hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
摂食抑制ホルモンによる大脳皮質味覚野の調節機構の解明

「島皮質におけるレプチン受容体は,味覚情報や内臓感覚情報を修飾することによって摂食行動を調節する」という仮説を立て,レプチンおよび関連する神経伝達物質が,味覚情報処理を行っている島皮質や側坐核の神経回路に及ぼす影響について明らかにした。光学計測法の実験結果から,レプチンは大脳皮質味覚野の皮質-皮質結合に対して抑制的に働くことが明らかになった。また,特定の興奮性入力を受ける抑制性ニューロンの出力を強めることによって,大脳皮質局所回路における情報処理を修飾している可能性が示された。さらに,レプチンはPI3KおよびJAK2/STST3経路を介して味覚情報処理に対して抑制的に働くことが示唆された。本年度は,Venus蛋白発現ラットの島皮質スライス標本を用いて,興奮性ニューロンである錐体細胞(Pyr)とGABA作動性ニューロンから同時にホールセル記録を行い,興奮性シナプス後電流(uEPSC)と抑制性シナプス後電流(uIPSC)に対するレプチンの作用を調べた。GABA作動性ニューロンは,スパイク発火特性によってfast-spiking (FS)とnon-fast spiking細胞(Non-FS)に分類した。Pyr→FSおよびPyr→Non-FSにおけるuEPSCの振幅は,100 nMレプチンによって減弱した。一方, FS→PyrおよびNon-FS→Pyrで観察されるuIPSCの振幅は,いずれもレプチン灌流投与によって増大することが明らかとなった。これらのレプチンの効果は,特定の興奮性入力を受ける抑制性ニューロンの出力を強めることによって,大脳皮質局所回路における情報処理を修飾している可能性を示唆するものである。レプチンの細胞内情報伝達経路にはphosphoinositide 3-kinase (PI3-K)とmitogen activatedprotein kinase (MAPK),signal transducersand activatorsof transcription factors 3 (STAT3)を介する3つの経路が存在する。そこで,レプチンの修飾作用がどの細胞内情報伝達経路を介して生じるかをそれぞれの阻害薬を用いて調べた。PI3KもしくはJAK2/STAT3阻害薬の存在下では,レプチンによるIPSCの増大は認められず,MAPK阻害薬とレプチンの共投与ではIPSCの増大が認められた。このことより,島皮質においてレプチンはPI3KおよびJAK2/STST3経路を介して味覚情報処理に対して抑制的に働くことが示唆された。実験にはウレタン麻酔を施した生後7-8週のSprague-Dawleyラットを用いた。中大脳動脈と嗅溝の交点を中心とした骨窓を開け,開窓した大脳皮質に膜電位感受性色素(RH1691)を負荷し,実体顕微鏡にCCDカメラを搭載した光学計測システムを用いて神経活動を光学的に記録した。味刺激は,当初,電磁弁制御による溶液滴下装置を用いて刺激装置からのトリガー信号によって瞬間的に舌上に滴下して行ったが,得られる反応の大きさが一定せず,レプチン投与による効果を定量的に解析するには至らなかった。そこで,味覚刺激ではなく,鼓索神経刺激に切り替えて,同様の実験を行った。その結果,レプチンの大脳皮質表面への投与によって,興奮伝播は抑制されルことが明らかとなった。また,視床からの入力を反映すると考えられる初期応答の部位についてはほとんど変化しなかった。また,島皮質味覚野相当領域を電気刺激する実験を行ったところ,レプチンによって興奮伝播が抑制された。したがって,レプチンは大脳皮質味覚野における皮質-皮質結合に対して抑制的に働くことが明らかになった。今年度我々は,レプチン遺伝子に異常があるZuckerラットの味覚嗜好性を行動生理学的に調べた。同ラットは,古くから肥満モデルとして知られているが,その味覚に対する応答については不明な点が極めて多かった。6種類の味質(sucrose,saccharin,NaCl,HCl,QHCl,MSG)×3段階の濃度=18種類の味溶液のいずれかを蒸留水と同時に呈示し、48時間(24時間でボトルの位置を変更)の摂取量を測定した。その結果,sucroseの摂取量がZucker rat(fa/fa)の方で少ないこと,また嗜好率やsaccharinについては差がみられないことから、味覚感受性以外の要因による差ではないかと考えられた。また,興味深い点として、低濃度(0.003 mM)のQHClで群間に大きな差が認められたことが挙げられる。膜電位感受性色素(RH1691)を用いた光学計測による味覚野を含む島皮質ニューロンの活動を並行して解析した(Nakamura et al., 2015, 2016; Horinuki et al., 2015, 2016)。この手法を用いて,レプチンによる味覚情報処理の修飾機構をマクロ的視点から解明する実験に取り組んだ。鼓索神経刺激によって誘発される興奮伝播は,レプチンの大脳皮質表面への投与によって抑制されることを明らかにした。この機構を明らかにするため,大脳皮質味覚野の脳スライス標本を作製し,シナプス伝達に対するレプチンの効果を調べたところ,レプチンは抑制性シナプス結合の伝達効率を減少させることが明らかになった。

また,特定の興奮性入力を受ける抑制性ニューロンの出力を強めることによって,大脳皮質局所回路における情報処理を修飾している可能性が示された。さらに,レプチンはPI3KおよびJAK2/STST3経路を介して味覚情報処理に対して抑制的に働くことが示唆された。27年度が最終年度であるため、記入しない。神経生理学レプチン遺伝子に異常があるZuckerラットは古くから肥満モデルとして知られているが,その味覚に対する応答については不明な点が極めて多い。二ノ宮らや我々の研究結果を踏まえると,治療薬としてレプチンを投与した場合,味覚に異常をきたす可能性が想定される。そこで同ラットにおける味覚嫌悪学習の特性および嗜好性の変化を行動生理学的に調べる。実験方法は,口腔内に味溶液を投与するためのカニューレを留置する手術を行い,1週間後ホームケージにてサッカリンをカニューレを通して投与する。30分後LiClを腹腔内投与して腹痛を誘発させる。通常この処置により味覚嫌悪学習が獲得され,サッカリンの摂取を避けるようになる。そこで,翌日からサッカリンを口腔内に投与し,忌避行動(ゲーピング,舌の突出など)が生じる頻度を計測する。また平行して,スライス実験と光学計測による研究結果を論文にまとめるために,in vivo,in vitroの補足的な実験を行う。既に島皮質スライス標本を用いた実験系において,レプチンのシナプス伝達に対する効果を明らかにした。さらに,そのセカンドメッセンジャーによる制御機構まで検討できたことから,初年度の実験計画は順調に進展しているといえる。また,本研究を進める上で派生した研究結果をまとめることが出来た(Yamamoto et al., J Physiol., 2013; Koyanagi et al., Anesthesiology, 2014)。今後,スライス実験における研究結果を論文にまとめると共に,in vivoの実験を開始する。平成26年度は,光学計測によるレプチンの興奮伝播の制御機構を明らかにする。また,研究分担者の乾と行動生理学的実験を開始して,レプチンの異常が引き起こす味覚異常について検討する。これらの実験に目途が付いた時点でPET実験を開始する予定である。消耗品購入の際,値引きがあり端数が残った。翌年度の研究費と合わせて電気生理学的実験にかかる消耗品の購入に充てる。
植物の環境に応じた表現型可塑性におけるDNAメチル化の役割

DNAメチル化は遺伝子の発現に深く関与するDNAにおける化学修飾である。植物においてDNAメチル化が、環境に応じた細胞機能・形態の変化(表現型可塑性)に関与すると予想されているが、どの遺伝子のDNAメチル化の変化がこれらの細胞応答に関与するかは明らかになっていない。本研究では、染色体上のDNAメチル化が部分的に野生型と異なっている系統群を利用することで、このような遺伝子群を同定する。さらに、これらの遺伝子の発現制御機構を解析する事で、植物でDNAメチル化が表現型可塑性を維持する因子として作用するかを検証する。
アジアにおける美術教育の文脈研究

本研究はアジア地域の美術教育の社会的文脈の研究である。調査対象は、韓国、台湾、中国、ベトナム、タイ、カンボジア、マレーシア、シンガポール、インドネシアである。東アジアと東南アジアの特徴のある国と地域の教育課程、教材、実践、美術文化を中心に文献調査と実態調査を行った。美術教育の本質は創造性の育成と美術文化の理解が主である。その具体化のために、歴史や伝統を基盤とした時間的文脈による方法と領域を拡大した空間的文脈による方法が採られている。多様な文化を有するアジアの美術教育の調査では、これら2つの文脈による研究が社会的文脈を明らかにすることが分かった。本研究の目的は、アジア地域における美術教育の本質と文脈に関わる理念と実態調査の研究である。アジア地域の多様な社会や文化の中で、美術教育にどのような価値や役割が与えられ、学校教育での位置づけがなされているかを総体的に把握し、騒乱的に示すことを目的としている。平成25年度は、実態調査としてベトナム、インドネシア、韓国、シンガポールを対象とした。ベトナムにおいては教育訓練省、ハノイ教育大学、ハノイ美術館、ベトナム美術大学、公立小・中学校を調査対象とした。ベトナムでは現在、教育課程の改訂を計画しており、技術・知識の系統的学習のカリキュラムから創造性・判断力等を育成する問題解決学習のカリキュラムへの移行を計画していることが明らかなになった。教育大学での美術教員養成も技術、知識の習得が主となっており、今後、美術教育方法の導入が進められている。小・中学校の美術教育の実態では、美術は絵画と美術史が主となっており、絵画ではお手本主義による教育が行われている。また、美術史の知識習得学習が主となっている。工芸、デザインなどの内容はまだ確立されていないことが明らかになった。インドネシアでは中等教育の美術教材と教員研修の内容を調査した。美術教材は伝統的な内容と西洋からの影響の現代的内容を統合的に採り入れ、音楽、舞踊などにも関連していることが明らかになった。教員研究ではジョクジャカルタの特別施設を調査し、全国からの教員研修を実施し、工芸、デザインを重視していることが明らかになった。韓国については伝統文化の教材化が増大していることと、韓国画の充実が美術大学等で進められていることが明らかになった。シンガポールでは教員研修機関を調査し、現職教員の質的向上を進めていることが明らかになった。また、当初の研究対象ではないが、アジアの主要地域として中国の美術教育の調査を実施している。平成24年度は、韓国、台湾、シンガポール、インドネシアの実態調査を行った。当初の計画ではマレーシアを予定していたが、教育課程の改訂中なので、調査時期を来年度以降に変更し、代わりにシンガポールと台湾の調査を実施した。韓国においては、京仁教育大学と淑明女子大学において初等中等美術教育の教育課程と実際について調査を行った。さらに近代の韓国美術の表現の流れをソウル市立美術館、国立韓国博物館において調査した。現在、韓国中等教育の美術教科書教材を分析している。台湾においては、国立台北教育大学の北師美術館において近代美術教育の変遷を調査し、高雄市立美術館子供美術館において初等教育における美術教育の実態調査を行った。シンガポールでは新しい教育課程で美術教育が実施されている文脈において、統合的カリキュラムによる新設の芸術高校の教育内容を調査した。インドネシアにおいては、教育省とジャカルタ州立大学、ジャカルタ美術館において実態調査を行った。教育省では、現在改訂中の教育課程の全体方針と現行教育課程の概要、および初等中等美術教育教科書の調査を行った。ジャカルタ州立大学では、教員養成における美術教育の内容調査を行った。さらに美術教育の基盤となるインドネシアの美術史について工芸を中心とする資料を収集した。また、ジャカルタ美術館において、近代絵画の変遷と美術家と美術の様式についての資料収集を行ない、近代の歴史の文脈での美術教育の検討を行った。また、平成25年度の実態調査のための事前調査としてベトナムの中等美術教育の教材分析を行った。さらにシンガポールとマレーシアについては福田が「アジアにおける視覚言語による美術教育の展開ーシンガポール、マレーシアの事例ー」(山口大学大学院東アジア研究科博士論文、2012)としてまとめた。本研究はアジア地域の多様な社会や文化の中で、美術教育にどのような価値や役割が与えられ、学校教育を主として、美術教育の位置づけがなされているかを総体的に把握し、総覧的に調査研究することを目的としている。平成26年度までに、シンガポール、マレーシア、インドネシア、台湾、韓国、中国、ベトナムの国と地域の調査を継続し、以下のような調査研究を進めている。シンガポールについては教育課程の改訂等があり、本年度に再調査を行った。現代美術に焦点を当てて美術教育を進めている。マレーシアについては昨年度、暫定的にまとめを行った。インドネシアについては昨年度までの資料を基に整理を行い、近代美術の変遷と美術教育の関連を考察した。台湾については近代の美術運動と美術教育の関連を明らかにするために調査を実施した。また、「芸術と人文」の教育内容の調査を行った。韓国については新しい教育課程の内容について調査を継続している。現在までに文献資料の入手と整理を行っている。当初の計画での、タイ、カンボジア、ベトナムの調査については、昨年度はベトナムに重点を置き、教育課程、教材、教員養成、課外活動美術教育、近代美術の変遷について調査を行い、成果の一部を報告し、現在の臨画を主とする美術教育から児童生徒の主体的学習を促す教育課程の検討を行っていることを明らかにした。タイ、カンボジアについては現在、国内での資料収集を行っている。

当初の調査対象には含まれていなかった中国については、2011年の「美術教育美術科課程標準」の公布を基に、文献と陝西師範大学、浙江師範大学の研究者を通して聞き取り調査を行っている。本研究はアジアの国と地域における美術教育の社会的文脈の研究である。調査対象は、台湾、韓国、ベトナム、タイ、カンボジア、マレーシア、シンガポール、インドネシアとし、中国も参考に調査を行っている。平成26年度までに対象国の実態調査を実施し、教育課程、教科書、教育実践、美術的背景等の資料の収集を行い、暫時、内容のまとめを行ってきた。平成27年度は台湾、ベトナム、タイ、カンボジア、シンガポール、インドネシアの美術教育の実態調査を再度実施し、社会的な文脈における美術教育の関連を考察した。また、台湾、インドネシアにおいては研究のレビューも行った。台湾では継続して、台北教育大学、東海大学、東華大学において美術教育の現状を調査し、美感教育の内容調査を行った。また、北師美術館、台北市立美術館、台湾美術館において美術運動と美術教育の関係を調査した。さらに台北教育大学附属小学校において「芸術と人文」の学習領域の教材調査を行った。ベトナムでは小学校と課外教育の美術教育の教育実践を調査するとともに教科書教材の分析を実施している。タイではチュラロンコン大学教育学部において美術教育の教育課程と実態調査を行い、美術館博物館において美術教育の背景を調査した。カンボジアでは教育課程の研究と小中学校での実態調査を行ったが、美術教育としての独立した授業は実施されていないことが明らかになった。社会科の文脈の一部となっている。シンガポールでは現代美術による美術と美術教育の関係について、国立教育学院と美術館において調査をおこなった。教材における現代美術の割合が高く、それらを通して歴史、社会、民族などの学習を進めていることが明らかになった。インドネシアではジャカルタ州立大学と美術館において調査を行い、伝統文化としての工芸と近代化による美術を含む美術文化の内容研究と東南アジアの美術教育のレビューを行った。本研究はアジア地域の美術教育の社会的文脈の研究である。調査対象は、韓国、台湾、中国、ベトナム、タイ、カンボジア、マレーシア、シンガポール、インドネシアである。東アジアと東南アジアの特徴のある国と地域の教育課程、教材、実践、美術文化を中心に文献調査と実態調査を行った。美術教育の本質は創造性の育成と美術文化の理解が主である。その具体化のために、歴史や伝統を基盤とした時間的文脈による方法と領域を拡大した空間的文脈による方法が採られている。多様な文化を有するアジアの美術教育の調査では、これら2つの文脈による研究が社会的文脈を明らかにすることが分かった。
水の媒介するATPゲートキーパーのシュミレーション

酵素と基質の分子認識を説明するFischerの「鍵と鍵穴」モデルは、1世紀以上にわたりほとんど変更なく、Koshlandの「誘導適合」の概念が後に加わっただけである。本研究では「静電気ゲートキーパー」を確認している。それによって基質特異性の制御が追加される。ATP特異的サクシニルCoAシンテターゼ(SCS)において、活性部位のエントランス外の荷電「ゲートキーパー」残基(K60、K128)によって、双極子モーメントがゼロではない基質分子の方向にバイアスがかかることが示される。この効果のコンピューターモデルから得られる突然変異は、SCSにおいてATPからGTPに特異性を>10^4だけ逆転させる。既知のGTP特異的アイソフォーム(V127L、L241F)に対するATP特異的アイソフォームの典型的な活性部位の突然変異は、GTP活性を増強しなかったが、ATP親和性を低下させた。しかし、ゲートキーパー突然変異(K60E、K128D)と組み合わせた場合、ヌクレオチド特異性が完全に逆転し、元の酵素におけるATPの親和性と類似のGTP親和性を伴い、ATP親和性はほぼ検出不可能であった。これらの結果から、活性部位外の荷電残基が適切な分子認識に要求されること、そしてこの要求を利用して、新しい基質特異性を持つ酵素をデザインすることができることが実証される。ヒト疾患を処置するための新薬の発見には時間と費用がかかる。薬物候補とそのタンパク質受容体の間での結合親和性を予測する能力が向上することによって、新薬発売までに必要な時間、その時間での研究開発(R&D)の費用のいずれも大幅に低減できる。しかし、市販のプログラムにより予測された親和性は、実験での決定値とほとんど相関しない。結合部位外に静電気的な相互作用の効果を含むことにより、広範な薬物候補についての結合親和性の計算を向上できる可能性がある。われわれは最近、新しい機序により、GTPはATP-特異的サクシニルCoAシンテターゼ(SCS)との結合が制限されるという考えを提唱した。活性部位の入り口にある溶媒に露出している荷電残基と基質との静電双極子反応が生じ、それによりFTPの立体構造が、結合できないような構造に切り替わる。われわれはこの新しい機序に静電gatekeeperと名付け、gatekeeper残基が、基質を受け入れることのできる活性部位への接近をコントロールしていると考えた。このような機序があれば、酵素のヌクレオチド特異性を、ヌクレオチド結合部位を変えることなく人工的に作成することが可能となろう。特に、活性部位エントランスにある2個の正に荷電を、逆転させることで、ATP-特異的SCSの特異性を高めることができるであろうと提唱した。最近の実験結果によると、野生型と比較して、変異体(K60E, K128D)では、GTP親和性がはるかに高くなることが示された(K_mが>>1000μMから76.5μMに低下)。ATPに対する効果は、これよりも少なかった(K_mが68.5から195.3μMに上昇)。これらの結果は、(提唱している)gatekeeperの機序と合致するものである。ATPは、GTPに比較して双極子モーメントがはるかに弱いからである。さらに、活性部位を、判明しているGTP-特異的アイソフォームに変異させても(V127L, L241F)、GTP活性には何ら影響がなかった。つまり、gatekeeperが機能していて、GTPの結合を防いでいる。これらのことを総合すると、以上の結果は、結合部位の周囲にある溶媒層の静電特性を変化させることで、リガンド特異性を変えられることを、最初に実証したものである。この知見は、酵素の分子進化に重要な意味を持つものであり、また、構造に基づく薬物デザインにも意義深いものである。

しかし、市販のプログラムにより予測された親和性は、実験での決定値とほとんど相関しない。結合部位外に静電気的な相互作用の効果を含むことにより、広範な薬物候補についての結合親和性の計算を向上できる可能性がある。
有益菌由来活性分子の同定と分子特異的作用機序の解明による新規治療薬開発の基盤研究

1プロバイオティクス由来活性分子の同定、各菌由来分子に特異的な作用機序の解明各種乳酸菌や麹菌の培養上清を作製し、遠心、フィルターろ過にて菌体成分を除去した。これらの培養上清を膵癌細胞株に添加し、細胞活性の変化をSRB assayにて検討した。その結果、麹菌の一種の培養上清に強い抗腫瘍活性があることを明らかにした。さらにこの培養上清について、各種カラム(分子量カラム、逆相カラム、イオン交換カラム等)にて分離・精製を行い、SRB assayによる抗腫瘍活性の評価を繰り返した結果、強い抗腫瘍活性を持つ分画が得られた。今後さらに分離を進めるとともに、質量分析や糖鎖解析などによる分子の同定を行う予定である。2疾患モデルによるプロバイオティクス由来分子および化学修飾分子の治療効果解析次年度、予定通りプロバイオティクス由来抗腫瘍分子分子の同定後に開始する予定である。具体的には、癌細胞における結合標的の解析、transcriptome解析やnoncodingRNAs発現解析による細胞内発現分子の解析、シグナル解析、動物モデルを用いた抗腫瘍効果の評価などを行っていく。同時に分子構造の解析にもとづき異性体を作製し、抗腫瘍効果の変化についても検討する。2018年度に予定していた「1プロバイオティクス由来活性分子の同定、各菌由来分子に特異的な作用機序の解明」に関して、計画通り分子の同定に向けた実験を行い、抗腫瘍分子を含むと考えられる分画が得られた。2019年度に分画内の新規抗腫瘍分子を同定し、順次作用機序の解明を行う予定である。以上、予定通りプロジェクトは進行していると考えられる。2018年度に麹菌由来の抗腫瘍分子を含む分画が得られた。今後は、各種カラムを用いた分離・精製と質量分析による分子の同定を行っていく。抗腫瘍分子の同定後は、膵癌細胞株を用いた機能解析を行い、抗腫瘍作用の機序を明らかにしていく。その際、癌細胞における新規抗腫瘍分子の結合標的の解析、transcriptome解析やnoncodingRNAs発現解析による細胞内発現分子の解析、シグナル解析、癌皮下移植モデルや化学発癌モデルを用いた抗腫瘍効果の評価などを行っていく。2018年度内に予定していた細胞用培養用の試薬購入を一部次年度に行うこととしたため当該助成金が生じた。2019年度分として請求した物品費750,000円を合わせて、細胞培養試薬等の購入に充てる計画である。
界面酵素反応を用いる電極表面自己組織膜の表面微細加工

昨年度は、まず、極性頭部にコリンを有する自己組織膜を作るために、炭化水素鎖の末端にSH基を有するリン脂質1,2-Bis(8-mercaptoundecanoyl)-sn-glycero-3-phosphocholine(diC_<11>SH-PC)を合成し、Au(111)上におけるその自己組織膜の基礎的性質を検討した。しかし、このdiC_<11>SH-PC単分子膜にフォスフォリパーゼD(PLD)を作用させても、二重層容量に顕著な変化は認められなかった。これは、diC_<11>SH-PCがPLDが作用し得ないほど密な単分子膜になっているためであると考えられる。そこで今年度は、まずhexanethiol(HT)とdiC_<11>SH-PCの混合膜を作ることによりdiC_<11>SH-PCが、粗に吸着した単分子膜の作成を試みた。HTとdiC_<11>SH-PC混合膜は、混合比の値によらず常に一本の還元的脱離のピークを示し、両者が少なくともメソスケール以上では均一に混合していることが明らかとなった。一方、mercaptohexanoic acid(MHA)あるいはmercaptopropinonic acid(MPA)とdiC_<11>SH-PCとの混合膜では二本の還元的脱離ピークが観察されたことから、これらの膜では、二成分に相分離している。これは、diC_<11>SH-PCは末端にアセチルコリンを持つにも関わらず、相対的に長い2本の炭化水素鎖のために、親水性の大きなMPAやMHAとは混じりにくいことを示唆する。このことは、diC_<11>SH-PCがより疎水的なMHAとは均一に混合することとも符合する。また、MPAとundecanethiol相分離膜のMPA部分をdiC_<11>SH-PCに選択的に置換できることも証明し得た。しかし、これらの膜にPLDあるいはフォスフォリパーゼC(PLC)を作用させても、単分子膜の容量に認められる変化はなかった。一方、はじめに金表面にHTの単分子膜を形成させ、それにdiC_<11>SH-PCのベシクルを融合させることにより得た膜では、PLDの作用により膜の容量変化が確認された。これは、基質の分散状態が界面型酵素反応に決定的に重要な役割を果たしていることが明らかとなった。本研究は、金(111)面上に形成されたチオール誘導体からなる自己組織膜の界面化学的性質をフォスフォリパーゼなど界面で活性化される相界面型酵素を利用して改質すること、表面微細加工の新しい方法を開拓する事を目的とする。金(111)面に富んだ金基板をdiC_<11>SH-PCの0.5mMエタノール溶液に16時間以上浸漬し、diC_<11>SH-PC単分子膜を形成させた。この単分子膜は、0.5MKOH中で-1.05Vにピーク電位を持つ単一の還元的脱離ピークを示す。掃引速度20mV/sでFWHM20mVの鋭いピークは、吸着したdiC_<11>SH-PC分子間に強い引力相互作用が働いている事を示す。走査トンネル顕微鏡では、diC_<11>SH-PC分子像は確認できなかったが、チオール自己組織膜に特有の不規則なピットが観察され、diC_<11>SH-PCが密な単分子膜を作っている事が示唆された。還元的脱離のピーク面積から充電電流の寄与を無視して求めたdiC_<11>SH-PC一分子当りの占有面積は0.21nm^2で、充電電流の寄与があるとしても、稠密な単分子膜が形成されているものと思われる。還元的脱離後に電極電位を再酸化される電位に戻しても、再酸化の電流は観察されなかった。これは、長鎖のアルカンチオール膜とは異なり、diC_<11>SH-PCの極性部分の親水性が高く、脱着後速やかに溶液中に溶け込む事を示している。このdiC_<11>SH-PC単分子膜にフォスフォリバーゼD(PLD)を作用させても、膜を横切る電気二重層容量に顕著な変化は認められなかった。diC_<11>SH-PCが、粗に吸着した単分子膜の作成を検討中である。

HTとdiC_<11>SH-PC混合膜は、混合比の値によらず常に一本の還元的脱離のピークを示し、両者が少なくともメソスケール以上では均一に混合していることが明らかとなった。一方、mercaptohexanoic acid(MHA)あるいはmercaptopropinonic acid(MPA)とdiC_<11>SH-PCとの混合膜では二本の還元的脱離ピークが観察されたことから、これらの膜では、二成分に相分離している。これは、diC_<11>SH-PCは末端にアセチルコリンを持つにも関わらず、相対的に長い2本の炭化水素鎖のために、親水性の大きなMPAやMHAとは混じりにくいことを示唆する。このことは、diC_<11>SH-PCがより疎水的なMHAとは均一に混合することとも符合する。また、MPAとundecanethiol相分離膜のMPA部分をdiC_<11>SH-PCに選択的に置換できることも証明し得た。しかし、これらの膜にPLDあるいはフォスフォリパーゼC(PLC)を作用させても、単分子膜の容量に認められる変化はなかった。一方、はじめに金表面にHTの単分子膜を形成させ、それにdiC_<11>SH-PCのベシクルを融合させることにより得た膜では、PLDの作用により膜の容量変化が確認された。これは、基質の分散状態が界面型酵素反応に決定的に重要な役割を果たしていることが明らかとなった。
去勢抵抗性前立腺癌におけるAR-V7発現機構の解明とその治療適応

SF3B2がARのpre-mRNAに結合するか次世代シークエンサーを用いて解析しSF3B2が直接AR-V7に特異的な領域(cryptic exon 3)に結合する予備的な結果を得ていたが、この領域がAR-V7を発現させるために必要か否かを確かめる必要があった。この領域のDNAを遺伝子編集技術を用いて欠損させたところAR-Vの発現が低下することを明らかになり、AR遺伝子のcryptic exon 3の同領域にSF3B2が結合することがAR-V7の発現に重要であることを明らかにした。SF3B2の強制発現によって転移性去勢抵抗性前立腺がん細胞においてAR-V7の発現が増加する予備的な結果を得ている。また、実際の前立腺がん症例においてもSF3B2の発現量はAR-V7発現量と正に相関することを見出している。SF3B2はAR-V7以外の遺伝子のスプライシングや発現を制御していると考えられるので、SF3B2を強制発現した細胞株とコントロール細胞株からRNAを抽出し、RNA-seqを行うことで網羅的な遺伝子発現解析を行い、SF3B2が遺伝子のスプライシングや発現にどのような影響を与えているかを解析したところ、SF3B2はこれまでの知見のように遺伝子のイントロン領域に結合するだけでなく、様々な遺伝子のエクソン領域にも結合すること、さらには結合するイントロン領域をスプライスアウトし、結合するエクソン領域をスプライスインすることがわかった。本研究で明らかにすることとして、1.SF3B2がAR-V7を増加する分子機構の解明、2.SF3B2がスプライシング制御する遺伝子のゲノムワイド解析、3.Pladienolide BによるSF3B2の機能抑制の分子機構の解明、4.去勢抵抗性前立腺がんのマウスモデルにおけるPladienolide Bによる治療効果の検討の4項目を挙げていたが、そのうちの1.と2.の2項目の核心部分の実験データが得られたため。上記、明らかにする項目のうちの、3.Pladienolide BによるSF3B2の機能抑制の分子機構の解明、4.去勢抵抗性前立腺がんのマウスモデルにおけるPladienolide Bによる治療効果の検討、の実験計画に移る。H31年度使用予定の試薬費が想定よりも増額したため、H30年度の支出を抑えた。研究使用予定の試薬の購入に充てる。
微生物・植物細胞に発現する環境ナノリスクの評価

本研究では、人為的に創製されたナノ粒子が微生物や植物に及ぼす環境毒性影響について検討を行った。微生物では、静電引力により負帯電の微生物表面が正帯電のPSLナノ粒子で被覆され、死滅することが分かった。一方、生理食塩水中では、堅牢な細胞壁を持つ酵母がナノ粒子を取り込んで生存していることが分かった。植物では、ナノ粒子とナノ粒子から溶出した金属イオンが、レタスの根、ユリの花粉管、タバコカルスの成長を阻害することが分かった。近年、ナノ粒子を応用した製品が多数市販されているが、ナノ粒子が生体に及ぼす影響は不明な点が多く、そのメカニズムの解明は社会的急務である。本研究では、食物連鎖の底辺を支える微生物、植物を対象としてナノ粒子の毒性影響を明らかにするとともに、ナノ粒子が上位の生物界に与える影響を考慮したナノ粒子の環境毒性評価法を提案することを目的とする。微生物を対象としたナノリスク評価では、大腸菌(原核生物)と酵母(真核生物)をモデル細胞として、種々の表面修飾を施したPSLナノ粒子をモデル粒子として、ナノ粒子の細胞毒性評価を行った。その結果、微生物細胞の表面は負に帯電しているため、イオン強度の低い条件下で正帯電ナノ粒子を暴露すると、静電引力により細胞表面がナノ粒子で被覆され、細胞死に至ることを明らかにした。一方、負帯電ナノ粒子を暴露しても、ナノ粒子が細胞表面に付着しないため毒性は発現しなかった。また、イオン強度の高い生理食塩中で正帯電ナノ粒子を暴露すると、大腸菌ではナノ粒子が細胞表面を被覆して死滅するが、酵母ではナノ粒子が細胞内に取り込まれて毒性を回避することを明らかにした。植物細胞を対象としたナノ粒子の毒性評価に関しては、栽培液へのナノ粒子の添加により、バイオマルチインキュベーター内で水耕栽培したレタスの茎、葉のセルロース含量が顕著に低下する成長阻害を確認した。暗所で水耕栽培したタマネギ根を用いて、ナノ粒子の付着についても検討を加えたところ、短い暴露時間であっても、粒子径100nm、NH3+修飾のPSLナノ粒子が分散液濃度0.4mg/Lで最もタマネギ根によく付着し、タマネギ根の表面に分泌されたペクチン性多糖類を介した付着現象であることも判明した。本年度は、前年度に明らかにした「酵母に正帯電PSLナノ粒子を暴露すると、分散媒のイオン強度により細胞の生死が大きく変化する現象」について、AFMとTEMを用いたナノレベルの観察を行った。低イオン強度では、細胞表面がナノ粒子で密に被覆され、細胞膜が損傷して死滅していることが分かった。一方、高イオン強度では、細胞表面にナノ粒子が多数付着しているが密に被覆しているわけではなく、細胞内部にナノ粒子を取り込んで細胞死を回避して生存していることが分かった。また、酵母と同じ真菌類として糸状菌の毒性評価を行ったところ、酵母と同様に、高イオン強度において、ナノ粒子を取り込んで毒性を回避していることが分かった。さらに、ナノ粒子の拡散速度を抑制すると、低イオン強度においても毒性を回避することが分かった。これは、ナノ粒子の細胞表面への拡散速度と細胞表面に付着したナノ粒子の取込速度のバランスが細胞の生死に関係していることを示唆している。嫌気複合菌叢に酸化亜鉛ナノ粒子を投与すると、発酵産物のメタン生成量が減少し、水素生成量が増加することを見出した。PCR-DGGE法により、ナノ粒子の投与によって生態系が変化していることも確認された。レタスの水耕栽培液に酸化亜鉛ナノ粒子を投与すると、亜鉛イオンのみを投与した結果と比べて根の伸長阻害が見られたことから、ナノ粒子が直接毒性に関与していることが示唆された。微生物を対象としたナノリスク評価では、糸状菌A. oryzaeとA. nidulansをモデル細胞として、等張液中においてPSLナノ粒子の毒性実験を行った。その結果、イオン強度の低いスクロース溶液中では、静電相互作用により細胞表面がナノ粒子により被覆して細胞は死滅することが分かった。一方、イオン強度の高い生理食塩水中では、ナノ粒子はA. oryzae細胞に取り込まれたが、A. nidulans細胞には取り込まれず、細胞壁で捕捉されることが分かった。

これは細胞のyoung率の違いに起因していることを原子間力顕微鏡測定により示した。また、寒天培地で培養した糸状菌を用いてナノ粒子の暴露実験を行うと、両親媒性タンパク質Hydrophobinが生成されて細胞表面を保護するため、ナノ粒子が付着しないことが分かった。複合微生物を対象としたナノリスク評価では、次世代シークエンサーを用いて、メタン生成細菌のOTU(一種類の細菌種であると判断する分類上の単位)検出に成功した。その結果、嫌気複合菌叢中において、酸化亜鉛ナノ粒子がメタン生成細菌に対して毒性を発現することを新たに見出した。植物細胞を対象としたナノリスク評価では、花粉管や根のような伸長細胞に対して、溶解した亜鉛イオンだけでなく、酸化亜鉛ナノ粒子が直接毒性を及ぼし、その伸長成長を阻害するナノリスクが発現することを明らかにした。26年度が最終年度であるため、記入しない。微粒子工学26年度が最終年度であるため、記入しない。微生物細胞、植物細胞ともにナノ粒子の毒性評価プロトコルを確立した。また、細胞とナノ粒子の表面物性に基づいたコロイド科学的観点から、細胞表面に働く相互作用と細胞毒性の関係について評価を行った。課題として、細胞とナノ粒子の組み合わせを増やすことが挙げられる。3種類の顕微鏡CLSM、AFM、TEMを用いて、細胞へのナノ粒子の付着・取込現象をマクロとミクロのレベルで直接観察を行い、ナノ粒子の動的挙動を明らかにした。また、複合微生物系では、PCR-DGGE法により生態系が変化していることを明らかにした。多数の微生物が共生して生存している環境微生物を対象とした毒性評価、純粋菌による共存系によるナノリスク評価、および透過型電子顕微鏡、原子間力顕微鏡、共焦点レーザー顕微鏡を用いてナノ粒子の動態解析を行う。た、根の表面に付着したナノ粒子の溶解性を詳細に解析し、毒性回避法の構築につなげる。環境微生物におけるナノリスクの数学モデル化を試みると共に、バイオフィルム(高密度微生物集合体)と浮遊微生物のナノリスクの相違について検討する。また、実際の環境微生物のナノリスク実験もさらに検討を進める。平成24年度3月に立て替え払いをした国際会議の参加費の支払いが4月になったため、次年度使用額496,937円が生じた。また、翌年度分として請求した助成金と合わせた使用計画は、物品費2,196,937円、旅費500,000円、人件費2,000,000円、その他200,000円の合計4,896,937円である。平成26年2月に環境微生物のナノリスク実験に用いていたファーメンターが故障したが、年度内に修理が完了しなかったため、次年度使用金額256,932円が生じた。翌年度分として請求した助成金と合わせた使用計画は、物品費1,656,932円、旅費500,000円、人件費1,500,000円、その他200,000円の合計3,856,932円である。
腸管の健康保持における食生活と腸内菌の重要性についての研究

免疫応答を制御するサイトカインであるインターロイキンー10を産生する細胞の出現に関わる腸内菌を探索した。マウス小腸粘膜内のB細胞の一種と考えられる細胞群が、無菌状態ではほとんど存在せず通常マウス糞便を投与すると増加すること、マウスの週齢に依存して増加することを見いだした。腸管内のグラム陽性菌を減少させる抗菌薬投与によりこの細胞群は減少し、グラム陽性菌であるEnterococcusのみを定着させると増加した。この細胞群は抗菌物質の産生や組織修復に関わるインターロイキンー22も産生した。未感作T細胞移入による大腸炎を抑制し、抗インターロイキン-10抗体の投与により抑制効果はキャンセルされた。食生活の変化に平行して免疫関連疾患が増加している背景に腸内菌叢の変化が関与している可能性がある.昨年度は、無菌マウスに腸内菌を定着させるモデルを用いて、腸管バリア機能の促進および免疫応答を調整する腸内菌を検索し、制御性サイトカインであるインターロイキン-10 (IL-10)を産生するB細胞の一種と考えられる細胞が、無菌状態ではほとんど存在していないが、4週齢以降に増加することを明らかにした.この細胞はIL-10のほかにIL-22を発現していた.今年度は、この細胞の機能を明らかにするため、まずin vitro培養系でIL-10, IL-22を産生していることをELISAで確認した.B細胞に対する刺激を加えるとIL-22産生は増加した.次に、RAG2ノックアウトマウス(T細胞、B細胞を持たない)にT細胞を移入して誘導する大腸炎モデルに、このB細胞を移入すると大腸炎が抑制されること、さらに抗IL-10抗体をB細胞移入前に投与するとその大腸炎抑制効果がキャンセルされることを明らかにした.このB細胞はバンコマイシン処理により減少したので、グラム陽性菌の標準株を無菌マウスに定着させ、小腸粘膜固有層のリンパ球をフローサイトメトリーで解析したところ、Enterococus投与マウスではこのB細胞の増加がみられたが、Bacillus , Bifidobacteriumでは増加はほとんどみられなかった。以上の結果から、マウス腸内菌の定着によって免疫応答の抑制に関与している可能性のある細胞集団が出現すること、Enterococusのようなありふれた菌への暴露によって、制御性サイトカインIL-10や抗菌ペプチどの発現誘導や組織再生に関与するIL-22を発現する細胞集団が出現することが示唆された.食生活の変化に並行して免疫関連疾患が増加している背景には腸内菌叢の変化が関与している可能性がある。本研究では腸管の免疫応答を調整する腸内菌を特定し、腸管の健康保持における腸内菌の役割を検討することを目的とした。平成23年度および24年度は、マウス小腸粘膜内の免疫関連細胞のうち制御性サイトカインであるインターロイキンー10(IL-10)を産生する細胞を増加させる腸内菌を探索した。既に免疫応答を調整することが知られているCD4陽性制御性T細胞以外の細胞群のうちB細胞の一種と考えられる細胞群が、無菌マウスにはほとんど存在せずマウスの週齢に依存して存在比率が増加すること、また無菌マウスにSPFマウス糞便を投与すると増加することを見いだした。マウス糞便から分離同定した腸内菌7種(主要構成菌であるBacteroides属およびLactobacillus属を含む混合菌)を定着させた場合にもこの細胞群は増加した。バンコマイシン投与により腸管内のグラム陽性菌を減少させると小腸粘膜中のこの細胞群は減少し、グラム陽性菌であるEnterococcusを単独で無菌マウスに定着させた場合には増加した。この細胞群は、in vitro培養系ではIL-10および抗菌タンパク質の産生や組織修復に関わるIL-22を産生し、B細胞に対する刺激を加えるとIL-22産生が増加した。平成24年度以降はナイーブT細胞の移入による大腸炎モデルマウスを用い,このB細胞群を投与すると大腸炎が抑制されること、さらに抗IL-10抗体の投与によりこの細胞群による大腸炎の抑制効果が解除されることを明らかにした。以上の結果は、Enterococcusのようなありふれた常在菌への暴露によって腸管における免疫応答の調整に関与する可能性のある細胞集団が出現することを示唆したものである。食生活の変化に並行して免疫関連疾患が増加している背景に腸内菌叢の変化が関与している可能性本研究では腸内菌を無菌マウスに定着させる実験モデルを用いて、腸管バリア機能の促進および免疫応答を調整する腸内菌を特定することを今年度の研究目的とした。通常(SPF)マウスの盲腸内容物から腸内菌を嫌気的に分離し、16S ribosomal RNA遺伝子の塩基配列の相同性から7菌を同定した。

この7菌を合わせて、またはSPFマウス糞便を無菌マウスに経口投与し3週間以上無菌的に飼育した後、マウスの小腸および大腸の上皮細胞間リンパ球および粘膜固有層リンパ球(LPL)をフローサイトメトリーで解析した。7菌の投与群では抑制性サイトカインであるインターロイキン-10(IL-10)産生細胞が増加していたが、増加の程度はSPF便投与群に比べると小さかった。腸内菌の定着によって増加するIL-10産生細胞としてはCD4陽性制御性T細胞が報告されているが、本研究ではCD4陰性IL-10産生細胞の増加も観察された。この細胞は2週齢ではわずかであるが、48週齢の間に小腸LPLで増加していた。4週齢から抗菌薬バンコマイシンを投与したマウスでは非投与マウスに比べ少数であった。このCD4陰性IL-10産生細胞は通常のT細胞、B細胞、NK細胞、樹状細胞とは表層マーカーの発現が異なるが、IgMの発現およびRAGノックアウトマウスには存在しないことからB細胞の一種と考えられる。T細胞をSCIDマウスに移入する大腸炎モデルにこの細胞を移入すると大腸炎に対する抑制傾向がみられた。この細胞はIL-10以外に腸管の抗菌タンパク質の産生促進や組織の再生などに関与するサイトカインIL-22も発現していた。以上の結果より、マウス腸内菌の定着によって免疫応答の抑制に関与している可能性のある細胞集団が出現することが示唆された。免疫系の制御において重要なインターロイキン-10 (IL-10)を産生するB細胞の一種が腸内菌によって出現するという昨年度の実験結果をもとにして、今年度は、グラム陽性菌のうちEnterococcusがこのB細胞を誘導することを明らかにした.また、大腸炎モデルマウスにおいてこのB細胞が大腸炎を抑制すること、抑制機序の一つとしてIL-10が関与している可能性が示唆された。昨年度の実験結果より、マウス腸内菌の定着によって免疫応答の抑制に関与している可能性のある細胞集団としてCD4陰性IL-10産生細胞が出現することが示唆された。この細胞集団は離乳期以降の48週齢の間に小腸LPLで増加するので、食物摂取との関連性が十分考えられる。昨年度に分離した腸内菌7種のみを定着させた場合には、SPF糞便投与により全腸内菌を定着させた場合に比べてこの細胞の出現量が少なかったので、当初の計画通り、難培養性の菌種の分離を行う必要がある。昨年度は今回分離した腸内菌あるいはSPF糞便の投与によって増加するCD4陰性IL-10産生細胞の免疫応答調整機能を病態モデルで検討することを優先して行ったため、昨年度計画していた腸管のバリア機能の指標である抗菌タンパク質や分泌型IgAの定量および腸管の透過性の測定は平成24年度計画に組み入れる。マウスの離乳期以降に出現するこのIL-10, IL-22産生B細胞の機能を経口免疫寛容モデルにおいてさらに検討する。
アパタイト系試作裏層材の基礎的研究

本年度も研究実施計画に沿って、アパタイト系試作裏層材の基礎的研究を行った。方法としては、試作セメントの経時的(1日、1週間.1ケ月、3ケ月)な寸法変化、及びヒト抜去前歯唇側面に形成された窩洞に各種セメントで裏層後、コンポジットレジン充填し人工ダ液中に浸漬保管(1週間、1カ月)後にミクロト-ムで切断し、直ちに歯質ーセメントーレジンの界面の状態を光学顕微鏡にて観察した。又、同様の条件でサ-マルサイクリングを行った試料についても観察し、次の結果を得た。1、寸法変化について経特的に測定を行った結果、試作セメントは1日後ー0.16%3ケ月後0、16%と膨張傾向を示し、コンポジットレジンの変化率とほぼ同様の経時的変化を示した。又、他の各種市販セメントは全て経時的に収縮の傾向を示した。2.歯質ーセメントーレジン界面を観察した結果、歯質ーセメント界面部において試作セメントは1週間、1ケ月後の試料にギャップは認められなかった。又、サ-マルサイクリングを行った1週間後(1カ月後の試料は未観察)の試料においても同様の結果を示した。他の各種市販セメントにおいてはギャップの認められるもの、認められないものが観察されたが、サ-マルサイクリングを行うことによりギャップが認められる傾向が増加した。しかし、全試料においてセメントレジン界面部にはギャップが認められなかった。本研究の結果、試作セメントは咬合負担の少ない修復物下に裏層材あるいは覆髄剤として用いることが可能であると示唆された。又、現在改良された試作セメントはさらに物性が向上し裏層材のみならず充填材及び骨補填材などに応用が期待できる。今年度は、研究実施計画に記載したように、アパタイト系試作裏層材の基礎的研究として、圧縮強度及び歯質・レジンに対する接着強さの経時的変化(1日、1週間、1カ月、3カ月)を比較検討し、日本歯科保存学会1989年度秋季学会にて発表を行った。1.圧縮強度はJIS規格に準じ資料作製、結果として1日後559kg/cm^23ヶ月後391kg/cm^2の強度を示し、アパタイトライナ-・タイプIIと同程度の結果を示した。2.歯質との接着試験はヒト抜去大臼歯を用い、エナメル質・象牙質について引張り試験を行った。結果としてエナメル質に対し初期の段階では接着しているが、1ヵ月以上経過したものについては接着性が低下の傾向を示した。象牙質に対しは1日後31.9kg/cm^23ヶ月後28.8kg/cm^2と安定し、HA-アパメント、ハイボンド・カルボセメントと同程度の接着強さを示した。3.レジンとの引張り試験も行い、全ての試料においてセメント側にて凝集破壊を起こした。1日後30.3kg/cm^23ヵ月後28.1kg/cm^2と安定し、象牙質との接着強さとほぼ同程度の値を示した。以上、試作セメントは圧縮強度及びエナメル質の接着強さにはやや問題があるが、象牙質・レジンに対する接着強さは経時的に安定した実験結果となった。又、現在寸法変化を測定しているが、市販セメントは収縮の傾向が認められるのに対し、やや膨張の傾向が認められた。更に経時的変化を測定すると同時に、実際抜去大臼歯に充填した時の歯質-セメント-レジンの界面の状態を観察及び分析を行い検討する所存である。
量子群の結晶基底とその応用

二年間の研究成果は主に二つの流れのものに分類できる。第一はフェルミ公式に関連する結果である。まず、フェルミ公式の予想をねじれ型まで含む全てのアフィンリー環に拡張し、関連する様々な様相を統一的に記述した。例えば、可積分最高ウエイト表現のパス実現におけるテンソル積定理、スピノン指標公式、ダイロガリズムの和公式、キリロフ・レシェテキン予想、q=1とq=0におけるベーテ伝説の完全性、一般Qシステムの理諭などである。また、非例外型の全てのアフィンリー環について、Kang達による結晶基底の組み合わせRを、あらわな挿入アルゴリズムを用いて記述した。第二の成果は結晶基底を用いて構成されるソリトンセルオートマトンに関するものである。まず、ソリトン同士の散乱規則が、ランクが一つ小さい代数の組み合わせRに一致する事を一般的に証明した。散乱に対する非一様性の効果も調べ、位相のずれにだけ寄与する事を示した。また、キャリアの容量が無限大の場合には、時間発展がワイル群演算子の積に因子化する事を証明した。これにより、オートマトンのダイナミクスについて、対生成・消滅する粒子系による著しく簡明な記述を得た。更にA_n^<(1)>の場合には差分KP方程式との結びつきを用いてオートマトンのNソリトン解を構成した。今年度の主な成果は五つある。1.組み合わせR行列の因子化結晶基底のテンソル積の同型を与える組み合わせR行列が、ある条件下でワイル群演算子に因子化する事を証明し、ソリトンセルオートマトン(SCA)に応用した。(幡山五郎、高木太一郎氏との共同研究)2.SCAの散乱規則結晶基底により構成されるSCAにおいて、ソリトンの散乱規則が組み合わせR行列に一致する事を全ての非例外型アフィンリー環で証明した。(幡山五郎、尾角正人、高木太一郎、山田泰彦氏との共同研究)3.1次元状態和のフェルミオン的公式ねじれ型も含む全てのアフィンリー環について有限次元既約表現の結晶基底の存在や性質、非一様パスの1次元状態和のフェルミオン的公式を予想した。(幡山五郎、尾角正人、高木太一郎、坪井禅吾氏との協同研究)4.組み合わせR行列A^<(2)>_<2n>,B^<(1)>_n,D^<(1)>_n,D^<(2)>_<n+1>、の組み合わせR行列に対し、挿入アルゴリズムに基づく明示的構成法を与えた。(幡山五郎、尾角正人、高木太一郎氏との共同研究)5.q=0のベーテ方程式と組み合わせ論的完全性q=0におけるベーテ方程式の解の個数をストリング仮説に基づいて数え上げる明示公式を一般の非ねじれ型アフィンリー環の場合に提唱した。(中西知樹氏との共同研究)今年度の主な成果は四つある。1.結晶基底とソリトンセルオートマトン結晶基底により構成したソリトンセルオートマトンの時間発展を、対生成・対消滅をする粒子、反粒子系の運動として記述する簡潔なアルゴリズムを与えた。これにより、組み合わせRによる複雑なアルゴリズムが著しく簡易化された。(幡山五郎、高木太一郎氏との共同研究)2.トロピカルRとその双線型化D^<(1)>_n, A^<(2)>_<2n-1>, C^<(1)>_n型の場合に幾何クリスタルの積の同型をあたえるトロピカルRの具体形と、その双線型形式の予想を得た。これは付随するソリトンセルオートマトンにおけるソリトン解構成のために極めて重要な成果である。(尾角正人、高木太一郎、山田泰彦氏との共同研究)、3.q指標と差分L演算子アフィン量子群U_q(C^<(1)>_n)について、その全ての有限次元基本表現を生成する差分演算子を構成し、差分方程式の解の基本系を用いてワイル型の公式などを系統的に導いた。(尾角正人、鈴木淳史、山田泰彦氏との協同研究)

4.q=0のベーテ方程式と組み合わせ論的完全性q=0におけるべ一テ方程式の解の個数をストリング仮説に基づいて数え上げる明示公式をねじれ型のアフィンリー環まで拡張した。さらに、一般Qシステムを提唱し、これらの冪級数公式の成り立つ機構を明らかにした。(中西知樹、坪井禅吾氏との共同研究)
人工栄養飼育羊の腸管における繊維の役割

本研究は、反芻家畜の下部消化管における蛋白質とデンプンの消化率と利用性ならびにミネラル蓄積に及ぼす要因の解明を目的として実施したものであり、実験手法として人工栄養飼育(精製栄養素注入)法を用いて以下の試験を行なった。試験1では、第四胃からのセルロ-ス注入量の異なる4処理区(1.4,2.7,5.4,8.2g/kg^<75>)を設け、セルロ-ス注入量の違いが、下部消化管での窒素とデンプンの消化率、および窒素出納とミネラル出納に及ぼす影響について検討した。試験2では、当初の予定を修正し、第一胃内に注入するVFA組成と注入量の違いが、下部消化管での窒素とデンプンの消化率、および窒素出納に及ぼす影響について検討した。結果:(1)窒素の小腸内みかけの消化率は、セルロ-ス量の増加に伴って有意に低下する傾向が認められた。(2)しかしセルロ-ス量の増加は、小腸および大腸における内因性窒素量を増加させ、窒素の真の消化率は小腸内で9697%と差はなかった。(3)窒素の小腸と大腸の各消化率とも第一胃注入VFAの組成、量の影響を受けなかった。(4)窒素蓄積は第一胃注入プロピオン酸割合を高めたり、注入量を増やすと増加した。(5)デンプンの腸管別消化率はセルロ-ス注入量による影響は小さく、また全腸内消化率は小腸内消化率の変動とは無関係にほぼ一定値となった。(6)デンプンの第一胃注入VFA変化に伴う各腸管別消化率は、小腸内79.293.3%、大腸内4.318.4%、全腸管内97.097.6%であり、酢酸注入量とデンプンの小腸内消化率との間には正の有意な相関が認められた。(7)カルシウム、マグネシウム、無機リンの糞中排泄量、血清中濃度、蓄積は第四胃注入セルロ-ス量による差はなかったが、糞中ミネラル排泄は、セルロ-ス量が極端に少なくなると個体による変動が大きくなった。羊の小腸、大腸における蛋白質、糖質および主要ミネラルの消化・吸収・利用に及ぼす繊維成分の影響を明らかにするために試験を実施した。羊の第一胃、第四胃および回腸末端にカニューレを装着し、飼料無給与で、揮発性脂肪酸、緩衝胃液、主要ミネラルを第一胃内に、カゼイン、ビタミン、微量ミネラル、コーンスターチ、セルロースを第四胃内に注入し、セルロース量を25、50、100、150g/dに変化させた条件下で、小腸内と大腸内での窒素とデンプン(α-グルコシド)の消化率ならびに血中の尿素態窒素、グルコース、リン、カルシウム、マグネシウム濃度を測定するとともに、窒素出納を調べた。結果:1)セルロース量を25g/dから150g/dに増加させると、小腸内のみかけの窒素消化率は約5%低下し、大腸内消化率は3%増加したが、全腸管消化率はいづれの処理区でも90%前後であり、処理による差は認められなかった。2)尿中窒素排泄量は、セルロース量が増えるに伴って多くなり、また各区とも糞中窒素排泄量よりも約10倍も多かった。そのため窒素蓄積量は、セルロース量が増加すると低下する関係にあった。