においては、既存の免疫不全マウスを用いた異種移植系によって、がん幹細胞のアッセイが盛んに行われ、白血病幹細胞の同定とともに、幹細胞を直接標的とした治療開発が進んでいる。急性白血病以外の造血器腫瘍や固形腫瘍では、既存の免疫不全マウスの実験系では、生着率が極端に低く、マウス内での疾患再構築が得られない。このため、がん幹細胞の純化・同定が進んでいない。このため、より広いがん種におけるがん幹細胞の同定とその根絶法の開発を可能にする技術基盤確立のために、「完全マクロファージ寛容」「骨髄ニッチオープン化」導入により、マウス骨髄微小環境を改変し、既存の移植効率を大幅に上回る次世代免疫不全マウスを開発することを目指している。我々は、マウスへのヒト細胞の生着にマクロファージ寛容が重要な役割を持つことを見出しており、本課題では、ヒト型SIRPAをノックインし、完全なマクロファージ寛容を導入した免疫不全マウスの樹立を試み、すでに、このラインは完成し、その機能について、現在検証中である。さらに骨髄ニッチオープン化のためのKit変異を導入B6.Rag2(null)IL2Rg(null)Kit(Wv/Wv)マウスを樹立した。当該年度では、マウスコロニーの拡大と、正常造血幹細胞の生着効率の検証を行い、極めて高いヒト造血細胞の生着が得られている(論文投稿中)。新規ラインのため、マウスの交配に時間を要しているが、次年度では、引き続き、新規マウスラインの検証とともに、ヒトSIRPAノックインマウスとの交配を行い、マウス内での疾患再構築と、幹細胞分画の同定を進めていく予定であり、研究計画はおおむね順調に進行している。

我々は、すでに、B6バックグラウンドで、Rag2欠損、IL2Rg欠損に、骨髄ニッチオープン化のためのKit変異を導入したB6.Rag2(null)IL2Rg(null)Kit(Wv/Wv)マウスを樹立した。現在は、マウスコロニーの拡大と、正常造血幹細胞の生着効率の検証を行い、極めて高いヒト造血細胞の生着が得られている。次年度では、引き続き、新規マウスラインの検証とともに、ヒトSIRPAノックインマウスとの交配を行い、マウス内での疾患再構築と、幹細胞分画の同定を進めていく予定である。急性骨髄性白血病においては、既存の免疫不全マウスを用いた異種移植系によって、がん幹細胞のアッセイが盛んに行われ、白血病幹細胞の同定とともに、幹細胞を直接標的とした治療開発が進んでいる。急性白血病以外の造血器腫瘍や固形腫瘍では、既存の免疫不全マウスの実験系では、生着率が極端に低く、マウス内での疾患再構築が得られない。このため、がん幹細胞の純化・同定が進んでいない。このため、より広いがん種におけるがん幹細胞の同定とその根絶法の開発を可能にする技術基盤確立のために、「完全マクロファージ寛容」「骨髄ニッチオープン化」導入により、マウス骨髄微小環境を改変し、既存の移植効率を大幅に上回る次世代免疫不全マウスを開発することを目指している。我々は、マウスへのヒト細胞の生着にマクロファージ寛容が重要な役割を持つことを見出しており、本課題では、ヒト型SIRPAをノックインし、完全なマクロファージ寛容を導入した免疫不全マウスの樹立を試み、すでに、このラインは完成し、その機能について、現在検証中である。さらに骨髄ニッチオープン化のためのKit変異を導入B6.Rag2(null)IL2Rg(null)Kit(Wv/Wv)マウスを樹立した。今年度では、マウスコロニーの拡大と、正常造血幹細胞の生着効率の検証を行い、極めて高いヒト造血細胞の生着が得られている(Stem Cell Reports 2016)。新規ラインのため、マウスの交配に時間を要しているが、次年度では、引き続き、新規マウスラインの検証とともに、ヒトSIRPAノックインマウスとの交配を行い、マウス内での疾患再構築と、幹細胞分画の同定を進めていく予定であり、研究計画はおおむね順調に進行している。がん克服へ治療標的として、がん幹細胞自身を標的とした新規治療法の開発が求められている。そのためには、がん幹細胞の純化、純化がん幹細胞の生体内での機能を解析する必要がある。この解析のために必須の基本技術が、高度免疫不全マウスを用いた異種移植アッセイシステムである。ヒトがん幹細胞を標的とする新世代のがん治療法は、急性骨髄性白血病(AML)において、その実用化が目前である。これは、免疫不全マウスを用いた異種移植アッセイ系の確立によって、白血病幹細胞の高度純化が可能となり、その分子学的基盤の解明が進んだことによる。一方で、現存の異種移植アッセイ系では、ヒト造血細胞の生着効率が著しく改善されたが、急性白血病以外の造血器腫瘍や固形癌では十分な生着が得られない。したがって、さらに生着効率を高めた汎用性の高いラインの樹立が必要である。本研究では、より広いがん種におけるがん幹細胞の同定とその根絶法の開発を可能にする技術基盤確立のために、「完全マクロファージ寛容」「骨髄ニッチオープン化」導入により、マウス骨髄微小環境を改変し、既存の移植効率を大幅に上回る次世代免疫不全マウスを開発することを目的としている。
気管支喘息におけるTh2細胞の分化の解析とその制御

気管支喘息ではナイーブT細胞のアレルゲン特異的あるいはポリクローナルなTh_2細胞への偏倚した分化が認められ、特異IgE抗体産生、気道炎症そして気道過敏性の亢進といった病態形成に重要な役割をはたしている。喘息におけるTh_1に対するTh_2細胞への優位な分化が何によるのかについて、まずTh_2分化因子であるIL-4について検討した。IL-4の好塩基球やNK11T細胞からの産生能やIL-4遺伝子発現調節領域の多型性とTh_2分化には相関を認めなかった。IL-6についてはノックアウトマウスを用いた解析からは、それはTh_2細胞の分化に抑制的に作用した。またIL-4受容体β_2アドレナリン受容体構造遺伝子など染色体5g31-33に存在する他の遺伝子の多型性の検討でも、それ単独で気管支喘息の発症にかかわるものは認められなかった。しかしβ_2-アドレナリン受容体構造遺伝子(Arg16Gly)とIL-4受容体遺伝子(Val 50ILe)の多型性の組み合わせにおいてアトピー型喘息患者で増加している組み合わせが存在しており、今後さらに症例を増やして検討を行なう。またIL-4の作用を阻害する化合物について企業との協同研究を実施した。その結果、非ペプチド性化合物(#8921)を見出した。本化合物IgEを特異的抑制すると共にIL-4によるTh_2細胞の分化も抑制した。マウスの喘息モデルでは、特異IgE抗体産生のみならず、抗原吸入による肺への炎症細胞、とくに好酸球の浸潤の抑制も認められた。ヒトの系においてもin vilroでIgE抗体産生を抑制した。現在、化合物#8921の作用機序について詳細な解析を進めている。アトピー性気管支喘息に代表されるI型アレルギー性疾患では,アレルゲン特異的なあるいはポリクローナルIgE抗体産生の亢進を認め,比較的ポリクローナルなTh_2細胞への分化偏位がみられる。アトピー性気管支喘息でのTh_1細胞に対するTh_2細胞の優位性を決定する因子を明らかにするために,ナイーブT細胞のTh_2細胞への分化因子であるIL-4の好塩基球やNK1.1T細胞からの産生能やIL-4遺伝子発現調節領域の多型性を検討した。遺伝子解析ではIL-4転写開始点より-525番目のC/T,-457番目のT/Gの多型性を認めたが,これら多型性や好塩基球やNK1.1T細胞からのIL-4産生能はTh_2の優位性とは相関しなかった。IgE高値例では単球からのPGE_2とIL-6の過剰産生が認められ,Th_2細胞への分化決定に関与する分子であることが示唆された。しかしIL-6ノックアウトマウスでの解析やヒトでの抗IL-6受容体抗体投与による血清中サイトカイン(IL-4,IFN-α)の検討ではむしろIL-6はTh_1への分化を増強することが明らかとなった。実際IgE高値例ではIL-6の過剰産生のため,in vitroではナイーブT細胞のTh_2細胞への分化は抑制されている。今後I型アレルギー性疾患では何故抗原提示細胞からのPGE_2とIL-6の過剰産生が認められるのか,その機序を明らかにするとともに,I型アレルギー性疾患でのTh_2細胞の優位性を決定する因子に関して抗原提示細胞から産生される分子を中心に検討を進める。気管支喘息ではナイーブT細胞のアレルゲン特異的あるいは比較的ポリクローナルなTh_2細胞への偏倚した分化が認められ,それは特異的IgE抗体産生のみならず,気道過敏性の亢進など,病態形成に中心的な役割を果たしている。本研究ではこのT細胞の偏倚した分化の原因を明らかにすることを試みた。

前年度に引き続きサイトカインの発現と遺伝子の多型性に注目した。種々の遺伝子の多型性(5'IL-4転写調節領域,IL-4受容体,β_2-アドレナリン受容体構造遺伝子など)の検討では,それ単独の多型性では気管支喘息の発症との関連性は認められなかった。しかしβ_2-アドレナリン受容体構造遺伝子(Arg16Gly)とIL-4受容体遺伝子(Val50Ile)の多型性の組み合わせにおいて,アトピー型喘息患者で増加している組み合わせが存在していた。この事実が有意であるのか否か,今後さらに症例を増やして検討を行なう。またIL-4の作用を阻害する化合物について,企業との協同研究を実証した。マウスのリンパ球をLPSとIL-4で刺激して誘導されるIgE発生を指標にスクリーニングを行ない,IgE特異的に,用量依存的に抑制する非ペプチド性化合物(#8921)を見出した。本科号物はIL-4で誘導されるCイプシロンgermline transcriptの発現やTh_2細胞の分化も抑制した。マウスの喘息モデルでは,特異IgE抗体産生ならず,抗原吸入による肺への炎症細胞,とくに好酸球の浸潤の抑制も認められた。現在,化合物#8921の詳細な作用機序の解析を進めている。
ミュー粒子の異常磁気能率におけるQCD力学の格子計算方法の開拓

QCDにより誘導される光子間の散乱がミュー粒子の異常磁気能率に生ずる量子効果(HLbLの寄与)は、幾つかの中間子を変数とする模型の評価しかされていない。その結果を含む異常磁気能率の標準模型の予言が測定値から優位にずれている現状では、このHLbLの寄与を場の理論の第一原理より計算することが不可欠である。本研究では、特にconnected型のファインマン図から及ぼされる効果を、格子QCD数値実験によって計算する方法を開拓し、第一原理計算としては最初の結果を報告した。また、disconnected型のファインマン図すべてを含む寄与を計算する方法のアイデアを一つ提案した。ミュー粒子の異常磁気能率に対する、素粒子の標準模型による予言値と実験測定値との間に現時点で伺われる矛盾を理解する上で、QCDの非摂動力学に由来する寄与における理論的予言の精度及び信頼性を向上することが要求されいている。特に、QCDによる光と光の散乱を通じて誘導される寄与は、現時点での実験精度を考慮しても無視できない。そして、純粋にQCDの非摂動力学の理論計算が要求されるにも関わらず、ハドロンを変数とする低エネルギー有効理論などに基づく評価しかされていないのが現状である。例えば、このようなモデル計算では含めることができない力学の寄与の定量的な大きさに関する知見は、場の量子論の第一原理に基づきQCDの非摂動力学を計算しなければ得ることができない。本研究は、このQCDによる光-光散乱振幅がミュー粒子の異常磁気能率に及ぼす寄与を、格子QCDシミュレーションによって数値的に計算する方法の開拓を目標としている。現時点で手中にある方法は、QEDも格子正則化して(QCD + quenched QED)のシミュレーションによって、クォーク部分とミュー粒子部分をつなぐ2つの仮想光子を計算機の中で生成し、また、重要な寄与を優先的に計算する暗黙の重み付けを図る。研究期間の前半の主な達成目標は、この方法の有効性を実際の計算を通して確認することである。準備期間から初年度までの提案方法に基づく予備的計算では、非自明なシグナルを得ることができた。また、このシグナルの大きさはターゲットとする寄与のQED摂動の次数から期待されるものであり、提案方法が有効である上での必要条件の一つが満たされていることが確認された。クォークが電荷を帯びているため、光の散乱はQCDの影響を受ける。この効果がミュー粒子の異常磁気能率に及ぼす寄与、QCDによる光-光散乱振幅からの寄与、を定量的に把握することは、理論の予言値と実験値の間に現時点で伺われている"ずれ"が未知の素粒子構造に由来するか否かを判断する上で、最も重要である。そのためには、QCDによる光-光散乱振幅による寄与を、場の量子論の第一原理、つまり、格子QCDによるシミュレーションによって計算する必要がある。2014年度では、この寄与の一部を計算するために考案した方法の有効性を示す論文を取りまとめた。論文はPhysical ReviewLettersに掲載されている。並行して、数値計算上より効率の高い方法についての検討も開始した。また、Mainzで開催されたミュー粒子の異常磁気能率におけるQCD補正に関するワークショップに招かれ、近年の成果、現状認識、課題、今後の到達目標に関する情報を共有してきた。議論の内容はweb上で公開されている。前年度までの研究では、格子(QCD + quenched QED)に基づく方法により、cHLbLの寄与を格子QCDシミュレーションのアプローチで計算可能であること初めて示した。格子QCDシミュレーションでHLbLの寄与を計算する可能とする方法は、重要な量子効果を優先的に抽出するimportance samplingの機能を、何らかの形で備えていなければならない。格子(QCD + quenched QED)では、2個の仮想光子をstochasticに扱うことでimportance samplingを試みた。新たに開発したmoment methodでは、それとは全く異なる概念のimportance samplingを採用することで(おおまかには、HLbL振幅に相当する部分を近似する確率に基づきサンプル)、統計的な誤差をより効果的に削減できることを示した。HLbLの寄与には、cHLbL以外に、disconnected-typeのファインマン図からの寄与がある。格子QCDシミュレーションのアプローチから自然な分類法によれば、disconnected-typeの寄与は、計7種類の寄与に分類される。これらのdisconnected-typeのファインマン図を含む全HLbLの寄与を一挙に計算する方法のアイデアを構築し、格子QCDの国際会議で発表した。ミュー粒子の異常磁気能率へのQCDによる光-光散乱振幅からの寄与を、格子ゲージ理論シミュレーションによって計算する方法の確立は、実際に数値計算を遂行して検証•実証することでしか果たせない。

研究計画では、特に一部の寄与(クォークのQED相互作用がすべて同一のクォーク線上にあるファインマン図)に関して申請段階で提案した方法が失敗することも想定していたが、考案した方法の有効性を報告することができた。また、QCDによる光-光散乱振幅による寄与全体を計算する方法として手中にあるものの有効性を検証する準備(主にプログラム開発)を開始した。素粒子理論2015年度に推進すべき課題は2つに分類される。一つは、ミュー粒子の異常磁気能率へのQCDによる光-光散乱振幅からの寄与全体を計算する方法の探索である。現時点で手中にあるアイデアは、クォークが電荷を持っていることも考慮した(QCD+QED)のシミュレーションを積極的に活用するものであるが、その有効性をテストするプログラム開発等を進める。他の一つは、QCDによる光-光散乱振幅からの寄与のうちの一部分に限定して2014年度までに検討してきた方法よりも計算効率の良い方法の探索である。この副課題に関しては全く発想が異なる手法の有効性のテストと計算効率の比較を行う。具体的には、これまでの方法がクォーク部分とミュー粒子の間で交換される仮想光子のエネルギーがなるべく小さいものを選択的に計算するのに対し、別のアイデアは、散乱振幅の大きさがより大きな寄与の選択的な計算を図ろうというものである。このテストを踏まえて第一の副課題の方法の再検討も図る。一部分ではあるがQCDの光-光散乱振幅から寄与を計算する方法としては、申請時においてすでに、(QCD + quenched QED)の格子シミュレーションによるの方法を実際的な候補として提唱し、それに従い計算を実行するプログラムの作成の準備を開始していた。そのため、提案方法によって計算可能か否かに関する問いに関する計算の実行を初年度中に果たすことができ、対象とするFeynman図からの磁気的形状因子への寄与に対する予備的な計算結果を得ることができた。現時点で伺われている系統誤差の要因を特定する課題に今後取り組むことで、提案方法が機能するかどうかに対する答えが計画通り2年目の間に得られると見込まれる。成果報告のための会議に招待されたが交通費分を補う必要が見込まれ、27年度予算から10万円を前倒しで使用する手続きを行った。しかし、航空券が想定以上に高額であったため、共同研究者に参加してもらい、使用しなかった。提案方法に従いシミュレーションを実行した結果、非自明なシグナルを得ることができた。提案の(QCD + quenched QED)による格子シミュレーションの方法は、QEDの摂動の6次である光-光散乱振幅の寄与を得る上で、4次の寄与の差し引きを要求する。従って、これまでの予備的な計算により、統計誤差に埋もれることなく、6次の寄与として期待される大きさのシグナルが得られていることは、方法が機能する上で求められる最も重要な要件を満たすことを意味する。他方で、外部状態がミュー粒子の1粒子状態に十分射影されていないことに起因すると考えられる結果の不安定性が確認されており、まずは、この系統誤差の要因を確実に特定するための追加の計算を推進する。
香気成分に注目したカキ果実の風味分析法の確立と品質評価に関する研究

カキの香気成分の分析法として,果実から揮発する成分をポーラスポリマービーズに吸着させたのちにキャピラリガスクロマトグラフに加熱導入する方法,吸着物質をエーテルで再抽出してガスクロで分析する方法,果肉を直接アセトン中で磨砕して得た抽出液をガスクロに導入する方法などを種々検討したが,カキ果実の揮発性成分は種類,量ともにほかの果実に比べてきわめて少なく,分析が困難であった。しかながら,果肉切片を水蒸気蒸留して得たサンプルからは十数種類の揮発性成分が分離・同定された。しかもそれらの物質は,品種によっても,また,脱渋処理の前後でも量的あるいは質的に異なっていた。ただし,これらの成分の量的・質的変化とカキ果実自身の香りの品種間差異あるいは香りの変化との関連は明らかではなかった。果実の形質および成分の調査・測定,ならびに官能検査による果実の食味評価によって,同一品種の果実でも脱渋の方法や脱渋後の貯蔵日数が異なると,果実の品質や食味の評価がかなり異なってくることがわかった。すなわち,`平核無'果実では「果肉が適度にやわらかい」果実が高い評価を得ることが明らかとなった。さらに,渋ガキ10品種,甘ガキ8品種を対象として食味検査を行った結果,渋ガキでは「甘味が強く,好ましくない香りが少ない」ことが,甘ガキでは「カキ特有のうま味が強く,好ましくない香りが少ない」ことが高い評価を得るために重要であることがわかった。以上の結果から,カキ果実の良食味には総じて,甘味の強さが最も大切な重要であると考えられた。また,カキのような香りの弱い果実でも香りのよしあしは果実の食味の評価を左右する重要な要因のひとつであるものと考えられた。キャピラリガスクロマトグラフの導入により,カキ果肉に含まれる揮発性物質の分析が可能となった。そこでまず,果実の切断間からヘッドスペースガス中に揮発する成分を多孔質ポリマー樹脂に吸着させたのち,ガスクロマトグラフに加熱導入する方法を試みたが,空気中の夾雑物の混入やゴーストピークの存在などの問題があり,分析が困難であった。つぎに,多孔質ポリマーに吸着させた物質をエーテルなどの有機溶媒で再抽出して分析する方法を検討したところ,上記のような問題点はこの方法の方が少ないことがわかった。しかしながら、花などから揮発する成分に比べ、カキの果肉切片から揮散する物質は量的に非常に少なく,相当長時間のトラップが必要であった。サンプルをあまり長い時間空気中(捕集容器中)におくと,劣化してその風味に変化がおこることも考えられるので,この点について現在解決策を模索中である。揮発性成分の定量分析と同時に官能検査による品質評価を行った。その結果,同一品種の渋ガキでの脱渋の方法によって脱渋後の果実の品質や食味は相当異なることが明らかとなった。また、カキ果実の食味には果肉の硬さが重要な役割を果しており、適度にやわらかい果肉をもつ果実が高い評価を得る傾向にあることがわかった。現在,同じような傾向が他の渋ガキ品種にもあるかどうか検討を進めているところである。前年度の検討結果から,カキ果実の揮発性成分は種類,量ともきわめて少なく,ポーラスポリマービーズに吸着させたのちに,キャピラリガスクロに加熱導入する方法や吸着物質をエーテルで抽出してガスクロに導入する方法では分析が困難であった。そこで今年度は,果肉をアセトンとともに磨砕して得た抽出物を直接ガスクロの導入する方法をはじめ種々検討を試みたが,結局のところ,揮発性成分の分離・同定は水蒸気蒸留法によらざるを得なかった。水蒸気蒸留法によって,カキ果肉切片から十数種類の揮発性成分が分離・同定された。

それらは,品種によっても脱渋処理の前後によっても,量的あるいは質的に異なることが明らかになった。ただし,これらの成分の量的・質的変化と果実の香りの差異あるいは香りの変化との関係は明らかではなかった。官能検査による果実の食味評価によって,昨年度は同じ品種でも脱渋の方法や脱渋後の貯蔵日数が異なると,果実の品質あるいは食味の評価がかなり異なってくることがわかった。本年度はさらに,渋ガキあるいは甘ガキの品種間で,どのような特徴を持つ果実が高い評価を得るのかを総合的に把握しようとした。渋ガキ10品種,甘ガキ8品種を対象とした食味検査の結果,渋ガキでは「甘み」が強く,好ましくない香りが少ないことが,甘ガキではカキ特有の「うま味」が強く,好ましくない香りが少ないことが,高い評価を得るために重要であることがわかった。なお,果肉の糖含量と食味検査の「甘み」の評価との間には直接的な関係は認められなかった。以上のように,カキ果実の良食味には総じて,「甘み」の強さが最も重要な要因であると思われたが,果肉のテクスチャーをはじめ、「甘み」の強弱を左右する要因については今後検討が必要である。
vitamin Dの糸球体上皮細胞への直接作用を介した腎保護作用の検討

我々は、糸球体上皮細胞障害モデルであるラットpuromycin aminonucleoside腎症において、活性型vitamin Dおよびその誘導体である22-oxacalcitriolが、糸球体上皮細胞保護効果を有する事を明らかにし、論文発表した。糸球体上皮細胞障害は、慢性腎臓病進行の重大なリスクファクターであるため、我々の研究結果は、慢性腎臓病進行抑制の新たな治療法を開発する上で有意義である。我々は系球体上皮細胞障害モデルであるラットpuromycin aminonucleoside腎症(PAN腎症)を作成し、calcitriolおよびそのanalogueである22-oxacalcitriolに糸球体上皮細胞保護効果があることを明らかにし、論文を発表した。本研究により、従来証明されてきたvitamin Dのメサンギウム細胞増殖抑制や尿細管間質線維化抑制を介した腎保護効果に加え、vitamin Dが糸球体上皮細胞に対して直接的な保護効果を持つことが明らかになった。糸球体上皮細胞およびその細胞間接着機構であるスリット膜の障害は、慢性腎臓病進行の重大なリスクファクターである尿蛋白の原因となるため、vitamin Dが糸球体上皮細胞を直接的に保護する作用を有することが証明できた意義は大きい。また本モデルにいて、尿蛋白の出現に先行して腎のCYP27B1が減少、CYP24発現が上昇することにより、腎におけるvitamin Dの活性化が障害されることを明らかにした。ヒトの慢性腎臓病においても、腎でのvitamin D活性化は障害されており、我々の実験結果は、腎におけるvitamin Dの活性化障害が、さらに腎障害を増悪させるという悪循環を形成していることを支持するものである。また我々の研究はvitamin Dの投与がこの悪循環を断ち切る作用を有することを示したものである。糸球体上皮細胞特異的vitamin D receptor (VDR)欠損マウスも作成した。上記ラットPAN腎症の結果から、糸球体上皮細胞VDR欠損マウスは腎障害が進行しやすい状態であると考えられ、来年度以降5/6腎臓摘出モデルなどを作成し、VDRの有無による腎障害進行の差異を検討する予定である。我々は、糸球体上皮細胞障害モデルであるラットpuromycin aminonucleoside腎症(PAN腎症)において、活性型vitamin Dおよびそのanalogueである22-oxacalcitriolが、糸球体上皮細胞保護効果を有する事を明らかにし、論文発表した。これまでvitamin Dの腎保護作用は、vitamin Dによるレニン転写抑制に依存すると考えられてきたが、我々はレニン転写制御非依存性の腎保護作用を探索するため、低レニン性高血圧性腎障害モデルであるDahl食塩感受性ラットを用い、vitamin Dの腎保護作用を検討した。Dahl食塩感受性ラットも糸球体上皮細胞障害に起因する腎障害が生じるモデルである。我々は、本ラットに高食塩負荷を行いレニンが抑制された状態において、vitamin Dがレニン転写制御非依存性に腎保護作用を持つことを明らかにした。腎線維化の原因となるコラーゲンの産生をvitamin Dが直接的に抑制する事を示すデータを得ており、新たなvitamin Dの腎保護作用機序を明らかにした。また糸球体上皮細胞特異的vitamin D receptor (VDR)欠損マウスも作成した。上記ラットの結果から、糸球体上皮細胞VDR欠損マウスは腎障害が進行しやすい状態であると考えられ、腎障害時に同マウスにおいて腎障害が促進されやすい事を示唆するデータを得た。
ネットワークを利用した工作機械のリモート診断システムの試作開発

本研究は平成9年度と平成10年度の2ヶ年で実施され,3つのシステム((1)工作機械の運動精度診断システム,(2)工作機械の主軸系異常診断システム,(3)ネットワークを利用したリモート診断システム)が開発された。得られた成果は以下のとおりにまとめられる。1.工作機械の運動精度診断システムの開発NC工作機械の円運動試験,位置決め精度試験を行える新しい運動精度試験法を提案し,円運動および位置決め精度測定器を開発するとともに,案内面誤差診断システムを構築した。測定器の開発において,レーザ干渉測長システムを測長センサに使用することにより,1μm以下の測定分解能を持つことを確認し、工作機械の円運動測定が有効に行えることを検証した。同レーザ干渉測長システムを2軸使用した運動精度診断装置を開発し,半径の小さな円弧補間運動の運動軌道,真直度,直角度の測定など二次元の運動軌道測定が可能であることを明らかにした。2.工作機械の主軸系異常診断システムの開発工作機械主軸リモート診断システムでは,加速度センサ,AEセンサ,温度センサを用いて、転がり軸受の損傷を判断する。損傷のない軸受,内輪に傷のある軸受,ボールに傷のある軸受を用いて,各センサ信号から転がり軸受の状態を診断するための特徴を抽出し,転がり軸受のリモート診断を可能とした。3.ネットワークを利用したリモート診断システムの開発ネットワークを利用したリモート診断システムの開発の基礎となるホストコンピュータ(ワークステーション)と工作機械制御装置との間での情報の相互通信技術を確立した.開発した通信システムは、遠隔地ワークステーションから工作機械のリモート運転,および制御装置NCステータスの取得・修正を可能としている。また,工作機械に設置されたセンサからの情報をネットワークを介して遠隔地ワークステーションに圧縮データとして送信するシステムを開発した。NC制御装置情報およびセンサ情報を基に遠隔地で判断した指示内容を,ネットワークを介して工作機械側へ送信するシステムを開発した。本研究は平成9年度と平成10年度の2ヵ年で計画されており,平成9年度では以下の実績を得た。(1)NC工作機械の円運動試験,位置決め精度試験を行える新しい運動精度試験法を開発し,案内面誤差診断システムを構築するとともに,工作機械の精度のうちで最も重要な位置決め精度を診断補償するシステムを開発することを目的として,平成9年度では,円運動および位置決め精度測定器の開発にあたり,円運動測定法と各案内面間の直角度測定法を確立した。また,案内面組立誤差診断システムを開発するため,工作機械の持つ全ての案内運動とそれに含まれる全ての運動誤差を数学モデルとして構築した。(2)主軸系は工作機械要素のうちで最も重要なコンポーネントであり,その精度の劣化は工作物の加工精度に直ちに影響を及ぼすことになる。このため,回転軸の回転誤差を測定する装置の開発を行うとともに,主軸系の振動をAEセンサにより絶えず監視し,主軸ベアリングの損傷状態等を把握するシステムを開発することを目的として,現場的な測定に適した3点法主軸回転精度測定装置の開発を行った。また,主軸系の振動をAEセンサで監視し、主軸ベアリングの損傷状態を認識するシステムを開発した。(3)ネットワークを利用したリモート診断システムの開発の基礎となるホストコンピュータ(ワークステーション)と工作機械制御装置との間での情報の相互通信技術を確立した。本研究は,平成9年および10年度の2ヵ年において,(1)工作機械運動精度の診断システム,(2)工作機械主軸系異常診断システム,および(3)ネットワークを利用した工作機械リモート診断システムの開発が計画されている。平成10年度の研究実績は,以下のとおりである。(1)工作機械の運動精度の診断

システム本研究ではNC工作機械の円運動測定試験の他に,位置決め精度試験,運動軸の直角度の測定など,工作機械のさまざまな運動精度試験項目に適合する測定方法の開発を行った。レーザ干渉測長システムを測長センサに使用した円運動測定装置の1号機を試作し,1μm以下の測定分解能を持つことを確認すると共に,三次元座標測定機の位置決め精度の測定,MCの円運動測定が有効に行えることを確認した。ついで,1号機の特性をふまえて,レーザ干渉測長システムを2軸使用する2号機を試作し,基本特性評価を行った。この円運動測定装置を使用することにより,半径の小さな円弧補間運動の運動軌道、真直度、直角度の測定など二次元の運動軌道測定が可能であることを明らかにした。(2)工作機械の主軸系異常診断システムの開発工作機械主軸リモート診断システムでは,加速度センサ,AEセンサ,温度センサを用いて,転がり軸受の損傷を判断している。損傷のない軸受,内輪に傷のある軸受,ボールに傷のある軸受を用いて,各センサ信号から転がり軸受の状態を診断するための特徴を抽出し,転がり軸受のリモート診断を可能とじた。(3)ネットワークを利用したリモート診断システムの開発工作機械をリモート診断するために必要なNC制御装置情報を,ネットワークを利用して遠隔地から獲得するための通信システムを開発した。開発した通信システムは,遠隔地ワークステーションから工丘機械のリモート運転,および制御装置NCステータスの取得・修正を可能としている。また,工作機械に設置されたセンサからの情報をネットワークを介して遠隔地ワークステーションに圧縮データとして送信するシステムを開発した。NC制御装置情報およびセンサ情報を基に遠隔地で判断した指示内容を,ネットワークを介して工作機械側へ送信するシステムを開発した。
血管新生に関与する転写因子の機能解析

培養ヒト血管内皮細胞を代表的な血管新生因子であるbFGF、aFGF+heparin、EGF、VEGFで刺激すると、いずれもets-1を発現することがRT-PCRで確認された。そこでets-1の発現を定量的に解析するために、RT-PCR産物をプローブにしてNorthern blotを行ったところ、ets-1の発現はいずれも2時間以内にピークに達し、12時間後には前値に回復することが確認された。Western blotの結果、ets-1に対するアンチセンスODN(20μM)は血管新生因子の刺激に反応したets-1蛋白の産生を著名に抑制したのに対して同量のセンスODNでは全く影響されなかった。そこでアンチセンスとONDを用いて以下の実験を行った。HOME細胞を1型コラーゲンゲル上に培養してEGFを添加すると、HOME細胞はゲル中に侵入して管腔を形成する。このときアンチセンスODN(20μM)を同時添加するとEGFによる管腔形成促進効果を有意に抑制されたが、センスODNでは抑制は見られなかった。アンチセンスODNは、EGFに反応したHOME細胞のMMP-1(matrixmetalloproteasel)の発現を抑制するとともに、細胞遊走をも有意に抑制することが明らかとなった。以上より、ets-1は内皮細胞に発現して血管新生を制御する重要な調節因子と考えられた。
細菌呼吸鎖末端オキシダーゼの生化学的研究

本研究の目的は細菌の呼吸鎖の末端で普遍的に機能しているチトクロムo型オキシダーゼの構造と機能を各種細菌の間で比較検討するとともに、それらの細菌のその他の末端オキシダーゼとの機能上の違いを明らかにすることにある。本研究では大腸菌、酢酸菌および緑膿菌の末端オキシダーゼについて調べたので以下に簡単にまとめる。1)大腸菌の末端オキシダーゼ:大腸菌の呼吸鎖ではチトクロムoとチトクロムdが末端オキシダーゼとして機能しており、培地中の溶存酸素濃度に依存して両者の量が変化する。このチトクロムoはユビキノールと反応し、人工膜小胞中でエネルギーを生成できる。グルコース脱水素酵素(GDH)とQ_8ともに人工膜小胞中に再構成することでグルコース酸化系呼吸鎖が再現される。2)酢酸菌Gluconobacter属の末端オキシダーゼ:この菌の呼吸鎖はチトクロムoとエネルギー生成能のないチトクロムcが関与するバイパスとから成っており、培地のpHの変化に対応してこのバイパスだけが変化する。このチトクロムoは大腸菌のものとほぼ類似した構造と機能を有しユビキノールと反応するが、抗原性が多少異なる。また、GDHとQ_<10>とともにグルコース酸化系呼吸鎖を人工膜小胞上に再構成できる。3)酢酸菌Acetobacter属の末端オキシダーゼ:この菌の呼吸鎖はチトクロムoとチトクロムaから成っており、静置培養と振とう培養とでその組成が大きく変動する。このチトクロムoも上記の酵素と類似の構造と機能を有し、ユビキノールを酸化してエネルギーを形成することができる。4)緑膿菌の呼吸鎖はチトクロムoとシアン非感受性のバイパスとから出来ているが、このチトクロムoは他の酵素と異なり、ユビキノールと反応せず、チトクロムcと反応する。本研究の目的は細菌呼吸鎖に普遍的な末端オキシダーゼであるチトクロムOを細胞膜より可溶化精製し,そのエネルギー生成能の有無とその機構を明らかにすることであり,酢酸菌および緑膿菌の酵素を対象としている.1.酢酸菌GluconobacterのチトクロムOについて:本酵素は細胞膜より可溶化精製され,人工膜小胞へ再構成された.(1)精製酵素は異なる4種類のサブユニットから成り,1分子中に2つのヘムbを含んでいる.(2)本酵素は典型的なチトクロムOの吸収スペクトルを示し, COとの結合部位が1分子中に2つ存在する.(3)本酵素は種々のユビキノール類緑体と反応し,シアンやキノンアナログによって阻害される. (4)本酵素を含む人工膜小胞はユビキノールの酸化にともない内側が負の膜電位とアルカリのpH勾配を形成する.2.グルコース酸化系呼吸鎖の再構成について:大腸菌および酢酸菌から精製されたチトクロムOとグルコース脱水素酵素(GDH)をユビキノン(Q)を竦む人工膜胞に再構成し,グルコース酸化活性の発現によりチトクロムOのQとの反応性を証明した.(1)大腸菌の両酵素はオクチルグルコシド希釈法によってQ_8とともに人工膜小胞に再構成され,補酵素PQQの添加によってグルコース酸化活性とその反応にともなう膜電位を発現する.(2)酢酸菌の場合はQ_<10>を含む小胞がオクチルグルコシド透析法によってつくられ,この場合, PQQの添加なしに酸化活性と膜電位およびpH勾配の発現が観察される.

3.緑膿菌のチトクロムOについて:本酵素は精製上の困難があり,まだ完全精製には至っていない. (1)本酵素はチトクロムO以外にチトクロムCを含んでおり,チトクロムCやTMPDと反応できるがQとは反応しない.(2)本酵素を人工膜小胞に再構成するとTMPDの酸化にともなって膜電位を形成することができる.本年度は酢酸菌GluconobacterとAcetobacter属の糖質酸化系呼吸鎖とその末端オキシタービの研究を集中的に行い、得られた成果は以下のとおりである。1)Gluconobacter suboxgdansの呼吸鎖は末端が二つに分枝しており、シアンに感受性でエネルギー生成能を有するチトクロム0が主呼吸鎖を形成し、シアンに非感受性でエネルギー生成能を持たないバイパスが同時に存在する。このバイパスは培養時に糖質の酸化にともなう培地pHの低下にともなって増加し、その本体はアルコール脱水素(ADH)に結合したチトクロムCであると考えられた。2)同じGluconobacterでありながら、パイパスを持たないと思われる。G.nonacetigenusはADHを欠損しており、エタノール酸化能がない。この菌の細胞膜に精製したADHを再構成することで、エタノール酸化能とバイパス経路が再現された。3)Acetobacter acetiの呼吸鎖も末端で二つに分枝しており、チトクロムOとチトクロムaから成っていた。この二種類のオキシダーゼは培養条件で変動し、静置培養でチトクロムOが振とう培養でチトクロムaが優勢となった。4)この二種類の末端オキシダーゼがA.acetiの細胞膜から可溶化・精製され、その性質が調べられた。両者とも四種類のペプチドから成るヘテロテトラマーであり、ユビキノールを電子供与体として働く。両酵素とも人工膜小胞へ再構成され、エネルギー生成能を有することが認められた。
高ベータプラズマにおける高エネルギー粒子駆動不安定性のシミュレーションに関する研究

数値シミュレーションにより、高エネルギー粒子駆動MHDモードの線形成長率、非線形飽和レベルと非線形発展に対し、プラズマ形状、圧力、圧縮性が重要な影響を与えることを見いだした。一方、粒子輸送はこれらの影響をさほど受けない。粒子輸送に対しては、初期の粒子分布関数形がより重要であると考えられる。分布関数の役割を同定するための新しい数値手法を開発したので、今後、輸送機構の解明を行っていく。研究計画に基づいて、非線形ハイブリッドコードMEGAを日本原子力研究開発機構の大型計算機BX900に移植し、MHD平衝コードMEUDASとのインターフェースを作成した。MEUDASで再構成された実験の平衝を利用し、MEGAコードにより高エネルギーイオン駆動不安定性のシミュレーションをできるようになった。簡易平衝を利用するシミュレーションの結果を比べると、JT-60UにおけるEnergetic Particle Modeの成長率が下がっても高エネルギーイオンの輸送が変わらないことを発見した。この結果は2010年12月のITC20学会で発表し、PFR学術雑誌に提出した論文が出版の運びとなった。さらに、プラズマ平衝の運動論効果による変化を考慮するために重要となる粒子分布作成のための新たな手法の開発もおこなった。その成果は2010年10月のSNA+MC学会で発表した。2011年1月にイタリアにあるENEA研究所で研究打ち合わせを行い、数値コードのベンチマークテストを開始した。現在は、分布作成手法のベンチマークを行い、同手法に関する詳細についての論文を執筆中である。さらに、高エネルギーイオンのベータ値を変えながら、高ベータプラズマのn=1 Internal Kink-Ballooning Mode(IKBM)の安定性をMEGAコードで解析中である。特に、プラズマ密度と圧力の時間発展を許用するかどうかでIKBMの安定性が大きく変化するのでその原因を調べる。平成23年度には核融合科学研究所を訪問し、MEGAコードの開発者である藤堂泰教授と最近のシミュレーション結果とコード開発に関する議論を行った。多くの技術的な疑問を解決することができ、その後の研究が進展し、平成23年度に2本の研究論文を出版することができた。MEGAコードを用いて高エネルギー粒子モードに対するバルクプラズマ圧力と圧縮性の影響を調べた。理論から予測される圧力による不安定化と圧縮性による安定化を確認した。線形および非線形発展における周波数変化をシャーアルフベン連続スペクトルの構造に注目し解析した。輸送解析からプラズマ形状や圧力効果はモードの安定性やその非線形発展に比べ、弱い影響しか与えないことが明らかとなった。これらの結果をITC20で報告し、会議論文として出版した。また、実形状や数値精度のある平衡分布関数を取り扱う手法やツールを開発し、数値計算論文として出版した。