hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
3次元多様体の同境圏と平坦接続のモジュライ空間の解析

幾つかの3次元多様体を4次元多様体の境界とみなす同境関係は、4次元多様体の基本的な構成単位を調べる上で重要な研究対象である。本研究では、その同境関係を調べるために、4次元多様体上の平坦接続のモジュライ空間を考察した。特に、レンズ空間とよばれる3次元多様体の間の同境で、その交叉形式が負定値であるものに対して、ある種のレンズ空間の対が生成されることを示し、ホモロジー同境群の構造の一部を明らかにした。2014年度は,1.幾つかのレンズ空間から有理ホモロジー球面への負定値同境の研究,および2. Boundinggenusの有理ホモロジー球面への拡張とそのNeumann-Siebenmann不変量による評価に関する研究を行った.1.幾つかのレンズ空間から有理ホモロジー球面への負定値同境(1)古田幹雄氏との共同研究において,幾つかの端をもつ4次元多様体上のインスタントンの貼り合わせやコンパクト性の解析に関する詳しい考察を行った.そこでは、インスタントンのモジュライ空間の端に関するトポロジーの考察が本質的な役割を果たしている.特に,エネルギーが端に向かって逃げていった後に残る平坦接続の摂動に,P. Kronheimer-T. Mrowkaによるホロノミー摂動を改良し,負定値同境上の可約な平坦接続の存在証明にこれを応用した.(2)古田氏による,4次元球面上の巡回群の作用に関して同変なインスタントンの分類を用いることにより,エネルギーが(m,1)型のレンズ空間に向かって遠方に逃げる場合を考察した(1)の結果を,(a,b)型のレンズ空間の場合に拡張した.これにより,(a,b)型のレンズ空間を含む幾つかのレンズ空間から有理ホモロジー球面へのある負定値同境のなかに(a,-b)型のレンズ空間が存在し,同境上の可約平坦接続によってそれらが対をなしていることを示した.松本幸夫氏の11/8予想において導入された整係数ホモロジー3球面のホモロジー同境不変量であるBounding genusを,2つの有理ホモロジー3球面に対するある種の距離として一般化し,w-不変量および,上正明氏によってSeifert有理ホモロジー球面に対してその等価性が証明されたNeumann-Siebenmann不変量による下からの評価を行った.さらに,Dehn-Kirby計算によって,枠付き絡み目を用いた4次元多様体の構成から,有理ホモロジー球面のbounding genusの,結び目の4球体種数による上からの評価を行った.1)管状の端を持つ4次元多様体上のインスタントンと3次元多様体のChern-Simons不変量Seifertホモロジー球面の円周束構造に付随する円板束を経由することで幾つかレンズ空間への負定値同境が得られる。レンズ空間の間の負定値同境においてレンズ空間L(m,1)が存在すれば必ずL(m,-1)が現れる現象を応用することにより、ホモロジー同境群における無限個の一次独立なSeifertホモロジー球面の族を構成した。この族は、Fintushel-Stern不変量を用いたこれまでの方法では得られないものであり、またManolescu不変量を用いて得られた一連の族にも含まれないものである。一方で、レンズ空間のペアを結ぶ可約平坦接続が存在することを示しており、両端の平坦接続とモジュライ空間の向きとの関係を解明することが今後の課題となる。また、バブル生成によって同境上に1次元ホモロジーの捩れ成分に対応する平坦接続が残る場合を考察する。2) 3次元多様体の指標多様体とインスタントン・モジュライ空間の端の構造P. KirkとJ. Pinzon-Caicedoとの共同研究において、トーラス結び目、プレッツェル結び目をコンウェイ球面で分解した外側における2-タングルのトレースレスSU(2)表現空間とその枕袋における像、および双二面体群表現の完全な記述とその枕袋における像を決定しており、これらの結果とKronheimer-Mrowkaによる結び目の可約特異インスタントンFloerホモロジーとの関係に関する報告を研究会にて行った。近年、Hedden-Herald-Kirkにより、枕袋上でLagrange交叉Floerホモロジーを計算する組み合わせ論的方法が開発されており、この手法によってタングルの改変操作によるトレースレスSU(2)表現空間の挙動を解析することが今後の課題となる。レンズ空間の間の負定値同境に関する結果において、レンズ空間L(m,1)から一般のレンズ空間L(a,b)への拡張は完了しているが、より一般の球面空間型への拡張はできていない。その理由の一つとして、それらのADHM構成を遂行する課題の一方で、レンズ空間L(m,1)の結果をSeifertホモロジー球面の間の同境問題へ応用することが可能となり、ホモロジー同境群への応用の可能性が広がったことによる。また、モジュライ空間の向きの考察に関しては、境界における可約平坦接続との関連においてこれを遂行しているが、解析的、技術的な側面においてさらに議論を深める必要があることによる。一方、2-タングルのトレースレスSU(2)表現空間の解析においては、その計算機への実装、およびHedden-Herald-KIrkによるLagrange交叉Floerホモロジー理論の進展を研究に取り入れることに時間を要することによる。本研究では,1)管状の端を持つ4次元多様体上のインスタントンと3次元多様体のChern-Simons不変量,2)3次元多様体の指標

多様体とインスタントン・モジュライ空間の端の構造の研究を支柱として,本年度は,計画当初の目標である1-3)グラフ有理ホモロジー3球面上のインスタントンの解析,2-3)零跡SU(2)表現空間の解析の一般の3次元多様体への拡張に向けた研究を行った.1-3)に向けては,最も簡単な,レンズ空間に関する結果とその応用を得た.一方,2-3)では,Hedden-Herald-Kirkの枕袋上のLagrange交叉理論と,Kronheimer-Mrowkaの特異インスタントン・ホモロジー理論との対応の理解が今後の課題となった.1-3)に向け,レンズ空間の間のある種の負定値同境の境界に,レンズ空間L(a,b)であって,bを素数とし,aがbよりも十分大きな奇数で,ある最大性の条件を満たすならば,境界に必ずレンズ空間L(a,-b)も存在し,それらは,同境上の可約平坦接続を通じて対をなすことを証明した.本結果は,Seifert有理ホモロジー3球面の有理ホモロジー同境問題への応用があり,副産物として,3次元ホモロジー球面の整係数ホモロジー同境群における,Seifertホモロジー3球面からなる無限一次独立系を構成した.この系は無限個のパラメータを持ち,より一般の特異ファイバーで,その個数の異なるものや,Chern-Simons不変量が等しいものを無数に含むもので,既存の手法では得られていない系列である.さらに,レンズ空間を繋ぐ可約平坦接続を用いることで,より深い情報が得られると期待される.また,負定値同境には境界からの射入が誘導する1次元整係数ホモロジーの準同型の全射性が仮定されており,その緩和のため,インスタントンの貼り合わせの障害を考察することが課題である.幾つかの3次元多様体を4次元多様体の境界とみなす同境関係は、4次元多様体の基本的な構成単位を調べる上で重要な研究対象である。本研究では、その同境関係を調べるために、4次元多様体上の平坦接続のモジュライ空間を考察した。特に、レンズ空間とよばれる3次元多様体の間の同境で、その交叉形式が負定値であるものに対して、ある種のレンズ空間の対が生成されることを示し、ホモロジー同境群の構造の一部を明らかにした。1.インスタントン・モジュライ空間の解析を用いた負定値同境の研究に関しては,従来の(m,1)型のレンズ空間の結果を(a,b)型のレンズ空間に一般化できたことは当初の計画通りであった.また,それと平行して,有理ホモロジー球面のbounding genusに関して,そのNeumann-Siebenmann不変量による下からの評価だけでなく,枠付き絡み目表示を用いた上からの評価が得られたことは新たな方向での成果であったといえる.2.一方において,モジュライの解析におけるホロノミー摂動をはじめとした技術的な問題において時間を掛けたこともあり,結び目の補空間の零跡SU(2)表現空間の解析に関して余り結果を得ることができていないという現状もある.今後は以下の課題の研究を推進する。
ZnS半導体薄膜の窒素ドーピングによる伝導性制御とpn接合型発光素子への研究

添加不純物として取り上げたインジウムIn,銀Ag,および窒素Nのそれぞれの成長層に対する影響を調べるために,不純物の添加温度や流量をそれぞれ独立に変化させて硫化亜鉛(Zns)エピタキシャル層の成長を試みた.X線回折の測定から,In添加温度を高くするかNH_3流量を多くすると,成長層の結晶性は悪くなったが,Ag添加温度を高くすると良くなる傾向を示した.これは,Agが固有欠陥であるZn空孔を埋めることによって結晶系の歪みを緩和して結晶性の向上につながっていると考えられる.p型の伝導性を得るためには固有欠陥であるZn空孔を埋める必要があり,Agは伝導性制御にも関与していると考えられる.工学的特性(フォトルミネッセンス特性)においては,In添加温度かNH_3流量のどちらかを変化させると,それに従ってInドナー不純物に関連すると思われる発光が影響を受けた.p型成長層においては成長時のNH_3流量が多いほど,n型成長層においてはIn添加温度が高いほど,電気抵抗率の値が小さくなる傾向を示した.InとAgはフォトルミネッセンスを,Nは電気抵抗率を制御するために添加したが,フォトルミネッセンス特性,Hall測定の結果からは成長層中にはInとNがペアで取り込まれていると考えると妥当な結果が得られた.すなわち,フォトルミネッセンスと電気抵抗率の両方に,InとNがお互いに関連していることが明らかになった.そして,pnデバイス化に有効な結晶性,フォトルミネッセンス,および低抵抗率を満足する不純物の添加条件について検討を重ねた.また,低抵抗のn型エピタキシャル層も再現性よく得られた.劣化問題のない安定な光エレクトロニクスデバイスを開発するためには,これらのことは必須条件である.本年度は,同時ドーピングを中心に,いろいろな不純物添加条件においてZnS層をエピタキシャル成長を行った.そして,同時ドーピング時のエピタキシャル成長層の制御性を向上させるための基礎を確立することを目的とした.まず,成長炉の改良について検討した.成長炉の石英反応管サイズをいくつか変えて成長を試み,成長速度とX線回折による結晶性のよい成長層が得られた反応管サイズを明らかにした.また,成長炉内の温度プロファイルを詳細に記録し,再現性のある成長層を得るための検討を行った.In添加温度の異なるZnS: In, Ag, N成長層におけるSIMS分析から,Agは両方の試料において1×10^<18>[cm^<-3>]程度は添加されている.一方、In添加温度が500[°C]の成長層ではInの添加量が6×10^<16>[cm^<-3>]程度であり、800[°C]の成長層の2xl0^<16>[cm^<-3>]より多い結果であった.また,In添加温度が高い成長層からはより高いN不純物濃度が検出されており,ZnS: In, Ag, N成長層中でIn不純物とN不純物のcodopingの効果が現れていると思われる実験結果が得られた.さらに,成長時のアンモニアNH_3流量を変えた(成長層への窒素添加量が異なる)成長層を得た.半絶縁性GaAs基板上に成長したこれらの成長層について,電圧-電流特性の傾きから求めた抵抗率は,窒素添加量が多いと思われる成長層の抵抗率が低い傾向にあった.これらの層のフォトルミネッセンスにおいて,窒素添加量がより多いと思われる成長層ではInドナーに関連した発光が強くなる傾向がみられた.添加不純物として取り上げたインジウムIn,銀Ag,および窒素Nのそれぞれの成長層に対する影響を調べるために,不純物の添加温度や流量をそれぞれ独立に変化させて硫化亜鉛(Zns)エピタキシャル層の成長を試みた.X線回折の測定から,In添加温度を高くするかNH_3流量を多くすると,成長層の結晶性は悪くなったが,Ag添加温度を高くすると良くなる傾向を示した.これは,Agが固有欠陥であるZn空孔を埋めることによって結晶系の歪みを緩和して結晶性の向上につながっていると考えられる.p型の伝導性を得るためには固有欠陥であるZn空孔を埋める必要があり,Agは伝導性制御にも関与していると考えられる.工学的特性(フォトルミネッセンス特性)においては,In添加温度かNH_3流量のどちらかを変化させると,それに従ってInドナー不純物に関連すると思われる発光が影響を受けた.p型成長層においては成長時のNH_3流量が多いほど,n型成長層においてはIn添加温度が高いほど,電気抵抗率の値が小さくなる傾向を示した.InとAgはフォトルミネッセンスを,Nは電気抵抗率を制御するために添加したが,フォトルミネッセンス特性,Hall測定の結果からは成長層中にはInとNがペアで取り込まれていると考えると妥当な結果が得られた.すなわち,フォトルミネッセンスと電気抵抗率の両方に,InとNがお互いに関連していることが明らかになった.そして,pnデバイス化に有効な結晶性,フォトルミネッセンス,および低抵抗率を満足する不純物の添加条件について検討を重ねた.また,低抵抗のn型エピタキシャル層も再現性よく得られた.劣化問題のない安定な光エレクトロニクスデバイスを開発するためには,これらのことは必須条件である.添加不純物として取り上げたインジウムIn,銀Ag,および窒素Nのそれぞれの成長層に対する影響を調べるために,不純物の添加温度や流量をそれぞれ独立に変化させて硫化亜鉛(ZnS)エピタキシャル層の成長を試みた.

X線回折の測定から,In添加温度を高くするかNH_3流量を多くすると,成長層の結晶性は悪くなったが,Ag添加温度を高くすると良くなる傾向を示した.これは,Agが固有欠陥であるZn空孔を埋めることによって結晶系の歪みを緩和して結晶性の向上につながっていると考えられる.P型の伝導性を得るためには固有欠陥であるZn空孔を埋める必要があり,Agは伝導性制御にも関与していると考えられる.光学的特性(フォトルミネッセンス特性)においては,In添加温度かNH_3流量のどちらかを変化させると,それに従ってInドナー不純物に関連すると思われる発光が影響を受けた.P型成長層においては成長時のNH_3流量が多いほど,n型成長層においてはIn添加温度が高いほど,電気抵抗率の値が小さくなる傾向を示した.InとAgはフォトルミネッセンスを,Nは電気抵抗率を制御するために添加したが,フォトルミネッセンス特性,Hall測定の結果からは成長層中にはInとNがペアで取り込まれていると考えると妥当な結果が得られた.すなわち,フォトルミネッセンスと電気抵抗率の両方に,InとNがお互いに関連していることが明らかになった.そして,pnデバイス化に有効な結晶性,フォトルミネッセンス,および低抵抗率を満足する不純物の添加条件について検討を重ねた.また,低抵抗のn型エピタキシャル層も再現性よく得られた.劣化問題のない安定な光エレクトロニクスデバイスを開発するためには,これらのことは必須条件である.
骨関連代謝物質を利用した前立腺癌骨転移に対するオーダーメイド医療の構築

前立腺癌骨転移症例において血清MMP-2値は高値を示し、骨転移および予後予測マーカーに成りうることが示唆された。未治療前立腺癌骨転移症例において、内分泌療法とゾレドロン酸併用群では、内分泌療法単独群と比較し、PSAとALP低下率は有意に高く、腰椎の骨密度は治療前と比較し、有意に増加した。去勢抵抗性前立腺癌症例に対するアンチアンドロゲン交替療法においてPSA低下率50%以上を予測するノモグラムを作製した。ROC曲線ではAUC72.5%であった。去勢抵抗性前立腺癌に対して新規薬剤が使用可能となる中で今回作製したノモグラムは、去勢抵抗性前立腺癌に対する治療戦略を立てる上で有用であると考えられる。今回の検討に対して同意を得られた患者より採取した血清のMMP-2およびMMP-9値を測定した。血清MMP-2値は、前立腺癌群と非前立腺癌群では有意差を認めなかったが、骨転移群では、非骨転移群と比較し有意に高値であった。また、骨転移の広がりが広範囲で有るほど有意に高値であった。一方、血清MMP-9値は何れも有意差を認めなかった。また、前立腺針生検組織に対して施行したFilm in situ zymography(FIZ)の結果、骨転移症例では非骨転移症例と比較して、ゼラチナーゼ活性が強い傾向を認めた。FIZを施行した症例においてzymographyを施行したところ、ゼラチナーゼ活性としては、MMP-2が強く関与していることが確認された。また、前立腺癌骨転移剖検症例に対して骨転移部位でのMMP-2およびMMP-9の免疫染色を施行し、骨転移部位においてもMMPの存在を確認することが出来た。以上より、前立腺癌の骨転移に対してMMP-2は強く関与しており、血清MMP-2値は前立腺癌骨転移症例に対するバイオマーカーとして有用であることが示唆された。未治療前立腺癌骨転移症例に対してゾレドロン酸療法を施行した患者では、PSAの低下率が高く、骨関連事象の発生率も低いことが示唆された。また、骨形成マーカーであるALPは、ゾレドロン酸使用により低下することが示された。一方、骨吸収マーカーである1CTPでは、経時的変化を認めなかった。ゾレドロン酸使用により、腰椎の骨密度は経時的に増加したが、橈骨の骨密度で経時的変化を認めなかった。また、前立腺針生検組織に対して施行したFilm in situzymography(FIZ)の結果、骨転移症例では非骨転移症例と比較して、ゼラチナーゼ活性が強い傾向を認めた。去勢抵抗性前立腺癌患者に対するドセタキセル療法おける予後因子解析で骨代謝マーカーであるALPやLDHが有意であることが示された。

FIZを施行した症例においてzymographyを施行したところ、ゼラチナーゼ活性としては、MMP-2が強く関与していることが確認された。また、前立腺癌骨転移剖検症例に対して骨転移部位でのMMP-2およびMMP-9の免疫染色を施行し、骨転移部位においてもMMPの存在を確認することが出来た。以上より、前立腺癌の骨転移に対してMMP-2は強く関与しており、血清MMP-2値は前立腺癌骨転移症例に対するバイオマーカーとして有用であることが示唆された。未治療前立腺癌骨転移症例に対してゾレドロン酸療法を施行した患者では、PSAの低下率が高く、骨関連事象の発生率も低いことが示唆された。また、骨形成マーカーであるALPは、ゾレドロン酸使用により低下することが示された。一方、骨吸収マーカーである1CTPでは、経時的変化を認めなかった。ゾレドロン酸使用により、腰椎の骨密度は経時的に増加したが、橈骨の骨密度で経時的変化を認めなかった。前立腺癌における骨転移では、MMP-2が前立腺局所においても強く関与していることが確認出来た。また、前立腺癌骨転移症例においてMMP-2の血清バイオマーカーとしての有用性も確認することが出来た。未治療前立腺癌骨転移に対するゾレドロン酸療法の有用性は我々の検討においても確認された。今後は、骨代謝マーカーの骨関連事象に対するサロゲートマーカーとして有用性を検討する。今後は、骨代謝マーカーの骨関連事象に対するサロゲートマーカーとして有用性ならびに去勢抵抗性前立腺癌患者に対してドセタキセル療法行う際の治療予測および予後予測に対するサロゲートマーカーとしての有用性を検討し、英字論文を作成し、投稿する。平成23年度より得られたデータを蓄積し、前立腺癌非骨転移症例及び骨転移症例それぞれ200例を超えた時点で前立腺癌骨転移並びに予後予測に対するノモグラムを作製を目指す。平成23年度は新規前立腺癌骨転移症例が極めて少なく、MMP等の蛋白抽出や免疫染色を行う機会が少なかった。そのため、約40万円の研究費が今年度に繰り越しとなった。平成23年度の研究をさらに発展させ、研究に使用する検体数を増やしていくとともに、得られた研究成果の解析やまとめを行い、英文誌に論文を投稿する。平成24年度は、ほぼ計画通りに研究は、推進しているが、ノモグラム作成に伴う解析費を抑えることが出来たために残額が生じた。この残額は、血清骨代謝マーカーの測定および去勢抵抗性前立腺癌患者に対する予後予測ノモグラムの作成における統計解析費に補填する予定である。新規前立腺癌骨転移症例に対するMMP等の蛋白抽出や免疫染色を行い、今後の症例数を増やす。また得られたデータを解析するために必要なパーソナルコンピューターの購入およびソフトウェアの購入ならびに組織写真を撮影するためのデジタルカメラの購入を予定している。また、実験に必要な試薬および機器を購入する予定である。
牧草の共存戦略の解明とその草地管理への応用

1.シロクローバのクローンをさらに高精度で識別するために、従来の方法を改良した。新たにポリアクリルアミドゲル電気泳動法によりシキミ酸脱水素酵素とアルコール脱水素酵素の多型を検出し、シロクローバ品種内の変動性の極めて高いことを確認した。従来利用してきた酵素種とこれら2酵素を組み合わせることにより、さらに高精度でクローンを識別できるようになった。上記の識別法により、シバ-シロクローバ共存草地におけるクローンの挙動を分析中である。2.同共存草地からシロクローバ個体を多数収集し、標準環境下でその特性評価を行った。特にシバとの共存に関わる特性として、体制形質、種子繁殖形質、物質配分形質に着目し、詳細な分析を行なった結果、光をめぐる競争に有利と推定されるタイプ(戦略)、生育空間をめぐる競争に有利なタイプ、種子繁殖に秀でたタイプなど、集団内に多様なタイプの存在することが確認された。さらに、種子集団の分析から、パッチ間、パッチ内にいずれの形質にも極めて大きな遺伝変異の存在することがわかった。すなわち、同共存草地において種子繁殖によって多様なタイプがつねに集団中へ供給されていることが確認された。3.「シロクローバの多様なタイプのうち、どのタイプがシバとの共存に有利であるか」という問題を検討した。各タイプにおける種々の制約を分析後、検討のフレームワークとしてメタ集団モデルを採用することにより、上記の問題にアプローチできることを見い出した。シバとの共存に有利なシロクローバのタイプはパッチの発生頻度に依存して変化する。言い換えると、シバ型草地に放牧される牛の頭数、滞牧期間によって、最適なシロクローバのタイプは異なる。
外場応答性機能を付与した自己組織化ハイブリッド材料の創成と機能発現

水素結合とπ-d電子系を利用した自己組織的に集積可能な超分子構造体の構築、またその制御と機能発現を目的として、既に幾つかの特異形態集積型金属錯体を設計・合成してきた。本年度はこれらの組織構造体をもとに水素結合とπ-d電子系を組み合わせた三重水素結合によるナノスケール空間の創成を以下のような研究計画により遂行した。その結果、三重水素結合によるナノスケール空間の創成について以下のようなことが明らかとなった。配位結合の幾何学的特性と水素結合の直線性を利用して、ナノスケールレベルでの空間の構築研究が活発に行われており、本研究では、そのような空間の設計に金属錯体を水素結合で連結した系を考案した。即ち、コバルト(III)のビウレタト錯体と銅(II)のビグアニダド錯体の間で三重水素結合を形成させ、金属の軸位をピリジン誘導体で配位結合させた系の合成に成功しており、その結晶構造の解析にも成功した。このような水素結合で自己組織化的に構築されたナノスケール空間の形成の構造は初めてのことである。この空間への小分子等の取り込みの検討を行っており、この空孔が軸配位子を適当に選択することにより大きさを制御でき、取り込み可能な分子の選択もできることが明らかとなった。従って、静電的な相互作用により分子を捕捉する通常のゼオライトと異なり、金属イオンの導入および配位子の適当な設計により特定分子の選択的捕捉・活性化を可能にすることから、多機能空間への展開が期待される。このような系の構築は空孔への小分子の吸着・反応という単なるゼオライト機能の発現の面だけでなく、環境問題・エネルギー問題というグローバルな面からも期待される。本研究は、幾何学的多様性と物性・機能の発現が可能な遷移金属錯体に水素結合を複数点導入することにより組織的に配置した新規分子アーキテクチャーの創出と、その機能発現について検討するものである。その結果、(i)遷移金属錯体に三重水素結合部位を付与することにより、ナノスケールレベルの構造物を形成しうること、また金属イオンの配向を制御することにより特異な酸化還元機能を発現させうること、更に、三重水素結合部位の一つを配位結合部位として機能させることにより、新しい機能性新規分子アーキテクチャーの創出が可能であることを示した。次に、(ii)三重水素結合により集積化した金属錯体の光電子移動過程の可能性について、多点での水素結合をRu(II)錯体に導入することにより、新規水素結合化合物を構築し、その酸化還元的、光化学的な物性の発現を試みた。その結果、X線結晶構造解析、^1H-NMRスペクトルにより水素結合化合物の形成を確認することができ、サイクリックボルタンメトリーからは水素結合化合物形成による酸化還元挙動を観測することができた。更に、水素結合を形成することによる錯体間での光電子移動を検討し、水素結合パスによる電子移動を観測することができた。これらの成果は、水素結合と配位結合の精緻な配置・制御が、機能性新規分子アーキテクチャー創出の重要な構成要素となることを明示するものであり、新しい外場応答性材料への工学的応用に寄与することが期待される。分子の組織構造をナノスケールレベルで一次元から二次元、三次元へと制御することは、新しい機能性物質の開発などを考えた時、極めて重要である。このような構造制御を遷移金属錯体に適用すれば、磁気的性質や電気的性質、光学的性質など種々の金属の性質を有する構築物を創成できる。本研究ではこのような遷移金属錯体の次元制御を、水素結合のような弱い非共有性相互作用基を相補的に使うことによって、適当な強度と方向性を有する化合物を創成できると考えた。

具体的にはADA型水素結合(A=プロトンアクセプター、D=プロトンドナー)およびDAD型水素結合を形成しうる配位子としてそれぞれビウレタト(bu)配位子とビグアニダト(bg)配位子を合成し、その錯体をそれぞれ集積化し、三重水素結合テープ構造体を合成した。また、金属錯体の軸位には非架橋性の配位子を導入し、上下の錯体同士を結合しないことによりフレキシブルな二次元格子構造を有する化合物の構築を行った。その結果、[Co{ph(bu)_2}(phpy)_2]-[Ni(bpbg)_2]の結晶が得られ、その構造が縦横1315Åのナノポーラスを有する二次元格子構造を形成していることが分かった。このナノポアはこれまでのような剛直なものではなく、中に入れるゲスト分子に応じて自由に空孔サイズを変化しうることが明らかとなった。このようなゲスト分子のサイズに応じてフレキシブルに構造を変え得る錯体の合成は初めてであり、機能性に優れたものであると考えられる。水素結合とπ-d電子系を利用した自己組織的に集積可能な超分子構造体の構築、またその制御と機能発現を目的として、既に幾つかの特異形態集積型金属錯体を設計・合成してきた。本年度はこれらの組織構造体をもとに水素結合とπ-d電子系を組み合わせた三重水素結合によるナノスケール空間の創成を以下のような研究計画により遂行した。その結果、三重水素結合によるナノスケール空間の創成について以下のようなことが明らかとなった。配位結合の幾何学的特性と水素結合の直線性を利用して、ナノスケールレベルでの空間の構築研究が活発に行われており、本研究では、そのような空間の設計に金属錯体を水素結合で連結した系を考案した。即ち、コバルト(III)のビウレタト錯体と銅(II)のビグアニダド錯体の間で三重水素結合を形成させ、金属の軸位をピリジン誘導体で配位結合させた系の合成に成功しており、その結晶構造の解析にも成功した。このような水素結合で自己組織化的に構築されたナノスケール空間の形成の構造的確認は初めてのことである。この空間への小分子等の取り込みの検討を行っており、この空孔が軸配位子を適当に選択することにより大きさを制御でき、取り込み可能な分子の選択もできることが明らかとなった。従って、静電的な相互作用により分子を捕捉する通常のゼオライトと異なり、金属イオンの導入および配位子の適当な設計により特定分子の選択的捕捉・活性化を可能にすることから、多機能空間への展開が期待される。このような系の構築は空孔への小分子の吸着・反応という単なるゼオライト機能の発現の面だけでなく、環境問題・エネルギー問題というグローバルな面からも期待される。
ディジタルX線写真解析に基づくじん肺症自動診断システム

本年度は主に自動診断システムの開発を研究課題の中心に据え、これまでの手法の改良とそれらの統合化に取り組んだ。その結果、以下のような成果が得られた。1.自動システムを開発するのに必要な標準デ-タの収集を行い、70症例の収集を完了した。2.得られたディジタルX線写真すべてに対し、自動診断の基準となるじん肺陰影が均一に分布している範囲を医師の合議により決定し、自動診断システム開発の基礎デ-タ収集を完了した。3.これまでに開発した自動診断手法の改良に取り組み、その性能向上を実現した。具体的には、使用した特徴量の有効性をすべてチェックし、判定手法の改良も併せ行ない、それぞれの手法の診断率の向上を図った。4.我々が開発した5つの手法を統合した統合診断システムを開発し、140症例のディジタルX線写真に対して、正常/異常の2クラス診断では89%、0、1、2、3型の4クラス分類では66%の診断率を達成した。これらは部分画像に対する診断率であり、X線フイルム全体に対して、さらに総合的な診断を行なえば、極めて高い診断率が達成できる見通しを得た。本年度は自動診断システムの開発の基礎固めに重点を置き、そのためのデータベースの整備とアルゴリズムの検討を行った。1.じん肺症画像データベースの整備ディジタルX線撮影装置を用い、基準となるじん肺X線写真の集収に力点を置いた。100例に近い症例の集収を行い、それを複数の医師の合意に基づく区分を行い、じん肺陰影密度が最も典型的に現れている部分を同定し、自動診断の基礎のデータベースの整備をほぼ完了した。2.自動診断システムの開発本年度は、これまでに開発した手法の見直しと、新しい手法の開発、およびこれらを組合せることにより、より高度な診断性能を実現するための基本的検討を行った。その結果、a.フラクタル解析手法b.発散場解析による方法の2つの新しい手法の有効性を確認した。また、複数の手法をいかに組合せたら有効に機能するようになるのか、検討を行ったが、ニューラルネットを利用することが目的に合うとの見通しを得た。1.自動システムを開発するのに必要な標準デ-タの収集を行ない、70症例の収集を完了した。2.得られたディジタルx線写真すべてに対し、自動診断の基準となるじん肺陰影が均一に分布している範囲を医師の合議により決定し、自動診断システム開発の基礎デ-タ収集を完了した。具体的には、使用した特徴量の有効性をすべてチェックし、判定手法の改良も併せ行ない、それぞれの手法の診断率の向上を計った。4.我々が開発した5つの手法を統合した統合診断システムを開発し、140症例のディジタルx線写真に対して、正常/異常の2クラス診断では89%、0、1、2、3型の4クラス分類では66%の診断率を達成した。これらは部分画像に対する診断率であり、x線フィルム全体に対して、さらに総合的な診断を行なえば、極めて高い診断率が達成できる見通しを得た。
妊娠産褥期の母親のメンタルヘルスと幼児期の虐待傾向

近年、母子関係の問題に関する関心が出産後のみならず、妊娠期まで拡大してきた。そこで、母親-胎児愛着という概念が注目を集めている。妊娠中の抑うつ、胎動、妊娠月齢が母親-胎児愛着に関連した要因として挙げられてきた。しかし、その結果は一貫したものではない。この研究は母親-胎児愛着と妊娠中のIWMといった要因がどのようにかかわっているかを探求しようとしたものであり、それにより母子の関係性の改善に役立てようとしたものである。妊娠産褥期より、母親の抑うつ、母親-胎児愛着など母親のメンタルヘルスに関わる要因を前方視的に継続して測定し、子どもが2歳になったときの母親の子どもに対する虐待傾向との関係を明らかにする。本年度は名古屋大学附属病院産科と協力して、名古屋大学附属病院を受診した妊婦を対象に妊娠早期よりの前方視的調査を継続して実施し、調査人数を増加させることを第1の目的とした。大学院生の参加を得て、調査体制を整備し調査を継続した。調査時点は妊娠初中期、妊娠後期、産褥期、産後1ヵ月、産後6ヵ月、1歳、1歳半、2歳、2歳半、3歳の時点であり、質問紙の内容は、各時期で異なっているが、母親の抑うつ、子どもに対する愛着等を調べる尺度が主要な尺度として各調査時期に含まれている。このようにして集められた現在の調査人数は、妊娠初回759名、妊娠中期460名、妊娠後期434名、産褥期394名、産後1ヵ月174名、産後6ヵ月195名、1歳26名、1歳半121名、2歳137名、2歳半69名、3歳29名であった。これまで調査を継続してきたおかげで、かなりの調査人数が集まりつつある。このようなデータの収集を本年度の第1の研究目的としてきたが、さらに、これらのデータを基にいくつか予備的な分析を行った。まず、妊娠中の母親の抑うつと胎児への愛着が出産後2年目の母親の虐待傾向とボンディングにどのような影響を与えているか、検討を行った。その結果、妊娠中の母親の抑うつと胎児への愛着は、出産後2年目の母親の虐待傾向とボンディングに影響を及ぼしていることが示唆された。また、母親の乳児に対する愛着と乳児の気質的扱いにくさが産後の母親の抑うつにどのように影響するか、予備的な分析を試みた。その結果、母親の乳児への愛着が高いと乳児の気質的な扱いにくさが高くても、母親の抑うつは高まらないことが示唆された。本年度も名古屋大学附属病院産科と協力して、名古屋大学附属病院を受診した妊婦を対象に妊娠早期よりの前方視的調査を継続して実施し、調査人数を増加させることを第一の目的とした。大学院生を調査員として採用し、調査体制を整備して、調査を継続した。調査時点は、妊娠初中期、妊娠後期、産褥期、産後1カ月、産後6カ月、1歳、1歳半、2歳、2歳半、3歳の時点であり、質問紙の内容は、各時期で異なっているが、母親の抑うつ、子どもに対する愛着等を測定する尺度は、主要な尺度として、各時期の質問紙に含まれている。このようにして集められた調査人数は、現在のところ妊娠初回789名、妊娠中期490名、妊娠後期469名、産褥期427名、生後1カ月218名、生後6カ月205名、生後1年130名、生後1歳半132名、生後2年139名、生後2歳半79名、生後3歳45名、父親初回146名、父親後期102名であった。これまで、資料の収集を継続してきたため、妊娠期に関しては、かなりの数の調査データが集まりつつある。しかし、生後1歳以降の資料については回収率が低いため十分なデータが集まっているとは言いがたい。そのため、さらにデータの収集に努めることが必要である。基本的には本年度もデータ収集を行ない、データの増加を計ることが基本的な作業であるが、さらに加えて、予備的な分析も試みた。その結果については、「乳児の気質および母親の抑うつと育児ストレスが乳児への愛着に及ぼす影響」及び「父親の抑うつ傾向と胎児への愛着及び夫婦関係が産褥期の母親の抑うつ傾向に与える影響」という演題で第19回乳幼児・医学心理学会で発表した。今後はさらにデータ収集に努めるとともに、母親のメンタルヘルスと虐待傾向との関連について、分析を本格化させる予定である。本年度も名古屋大学附属病院産科と協力して、名古屋大学附属病院を受診した妊婦を対象に妊娠早期より前方視的調査を継続して実施し、被験者数を増加させることを重要な目的とした。大学院生を調査員として採用し、調査体制を整備した。調査時点は、妊娠初中期、妊娠後期、産褥期、産後1カ月、産後6カ月、1歳、1歳半、2歳、2歳半、3歳の時点であり、質問紙の内容は各時期で異なっているが、母親の抑うつ、子どもに対する愛着等を測定する尺度は、主要な尺度として、各時期の質問紙に含まれている。

これまで、資料の収集を継続してきたが、このようにして集められた調査対象者は、初回登録約800名となっている。本年度は十分に被験者数を増やすことは出来なかったが、これまで、資料の収集を継続してきたため、妊娠期に関しては、かなりの数の調査データが集まりつつある。それに反し、生後1歳以降の資料については回収率が低いため十分なデータが集まったとは言いがたい。そのためさらにデータの収集に力を入れることが必要である。基本的には本年度もデータ収集を行ない、データの増加を計ることを重要な作業としたが、さらに加えて、データの一部について統計的分析を行った。その結果については、第20回乳幼児・医学心理学会で「母親のアレキシサイミァ傾向が抑うつおよび愛着に及ぼす影響」として発表した。今後はさらに国際学会で発表する予定である。そして、本研究の大きなテーマである母親のメンタルヘルスと虐待傾向との関連について、一部分析を行い、その結果について検討を行った。「研究の目的」妊娠産褥期より、母親の抑うつ、母親-胎児愛着などの母親のメンタルヘルスにかかわる要因を前方視的に連続して測定し、子どもが3歳になるまでの母子関係、母親の子どもに対する虐待傾向などについて検討する。「研究実施計画」われわれは名古屋大学附属病院産科を受診した妊婦を対象に妊娠初中期より前方視的に調査を実施している。調査時点は妊娠初中期、妊娠後期、産褥期、産後1カ月、産後6カ月、1歳、1歳半、2歳、2歳半、3歳の時点である。質問紙の内容は、各調査時点で異なっているが、母親の抑うつ、母親の子どもに対する愛着等を測定する尺度は、主要な質問紙として各時期の質問紙に含まれている。このような研究計画にのっとり今年度も調査を継続した。これまでの調査人数は、初回の調査では、738名、妊娠中期784名、妊娠後期773名が集まっている。出産後のデータについてもデータの整理打ち込みを順次行っている。産後のデータについては、これまでの調査研究で、十分に満足のいくデータ数が集まったわけではないが、統計的解析に耐えうるだけのデータ数が集まったと考えられる。統計的解析に耐えうる数のデータが集まったことにより、今後はデータの分析を行い、論文の形に纏めることに専念する予定である。[研究の目的]妊娠産褥期から、母親の抑うつ、母親-胎児愛着などの母親のメンタルヘルスにかかわる要因を前方視的に連続して測定し、これらの要因が子どもの2歳になるまでの母子関係、母親の子どもに対する虐待傾向などにどの様な影響を与えるかを検討し、母子のメンタルヘルスの改善に資することを目的とする。[研究実施計画]我々は、名古屋大学附属病院産科を受診した妊婦を対象に妊娠初中期より前方視的に調査を実施してきた。調査時点は妊娠初中期、妊娠後期、産褥期、産後1カ月、産後6カ月、1歳、1歳半、2歳、2歳半、3歳であった。質問紙の内容はそれぞれの調査時点で異なっているが、母親の抑うつ、母親-胎児愛着等を測定する尺度は、主要な質問項目として、各時期の質問紙に含まれている。本年度はこのような研究計画にのっとり、質問紙調査を継続し、さらに対象数を増加させることを計画していたが、状況の変化により調査を継続することが次第に困難となってきたため、これまで収集したデータで調査の目的を達成したと考え、質問紙調査は終了することになった。そして、研究活動の主力を文献的な検討と、データの打ち込みとデータの整理に移してきた。
シナプス応答の長期増強におけるカルモデュリン依存性プロテインキナーゼIIの役割

脳の高次機能発現において、シナプスでは受容体,細胞膜蛋白,細胞骨格蛋白,種々の酵素などが有機的に相互作用しダイナミックに変化し細胞間の情報伝達が行われると考えられる。この過程に蛋白質リン酸化反応が重要な役割を示すことが次第に明らかとなってきた。一方カルモデュリン依存性プロテインキナーゼII(キナーゼII)は、脳内で現在知られているプロテインキナーゼの中で最も多量に存在し、シナプス伝達にとって最も重要な部位を考えられているシナプス後肥厚の主要蛋白質として存在する酵素である。本研究では最ずシナプス後肥厚のキナーゼIIが長期増強に関与することを確かめるために、酵素学的性管を調べた。その結果、シナプス後肥厚のキナーゼIIは細胞質のキナーゼIIに比較し自己リン酸化部位のちがいであることがわり、キナーゼII活性の調節における自己リン酸化の重要性が示された。また、キナーゼIIを培養細胞において強制発現させることにより、神経突起形成やグロースコーンの運動性が高まることが見出された。この変化には、変異酵素の発現実酸から自己リン酸化によるCa^<2+>非依存性活性が関与することが明らかとなった。一方、長期増強においては、その活発にCa^<2+>の作用が必要であるが、同時にいくつかの遺伝発現も関与すると考えられている。本研究では、キナーゼIIによるC-fosなどのImmediately Early geneの発現が高められることも確認されたことから、長期増強の活発と維持にキナーゼIiが重要な役割を果すものと考えられ、さらにこの研究を維続するつもりである。
イオン励起と散乱(多種類のイオンの固体薄膜通過時における固体原子との相互作用, 殊に励起状態の生成から脱励起に至る過程を明らかにし, また気体通過時の相互作用との比較を行う)

薄膜通過中,通過後のイオンの荷電状態分布,内殻電離及びX線の発生等について広範なZ_1, Z_2にわたっての実験・理論両面からの詳細な系統的研究が行なわれた.すなわち非平衡から平衡状態への進化の過程,上記物理量のZ1及びZ2依存性,電荷交換とX線発生の相関,イオンの出射角(衝突係数b)依存性等が明らかになった.また電子捕獲・損失断面積の導出や,陽電子の固体表面でのe^+生成確率等の理論的考察も行なわれた.(三雲,粟屋,北原,唐島,新藤グループ)上記問題に関連して,衝突係数0の極限の核融合反応において,複合核及び蒸発残渣から発生する即発KX線を始めて観測し,核反応に伴う内殻電離高励起核の周囲の電子状態,核反応時間に関する情報を得た.(三雲ら)軽・重イオンの物質通過中のエネルギー損失(阻止能)に関する実験・理論の研究がなされた.阻止能のb依存性の存否,非均一電子ガス系での誘電関数理論を発展させた阻止能の一般公式の導出等を行った.(津田,北川,金子グループ)多価重イオンの平衡電荷と励起状態に関しては,ビームフォイル分光による研究も行った.すなわち励起イオンからの発光・X線の観測を行い,励起状態の寿命の測定をした.ビームフォイル法はまたH^<q^+>(q=1-3)と固体との相互作用に適用し,各イオンについて量子数占有率を推定することができた.(小牧,小林グループ)イオン・薄膜通過における放出二次電子数分布の測定を行い,二次電子を放出しない確率,イオンの薄膜中での荷電変換断面積等を評価することができた.(山崎グループ)本年度は本特定研究の最終年度として各グループで努力の結果,相応の成果を上げ,またグループ間の交流も行われた.薄膜通過中,通過後のイオンの荷電状態分布,内殻電離及びX線の発生等について広範なZ_1, Z_2にわたっての実験・理論両面からの詳細な系統的研究が行なわれた.すなわち非平衡から平衡状態への進化の過程,上記物理量のZ1及びZ2依存性,電荷交換とX線発生の相関,イオンの出射角(衝突係数b)依存性等が明らかになった.また電子捕獲・損失断面積の導出や,陽電子の固体表面でのe^+生成確率等の理論的考察も行なわれた.(三雲,粟屋,北原,唐島,新藤グループ)上記問題に関連して,衝突係数0の極限の核融合反応において,複合核及び蒸発残渣から発生する即発KX線を始めて観測し,核反応に伴う内殻電離高励起核の周囲の電子状態,核反応時間に関する情報を得た.(三雲ら)軽・重イオンの物質通過中のエネルギー損失(阻止能)に関する実験・理論の研究がなされた.阻止能のb依存性の存否,非均一電子ガス系での誘電関数理論を発展させた阻止能の一般公式の導出等を行った.(津田,北川,金子グループ)多価重イオンの平衡電荷と励起状態に関しては,ビームフォイル分光による研究も行った.すなわち励起イオンからの発光・X線の観測を行い,励起状態の寿命の測定をした.ビームフォイル法はまたH^<q^+>(q=1-3)と固体との相互作用に適用し,各イオンについて量子数占有率を推定することができた.(小牧,小林グループ)イオン・薄膜通過における放出二次電子数分布の測定を行い,二次電子を放出しない確率,イオンの薄膜中での荷電変換断面積等を評価することができた.(山崎グループ)本年度は本特定研究の最終年度として各グループで努力の結果,相応の成果を上げ,またグループ間の交流も行われた.
転写メディエーターの機能解析

転写制御因子FTZ-F1によるftz遺伝子の転写活性化に必要なメディエーターMBF1とMBF2をカイコ絹糸腺抽出液から精製し、それらのcDNAをクローニングした。MBF1は146アミノ酸から成る塩基性タンパク質で、そのアミノ酸配列は酵母からヒトまで広く真核生物に保存されている。MBF1はFTZ-F1と相互作用し、その特異的塩基配列への結合を促進する。MBF1とFTZ-F1の相互作用には、FTZ-F1のDNA結合ドメイン内にあるFTZ-F1 boxのC末端側の配列が必要である。MBF1はTATAエレメント結合タンパク質(TBP)とも直接結合する。MBF2は92アミノ酸から成る塩基性タンパク質で、native MBF2ではN-グリコシド結合を介して糖がついている。MBF2は、MBF1とヘテロダイマーを形成し、TFIIAのβサブユニットとも直接結合する。MBF2は単独では種々のプロモーターからの転写を非特異的に促進するが、MBF1とFTZ-F1存在下には、ftzプロモーターからの転写を選択的に活性化する。MBF2単独による非特異的転写促進も、MBF1とFTZ-F1存在下に見られるMBF2によるftzプロモーターからの選択的転写活性化も共にTFIIAを必要とする。以上の結果からFTZ-F1による転写活性化の機構に関して次のモデルを提唱した。MBF1はFTZ-F1とTBPの間をつなぐbridging factorであり、FTZ-F1とMBF1がFTZ-F1結合配列をもつプロモーターにMBF2をリクルートする。MBF2はpositive cofactorで、TFIIAのβサブユニットと結合することにより、FTZ-F1結合サイトに依存して転写活性化する。ショウジョウバエの形態形成に関わるfushi tarazu遺伝子のエンハンサーに塩基配列特異的に結合する因子FTZ-F1は、MBF1,MBF2という2つのメディエーターを介して基本転写因子と複合体を形成し、fushi tarazu遺伝子の転写を活性化する。本研究の目的は、メディエーターのcDNAをクローニングしてその構造と機能を調べることにより、転写制御因子のシグナルがメディエーターを介して基本転写因子に伝わる機能を解明することにある。本年度は、まず精製したMBF1とMBF2をトリプシンやV8プロテアーゼで部分分解して得たペプチドのアミノ酸配列を決定した。次に、その情報に基ずいて調製したプライマーを用いてPCRを行った。アミノ酸配列から予想される塩基配列をもつPCR産物をプローブに用い、cDNAライブラリーをスクリーニングしてMBF1とMBF2のcDNAをクローニングした。MBF1のcDNAは分離されたばかりでまだ解析が進んでいないが、MBF2cDNAの塩基配列を解析したところ、この因子は既知のタンパクとはホモロジーをもたない、新しい因子であることが判明した。cDNAを大腸菌で強制発現して得たrecombinant MBF2は転写活性化能をもっていたので、基本転写因子との相互作用を調べたところ、TFIIAと結合することが明かとなった。今後、MBF1cDNAについても構造解析を進めると共に、大腸菌で強制発現したrecombinantタンパクを用いてTATAボックス結合因子との相互作用を調べる予定である。ショウジョウバエの形態形成に関わるfushi tarazu遺伝子のエンハンサーに塩基配列特異的に結合する因子FTZ-F1は、MBF1,MBF2という2つのメディエーターを介して基本的転写因子と複合体を形成し、fushi tarazu遺伝子の転写を活性化する。本研究の目的は、メディエーターのcDNAをクローニングしてその構造と機能を調べることにより、転写制御因子のシグナルがメディエーターを介して基本転写因子に伝わる機構を解明することにある。

平成7年度は、前年度にクローニングしたMBF2のcDNAを大腸菌で強制発現して得たrecombinant MBF2を用い、MBF2がTFIIAのβサブユニットと結合すること、MBF2による転写活性化にはTFIIAが必要なことを明らかにした。また、カイコ絹糸腺から精製したnative MBF2と大腸菌で発現させたrecombinant MBF2の比較から、native MBF2はNグリコシド結合を含む糖タンパク質であることを見出した。一方、MBF1のcDNAの塩基配列を解析したところ、この因子は酵母からヒトに至るまで真核生物に広く保存されていることが判明した。cDNAを大腸菌で強制発現して得たrecombinant MBF1を用いてMBF1が転写因子FTZ-F1とTATAボックス結合因子TBPに直接結合すること、MBF2とヘテロダイマーを形成することが確認された。さらに、MBF1はFTZ-F1のDNA結合領域内にあるFTZ-F1ボックスのC末端側半分と相互作用し、FTZ-F1よる転写活性化には、FTZ-F1とDNA及び、FTZ-F1とMBF1の結合が共に必須であることを明らかにした。以上の結果から、FTZ-F1とMBF1がFTZ-F1結合配列をもつプロモーターにpositive cofactor MBF2をリクルートすることにより、FTZ-F1結合配列に依存した転写活性化が起きるというモデルを提唱した。
抗シガトキシン抗体の特異性・高親和性創出機構の解明

本研究では、抗シガトキシン抗体10C9に焦点を当て、抗原である環状ポリエーテルヘの基質特異性および高親和性の創出機構を原子レベルで明らかにし、シガテラ中毒治療薬あるいは診断薬、検出試薬等の開発に向けた情報提供を行うことを目指してきた。前年度までに、X線結晶構造解析および熱力学的解析によって、シガトキシン(CTX3C)の部分構造であるCTX3C-ABCDおよびCTX3C-ABCDEに対する10C9Fabの認識機構について詳細に記述することができた。また、CTX3C-ABCDとCTX3C-ABCDEの結合能の違い、抗体へ及ぼす影響についても明らかにすることができた。本年度は、その結果を踏まえ、明らかとなった10C9Fabと抗原であるCTX3C-ABCDEとの複合体の立体構造を基盤に、抗原結合部位周辺に存在するアミノ酸にAla変異を導入し、それぞれの変異体の結合活性について表面プラズモン共鳴法による解析を行った。その結果、抗原と直接的な水素結合、あるいは水和水を介した水素結合を形成するようなアミノ酸残基よりも、抗原結合ポケットの形状相補性に大きく寄与するようなアミノ酸残基へのAla変異で大きく結合活性が低下することが明らかとなった。この結果から、10C9Fabの抗原結合ポケットの形状の厳密性と、抗原認識における形状相補性の重要性について強く示唆することができた。また、近年注目されつつある低分子創薬へ向けた熱力学的解析法の適応について10C9が持つ抗原結合ポケットをモデルに考察を行った。等温滴定型熱量測定法により、10C9とエンタルピー駆動力を伴って結合することが可能な低分子をライブラリー中からスクリーニングしたところ、正規の抗原であるCTX3Cと構造的な類似性を持った低分子骨格を抽出することに成功した。このことから、本研究は、創薬における熱力学的解析の可能性について大きな示唆を与えるものであると考えられる。本研究では、抗シガトキシン抗体が有する基質特異性および高親和性の創出機構を原子レベルで明らかにし、シガテラ中毒治療薬あるいは診断薬、検出試薬等の開発に向けた有効な情報提供を行うことを目指してきた。X線結晶構造解析によって解明した抗シガトキシン抗体10C9の立体構造と、シガトキシンCTX3C断片を抗原とした場合の抗原抗体複合体の立体構造の比較から、抗原認識の際には、抗体可変領域に回転運動を伴った誘導適合と抗原結合ポケット入口の開閉が関与することを明らかにした。特に誘導適合では、その運動性の大きさが抗体定常領域の安定性に影響を及ぼし、抗原抗体複合体の立体構造安定化の差によって特異性が創出されていることを示した。さらに、抗原認識には水素結合、van der Waals相互作用が主に寄与しており、エンタルピー駆動型の結合を行うことで抗原抗体複合体の安定性を獲得していることが明らかとなった。抗体によるシガトキシンCTX3C認識機構の解明およびその詳細な立体構造情報は、抗体を基盤とした創薬を目指す観点から非常に意義深い。また、今回用いた抗シガトキシン抗体10C9はVH-VL界面に抗原結合ポケットとして機能する縦長の非常に大きな空孔を有しており、ポケット周辺の残基を改変することで新たな抗原に対する認識能を獲i得できる可能性がある。したがって、10C9はシガテラ中毒を対象とした抗体医薬に限らず、幅広い化合物を標的とした種々の検出試薬、合成触媒、医薬品へも応用できる可能性を秘めており、それらの開発を進める上でも本研究は非常に重要性が高いと考えられる本研究では、抗シガトキシン抗体10C9に焦点を当て、抗原である環状ポリエーテルヘの基質特異性および高親和性の創出機構を原子レベルで明らかにし、シガテラ中毒治療薬あるいは診断薬、検出試薬等の開発に向けた情報提供を行うことを目指してきた。