hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
バイオファウリングを抑制するクォーラムセンシング阻害剤徐放型逆浸透膜の新規開発

実際に薬剤を膜面から放出する徐放膜にした際の実現可能性を示すために、一般的なクロスフロー条件で推算した。その結果、膜面から長期徐放するためには薬剤含有率を10%以上、1日当たりの放出量を1%以下のマイクロビーズを調製すれば徐放能を十分に有する薬剤徐放膜を製膜可能であることが示唆された。今後の研究の推進方策としては、QS阻害剤徐放型RO膜を製膜し、徐放能の評価および再充填化の検討を行う。ポリスルホン製の限外濾過(UF)膜を支持体としてジアミン溶液を含侵させ、ヘキサンに溶解した酸クロライド溶液との界面重合反応を利用してRO膜を調製する。その後、QS阻害剤を封入した徐放キャリア複合体を膜表面にコーティングする。コーティング方法としては、複合体の懸濁液中にRO膜を浸し、ディップ方式やスプレー方式を試みる。また、調製したRO膜の徐放能を評価し、膜表面の徐放キャリアの再充填を試みる。徐放キャリアからのQS阻害剤が放出された後、再度、簡易的なディップ方式によるコーティングを行い、繰り返し溶出試験を行う。これによって徐放能の再活性の可能性を検討する。RO膜の表面に徐放キャリアを導入し、その徐放機能を評価する。また、徐放キャリア内の薬剤放出後に、再度充填する方法の検討も行う。次に、従来のバイオファウリング対策との比較を行うことでバイオファウリング耐性を評価し、膜特性に関しては、膜厚、断面形状、膜の孔径、膜の分離能を評価する。膜表面構造、および分離膜として重要な膜の孔径、多孔構造は、光学顕微鏡および走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて評価する。分離膜としての膜性能は、透水性能、分離性能、バイオファウリング耐性の観点から評価する。バイオファウリング耐性については、あらかじめ微生物を膜面に付着させておき、微生物が増殖する条件での透水試験を行い、透水性能低下率で評価する。バイオファウリング耐性を評価し、その結果を徐放キャリアの検討やRO膜の製膜にフィードバックし、膜性能やバイオファウリング耐性の改良を行い、最適化する。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
分子活性化を指向した反応性有機遷移金属活性種の創成と直截的合成反応への応用

異なる化合物の不活性なC-H結合をそれぞれ切断し、新たなC-C結合を形成する選択的なクロスカップリング反応は極めて困難で挑戦的な課題である。本研究課題では、まず、Ru触媒による芳香族化合物間でのC-H結合の切断を経るカップリング反応の検討の際に得られた知見をもとに芳香族C-H結合とベンジル位C-H結合の活性化を経るクロスカップリング反応を検討した。Ru錯体を用いた最適条件下、2-フェニルピリジン類をメシチレン中で反応させると、C-H結合活性化を経た芳香族オルト位選択的直接ベンジル化反応が進行し、目的物であるジアリールメタン誘導体が得られることを見出した。また、上記反応において反応中間体と考えられるアリールメタラサイクル錯体は、配位子のσ-電子供与性により酸化的付加反応に活性となることが示唆されているが、この知見を活かしより高いσ-供与性のカルベン型メタラサイクル錯体の合成を試みた。カルベン配位子前駆体とパラジウム前駆錯体を反応させた後にカルボン酸銀で処理することで、カルベン型メタラサイクルパラジウム錯体を合成することができた。そして、アリールパラジウム種と塩化銅などの金属塩の組み合わせにより生成する求電子性の活性なアリールパラジウム種を鍵活性種とする不活性結合の活性化を経た反応開発において、電子豊富アレーンと低反応性のアリールトリメチルシランのクロスカップリング反応を検討した。反応条件の最適化の結果、塩化銅の再酸化剤として酸素を利用することが可能となり、使用する塩化銅量を大幅に低減できることを見出した。24年度が最終年度であるため、記入しない。遷移金属触媒による直接的C-H結合アリール化反応は効率的なビアリール合成を行う上で、非常に有用な反応として注目されている。本研究課題では、塩化パラジウム/塩化銅触媒系を用いて、安定でこれまで反応に利用されることが稀であったアリールトリメチルシランをアリール化試薬とする芳香族化合物の直接的C-H結合アリール化反応について検討した。触媒にPdCl2(MeCN)2、酸化剤にCuCl2、アリールトリメチルシランをアリール化試薬として用いて、1,2-ジクロロエタン中80°C、16時間反応させたところ、種々チオフェン類のβ-位で優先的に直接的C-H結合アリール化反応が効率的に進行した。最適条件下、ベンゾチオフェンを基質としてアリールトリメチルシランを検討したところ、トリメチルフェニルシランでは収率87%で3-フェニルベンゾチオフェンが得られた。さらに電子豊富、電子不足な種々アリールトリメチルシランでも良い収率で対応する3-アリールベンゾチオフェンを得ることが出来、β-Ar/α-Arの位置選択性は約9:1であった。ただし、強い電子供与性基OMe、電子吸引性基CF3を持つような場合には収率の低下が見られた。また、種々置換基を持つチオフェンとの反応においてもβ-位選択的にアリール化反応が進行した。チオフェンとの反応では3-フェニルチオフェンだけでなくジアリール化体である3,4-ジフェニルチオフェンも得られた。2-位または3-位にMeやPhといった電子供与性基を有する場合には比較的高い収率で対応する生成物が得られた。しかし、Cl、Brといったハロゲンを持つチオフェンではハロゲン部分の還元が進行してしまい、中程度の収率に留まった。研究目的の一つである異種金属間の相互作用による高反応性有機遷移金属活性種の創製については、反応条件の最適化や反応に用いる基質の適用範囲の検討を順調に実施し、当初の計画通り研究課題を推進することができた。

しかし、もう一つの目的である新しいメタラサイクル型有機遷移金属活性種の創製に関して、平成23年10月時点で同研究分野の他研究グループによって発表された知見に対して、本研究課題との比較検討する追加実験の必要が生じたために6ヶ月間の遅延が生じた。24年度が最終年度であるため、記入しない。平成23年度中に達成予定であったメタラサイクル型有機遷移金属活性種の創製に関するC,N-アリールメタラサイクル中間体の機能開発と直接クロスカップリングの開発について引き続き検討を進めるとともに、平成24年度はカルベン型アリールメタラサイクル活性種の創成と不活性結合の活性化の検討を進め、また、異種金属間相互作用を利用する求電子的アリール遷移金属活性種の創成について引き続き検討を行う。平成23年度における進展状況の遅延を解消するため、研究協力者を増強し期間内の研究目的の達成を図る。
関数空間の補外理論とその幾何学的な性質

まずもっとも基本となるルベーグ空間Lpの族について,補外空間を構成する上で基本と言うべきΣ法およびその発展といえるΣq法によって構成される空間の特徴付けを行った.その結果,この空間はローレンツ空間Lpqおよび,ローレンツ=ジグムント空間Lpq(log L)の形に表されることがわかった.この成果を用いて,次の2つのことが分かった.1.この成果と1998年カミンスカ,マリグランダ,ペルッソンによって証明された一般のローレンツ空間Λqwについての幾何学的な性質(p-凸性,q-凹性)を考え合わせて,Σq法によって構成される補外空間もq-凸性を持つことが分かった.q-凹性については未だ研究中である.2.この成果を双対空間に展開することによって新しい補外法Δq^*を構成し,それをオニールの不等式に適用することによって,ブレジス=ワインガー型の不等式を得た.これは対象とする測度空間が全測度無限のときに,ブレジス=ワインガーの不等式のある場合を精密化する結果になっている.なお,いずれの結果も,論文としては末公開である.本年度は当補助金による研究の初年度として,問題意識の確認と状況の把握を行った.まず補間・補外空間論で当面問題となる関数空間L^p(ルベーグ空間),L^{p,q}(ローレンツ空間)について,多くの場合に,特に単位球の形状を具体的にコンピュータを用いて表示することにより直感的に観察し,その幾何学的な状況を把握した.一方,これらの空間,特にルベーグ空間をさらに一般化したオーリッチ空間,またオーリッチ-ローレンツ空間について,で起こる様々なこと,特に作用素の有界性について多くの研究者から最近の情報を得た.これらの情報を元に,次のようなことが判明した.<成果>バナッハ空間の重要な指数の一つである「タイプ・コタイプ」について,複素補間定理が成り立つ.すなわちバナッハ空間の両立対(A_0,A_1)についてA_0がタイプp_0,A_1がタイプp_1であるならば,この対のθ一複素補間空間Aはタイプpである.ただしpは通常補間空間論で得られるようなp_0とp_1の逆数θ-凸結合で得られる.コタイプについても同様である.また本研究をさらに進めるに当たって,次のような問題点が明らかになった.<問題点>バナッハ空間の幾何学的な性質には,順序関係が大きな意味をもつ.ラティス構造を持つ場合について,その構造が補間・補外理論とどう関連するのか.次年度はこのことから出発して,バナッハ空間(ラティス)の構造が補間・補外理論でどのように保存・伝搬されるかを調べる.まずもっとも基本となるルベーグ空間Lpの族について,補外空間を構成する上で基本と言うべきΣ法およびその発展といえるΣq法によって構成される空間の特徴付けを行った.その結果,この空間はローレンツ空間Lpqおよび,ローレンツ=ジグムント空間Lpq(log L)の形に表されることがわかった.この成果を用いて,次の2つのことが分かった.1.この成果と1998年カミンスカ,マリグランダ,ペルッソンによって証明された一般のローレンツ空間Λqwについての幾何学的な性質(p-凸性,q-凹性)を考え合わせて,Σq法によって構成される補外空間もq-凸性を持つことが分かった.q-凹性については未だ研究中である.2.この成果を双対空間に展開することによって新しい補外法Δq^*を構成し,それをオニールの不等式に適用することによって,ブレジス=ワインガー型の不等式を得た.これは対象とする測度空間が全測度無限のときに,ブレジス=ワインガーの不等式のある場合を精密化する結果になっている.なお,いずれの結果も,論文としては末公開である.
金属表面に吸着した色素分子の光学的性質に関する研究

金,銀の金属蒸着膜に吸着した色素分子(ローダミン6G(R6G),ナイルブルー(NB))の光吸収,ルミネッセンス,およびラマン散乱等の光学的な性質を実験的に研究し、金属蒸着膜特有のプラズマ共鳴による増強電場の効果や、色素分子と金属のエネルギー移動に関して重要な知見を得た。1)光吸収銀蒸着膜の光吸収は膜厚によって可視領域に島状膜特有のプラズマ共鳴による吸収ピークが出現し、さらに色素吸着によって、このピークは分裂する。一方、この様な構造は金蒸着膜では観測されず、この違いがラマン散乱の増強効果に本質的に重要な役割を果すことを確認した。2)ラマン散乱溶液中の色素分子からは、その強いルミネッセンスによってラマン散乱は観測されないが、銀に吸着すると鋭いラマン散乱が観測される。その強度を、銀膜厚の変化について調べてみると励起源であるArイオンレーザー(当科研費補助金によって購入)の励起波長近傍に吸着色素-金属系の吸収が出現する時に最大となる。また励起波長による変化からもプラズマ共鳴の役割が確認された。3)ルミネッセンスラマン散乱の増大が観測されたのと反対にルミネッセンの強度はガラス上と比較して減少していることが判明した。また、この励起波長依存性もプラズマ共鳴よりも色素の電子遷移を大きく反映しており、吸着色素のルミネッセンス強度はプラズマ共鳴による電場効果と吸着色素のエネルギー援和過程との競合によるという実験的事実を得た。今後、吸着色素の寿命の直接的な測定等は、金属との化学的な相互作用を探る上で極めて重要な課題である。
ビッグデータの活用による健康寿命延伸に向けた方略の解明

「健康寿命」とは、「健康上の問題で日常生活が制限されることなく生活できる期間」と定義される。近年、女性の健康寿命の長さは平均寿命の長さとは必ずしも関連しないことが報告された。一方、広島県は女性の健康寿命が全国最下位(平成22、25、28年の平均値)であり、その理由は不明である。近年、「健康サポート薬局」が施行され、地域住民の健康維持増進への薬剤師の果たす役割の重要性が増している。そこで本研究では、健康寿命の長さはどのような要因の影響を受けるかについて、広島県を例に解明を試みる。
ヒト疾患モデル動物を用いた冠状動脈硬化症の発症機序に関する基礎的研究

虚血性心疾患の原因である粥状動脈硬化症の発生に血中低比重リポ蛋白(LDL)が重要な役割を果たしていることは明白である。単球由来のマクロファージ(Mφ)がコレステリルエステルを胞体内に蓄積した結果動脈硬化初期巣に特徴的な泡沫細胞が形成されると考えられている。しかしin vitroでLDLとMφを共に培養してもMφはLDLを十分に取り込まず、泡沫化を起こさない。さらに家族性高コレステロール血症(FH)患者はLDL受容体が欠如しているにも関わらず、血管壁には、泡沫細胞が多量に存在している。最近になり、LDLを修飾するとMφを泡沫化することが明らかになり、生体内での修飾LDLの存在様式が問題となってきた。今回我々は、まず修飾LDLがFHのモデル動物であるWHHLウサギのMφを泡沫化させ得るかどうか、次にそれらの修飾LDLが如何なる機構でMφを泡沫化するかにつき検討した。(結果)WHHLウサギより得た腹腔MφにLDL及び種々の修飾LDLを加えて培養したところ、アセテルLDL及び酸化LDLがMφを泡沫化することが明らかになった。これらの細胞を脂肪染色すると胞体内に赤染するコレステリルエステルの蓄積を確認し得た。また、〔14C〕-oleateをMφ及びリポ蛋白と共に培養し、コレステロールの再アシル化を調べるといずれもpleateauに達するdose-resoponse curveを示し、受容体を介したリポ蛋白の取り込みを意味した。従って、in vivoにおいても修飾LDLは泡沫細胞形成に影響を及ぼすものと考えられた。次にマウス腹腔Mφを用いてin vivoに存在する可能性のある酸化LDLの取り込み機構をアセチルLDLとのcompetition studyで検討したところ、MφにはアセチルLDLを特異的に認識する受容体に加えて、酸化LDL、アセチルLDL両者を共に認識する受容体、及び酸化LDLを特異的に認識する受容体がそれぞれ存在することが判明した。今後酸化LDLに対する抗体を作成し、WHHLウサギにおけるin vivoでの酸化LDLの存在様式を検討していく予定である。
新規微生物酵素アルドキシム脱水酵素を用いたニトリル合成

本年度の研究の概要としては、1)アルドキシム脱水酵素生産のための最適培養条件の確立、2)本酵素反応条件の最適化とニトリル合成への応用を行った。以下、その詳細について具体的に述べる。1)本酵素生産のための最適培養条件の確立前年度研究で得られた、各種アルドキシム脱水酵素生産株のうち、ピリジン-3-アルドキシム分解菌として分離されたRhodococcus sp.YH3-3株を用いて、培地条件、培養温度や通気量といった詳細な培養条件を検討し、本脱水酵素活性生産のための最適条件を設定した。また、本酵素が誘導酵素か否かを確かめるため、各種のアルドキシム、ニトリル化合物を別途化学合成して培地に添加し、本酵素生産に及ぼす影響を見た。この際用いた各種培地用及び合成用の試薬は本研究費で購入した。培養には振盪培養装置・恒温槽等の既存の装置を用いて行った。2)本酵素反応条件の最適化とニトリル合成への応用1)で得られた最適条件下で培養した本菌の休止菌体を用いたアルドキシムからのニトリル合成について、反応溶媒・温度・添加物等の効果を詳細に検討し、本反応の最適条件を確立するとともに、本酵素の有する未知の触媒作用を探索した。酵素反応を行う際に、各種の界面活性剤および有機溶媒の添加もしくは熱処理した菌体を用いることにより、ニトリルの収率を倍以上向上させることに成功した。最適化された条件下で、化学合成した各種のアルドキシムの脱水反応を行った。その結果、ピリジン-2-アルドキシム、ピラジンアルドキシム、2-フリルアルドキシム、n-ブチルアルドキシム等のアリールおよびアルキルアルドキシムを基質として、対応するニトリルをいずれも好収率で合成する事ができた。また化学合成した各種基質を用いて本酵素の基質特異性を検討し、得られた結果をもとに基質特異性の面から見た本酵素の反応メカニズムについて若干の考察を行った。酵素により合成したニトリル化合物の構造の確認は現有の各種分析機器等を用いて決定した。本年度の研究の概要としては、1)アルドキシム分解微生物のスクリーニング、2)分離菌株中からの新規アルドキシム脱水酵素の検索と本酵素反応の確認、及び活性株の同定を行った。1)自然界からのアルドキシム分解微生物のスクリーニングスクリーニングに用いるアリール及びアルキルアルドキシム類を有機合成の手法を用いて化学合成した。この際、合成の為の各種試薬及びガラス器具を購入した。合成化合物の構造確認は現有の核磁気共鳴スペクトル、赤外吸収スペクトルや質量分析装置等の各種分析機器を用いた。次に、合成したアルドキシムを分解する能力を有する微生物を自然界からスクリーニングした。スクリーニングの際、微生物の培養には現有の恒温槽または振とう培養機を用い、培地用の各種試薬を購入した。土壌、植物、湖水、活性汚泥等より、アルドキシムを単一炭素、窒素または炭窒素源とした培地を用い、スクリーニングを行った。アルドキシム類は微生物に対し毒性が強く、かつ難分解性であったため、スクリーニングにおいては、集積培養法と馴養培養法を併用して行うことが効果的であった。その結果、多数のアルドキシム分解微生物を得た。2)分離株中からの新規アルドキシム脱水酵素の検索と本酵素反応の確認及び活性株の同定スクリーニングにより得られた各種の微生物株の中から、アルドキシムからニトリルへの脱水酵素活性を産生する菌株を選定した。酵素活性の測定や反応生成物の特定を行うために、現有の分光光度計、高速液体クロマトグラフィー等の装置を用いた。また、微生物の大量培養や菌体の分離、および無細胞抽出液の調製に、現有のジャーファーメンターや連続遠心分離装置、および細胞破砕装置を用いた。分離された各活性株を、その菌学的諸性質に基づいて同定した。その際、種々の同定用の培地成分を購入し、外部の微生物株同定機関に同定依頼も行った。その結果、フェニルアセトアルドキシム分解菌としてBacillus sp.OxB-1株を、ピリジン-3-アルドキシム分解菌としてRhodococcus sp.YH3-3株を得た。2)本酵素反応条件の最適化とニトリル合成への応用

1)で得られた最適条件下で培養した本菌の休止菌体を用いたアルドキシムからのニトリル合成について、反応溶媒・温度・添加物等の効果を詳細に検討し、本反応の最適条件を確立するとともに、本酵素の有する未知の触媒作用を探索した。酵素反応を行う際に、各種の界面活性剤および有機溶媒の添加もしくは熱処理した菌体を用いることにより、ニトリルの収率を倍以上向上させることに成功した。最適化された条件下で、化学合成した各種のアルドキシムの脱水反応を行った。その結果、ピリジン-2-アルドキシム、ピラジンアルドキシム、2-フリルアルドキシム、n-ブチルアルドキシム等のアリールおよびアルキルアルドキシムを基質として、対応するニトリルをいずれも好収率で合成する事ができた。また化学合成した各種基質を用いて本酵素の基質特異性を検討し、得られた結果をもとに基質特異性の面から見た本酵素の反応メカニズムについて若干の考察を行った。酵素により合成したニトリル化合物の構造の確認は現有の各種分析機器等を用いて決定した。
集中／分散ネットワークに適した大規模アレイ伝送方式に関する研究

空間変調マルチアンテナ伝送方式をベースとした巨大な空間(送信アンテナ)の自由度を利用可能な高速・高信頼な大規模アレイシステムの符号設計手法を開発する。ここで、伝播路推定誤差、受信機での復号演算量、パイロットオーバヘッドの問題を解決し、信頼性と送信レートのトレードオフを柔軟にとることができる高い通信品質を実現するシステムを開発する。特に、周波数利用効率の高い非同期検出方式を組み込んだシステムを提案する。さらに、単一基地局に多数のアンテナを備えた集中基地局シナリオだけでなく、複数基地局を協調的に制御する分散シナリオも対象としたシステムを提案する。本研究は、空間変調マルチアンテナ伝送方式をベースとして、巨大な空間自由度を最大限利用可能な高速・高信頼な大規模アレイシステムの符号設計手法を開発することを目的とする。初年度である平成26年度は、当初の研究実施計画に従い以下の2項目について研究を実施し、関連する成果を得た。1.シングルキャリア広帯域空間変調方式の開発:シングルキャリア広帯域通信を前提とした空間変調伝送方式に適した低演算受信技術である周波数等化技術を開発し、その性能を定量的に示した。ここでは、送信機にて連接符号化方式を想定し、繰り返し復号に適用可能な軟判定周波数等化アルゴリズムを導出した。さらに、マルチキャリアによる空間変調送信機では当初期待されていた符号化利得が得られないことを明らかにし、提案するシングルキャリア空間変調方式の有効性を示した。2.空間変調信号点設計指針の提案:空間変調方式の可視光通信へ適用シナリオを検討し、周波数利用効率を最大化させる空間変調信号点の設計指針を示した。ここでは特に、理論的な周波数利用効率を導出し、これを目的関数として信号点設計をすることを提案した。さらに、提案する可視光空間変調通信方式にイレギュラー符号化手法を適用し、適切にサブコードを設計することでチャネル容量に近い通信性能を達成できることを確認した。これらの成果の一部についてはIEEEジャーナルへの投稿を行っており、既に採択に至っている。現在、次のステップとしてエネルギー効率が高い空間変調方式の符号化の検討を行っている。平成27年度は、当初の研究実施計画に従い以下の2項目について研究を実施し、関連する成果を得た。1.実用的な差動符号化・非同期検出方式の開発:伝搬路推定に関するオーバーヘッドや推定誤差がM-MIMOシステムに多大な影響を与えることを考慮し、伝搬路推定を不要にする非同期検出型空間変調M-MIMO方式の開発を行った。ユニタリ行列に基づく差動符号化を用いることでシングルRF送信機構成による空間変調方式のメリットを維持しながら、上記メリットを得ることに成功した。さらに、代数的拡大体の考え方に基づいて、効率的なシステムパラメータ設計手法を提案した。その効果として、ダイバーシティ利得と送信レートのトレードオフを柔軟にとることが可能となった。2.空間変調コンセプトの周波数次元への拡張:前年度に考案した技術を周波数領域へ拡張することで、通信効率のさらなる向上を実現した。ここでは特に、空間次元だけでなく周波数軸上の各サブキャリアのアクティベーションによる変調について検討を行った。さらに、従来方式であるOFDMに対して利得の出る領域を明らかにし、システムの設計指針を明らかにした。現在、次のステップとして提案技術の分散ネットワークへの適用検討と、提案技術群の総合評価を行っている。平成27年度計画の主要なテーマであった差動符号化・非同期検出方式の開発と空間変調コンセプトの周波数次元への拡張について実施完了しており、当該年度にジャーナルへの投稿および採録を達成できている。これらを踏まえて、平成27年度は当初の計画以上に進展していると評価した。平成28年度は、以下の2項目について研究を実施し、関連する成果を得た。1.差動符号化大規模アレイ符号化方式の提案大規模アレイ方式の最大の課題であるパイロットオーバヘッドの問題を根本的に解決するために、送受信機にて伝搬路推定の不要な差動符号化方式を提案した。従来の差動符号化方式はユニタリ行列に基づいているために、アンテナ数の増加とともに送信レートを向上させることが不可能であったが、送信行列の圧縮という新しい基本コンセプトを発想することにより、高レートと非同期検出の両立を実現した。2.分散ネットワーク協調方式への拡張集中管理型M-MIMOシステムを拡張し、多数の分散ノードによって構成される分散ネットワーク型M-MIMOシステムを開発した。特に、ノード数、信頼性に対して柔軟かつ、可能な限りロスの少ない分散ネットワークを実現するため、中継ノードのバッファを利用した方式を提案した。集中管理型のMIMOで利用される複数チャネルの同時利用を、分散ネットワークに用いることにより伝搬路状況に応じたロスの少ない性能を実現した。さらに、本質的な性能向上を比較するため、マルコフ連鎖に基づくシステム解析を行い、理論的な裏付けを得た。これらの成果の一部についてはIEEEジャーナルへの投稿を行っており、既に複数が採択に至っている。現在、次のステップとして提案技術群の総合評価を行っている。平成28年度計画の主要なテーマであった(1)大規模差動符号化伝送方式とその非同期検出方式の開発、および

(2)分散ネットワーク協調方式への拡張について実施完了しており、当該年度にジャーナルへの投稿および採録を達成できている。これらを踏まえて、平成28年度は当初の計画以上に進展していると評価した。本研究は、次世代通信システムの要素技術開発として、空間変調マルチアンテナ伝送方式をベースとした巨大な空間(送信アンテナ)の自由度を最大限利用可能な高速・高信頼な大規模アレイシステムの符号設計手法を開発することを目的としている。ここで、チャネル推定誤差、受信機での復号演算量、パイロットオーバヘッドの問題を解決し、信頼性と送信レートのトレードオフを柔軟にとることができる高い通信品質を実現するシステムを開発する。特に、単一基地局に多数のアンテナを備えた集中基地局シナリオだけでなく、複数基地局を協調的に制御する分散シナリオも対象とする。平成29年度は、主に前年度までに考案した差動符号化大規模アレイ空間変調方式を対象として総合評価を実施し、関連する成果を得た。数値解析により提案技術群の多面的な評価を行い、従来技術に対する比較を行った。特に、送信レート、信頼性、復号演算量、伝播路変動に対するロバスト性など複数の指標に対して実施した。その結果、提案方式は分散マトリックスを用いた柔軟なリソース配分が可能であり、従来方式に対して高い限界トレードオフ性能を示すことを明らかにした。さらに、実用的な環境を想定した上で、多数のシステムパラメータの設計指針を示した。さらに、提案方式に関する技術群を対象として学術論文誌への投稿を集中的に行った結果、複数の論文が国際的に評価の高いIEEEジャーナルへの掲載に至っている。空間変調マルチアンテナ伝送方式をベースとした巨大な空間(送信アンテナ)の自由度を利用可能な高速・高信頼な大規模アレイシステムの符号設計手法を開発する。ここで、伝播路推定誤差、受信機での復号演算量、パイロットオーバヘッドの問題を解決し、信頼性と送信レートのトレードオフを柔軟にとることができる高い通信品質を実現するシステムを開発する。特に、周波数利用効率の高い非同期検出方式を組み込んだシステムを提案する。さらに、単一基地局に多数のアンテナを備えた集中基地局シナリオだけでなく、複数基地局を協調的に制御する分散シナリオも対象としたシステムを提案する。研究計画時の主要なテーマであったシングルキャリア空間変調方式の開発と信号点設計指針の提案については実施しており、当該年度にジャーナルへの掲載を達成できている。これらを踏まえて、初年度は当初の計画以上に進展していると評価した。計画通り、提案技術の分散ネットワークへの適用と、システムの総合評価ついて取り組み、レベルの高い国際会議やトップジャーナルに投稿する予定である。提案技術のシステムの総合評価ついて取り組み、これまでに開発した技術についての成果をレベルの高い国際会議やトップジャーナルに投稿する予定である。29年度が最終年度であるため、記入しない。
血栓形成、溶解における血液・血管壁相互反応機序の解析とその臨床応用への基礎的研究

本研究は、凝固、線溶因子の生化学、分子生物学的研究に加えて、血管内皮細胞、血小板や単球の細胞模表面における凝固、線溶係因子の活性化、制御機構の解明、特に細胞模レセプタ-とそれぞれの細胞機能発現の機序、血管内皮細胞障害の要因とその血栓形成ならびに溶解における意義、血液過凝固状態における血液凝固、線溶因子の動態とその測定法について検討し、血栓形成ならびに溶解機構の解明を目的として以下の研究を行った。1.血栓の形成、溶解機序に関する研究:(1)内皮細胞障害機序と内皮細胞表面における内因制、外因性凝固系活性化機転、特に組識トロンボプラスチン活性とプロトロンビナ-ゼ活性化機序の研究(岩永、居石)、(2)内皮細胞障害と血小板活性化機序に関する研究(住吉、山崎)、(3)血小板凝集ならびに粘着機構とその制御におけるPG産生酵素の動態に関する研究(山本、松田、柴田)、(4)凝固系、線溶系活性化の制御機構に関する研究(鈴木、斎藤、桜川)、(5)血栓融解とその制御機構に関する研究(青木、高田、居石)。2.血栓症および臓器不全の診断と病態に関する研究:(1)血液凝固、線溶因子の酵子化学的ならびに免疫化学的測定法、動態に関する研究(前川、真木、鈴木、岩永)、(2)凝固、線溶系の異常症の家系調査とその遺伝子異常の研究(青木、鈴木、岩永)。3.血栓症の治療、特に抗凝固剤、線溶剤の治療に関する研究(柴田、前川、斎藤)。これらの各種関連因子の酵素反応論的解析、cDNAライブラリ-の決定、遺伝子組換えにより得られたペプチドを用いたin vitroの成績とともに動物実験モデルによるin vivoの成果は、血栓症の予防、診断、治療の臨床的応用への基礎的研究として貢献するものと確信する。1.血栓の形成、溶解機序に関する研究:(1)牛第VII因子の全一次構造を決定し、VII因子のSer_<52>およびIX因子のSer_<53>の糖鎖構造を解明した(岩永)。(2)トロンボモジュリン(TM).の主要ドメイン(D1-5)の機能、カルフォビンディン類似体の蛋白化学的相同性を解析し、凝固制御機構における意義を解析した(鈴木、真木)。TMの巨核球、血小板における局在を免疫組織化学的に証明した(斎藤)。(3)血管内皮細胞のプロテオブリカン代謝は、二荷陽イオン(Mg++,Cu++)に促進され(桜川)、又、血清コレステロールの増加および血栓由来物は内皮細胞の増殖を促進し、非剥離修復を認めた(住吉)。血管新生過程におけるプラスミノゲン・アクチベーター(PA)ープラスミン系の意義は、内皮細胞の遊走に関与し、特に内皮由来のu-PAにより規定された(居石)。(4)t-PA、PAI1の免疫定量により、加令とともにPAI1は増加し、両者の複合体が増加していた(高田)。(5)血小板トロンビン凝集時には、血小板由来Fbg依存性と非依存性凝集機序が存在することが、免疫電顕的に確認された(山崎)。2.血栓症および臓器不全の診断と病態に関する研究:(1)前骨髄性白血病細胞株(HL-60)の凝固系活性化のおけるアラキドン酸代謝より検討し、TXA_2とともにPGI_2産生能があることが明らかにされた(柴田)。

(2)血中TMの免疫定量よりDIC、ARDSにおいて著明な上昇があることから血管内皮障害の指標となりうる可能性がある(青木)。3.血栓症の治療に関する研究:(1)シクロオキシナーゼ異常症における血小板異常は。アスピリン誘導性の不可逆的構造異常に類似した酵素異常が示唆された(山本)。(2)慢性期脳梗塞、糖尿病例ではトロンビンならびにエラスターゼとそれらインヒビターとの複合体の増加が、又、各種血栓性疾患では血管内皮細胞由来の凝固、線溶因子の動態が確認された(松田、前川)。I.血栓の形成と溶解機序に関する研究:ハブ毒由来の出血性(HR2a,HR1B)と非出血性因子(H2-プロテア-ゼ)を精製し、構造解析を行った(岩永)。線溶系関連因子としてuPA,tPA,PAI-1の内皮細胞培養系における免疫組織化学的局在を解析し、それら因子の局在と機能発現との関連を明らかにした(居石)。血小板酵素異常症の1つとしてシクロオキシゲナ-ゼのアセチル化部位に異常を来たしている症例を見出し、蛋白ならびに酵素化学的に原因を検索した(山本)。カルフォビンディン関連因子の構造解析を行い、組織内局在と関連して作用機序を究明した(真木)。トロンボモジュリン組み換え体を用いてプロテインC結合ドメインを明らかにした(鈴木)。血管内皮細胞に与えるトロンビンの作用の1つに、グリコサミノグリカンのコア蛋白への糖鎖結合を減少させる作用があることを明らかにした(桜川)。単球に与えるFDPの影響を検討して、D-dimerには特異的なPAI-2,IL-1α,βuPA産生、分泌促進作用があることを明らかにした(斎藤)。内皮細胞の酸化剤による傷害作用を検討して、β-VLDL、マクロファ-ジ破砕物には酸化作用による傷害効果があることを明らかにした(住吉)。フィブリノゲンのD画分に1本鎖tPAの活性増強効果があることを明らかにした(高田)。トロンビン刺激により血小板α顆粒膜上のGPIIIa/IIbは細胞膜上に移動しフィブリノゲン受容体として凝集に関与することを明らかにした(山崎)。II.血栓症の病態、診断に関する研究:血小板由来fibronectinは、血小板凝集時にフィブリノゲンと競合して凝集の抑制を示すことを明らかにした(松田)。血中トロンボモジュリンの測定は、各種病態における内皮細胞障害の示標となりうることを明らかにした(青木)。血栓症の治療法の1つとしてアスピリン、チクロピジンの投与目標の解析(柴田)、腎炎患者での凝固因子の動態解析を行った(前川)。1.血栓の形成、溶解機序に関する研究:(1)エンドトキシン血症時のエンドトキシン・クリアランスならびに網内系活性化によるプロトロンビナ-ゼ活性発現に続発する血栓形成機序の解明(居石、岩永)、(2)カブトガニ由来Factor Cをリガンドに用いた免疫組織・細胞化学的検索を電顕的検索に応用する手技を確立した(居石)、(3)Factor Cの一次構造を決定し系統的発生における哺乳動物補体との類似性を明らかにした(岩永)、(4)血栓由来の血管内皮細胞障害因子の長期生体内存在により、末梢動脈の内膜肥厚モデルを作製した(住吉)、(5)血小板Gplbの分布を電顕的に証明し、血小板活性化と血小板の粘着機構を解明した(山崎)、(6)凝固、線溶系調節機構として、プロテインCインヒビタ-、プロテインS、AT III、PG代謝酵素等の蛋白構造、cDNA解析、動態解析ならびにモノクロ抗体を作製した(鈴木、斎藤、桜川、山本)、(7)α2ーPIのcDNA解析、PA種差による線溶系活性化の解析を行った(青木、高田)、(8)凝固因子第VII,IX,Z因子の糖鎖配列を解明した(岩永)、(9)血管新生における酵素活性化カスケ-
社会的判断における誤帰属過程の顕在性・潜在性に関する検討

本研究では、さまざまな社会的判断との関連で吟味されてきた誤帰属の過程について、その顕在-潜在性、意識-無意識性について理論的、実証的双方から検討した。理論的には、誤帰属の過程を本来の原因が何らかの生理的・主観的内的状態を引き起こす段階から最終的な社会的判断に至るまでの段階に分け、それぞれの顕在性・意識性の程度について考察した。実証的には、閾上・閾下の刺激を使った実験を行い、その違いを検討した。誤帰属とは、事象の原因を、真の原因ではないものの原因らしく感じられる要因に帰するという現象であるが、これは、本人も明確に意識できない潜在的なプロセスと、意識的・顕在的プロセスの二重性という、近年の社会的認知研究で注目されている問題を考えるための格好の題材である。平成22年度は初年度であったので、まず社会的判断と誤帰属に関連する先行研究のレビューを行い、また実験方法の検討・実験用プログラムの作成などの準備をした上で、主に2種類の実証的データ収集に着手した。1つ目は研究代表者の外山と研究分担者の太田が、大学院生の協力を得て、学習院大学で行ったプライミングの実験である。具体的には、先行課題で言語刺激を閾下呈示した後に、同一の刺激文に関して因果推論を行わせ、先行刺激の種類によって、因果推論の方向が異なるか否かを検討した。ただし、年度内には十分な実験参加者が得られなかったため、23年度にも継続して実験を行い、更に先行課題を閾上呈示する条件も設けて、その効果を比較する予定である。2つ目の実験は、研究分担者の山田歩が、消費者行動との関連で青山学院大学において行ったものである。そこでは、商品の選択肢や商品サービスの利用範囲が広がることによって、むしろ商品の価値が低下する可能性が検討され、意識的な熟慮に基づいた理性的判断ではなく、直観に基づいた自動的な判断がなされることが示された。この問題に関しても、23年度以降、更に詳しく検討する必要がある。誤帰属とは、事象の原因を真の原因でないものに帰属するという現象であるが、特に、自分が感じている内的な感覚の原因を誤認し、それによって当面の対象に対する社会的判断に歪みが生じることが知られている。本研究では、真の原因である刺激の顕在性・潜在性、推論過程自体に関する意識的な気づきを中心にして検討を行うことを目的とする。平成23年度には、2つの方向から実証的な研究を行った。1つは、研究代表者の外山が行ったプライミング効果に関する実験である。具体的には先行課題で言語刺激に曝されることによって生じた次元の活性化が、後続の因果推論に及ぼす影響を吟味した。まず潜在実験においては、先行課題で言語刺激を閾下で呈示するが、刺激の内容には人の特性を表す語が多く含まれる特性条件と、状況を連想させる語が多い状況条件の違いがあった。実験参加者は後続の課題で刺激文を読み、それに対する因果推論・人物評定を行った。顕在実験においては、先行課題で、潜在実験と同じ刺激語を五十音順で並べ替える作業をした後に、同一の刺激文に対する因果推論と人物評定を行った。結果としては、潜在実験の場合には測度によって結果がまちまちであり、予測を支持する結果は得られなかった。顕在実験の方は、先行刺激で人の特性を活性化した条件の方が、後続課題で個人の側の内的要因を強調し、状況を活性化した条件では状況への帰属が強いという傾向がある程度見られたが、十分な統計的有意性には到達しなかった。結果の解釈と方法の改善が24年度の課題となる。もう1つの実験は、研究分担者の山田歩が行ったもので、選択の際に示される選択肢やデフォルトの値によって、選択が大きく変動するという現象を検討した。これは選択者本人が明確に意識しないままに生じる現象であり、市民レベルでのさまざまな意思表示や商品の購買・選択にも影響を与える重要な問題である。本研究は、近年の社会的認知研究において注目を集めている、意識的・顕在的な過程と無意識的・潜在的な過程の問題を、誤帰属を中心にして検討しようと試みたものである。誤帰属とは、何らかの原因で生じた自己の主観的な感覚や心身の変化を、真の原因ではないものの、いかにも原因らしく感じられる要因に帰することであり、これによってさまざまな社会的な判断や情動が影響を受けることが知られている。本年度は最終年度であるので、昨年までの実験結果を確認し問題点を吟味すると同時に、誤帰属過程の各段階について、その顕在性・意識性に関する理論的検討を行った。それによると、まず真の原因がある内的状態を生じる過程は潜在的・無意識的であるが、内的主観的状態そのものはある程度の顕在性をもつ場合が多く、それを別の原因に帰属した結果生じる最終的な判断は、通常、顕在的・意識的である。ただし、内的状態を別の原因に誤帰属する過程自体は、比較的無意識的であることが考察された。

一般に誤帰属の過程は、本人に気づかれない潜在的な原因によって生じた内的主観的状態を、誤った原因に帰属することによって顕在的に説明するプロセスと考えられてきたが、誤帰属の推論過程そのものは比較的潜在的である可能性が指摘できる。第2の方向の研究としては、選択・選好・意思決定などの場面における潜在的過程と顕在的過程の問題を検討した。選択場面の構造や選択肢、デフォルトの有無やその値は選択結果、直観的判断に大きな影響を与えるが、多くの場合、選択者はその影響に気づいていない。そのような場合に選択者は、選択に基づいて自己の態度などに関する顕在的な推論も変えるであろうか、という問題が検討された。これも潜在的な影響力が顕在的な過程を左右するか否かを検討したものといえる。研究計画自体は、当初の予定通り、おおむね順調に進展している。ただし、外山が行っている実験は予想通りの結果が十分得られておらず、問題の再検討が必要である。24年度が最終年度であるため、記入しない。本年度も当初の計画に従い、研究を続行する。予想される実験結果が得られていない点に関しては、実験参加者にとって課題がやや難解である可能性があり、今後はそれを改善する予定である。
科学的な思考力の育成を図る教授・学習方法の開発と教師教育への適用

本研究では、第1にこれまでの思考研究を整理し、研究者がどのように思考力を捉えてきたのかを明らかにした。第2に科学的思考力を育成するための研究がどのように行われ、どこまで明らかにされてきたのかを明らかにした。第3に科学的な思考力を育成するため、論理的に説明する能力や批判的に思考する能力を育成する教授・学習方法を開発し、その効果を検証した。第4に、開発した事例研究の成果を公開し、教師教育への適用を図った。平成24年度は,平成23年度の研究を踏まえ,科学的な思考力とは何かを明らかにし,育成のための教授・学習方法の再吟味とその効果の検証を行った。教授・学習方法の検証では,科学的な思考力の中の論理的思考力の育成の場面に絞り,論理的思考,批判的思考,推理,モデル思考といった思考のスキルを育成する教授・学習方法の検討とその効果の検証を小・中学校において行った。科学的な思考力を検討する中で,論理的に思考するために必要な批判的思考力は,Ennis,久原・井上・波多野,道田,福地・土井,樋口,宮元,楠見,平山,菊池ら多くの研究から,根拠に基づいて推論を行うこと力や,自らの推論過程を多面的に吟味する力であることを明らかにすることができた。そこで,本研究では,批判的思考を自分自身の推論過程が適切な根拠に基づいているか吟味する合理的で省察的な思考と定義することとし,批判的思考力の育成方法を検討した。木下・山中・山下・岡本,道田,松浦・柳江らの先行研究を検討する中で,批判的思考力を育成するためには自らの思考過程を吟味・検討することが必要であり,他者との対話や協同学習が有効であると考えることができた。そこで,批判的思考力を育成する教授・学習方法として,他者との議論を行う仮説の設定や考察の場面で,「情報の明確化」,「情報の分析」,「推論」,「行動決定」の4つの批判的思考のスキルを役割として分散化し,グループの中で意識的に吟味させる授業方法を考案した。結果は,「情報の分析」や「行動決定」といったスキルの育成が顕著に見られ,批判的思考力の育成に有効であることを示唆することができた。今年度の研究からは,論理的に思考する力を育成する新たな教授・学習方法の一つとして,他者と議論するといった協同的な学習の中で,批判的思考のスキルを役割として分散化し,学習することが有効であることを示すことができた。本研究は、科学的な思考力の育成を図るため、人がどのように科学的な思考をしていくのか心理学的な研究を整理した上で、(1)科学的な思考力を深める要件、思考のための枠組みや技能、必要な方略を明示した新たな実践的な教授・学習論と教授方法を構築し、その効果を探る、(2)科学的な思考力の育成を図る、より効果的な教師教育用プログラムを開発し、教師教育への適用と教員の研修会等において活用できるようにする、ことを目的としている。平成25年度は、これまでの研究を引き継ぎ、研究協力者とともに理論構築した授業を実践し、フィールドワーク、アクションリサーチ、参与観察等により収集した記録をプロトコルや図に起こし、分析結果に基づき、研究者と小中学校の教師で科学的な思考力の育成を促す教授・学習方法の構築を図ってきた。特に、本年度は、平成24年度の全国学力・学習状況調査等の結果において他者の考えを認識し,多様な観点からその妥当性や信頼性を吟味したりすることなどにより,批判的に捉え,自分の考えを改善できるかどうかを問う問題に課題があるとされた、批判的思考力の育成方法の検討を行った。その中で、私たちが開発した教授方略は,本来は問題解決の際に個人内で批判的に思考するために使用される要素をグループ内に役割として分散・外化し,成員同士で話し合いを行い、そのプロセスと要素を理解し,最終的に熟達化した個人となることを促す方略である。具体的には,批判的思考の構成要素を役割として分担し,成員同士で協調して話し合いを行わせる。複数回にわたる学習の中で,各役割を交代して話し合いさせることで批判的思考のプロセスと各構成要素に必要なスキルを身に付けさせようとする教授方法の確立とその効果の検討を行った。本研究は、小・中学校の学習指導要領で重視された科学的な思考力を児童生徒に育成するため、思考力を高める要件、思考のための枠組みや技能、必要な方略を明示した新たな実践的な教授・学習論と教授・学習方法を構築することを第一の目的としている。平成23年度は、これまでの思考力育成を目的とした研究の総括と児童生徒の思考様式を明らかにしながら科学的な思考力を育成する教授・学習方法の構築を行なった。具体的には、ジョンソンーレアード(1983)によるメンタルモデルを始めとする思考に関する研究、科学的な思考力の育成に関わる国内外の先行研究、イギリスやカナダ等の科学的思考力を育成するための教育プログラムの総括を行った。

これらをもとに、今日まで明確に示されてこなかった科学的な思考を合理的な思考と発散的思考に大きく2つに分類し、合理的な思考の中でも論理的思考の育成に焦点を当て、その育成のための教授・学習方法の構築を行った。教授方法としては、思考のスキルの育成と他者との議論を通しての自己内対話が有効であると考え、議論の際に役割を分散するという指導方法を試みた。これは、人間が思考をする際に多様な思考のスキル(批判的思考、推理、科学的探究のスキル等)を活用していることを児童生徒に分散し、習得させたうえで統合を図ろうとするものである。小学校6年生を対象に、考察時において小グループでの討論を行う際に一人ずつに役割を与えることが論理的思考力を高める効果があるかを検証した調査や、考察時に付箋紙を用いて討論することが論理的な思考力を高めることに効果があるかを検証した調査等からは、他者との交流の中での思考のスキルの育成は論理的思考力の育成に有効であることを明らかにすることができた。本研究は、科学的な思考力の育成を図るため、科学的な思考力を深める要件、思考のための枠組みや技能、必要な方略を明示した新たな実践的な教授・学習方法を構築し、その効果を検証した上で、広く社会に提供していくことを目的としている。平成26年度は、研究者と小中学校の教師でプロジェクト会議を開きながら、これまで開発してきた科学的な思考力の育成を促す教授・学習方法の再構築を図った。その一つは、批判的に思考する際に適用される構成要素を小グループ内に役割として分散・外化し、議論させることで、批判的思考力の育成を図る教授・学習方法の構築を行った。二つ目は、論理的に説明できる力を育成するため、仮説を立てたり考察したりする際に、論理的に説明するために必要な要素の入った記述の仕方を理解させる教授・学習方法の構築を行った。三つ目は、学習者の思考を促すための現象を可視化や外的資源の活用を促す教授・学習方法の構築を行った。そのうえで、開発した事例研究の成果を公開し、教師教育への適用を図った。理科教育学平成24年度以降は、平成23年度の研究を引き継ぎ、下記のように研究を実施することとしていた。1研究協力者とともに理論構築した授業を可能な限り数多く実践し、フィールドワーク、アクションリサーチ、参与観察等により収集したビデオカメラ等の記録をプロトコルや図に起こす。2科学的な思考を深めていく過程を分析する方法を確立し、その分析方法に基づき1で起こした記録の分析を行う。3研究者と小中学校の教師でプロジェクト会議を開きながら、科学的な思考力の育成を促す教授・学習方法の構築を図る。43で構築した教授・学習方法により検証授業を行い、その成果を明らかにする。5研究を総括し、児童生徒が科学的な思考力を育成する教授・学習方法の最終的な構築と教師教育の適用を図るプログラムの作成を図る。こうした目標に対し、平成24年度は14に示した科学的な思考の中の論理的思考力の育成ついて検討を進めることができた。特に論理的に思考するために必要な批判的思考力の育成については、仮説とする教授・学習論の設定に基づく、小中学校における実証に大きな成果と可能性を見いだすことができた。平成24年度以降の計画は、平成23年度の研究を引き継ぎ、次の15のように研究を実施することであった。
組織普遍的カルパインとカルパイン類似プロテアーゼ様タンパク質の生理機構の解析

カルパインは、カルシウムシグナル伝達系に位置するカルシウム依存性、限定分解型の細胞内プロテアーゼである。本研究では、まず、カルパインのゲルゾリンに対する作用とその意義のin vitroでの生化学的解析を行い、カルパインがゲルゾリンファミリーのアクチン結合タンパク質を1カ所で切断し、カルシウム感受性とPIP_2感受性が異なる2つの断片を生成し、新たな細胞骨格制御因子を作り出すことを見出した。また、ショウジョウバエの第1にカルパインのスプライス・バリアントの活性を有する形での大腸菌発現系を確立し、その生化学的諸性質を明らかにしたほか、これに対する特異的抗体を作製した。さらに、全長のショウジョウバエの第1のカルパインを熱ショックによって発現する遺伝子導入株を確立した。また、以上の解析とは別に、ショウジョウバエにおける第2のカルパインの突然変異体のスクリーニングを行い、ゲノムプロジェクトで確立されつつある第3染色体Pエレメント挿入致死ラインの一つから、カルパイン遺伝子の第2のカルパイン遺伝子の5`-非翻訳領域にPエレメントが挿入した株を見出した。これは、組織普遍的カルパインの生理機能解析の突破口になる初めての欠失変異体の例となる。また、カルパイン類似遺伝子のスクリーニングの過程から見いだされた遺伝子で、4つの領域を持つなど全体構造はカルパインと類似していながら活性中心残基を持たないプロテアーゼ様タンパク質をコードする遺伝子(Ca1p14B)の産物に関して、特異的抗体を作製し解析を始めた。
単一細胞内の化学過程可視化のための分子認識プローブの開発

単一細胞内の化学過程,すなわち生理活性物質の量と分布,およびそれに続く情報変換・増強過程を"可視化"すること-単一細胞内での目的物質の空間分布,動態および絶対量を定量的に評価すること-を目的とし,非破壊的な直接動的状態観測を行うための分析試薬と検出法の開発を行った.これは,真の生理機能が発現している"生きている状態"における生理活性物質の機能および活性を直接動的にかつ定量的に測定することを可能にする.本研究では,最も主要な細胞内情報伝達過程を生きた単一細胞で可視化検出するための分析手法を開発した.具体的には,(1)第二次情報伝達物質である細胞内小分子(cGMP, diacylglycerol (DAG),phosphatidylinositol-3,4,5-triphosphate(PIP_3)),(2)蛋白質リン酸化の検出,(3)蛋白質の構造変化に基づく活性化の検出,(4)蛋白質間相互作用,(5)オルガネラ局在タンパク質検出を蛍光顕微鏡下で可視化検出する蛍光プローブ分子を開発し,in vivoでの蛍光イメージングを行った.本研究で行っている上述の(1)(5)の分子及び現象・事象に関する"可視化"の方法は,細胞の生理作用の直接観測可能な指標となる分析法であり,生物の基礎研究はもとより,細胞情報伝達を撹乱(増強・抑制)する生理活性物質とくに薬物,毒物質,内分泌かく乱物質等の高速スクリーニング法としても役立つことが示されている.単一細胞内の化学過程,すなわち生理活性物質の量と分布,およびそれに続く情報変換・増強過程を"可視化"すること-単一細胞内での目的物質の空間分布,動態および絶対量を定量的に評価すること-を目的とし,非破壊的な直接動的状態観測を行うための分析試薬と検出法の開発を行った.これは,真の生理機能が発現している"生きている状態"における生理活性物質の機能および活性を直接動的にかつ定量的に測定することを可能にする.本研究では,最も主要な細胞内情報伝達過程を生きた単一細胞で可視化検出するための分析手法を開発した.具体的には,(1)第二次情報伝達物質である細胞内小分子(cGMP, diacylglycerol (DAG),phosphatidylinositol-3,4,5-triphosphate(PIP_3)),(2)蛋白質リン酸化の検出,(3)蛋白質の構造変化に基づく活性化の検出,(4)蛋白質間相互作用,(5)オルガネラ局在タンパク質検出を蛍光顕微鏡下で可視化検出する蛍光プローブ分子を開発し,in vivoでの蛍光イメージングを行った.本研究で行っている上述の(1)(5)の分子及び現象・事象に関する"可視化"の方法は,細胞の生理作用の直接観測可能な指標となる分析法であり,生物の基礎研究はもとより,細胞情報伝達を撹乱(増強・抑制)する生理活性物質とくに薬物,毒物質,内分泌かく乱物質等の高速スクリーニング法としても役立つことが示されている.単一細胞内の化学過程、即ち生理活性物質の量と分布,及びそれに続く情報変換・増幅過程を"可視化"すること-単一細胞内での目的物質の空間分布,動態及び絶対量を定量的に評価すること-を目的とし,非破壊的な直接動的状態観測を行うための新しい分析試薬と検出法の開発を行なった.1.蛋白質スプライシング反応を起こす蛋白質VDEを用いた蛋白質間相互作用の検出法(スプリットGFPシステム)を開発した.(Anal. Chem., 72, 5151-5157(2000)).スプライシングを起こす蛋白質に,Syne chocystis sp. PCC6803由来のDnaE蛋白質を用いることにより,スプライシング効率を向上させることが可能となり,高感度に検出できることを示した(Anal. Chem., 73, 5866-5874(2001)).またGFPの代わりに生物化学発光蛋白質のホタルルシフェラーゼを用いた蛋白質間相互作用の検出法を開発し,哺乳類細胞における蛋白質リン酸化を検出できることを示した(Anal. Chem., 73, 2516-2521(2001)).2.細胞内標識可能な疎水場感受性蛍光試薬(BArNile)を開発し,カルシウム依存的なカルモジュリンの構造変化を単一細胞レベルで可視化検出した(Anal. Chem., 73, 2920-2928(2001)).3.循環器・脳神経系における主要な細胞内情報伝達分子のサイクリックGMPを生きた細胞内で可視化検出する蛍光プローブ分子(CGY;シージー)を遺伝子工学的手法を用いて開発した(Anal. Chem., 72,5918-5924(2000)).4.蛋白質のリン酸化を生きた細胞内で可視化検出する蛍光プローブ分子(phocus;フォーカス)を遺伝子工学的手法を用いて開発した.(Nature Biotech., in press(2002))単一細胞内の化学過程,即ち生理活性物質の量と分布,及びそれに続く情報変換・増幅過程を"可視化"すること-単一細胞内での目的物質の空間分布,動態,及び絶対量を定量的に評価すること-を目的とし,非破壊的な直接動的状態観測を行うための新しい分析試薬と検出法の開発を行った.さらに開発した分析試薬及び検出法を胴いて,オルガネラ局在新規蛋白質の同定あるいは環境化学物質の高速スクリーニングへの応用研究を行った.