hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
聴覚音声学と音韻構造の相互関係

担当】発音の問題を扱うことを決め、それに関する具体的トピックについて佐野、中川と討議を行い、「インドネシア語の"ng"習得のストラテジー」と「カンボジア語の末子音と気音」を取り上げることにした。2010度は当初の予定通り、本プロジェクトの応用研究の側面での研究成果の一部を公開し、さらに問題の探求をはかるために、公開シンポジウム「音声・言語とその教育応用」を5月26日に東京外国語大学にで開催した。佐野洋(研究分担者)をオーガナイザとして、カンボジア語(上田宏美研究分担者)、インドネシア語(原真由子連携研究者)、日本語(金愛子研究協力者)の発音学習における諸問題についての報告を受けて、降幡正志(研究分担者)のコメントを中心として、聴覚音声学的事実と音韻的構造との密接な関係が、発音の問題のメカニズムの解明にどう役立つかを具体事例を使いながら討議し、新しい知見を共有することができた。シンポジウム後に中川裕は3人の報告者と議論を進め、成果の論文による公開の準備をしている。研究代表者は大阪大学の連携研究者研究室を訪問し、シンポジウムの成果について集中的な討議を行い、その結果、成果は報告書として公開されることになった。2010年度の後半は、琉球語奄美方言の喉頭化ソノラントに関する聴覚・音響的な特徴の調査研究と、それに類似するコイサン語の喉頭化ソノラントの通言語的比較研究を行った(中川および研究協力者青井隼人)。この成果の一部も報告書として公開されることになった。また、中国語(普通語)のストレスの聴覚音声学的事実の考察、上海語の声調サンディーの音声的詳細(研究協力者高橋康徳)とラオ語の声調の変異(研究協力者柳村裕)、グイ語(コイサン)の音韻構造と「表意音」という語クラスの関係(研究代表者)についての研究成果の一部が国内外で複数の学術論文として公開された。なお追加の奄美大島調査を予定していたが大震災で中止された。この調査のための経費は翌年度に繰越すことが認められたので、2011年7月31日から8月7日までに実施し、当初の目的を果たすデータを収集することができた。5月6月に上海語の声調、琉球方言の分節音に関する研究成果の発表を国際学会および国内学会、研究会で行い、専門家からのフィードバックを得た(研究協力者の高橋康徳、青井隼人)。7月中旬にベルリン大学のコイサン語学者トム・グルデマン教授を東京に招き、南コイサン語族の最新の分析結果について教示をうけ、討議を行った(中川)。また、7月下旬にはコイサン諸語の声調および分節音に関する研究成果の一部をコイサン言語学国際シンポジウムおよび国際歴史言語学会でおこない、ひろくコイサン諸語専門家や歴史言語学の専門家との討議をする機会をえた(中川)。さらに8月には国際学会で来日中のコイサン言語学者(ライプツィヒのマックスプランク進化人類学研究所研究員でホアン語≠Hoanの専門家のLinda GerlachとFalko Berthold)を東京に招き、ホアン語の音声的な最新調査結果について情報を提供してもらい、中川による素性設定の仮説について討議した。これにより、子音2大音類の下位区分とそれぞれの分布の平行性についてのコイサン横断的な理解を共有することができ、本研究課題に大きな前進があった。
In－cell NMRによる生細胞内蛋白質の分子動態解析法の研究

(1)異種核多次元NMR法をもちいた生細胞内蛋白質のダイナミクス解析本研究では,細胞内における蛋白質の詳細なダイナミクスを明らかにするため,これまでにTTHA、1718とGB1について,in-cell NMRにより大腸菌細胞内における^<15>N-T_1,T_2緩和測定を行い,精製した試料と比べともにT_1緩和時間が伸長し,T_2緩和時間が短縮されていることを示した.本年度ではこれらの緩和時間の変化の原因を検証するため,大腸菌細胞を用いたin-cell NMRにより^<15>N-DEST実験を行った.^<15>N-DEST実験では,観測対象が1MDaを超える分子量を持つ物体(細胞膜,巨大な蛋白質複合体など)と,ms-sタイムスケールで相互作用している場合,交換速度などのパラメータを解析することができる.In-cell NMRによりDEST測定を行った結果,精製した試料から得られたデータと比べ,よりブロードなプロファイルを示し,細胞内においては,細胞膜や蛋白質複合体などの巨大な分子と相互作用していることが示唆された.(2)真核細胞蛋白質大量発現系をもちいたin-cell NMR測定法の確立本研究では,精製が困難,あるいは安定性の低い蛋白質に対しても適用可能な真核細胞を用いたin-cell NMR測定法を開発するため,sf9細胞を利用したin-cell NMR測定法の確立に取り組んでおり,これまでに試料調製法の最適化により,バックグラウンドの低減に成功している.本年度では,さらに目的蛋白質の遺伝子をコードしていないウイルスを調製し,このウイルスを接種した細胞から得られたin-cell NMRスペクトルと,目的蛋白質を発現した細胞から得られたin-cell NMRスペクトルとで差スペクトルを取ることで,バックグラウンドのみを効果的に取り除くことに成功した.加えて,3D3重共鳴NMR測定にも成功し,これらのスペクトルを解析することでGB1ドメインについて主鎖シグナルの約8割の帰属に成功した.また,3D^<15>N-NOESY測定では,NOE由来のクロスピークを観測することに成功したことから,今後さらに側鎖の帰属を行うことで,真核細胞内における蛋白質の詳細な立体構造解析を行えることが考えられる.(1)では,DEST実験により細胞内において蛋白質は細胞膜や蛋白質複合体など,巨大な分子と相互作用していることを示唆する非常に興味深いデータが得られた.また(2)においては,真核細胞を利用したin-cell NMRとしては世界で初めて3D3重共鳴NMR測定に成功し,また得られたデータを解析することで主鎖シグナルの帰属に成功した,また,NOE由来のクロスピークの観測にも成功した.以上の成果から(2)が妥当であると判断した。(1)異種核多次元NMR法をもちいた生細胞内蛋白質のダイナミクス解析In-cell NMRにより得られた,大腸菌細胞内におけるTTHA1718蛋白質の^<15>N-T_2緩和時間への化学交換による寄与R_<ex>を明らかするため,TROSY-selected spin-echo実験を行った。R_<ex>はこの実験により得られる交差相関緩和速度定数から算出することができる。In-cell NMRによりこの実験を行い、得られたデータを解析した結果,in vitro,およびin vivoで観測された^<15>N-T_2緩和時間の差異を説明するに足る規模でのR_<ex>は観測されなかった.今後は引き続きこの差異の原因を解明するため,CLEANEX-PM測定による,より広いタイムスケールでのダイナミクス解析を行う.(2)真核細胞蛋白質大量発現系をもちいたin-cell NMR測定法の確立本研究では,大腸菌細胞を利用したin-cell NMRにより,世界で初めて細胞内における立体構造決定がなされたTTHA1718蛋白質を目的蛋白質とし、Bac-to-Bac systemにより組み換えバキュロウイルスを作製した。作製したバキュロウイルスを感染させ,細胞内に目的蛋白質を発現したsf9細胞を測定試料とし,in-cell NMRによる2D ^1H-^<15>N HSQC測定を試みた.TTHA1718蛋白質を発現させたsf9細胞を試料とし,2D ^1H-^<15>N HSQC測定を行った結果,sf9細胞内から目的蛋白質のNMRシグナルの観測に成功した.現在までに,真核細胞内で蛋白質を発現させ,その細胞を測定試料とし多次元NMR測定に成功した例は報告されておらず,本研究結果が第一例目の結果となる.今後は蛋白質主鎖の化学シフトを行うための3次元3重共鳴NMR測定,およびNOESY測定を行い,sf9細胞内での蛋白質の立体構造決定を目指す.(1)異種核多次元NMR法をもちいた生細胞内蛋白質のダイナミクス解析これまでにin-cell MWRにより生きた大腸菌細胞内におけるTTHA1718蛋白質の^<15>N-T_1,T_2緩和時間が単離・精製した蛋白質試料に比べ大きく異なることを明らかにした.そこで,生きた細胞内におけるTTHA1718蛋白質に見られた^<15>N-T_1,T_2緩和時間の変化が,細胞内においては普遍的にみられる現象であるかを検証するため,連鎖球菌由来protein G B1ドメイン(G B1)を目的蛋白質とし,TTHA1718蛋白質と同様に大腸菌細胞内試料および単離・精製試料を調製し^<15>N-T_1,T_2緩和時間の測定を行った.

単離・精製試料および大腸菌細胞内試料から得られたデータを比較したところ,大腸菌細胞内においてはTTHA1718蛋白質同様にT_1緩和時間が伸長,T_2緩和時間が顕著に短縮されていることが明らかになった.今後はヒト培養細胞を用いたin-cell NMRおよび本研究(2)で開発を行っているsf9細胞を利用したin-cell NMRにより,真核細胞内における蛋白質の動態解析を行い,大腸菌細胞内との差異の検証を行なう.(2)真核細胞蛋白質大量発現系をもちいたin-cell NMR測定法の確立これまでの研究において,sf9細胞を利用したin-cell NMRによりTTHA1718蛋白質について2D^1H-^<15>N HSQC測定に成功したことを報告した.しかし同時に非常に強いバックグラウンドのシグナルが観測され,目的蛋白質由来のNMRシグナルを解析する上では妨げとなることが考えられることから,さらなる試料調製法の最適化が必要である.そこで目的蛋白質を選択的に安定同位体標識するため,バキュロウイルスによりsf9細胞内に蛋白質を発現させる際,目的蛋白質の発現はウイルス感染後期に顕著となることに着目した.従来法では,ウイルス感染と同時に安定同位体標識用培地に交換し培養を行っていたが,安定同位体標識用培地への交換のタイミングをウイルス感染後一定時間後に変更し,さらに培養を行った細胞を測定試料とした.その結果,目的蛋白質由来のNMRシグナルにほとんど影響を与えることなく,バックグラウンドのシグナルを減弱させることに成功した.今後はこの手法により試料を調製し,3次元3重共鳴MRスペクトルの測定を行い,真核細胞内における蛋白質の立体構造解析を試みる.(1)異種核多次元NMR法をもちいた生細胞内蛋白質のダイナミクス解析本研究では,細胞内における蛋白質の詳細なダイナミクスを明らかにするため,これまでにTTHA、1718とGB1について,in-cell NMRにより大腸菌細胞内における^<15>N-T_1,T_2緩和測定を行い,精製した試料と比べともにT_1緩和時間が伸長し,T_2緩和時間が短縮されていることを示した.本年度ではこれらの緩和時間の変化の原因を検証するため,大腸菌細胞を用いたin-cell NMRにより^<15>N-DEST実験を行った.^<15>N-DEST実験では,観測対象が1MDaを超える分子量を持つ物体(細胞膜,巨大な蛋白質複合体など)と,ms-sタイムスケールで相互作用している場合,交換速度などのパラメータを解析することができる.In-cell NMRによりDEST測定を行った結果,精製した試料から得られたデータと比べ,よりブロードなプロファイルを示し,細胞内においては,細胞膜や蛋白質複合体などの巨大な分子と相互作用していることが示唆された.(2)真核細胞蛋白質大量発現系をもちいたin-cell NMR測定法の確立本研究では,精製が困難,あるいは安定性の低い蛋白質に対しても適用可能な真核細胞を用いたin-cell NMR測定法を開発するため,sf9細胞を利用したin-cell NMR測定法の確立に取り組んでおり,これまでに試料調製法の最適化により,バックグラウンドの低減に成功している.本年度では,さらに目的蛋白質の遺伝子をコードしていないウイルスを調製し,このウイルスを接種した細胞から得られたin-cell NMR
単一イオン照射法による機能性融合ナノマテリアルの創製

単一粒子ナノ加工法は、高エネルギーの単一イオン飛跡に沿った高分子の架橋反応を利用し、高分子ナノワイヤーを容易に作製する手法である。高分子選択により、精密にサイズ制御された多種の高分子材料を1次元ナノ構造化することが可能である。本研究では、上記手法で形成した高分子ナノワイヤーに無機粒子を融合させることにより、高分子では発現が困難である機能の付与、また高分子が有する特性と無機粒子の特性を融合させた新規機能発現を目指し、高分子に金属塩を混ぜ込んだ複合膜より直接ハイブリッド化する粒子内包型と、高分子ナノワイヤー形成後、表面に粒子を析出させる表面修飾型の2種のハイブリッド化手法の開発に取り組んだ。本研究課題は、「単一イオン照射法」による高分子1次元ナノ構造化技術を基盤として、高分子と無機ナノ粒子を融合させたハイブリッドナノワイヤーの作製、及び制御を行い、高分子だけでは発現が難しい機能の付与や、無機粒子との組み合わせによる新規機能発現を目標としている。多彩な機能性ナノ材料設計を実現するための基盤技術となるハイブリッド化については、以下の2種類の手法から取り組み成果を上げている。1)粒子内包型ハイブリッド化:高分子と無機粒子前駆体材料を共溶解させた溶液から作製した有機無機複合膜に単一イオンナノ加工法を適用することにより、高分子ナノワイヤーの形成と金属粒子の形成を同時に行い、高分子ナノワイヤー中にAu, Ptナノ粒子を内包したハイブリッド材料の形成に成功している。2)表面修飾型ハイブリッド化:単一イオン照射法により高分子ナノワイヤーを作製した後、無機粒子の前駆体である金属塩を含有した溶液中に高分子ナノワイヤーを浸し、溶液中での粒子形成反応を行い、ナノワイヤー表面をナノ粒子で修飾する手法である。熱処理及びUV照射を行うことにより、高分子ナノワイヤー表面にAu, Ag粒子を直接形成することに成功している。さらに、上記2種類のハイブリッド化手法において、イオンビームと薄膜作製の条件によりハイブリッド材料のサイズと数密度を、また、金属塩添加量、還元時間により金属ナノ粒子の粒径、粒子数をそれぞれ制御できることを明らかとしている。本研究課題は、高分子の1次元ナノ構造体を容易に作製する技術「単一粒子ナノ加工法」を基盤とし、高分子と金属ナノ粒子のハイブリッドナノワイヤーの作製、及び有機無機複合化による機能化を目的としている。前年度で粒子内包型、表面修飾型の2種のハイブリッド化手法を確立しており、今年度においては、作製に成功しているAuナノ粒子ーハイドロゲルナノワイヤーの特性評価を行い以下の点を明らかとした。1)材料選択においてハイドロゲルナノワイヤーの膨潤特性に注目し、ハイブリッド化の母材として選択した。ハイドロゲルナノワイヤーの膨潤特性評価を液中での原子間力顕微鏡を用いた直接観察及び、サイズ評価を行い異方性の膨潤ー収縮挙動を示すこと、架橋点密度の制御により膨潤度を制御することに成功した。2)Auナノ粒子とハイブリッド化したハイドロゲルナノワイヤーの可視紫外吸収特性評価を行い、Auナノ粒子の局在共鳴プラズモンに起因した吸収帯をハイブリッドナノワイヤーが保持すること、ナノ粒子のサイズ、凝集状態で吸収帯がシフトすることそれぞれ明らかとしただけではなく、その吸収帯がゲルワイヤーの膨潤ー収縮挙動によって可逆的にシフトすることを見出し、高分子ー金属ナノ粒子双方の特性を組み合わせた機能性のナノ材料の創製に成功している。さらには、ハイブリッド化の手法として気相中での還元法を取り入れることにより、高温耐熱性の高分子ワイヤーにPdナノ粒子を高密度、高分散状態でハイブリッド化させた触媒材料を開発し、一酸化炭素を二酸化炭素に効率よく変換する酸化触媒として作用することを実証した。放射線化学平成25年度の研究計画での課題であった高分子ナノ構造体と金属粒子のハイブリッド化は、1)粒子内包型ハイブリッド化、2)表面修飾型ハイブリッド化の2種の手法からアプローチを行い、両方の手法で初期目標であるハイブリッド化に成功している。上記の手法は、その形成法の観点から高分子ナノワイヤーの内部と外部に金属ナノ粒子形成が可能であり、材料設計において手法を使い分けることにより任意に材料設計が期待さできる。また、添加する金属塩の混合比、反応時間、照射条件等の各種条件における金属ナノ粒子のサイズと粒子数の定量評価を行い、系統的にサイズ・粒子数が変化することを見出し、各種条件制御により粒子制御法の確立に成功している。以上の成果は、平成25年度の当初計画目標であるので、研究は計画通りに進行している。平成26年度の研究計画は、当初計画通り、母材高分子ナノワイヤーの物性評価、ハイブリッド材料の光学特性評価をまず行い基礎データの収集を行う。前年度を含めた成果を基盤とし、高分子と金属ナノ粒子の組み合わせ、粒子のサイズ制御、さたには多層膜の利用による多種高分子ブロックの組み合わせを含めた任意設計を行い、多機能性ナノ材料の形成を目指す。
通信プロトコルの相互接続試験における試験系列の自動生成に関する研究

本研究では,拡張有限状態機械モデルとして形式的に書かれた通信プロトコルの要求仕様から拡張UIO系列と呼ばれる相互接続のための試験系列を自動生成するための新しい手法の考案とその関連研究を行った.従来考案されている試験系列の自動生成法では,状態や遷移の正しさは確認出来ても,相互接続試験の重要な試験項目であるデータの正しさ(要求仕様通りのデータの交換が行われていること)を保証することが出来ず,データの正しさを保証するためには,各試験系列の遷移条件に合致する具体的なデータ値を設計者自身で見つける必要があった.しかし,手作業によるデータ値の考案は,誤った試験系列を生成したり,試験のコストが増大するなど実用上様々な問題があった.これに対して,本研究では,取り扱うデータのクラスを整数上の加減算,大小比較に限定することにより,拡張UIO系列と呼ばれる試験系列とその試験系列に含まれる具体的なデータ値を自動生成する方法を考案した.また,この手法に基づくテストシステムを作成し,そのシステムを用いて,提案する手法がOSIセッションプロトコルなどの実用プロトコルに対する試験系列の自動生成に適用出来ることを確認した.この研究の一部は,IFIP主催のプロトコルテストに関する国際会議(7th IFIP Int.Workshop on protocol Test Systems,1994年11月)で発表し,最終版を電子情報通信学会論文誌に投稿している.また,関連研究として,取り扱うデータのクラスを上述のクラスに限定することにより,2つの時間制約付リアルタイムシステムの等価性を検証する方法についても考案した.その結果をソフトウェア科学会論文誌で発表する(採録決定).本研究では,拡張有限状態機械モデルとして形式的に書かれた通信プロトコルの要求仕様から拡張UIO系列と呼ばれる相互接続のための試験系列を自動生成するための新しい手法の考案とその関連研究を行った.従来考案されている試験系列の自動生成法では,状態や遷移の正しさは確認出来ても,相互接続試験の重要な試験項目であるデータの正しさ(要求仕様通りのデータの交換が行われていること)を保証することが出来ず,データの正しさを保証するためには,各試験系列の遷移条件に合致する具体的なデータ値を設計者自身で見つける必要があった.しかし,手作業によるデータ値の考案は,誤った試験系列を生成したり,試験のコストが増大するなど実用上様々な問題があった.これに対して,本研究では,取り扱うデータのクラスを整数上の加減算,大小比較に限定することにより,拡張UIO系列と呼ばれる試験系列とその試験系列に含まれる具体的なデータ値を自動生成する方法を考案した.また,この手法に基づくテストシステムを作成し,そのシステムを用いて,提案する手法がOSIセッションプロトコルなどの実用プロトコルに対する試験系列の自動生成に適用出来ることを確認した.この研究の一部は,IFIP主催のプロトコルテストに関する国際会議(7th IFIP Int.Workshop on protocol Test Systems,1994年11月)で発表し,最終版を電子情報通信学会論文誌に投稿している.また,関連研究として,取り扱うデータのクラスを上述のクラスに限定することにより,2つの時間制約付リアルタイムシステムの等価性を検証する方法についても考案した.その結果をソフトウェア科学会論文誌で発表する(採録決定).
セメントレス人工股関節、関節面における生体力学的研究

現在使われている人工股関節では骨頭、ソケットの平滑面同士がすべり接触を行うため、摩擦摩耗が大きく、臨床上で多くの問題が発生する。本研究は人工股関節の長寿命化を目的として、人工股関節のすべり面形上を改良し、摩擦の減少と耐摩耗性の向上を試みたものであり、1)すべり面形状の検討、2)純水中シミュレーション摩耗試験、3)生理食塩水中シミュレーション摩耗試験、4)動物実験、を行ったものである。本研究に与えられた科学研究費補助金にて、平成7年度には動物実験に用いる犬用人工関節を特注し、購入した。それぞれについて得られた結果は次の通りである。1)人工股関節の骨頭(Co合金)、ソケット(高密度ポリエチレン:HDP)の両すべり面に種々の溝、あるいはソケット材であるHDPの埋め込みを施した場合について、短時間の摩擦摩耗実験を行い、HDP埋込骨頭-平滑ソケットであるHDP埋込新型人工股関節の摩擦摩耗が最小であることを明かにした。2)純水中で長期にわたる摩耗試験を行い、HDP埋込新型人工股関節の摩耗は平滑型人工股関節のそれより著しく優れていること、およびHDP埋込新型人工股関節のすべり面における表面損傷は平滑型人工股関節より少ないことがわかった。3)0.1%ヒアルロン酸ナトリウム含有生理食塩水中における長期にわたる摩耗試験から、生理食塩水中の摩耗は純水中のそれより小さいこと、生理食塩水中におけるHDP埋込新型人工股関節の摩耗は平滑型人工股関節のそれの約半分であることがわかった。4)犬を用いた動物実験を本年度より開始した。本研究の性格上、最低1年以上の長期成績が必要なため、結論は出でていない。以上より、本研究で開発したHDP埋込新型人工股関節は現在臨床で使用されている平滑型人工股関節より2倍の寿命を有することが工学的実験より明らかになった。人工運動器の一つである人工関節は、痛みと運動障害をともなう変形性股関節症に苦しむ患者に対する画期的治療法として広く世界的に用いられている。しかし、その長期成績が判明するにつれ、さまざまな問題点が明らかとなってきた。その一つに人工関節のしゅう動面での摩擦がある。過去における人工関節の開発は摩擦との戦いであったと言っても過言ではない。今日において問題となっている人工軟骨の磨耗粉による生体反応、ひいてはlooseningも摩擦との戦いであることに変りはない。そこで人工関節の耐磨耗性を向上させる研究を行なうことにした。すなわち、人工骨頭関節面に潤滑液用の溝を付帯することで、接触界面に潤滑液を保持しやすくして人工関節面の摩擦磨耗の軽減化を試みることを計画した。本研究に与えられた科学研究費補助金にて、実際に使用されている人工股関節を購入した。また、力学試験用として特別に作成した人工骨頭、人工軟骨を購入した。人工関節の表面には中心より10mmの位置に6個の円形あるいはド-ナツ状に陥凹部を作成した。摩擦試験は荷重200N以下、辷り速度20cm/sec、60分の条件にて行なった。摩擦磨耗後の表面形態は光学顕微鏡、原子間力顕微鏡を用いて観察した。また、力学試験データ解析、保存などには本補助金にて購入したコンピュータを活用した。本研究の結果、従来の人工関節と比較して、人工骨頭・臼蓋に溝を付帯したものでは摩擦係数を約3分の1に低減することが可能であった。従来の人工関節では磨耗粉が接触界面に介在して骨頭と人工臼蓋の表面を損傷し、磨耗はさらに進行する。これに対し、溝を付帯した人工関節では磨耗粉が凹部に溜まるため、接触界面の磨耗は減少することを知った。
トンネル接合/ポーラスSi界面におけるホットエレクトロンの挙動

Ag/AlO_x/Alのような金属/絶縁体/金属(MIM)からなるトンネル接合に対して金属の仕事関数以下の範囲で電圧(数V程度)を印加するとホットエレクトロン(hot-electron)と呼ばれるフェルミ準位(E_f)よりも高いエネルギー状態にある電子を生成させうる。本研究では、ポーラスSi(p-Si)基板上にMIMトンネル接合を作成し電圧を印加してhot-electronを生成させた場合のI-V曲線等を測定し、MIMトンネル接合自身、あるいは基板との界面におけるhot-electronの挙動を基礎的に調べること、さらにkot-electron注入によるp-Siのエレクトロルミネセンス(EL)励起の可能性を探ること、またhot-electronが与えるAg表面化学種に対する影響を探ることを目的とした。その結果、大略(1)(3)の結果が得られた。(1)Al/AlO_x/Ag接合がトンネル効果を示すためには、適当な膜厚かつ均一な絶縁膜の形成が重要であり、本研究ではAl酸化膜形成方法として、1気圧の酸素雰囲気中で基板温度280°Cにおいて2時間保持する方法や1気圧大気中で基板温度450°Cに加熱する方法を採用した。(2)ポーラスSi基板上において、ポーラスSiに対しそのバンドギャツプ(約1.6eV)以上のエネルギーを有する可視光を照射し、その際のトンネル電流に対する影響について調べた結果、ポーラスSiへの光照射によるトンネル電流の増加が確認され、光照射によるポーラスSiの光起電力の発生がAl/ポーラスSi界面における電荷分布を変化させることに起因することが考えられた。(3)トンネル接合に対する印可電圧方向により2メチル1,4ナフトキノン薄膜の分解挙動が異なることがわかった。本研究では、ポーラスSi(p-Si)基板上にMIMトンネル接合を作成し電圧を印加してhot-electronを生成させた場合のI-V曲線等を測定し、MIMトンネル接合自身、あるいは基板との界面におけるhot-electronの挙動を基礎的に調べること、さらにhot-electron注入によるp-Siのエレクトロルミネセンス(EL)励起の可能性を探ることを目的とした。本年度はまず、MIMトンネル接合の形成条件を詳細に検討した。すなわち、電気伝導性とその表面に良好な絶縁層が得られやすいことを条件としAg/AlO_x/Alよりなるトンネル接合を電子ビーム蒸着装置により作成した。基板としては絶縁体であるガラスを用いた。得られるトンネル接合の電流-電圧(I-V)曲線やlogI-V、dI/dV-V曲線などをポテンショスタットを中心とするシステムを自作して室温および100K付近で測定した。その結果をSimonにより提案されている式にフィットし、トンネル接合特性の評価を行うことを通じ、トンネル接合作成条件として以下の(1)(4)が明らかになった。(1)蒸着真空度は良好な程良く10^<-7>Torr以下で、(2)金属の蒸着膜厚はそれぞれ20nm程度、さらに(3)Al薄膜蒸着後純酸素を直ちに導入してその表面を酸化する。(4)Al酸化時の基板温度は室温でもトンネル特性が得られるが、より安定な接合を得る観点からは300°C程度が適当。以上の条件を基に、p-Si基板上にMIM接合を作成しhot-electronの挙動に関して以下の検討を加えた。(a)Ag/AlO_x/Alトンネル接合をガラス(絶縁体)基板とp-Si(半導体)に形成した場合のトンネル電子特性の比較:基本的に両基板上においてI-V特性等に顕著な違いは認められない。

(b)Ag/AlO_x/Al/p-Si系に対して可視光を照射した場合のトンネル電子特性に対する影響:ガラス基板上のトンネル接合に対して可視光(He-Cdレーザー;441.6nm)照射した際にはI-V特性に変化は認められない。これに対してp-Si基板上のトンネル接合に対して同様の光照射を行うと、トンネル電流が増加することがI-VおよびdI/dV-V曲線の測定から明らかになった。Ag/A10_x/Alのような金属/絶縁体/金属(MIM)からなるトンネル接合に対して金属の仕事関数以下の範囲で電圧(数V程度)を印加するとホットエレクトロン(hot-electron)と呼ばれるフェルミ準位(E_f)よりも高いエネルギー状態にある電子を生成させうる。本研究では、MIMトンネル接合を作成し電圧を印加してhot-electronを生成させた場合のI-V曲線等を測定し、MIMトンネル接合自身、あるいは基板との界面におけるhot-electronの挙動を基礎的に調べること、さらにhot-electronが与えるAg表面化学種に対する影響を探ることを目的とした。本年度は、昨年度検討したMIMトンネル接合の形成条件を基に得られたトンネル接合について、下地ポーラスSiに対してhot-electron注入を試みた場合エレクトロルミネセンス光がトンネル接合側から観測されるかどうか試みた。その結果、現在までトンネル接合越しにはルミネセンス光は観測されていない。これは、トンネル接合の存在によりルミネセンス光が大幅に減衰してしまうこと、またhot-electron注入がポーラスSi微粒子表面の酸化物層の存在により阻害されるためではないかと思われる。続いて、Ag表面に存在するナフトキノンを含むポリスチレン(光分解性ポリスチレン)薄膜に対して、MIMトンネル接合に電圧を印加しhot-electronを生成させ、そのエネルギーによりなフトキノンの分解が促進されるかを赤外反射分光法により追跡した。その結果、トンネル接合にナフトキノンの吸収端よりも短波町側の光に相当する2.8eV以上印加すると、その上に存在するポリスチレンの分解が促進されることが赤外吸収強度の変化から推定された。またこの際、Alを+極にAgを-極に電圧印加した方がナフトキノンの分解がより促進されることがわかった。Ag/AlO_x/Alのような金属/絶縁体/金属(MIM)からなるトンネル接合に対して金属の仕事関数以下の範囲で電圧(数V程度)を印加するとホットエレクトロン(hot-electron)と呼ばれるフェルミ準位(E_f)よりも高いエネルギー状態にある電子を生成させうる。本研究では、MIMトンネル接合を作成し電圧を印加してhot-electronを生成させた場合の接合表面・界面におけるhot-electronの挙動を基礎的に調べること、さらにhot-electronと電極金属表面化学種との相互作用について検討することを目的とした。本年度は、昨年度検討したAg/AlO_x/Al接合に加え、超高真空中においてCu/AlO_x/Al接合の形成を試み、その最適作成条件を検討した。この際、Cu/AlO_x/Al接合のI-V特性を超高真空チャンバー内でその場で測定するためのコンタクトプローブを試作した。
成層圏大気中における地球規模の物質混合過程に関する数値的研究

成層圏の冬季極渦の周辺での混合過程について、球面2次元の数値モデルを用いておこなったこれまでの研究をふまえ、現実大気との対応関係、および微細な構造の形成過程を調べた。まず昨年度からの継続的な研究として、英国気象局(UKMO)の現実大気の4次元同化データセットから得られる等温位面上の風の分布を用いて、南半球上部成層圏における冬季の極渦の内部での輸送・混合過程を調べた。有限時間リアプノフ指数、コンターアドベクションなどの手法を用い、極渦が大きく変動しない真冬について解析した。1992年から2000年の9年間について、風の場の年々変動と混合の強さの年々変動、およびそれらの間の関係を調べた。混合の強さにはこのように大きな年々変動が見られ、それはその場所でのポテンシャル渦度の擾乱についての強さの年々変動と関係づけられることがわかった。以上の結果は論文としてJournal of Geophysical Researchに受理され、印刷中である。次に、混合過程を調べた数値モデルの流れの中で見られたフィラメント状の微細な構造の形成過程について、渦度強制の形を少しずつ変えて、非周期解から周期解まで解の周期性が連続的に変化する状況での流れのふるまいを比較して調べた。プラネタリー波の臨界緯度にあるよどみ点付近を通過する際に、空気塊は大きく変形を受ける。このときに2点間の距離が指数関数的に縮められる作用により、ポテンシャル渦度の強い勾配が作り出される。一方でそのような強い勾配は周囲に緩和されてゆく作用により徐々に小さくなる。この両者の作用のバランスにより強い勾配を持つフィラメント状の構造の場所が決定されていることがわかった。そして時間的な不規則性を増していっても基本的にはそのような過程が維持されていた。以上の内容を現在論文としてFluid Dynamics Researchに投稿準備中である。
タウ・アミロイドPETによる頭部外傷後症候群の病態解明に関する研究

平成28年度は、本課題に関して下記のような研究活動を行い、研究が進展した。(1)放医研と各研究協力機関との患者リクルート体制、データ移送体制を整備し、患者研究を進めていく環境を確立した。(2)健常者と頭部外傷患者のリクルートを進め、[11C]PBB3、[11C]PIBによるPET撮像、MRI撮像、神経心理検査を実施した。(3)解析方法の検討については、健常者と頭部外傷患者のデータ、当施設での過去の研究データ、過去の神経病理学的研究に基づき検討したところ、頭部外傷患者ではアルツハイマー病などの変性疾患ほどの[11C]PBB3集積が認められないこと、小脳にもタウ病変が出現している可能性があることが明らかとなり、汎用されている小脳を参照領域とするstandard uptake value ratio (SUVR)法は適切ではないと考えられた。複数の画像解析手法を比較検討した結果、大脳皮質より数学的に参照領域を決定する手法とmultilinear reference tissue model (MRTMo)が最も鋭敏に頭部外傷患者のタウ病変の検出を行うことができることを見出した。また、斑状のターゲットをPETで検出するための手法Methods for diagnosing deseases and evaluating treatments therefor using PET (US patento No. US8652440)を用いることにより、頭部外傷における斑状のタウ病変の検出感度を向上させられる可能性があることを見出した。この手法により、頭部外傷患者の脳内のタウ病変を効率的に検出することが可能となる。(3)神経心理学的検査の検討の結果、慢性外傷性脳症における高次脳機能障害の検討を行なった。平成28年度に得られた成果を基盤として、さらなるデータの集積を進めていく。平成28年度の時点で相当数の頭部外傷患者及び健常被験者を対象としたPET撮像、MRI、神経心理を進めることができた。さらに得られたデータに基づき、[11C]PBB3により頭部外傷のタウ病変を検出するための画像解析法を決定することができた。また、研究協力機関とのリクルート体制も十分に構築された。以上より、本課題は当初の計画通り順調に研究が進んでいると言える。一方で、重度のボクサー脳症あるいは慢性外傷性脳症患者のリクルートは進んでおらず、来年度以後の課題として残されている。平成29年度は、本課題に関して下記のような活動を行い、研究が進展した。(1)本研究で使用したタウトレーサーである[11C]PBB3が頭部外傷患者の脳内のタウ病変に結合していることを確認するために、海外の研究機関と連携して神経病理学的な検討を行った。具体的には、Mayo clinicのDepartment of Neuroscienceの協力により、頭部外傷によって引き起こされるタウオパチーである慢性外傷性脳症の脳標本4検体に対して、PHF-1、CP-13による免疫染色、PBB3による蛍光染色を行った。その結果、近年の報告の通り慢性外傷性脳症の脳内では深部灰白質の脳血管周囲に神経原線維変化が認められること、またPBB3が神経原線維変化に一致して集積していることが確認された。以上より、PBB3が頭部外傷の脳内のタウ病変に結合していることが示された。本結果は、[11C]PBB3を用いたPET画像所見の解釈を裏付ける重要な根拠となる。(2)また、昨年に引き続き、[11C]PBB3を用いたPET画像によるタウ病変の定量評価方法として、大脳皮質内で数学的に参照領域を決定する手法と、multilinear reference tissue model (MRTMo)および斑状のターゲットをPETで検出するための手法Methods for diagnosing deseases and evaluating treatments therefor using PET (US patento No. US8652440)を組み合わせた指標(PBB3 binding capacity)に関して妥当性の検証を行った。検証の結果、頭部外傷以外の疾患(アルツハイマー病など)でも、タウ病変をより鋭敏に捉えられることを確認したため、最終的な解析法として採用した。(3)PET画像データと各種臨床症状の関係を検討した結果、脳内のタウ病変と遅発性精神病症状の重症度との間に関連性が認められることを明らかにした。これは、脳内のタウ病変が頭部外傷による遅発性症候に関連することを示す重要な知見である。以上の結果を論文にまとめ、平成30年度内に投稿する方針である。本課題の被験者のリクルート、データの取得、画像解析などを既に終えており、現在は論文投稿を控えた段階にある。また、昨年度までの課題であった、より症状の強い頭部外傷患者のリクルートも実現した。以上より、課題全体として概ね順調に進行していると判断した。平成29年度は、より明確な症候をもつ患者のリクルートを進め、PETの撮像を行う。さらに、平成28年度に確立した[11C]PBB3の画像解析方法を用いて、タウPET画像データの解析を行い、統計解析による群間比較などをさらに進める予定である。得られた結果についての考察検討を行い、それらを国際学会や英文学術誌にて発表すべく、データ解析結果の解釈検討を行う。平成30年度は、国際学会(Neuroreceptor mapping2018、ロンドン)での発表を行うとともに、海外の学術誌への論文投稿を行う予定である。また筆者が所属する研究部において開発された[18F]PM-PBB3は、タウトレーサーとして[11C]PBB3よりも良好な性質を有していることが判明しており、個人レベルでのタウ病変の生前評価が可能となる可能性がある。

今後は本課題で構築したリクルート体制、PET画像解析技術を活用して、[18F]PM-PBB3を用いた頭部外傷研究へと発展させる方針である。本年度は、患者リクルートやPETの撮像、基礎的な解析が中心となったため統計解析ソフトや画像解析ソフトウェアの購入の必要性がなかったこと、海外の学術集会での発表等がなかったことから、品の購入や旅費での出費が当初計画していた額よりも少なくなった。(理由)本年度の予算は、ワークステーションの購入や海外での学会発表に関する旅費・参加費用などに支出したが、一部の画像解析ソフトウェアの購入がなくなり、結果として上記金額を繰り越すことになった。(使用計画)平成30年度は、本課題で得られた成果を国際学会で発表する予定であり、そのための参加費に使用する予定である。また論文投稿のための費用(掲載費、英文校正)などにも使用する予定である。また、論文査読の過程でデータの追加を求められる可能性もあり、その際にも使用する可能性がある。平成29年度は、より詳細なPET画像解析を行う必要があり、ワークステーションの購入、解析ソフトウェアの購入、海外の学術集会への参加を行う予定であり、次年度使用分を当てる予定である。
IGF-1およびFGF-2トランスジェニックマウスを用いた前立腺増殖の解析

以前、我々はアンドロジェン感受性および不応性マウス乳癌(シオノギ癌)に発現されるmRNAをsubtractive hybridization法にて比較することにより細胞外マトリックスの一種であるmouse dermatopontinがアンドロジェン不応性マウス乳癌にのみ発現されることを検出した。腫瘍の増殖とおよびホルモン感受性、抵抗性とmouse dermatopontinの関係を検討するために、ヒト前立腺癌細胞PC3およびLNCaPを用いてchicken beta-actin promotor下に発現されるmouse dermatopontinのstable transfectantを樹立した。ヌードマウスの皮下にこれらのtransfectantを接種し、腫瘍の増殖をみた。Stable transfectantの樹立はvector sequenccを5'primer, cDNA sequenceを3'primerとしてPCR法にて確認した。mouse dermatopontin mRNA発現はRT-PCR法にて検出した。PC3、LNCaP細胞ともにin vivoではmouse dermatopontinを強制発現する細胞はコントロール細胞に比べて肉眼的腫瘍の形成率、腫瘍増殖速度ともに増大していた。しかしながらin vitroにおいてmouse dermatopontin transfectantの増殖をMTT法にて検討したところではコントロール細胞との間に差はなかった。前立腺癌細胞の増殖はdermatopontinの作用によってparacrine的機構にて加速されると思われた。
分子内ヘテロ環化付加反応を用いる抗腫瘍性アルカロイドの立体制御合成

ホヤ類より単離されたlepadirormineおよびfasicularinは、いずれも抗腫瘍活性を示すアルカロイドであり、それぞれ3環性推定構造式が提出されているが、絶対配置はいずれも未決定であり、これまで全合成も行われていない。本研究は、アシルニトロソ化合物の分子内ヘテロDiels-Alder反応を共通の基本戦略として両アルカロイドを立体選択的に全合成することを意図して行われた。初めに、ジエン部分のハロゲン置換の有無により分子内アシルニトロソD-A反応の立体経路を制御しB/C trans-及びB/C cis-付加体をそれぞれを立体選択的に得る方法を確立した。さらに、B/C cis-付加体よりlepadiformine提出式の合成も達成した。しかし本合成品のスペクトルデータは、天然lepadiformineについて報告されているスペクトルデータとは異なっていることから、天然lepadiformineの提出構造式は誤りであることを明らかにした。また、天然lepadiformineの構造としては、trans-パーヒドロピロロキノリン構造を有する4種の立体異性体のうち、C-3位とC-5位の置換基がそれぞれ3α,5αあるいは3α,5βの立体配置を有する化合物が有力であると考えられたので、B/C trans-付加体より両化合物の合成を行った。その結果、3α,5β体の塩酸塩が、天然標品とスペクトルデータが完全に一致したことから、(±)-lepadiformineの最初の全合成を達成するとともに、天然lepadiformineの相対立体配置を確定することができた。北アフリカ沖で採取されたホヤから単離された、新規3環性構造を有する抗腫湯性アルカロイドであるレパジホルミンを、分子内アシルニトロソDiels一Alder反応を鍵反応として用いて全合成することを意図して研究を開始した。基本合成戦略に従い、シクロヘキサン環外共役ジエン上に臭素原子を導入したアシルニトロソ化合物の分子内Diels-Alder反応について検討するため、その前駆体となるヒドロキサム酸の合成を行った。次いで、合成したヒドロキサム酸について通常の過ヨウ素酸酸化により反応系内に生成するアシルニトロソ化合物の分子内環化付加反応を試みたが分解反応が優先し、環化付加体の収率は極めて低いものであった。そこで、反応系内で生じるアシルニトロソ化合物を一旦アントラセン付加体として捕捉し次いで加熱すると、レトロDiels-Alder反応により再生するアシルニトロソ基が分子内Diels-Alder反応を起こし、レパジホルミンに対応する立体配置を持つB/Ccis-ヘキサヒドロ[1,2]オキサジノ[3,2-j]キノリノンが選択的かつ実用的な収率で得られることが判明した。ここに得られたB/Ccis-付加体より、オキサジン環開裂を経て合成したエポキシドヘの分子内求核置換反応によりピロリジン環を構築した後1-アザスピロ[4,5]デカン中間体に導いた。次いでアミノケトンの還元的分子内環化反応によりパーヒドロ[2,1-j]キノリン体を立体選択的に合成し、最後に脱保護することによりレパジホルミン提出式の全合成を達成した。しかし本合成品の^1H及び^<13>Cスペクトルデータは、天然レパジホルミンについて報告されているスペクトルデータとは異なっていることから、天然レパジホルミンの提出構造式は誤りであることを明らかにした。前年度において、分子内アシルニトロソDiels-Alder反応を鍵反応として抗腫瘍性海洋アルカロイドであるレパジホルミンの提出式を全合成した。しかし、本合成品のスペクトルデータは天然品のそれとは一致しなかったことから、提出式は誤りであることが判明した。

そこで、天然レパジホルミンの正しい構造としては、cis-デカヒドロキノリン構造を有する提出式とは異なり、trans-デカヒドロキノリン構造を有する4種の立体異性体のうちC-3位ヒドロキシメチル基とC-5位ヘキシル基がそれぞれ3α,5αあるいは3α,5βの立体配置を有する2種の化合物が有力であると推定した。本年度においてはその合成を検討した。アシルニトロソ化合物のanti面選択的な分子内へテロDiels-Alder反応により生成するB/Ctrans-付加体より導いたアミノケトンの還元的分子内閉環反応により、3α,5α配置を有する5-エピレパジホルミンの合成を達成したが、本合成品のスペクトルデータは天然品のスペクトルデータと、遊離塩基、塩酸塩ともに一致しなかった。そこで、3α,5β配置を有する構造が最も有力であると考え、5-エピレパジホルミンの合成中間体である3'α-アルコール体の分子内脱水環化反応により合成を達成し、結晶性の塩酸塩を得た。本合成品の立体配置はX線結晶構造解析により確認した。ここに得られた塩酸塩は、天然レパジホルミンの標品とスペクトルデータが完全に一致したことから、(±)-レパジホルミンの最初の全合成を達成するとともに、天然レパジホルミンの相対立体配置を3R^*,5S^*,7aR^*,11aR^*と確定することができた。
去勢抵抗性前立腺癌における新規治療薬の治療効果比較解析

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
実験動物での眼電図(EOG)記録装置の開発と各種薬物の影響の検討

視機能の成立には、感覚網膜と網膜色素上皮の両者が主に関係している。感覚網膜の機能は網膜電図(ERG)で検査可能でありその検査方法はほぼ確立している。網膜色素上皮の機能検査は、ヒトでは眼電図(EOG)検査法が広く行われているが、実験動物では一般的には網膜電図c-波の記録によっている。網膜電図c-波では再現性があり安定した記録は困難であり、両方法により得られた波形・振幅が同じであるか否かの詳細な検討は過去には少ない。我々は、実験動物での簡便な眼電図記録法を開発した。1.眼球の他動的運動がEOG法では必要であり、ロータリーソレノイドを使用することで眼球の円弧運動が得られ、安定したEOG連続記録が可能となった。90回/分以下の眼球運動頻度で安定した長時間の連続記録が可能であった。2.各種記録パラメータ下での正常EOG値を有色家兎と白色家兎で比較した。4.正常眼で、明順応照度・時間の違いによる、EOG値の比較を行った。5.動物実験で広く使用されている麻酔剤(UrethaneとNembutal)の影響を検討した。UrethaneではEOG L/D比の軽度の低下、Nembutalでは軽度の上昇を認めた。6.網膜色素上皮に影響を与えるヨーソ酸ソーダの投与により、EOG light riseは消失し、明順応開始直後のfast oscillationは記録されなくなった。7.高浸透圧応答:マニトール静注後のEOG振幅低下率は24±9.8%であった。8.家兎網膜光障害でのEOGの検討は現在続行中である。網膜色素上皮機能の変化は視機能に大きな影響を与える。近年、各種薬剤の網膜色素上皮への蓄積もその副作用の面から大きな問題になっている。網膜色素上皮の機能は、臨床的には眼電位図(Electrooculogram:EOG)を用いて測定することが、最も簡便であるが、実験動物で施行するには、一定の眼球運動を行わせる必要がある。本年度の研究は、実験動物(家兎)眼を他動的に一定の眼球運動を行わせる装置の考案、記録電極の選定、正常値を得ることを第一の目的とした。1:家兎の眼球の解剖学的計測値にもとづいた円弧運動をさせる装置を試作した。駆動装置としてロータリーソレノイドを使用した。2:様々な大きさの家兎眼に対応させるために、機械的関節を用いて位置決めが出来るようにした。3.記録電極:針電極で最も安定した記録が得られた。4:実験条件正常値の設定のための実験条件。前明順応なし。室内照明下10分後に記録を開始し、暗順応下記録30分明順応下記録30分とし、その間1分間6回の連続測定を行った。5:正常白色家兎(n=10)での測定値の統計処理。(1)L/D比:1.84±0.54(平均値±標準偏差値)1.6±8.8% 38.6±8.8秒6:有色家兎での実験:現在施行中7:網膜色素上皮を障害させる薬剤の影響:現在施行中1.記録条件の検討(1)記録時の時定数:0.003,0.03,0.3,0.6,1.5及び3の時定数で記録を行い0.3秒で最も安定した記録が得られた。(2)眼球運動頻度:10から100回/分の頻度の検討で、90回/分以下で安定した波形が得られた。2.順応条件(明順応光照度)の違いによるEOG各成分の検討(1)暗順応

30分間、明順応20分間で安定した記録が得られた。(2)明順応過渡現象とDC記録ERG c-波とは時間経過が一致した。3.薬物の影響の検討(1)麻酔薬:uretheneでは対照と比べEOG各成分はやや低値を示し、nembutalではやや高値を示したが、その影響は大きなものではなかった。(2)ヨーソ酸ソーダ:実験開始30分前に投与した場合、暗順応下での振幅の低下、明順応下での振幅の増大は見られず、逆に振幅は徐々に低下した。(3)高浸透圧剤:マンニトール静脈内投23分で一過性の振幅の増大を示した後に、振幅は徐々に低下し、約23分後には最低値を示した。振幅低下率はヒトと比べ低値であった。この一過性の振幅増大は、ヨーソ酸ソーダの前投与により消失しなかった。
精子走化性を制御する細胞内情報伝達機構の研究

本研究では、1)ユウレイボヤにおける精子運動活性化・走化性物質の構造の決定とその性質については、卵由来の精子活性化・走化性物質(sperm-activating and-attracting factor : SAAF)の精製と構造決定を行い、分子量596の新規のステロイド物質であることを明らかにした.更にSAAFの化学合成に成功し、きわめて低濃度で精子活性化・走化性を誘起することを明らかにした.2)ユウレイボヤ精子走化性機構について、SAAFはstore-operated calcium channelを介して精子走化性を引き起こすことを明らかにした。さらに、走化性についての数理学的研究を行いホヤとクラゲでは走化性の方式が異なることを明らかにした。3)ユウレイボヤ精子活性化機構についてはSAAFによるCa^<2+>チャネルの活性化とその結果としての細胞内Ca^<2+>の増加がカルモジュリン/カルモジュリン依存性タンパク質リン酸化酵素を活性化し、それがK^<+>チャネルを活性化し、以後のサイクリックAMP(cAMP)依存性の細胞内情報伝達機構によって精子活性化が起ることを明らかにした。4)ニシン精子運動活性化機構については、精子運動調節にはナトリウム/カルシウム逆転転換因子(reversed Na^<+>/Ca^<2+>exchanger)が関与していることを明らかにした.5)サケ科魚類精子運動開始機構については、それに関与するcAMP依存性タンパク質リン酸化酵素のサブユニットの性質について調べ、さらに、分子量15,000の15Kタンパク質の精製を行い、その性質を明らかにした。精子先体反応についてはナメクジウオで世界で始めて先体反応を誘起することに成功した。イガイではGTP-anchor aminopeptidaseが精子先体反応に関与している重要な知見を得た。1.ユウレイボヤCiona属の2種Ciona intestinalis及びCiona savignyi種の卵由来精子活性化・走化性物質(Sperm activating attracting factor : SAAF)の化学構造を質量分析、NMR法により確定し、それが2個の硫酸基を持つ新規ステロイドであることをあきらかとした。さらに、構造を破壊したSAAFは活性を失うことも明らかにした。また、SAAFの化学合成を開始した。3.イオンチャネルの役割については通常のカルシウムチャネル阻害試薬による実験から特殊なイオンチャネルが精子走化性を制御していることを明らかにした。ナメクジウオでは水槽内での産卵に成功し、精子の活性化・走化性についての研究を開始した。本種では精子の活性化に精子由来の物質が関与しているという興味深い知見を得ることができた。この物質は熱安定性の分子量の小さい物質であると思われる。今後は精子走化性について検討を行う。哺乳類については人で、卵胞液から有機溶媒処理、硫安沈殿などの手法で來雑物を取り除き、イオン交換クロマトグラフィーによって精子運動を制御する物質を精製した。その結果卵胞液には精子鞭毛の運動は経を変化させる物質があることが明らかとなった。本物質は精子運動を活性化することは確実であるが、今の所、精子走化性を誘起するか否かについては不明である。1.ユウレイボヤCiona属の2種Ciona intestinalis及びCiona savignyi種の卵由来精子活性化・走化性物質(Sperm activating attracting factor : SAAF)の化学構造を昨年度あきらかとしたが、今年度にはその化学合成に成功し、合成SAAFがnM以下の低濃度で活性を持つことを明らかにした。また、化学合成でSAAFの類似品を作成し、その活性を検定したところ、SAAFの活性には硫酸基が重要な役割を果たしていることが明らかとなった。2.精子走化性を制御するイオンチャネルはstore-operated calcium channel (SOC)であることを明らかにした。

従って、SAAFはvoltage-dependentcalcium channelを介する精子活性化制御と、SOCによる走化性制御の2通りのpathwayにより精子運動を調節している興味有る事実が明らかとなった。3.ナメクジウオでは電子顕微鏡を用いて、カルシウムイオノフォアの存在下で誘起された精子先体反応を初めて観察することに成功した。5.今年度は新たにヒトデ精子の運動開始機構についての研究を開始し、新たに開発された亜鉛に特異的な蛍光色素とキレーターを用いて、イトマキヒトデ精子では亜鉛が精子から取り除かれることによって運動が開始することを明らかにした。又カルシウムイオンの関与に関しても明らかとなった。