hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
脊髄小脳変性症モデルとなるコモンマーモセットの作出および薬物治療の評価

指定難病である遺伝性脊髄小脳失調症(SCA)のマーモセットモデルを作出し薬物治療実験を行った。まず、SCAの主な障害組織である小脳へ原因遺伝子を導入させるため、ウイルスベクターを安定的にインジェクション装置と条件をマーモセットで開発し定めた。次に小脳は運動制御中枢であり、SCAによって障害を受けると小脳性の運動失調が現れる。しかしマーモセットで小脳失調を計測する装置が無かったため、それを検出する2種類の行動実験方法を開発した。最後に行動実験で有意に値が悪くなったマーモセットに対して薬物治療実験を行った。薬物治療実験による改善は認められなかったため、実験系を変更して現在継続中である。脊髄小脳変性症は運動失調を主症状とする進行性の難病であり、現在も根治療法が無い。特に常染色体優性遺伝性である脊髄小脳変性症(SCA)では病態解析及び治療法開発が主にモデルマウスを用いて進められている。しかし、マウスとヒトでは種差が大きく、それがマウスで開発された治療法がヒトへ適用されていない理由の一つとなっていると考えられる。そこで、当研究ではヒトにより種として近いコモンマーモセットを用いてSCAモデル非ヒト霊長類を作出し、マウスで開発した治療法が霊長類にも適用可能なのかを探索することを目的とした。平成26年度ではAAVベクターを用いてマーモセット小脳へのSCA1の疾患遺伝子を導入し、小脳性運動失調を測定するための行動試験を行った。マーモセットにおける小脳性運動失調を測定する機器がこれまで無かったため、新たに作製した。小脳性運動失調が生じると協調運動障害や推尺障害、企図振戦が生じ、物をスムーズに取れなくなることから、モデルマーモセットにケージ外の餌を取らせるテストを遺伝子導入から数ヶ月後にさせたところ、コントロール個体と比べて有意に上手く取れないことが確認でき、SCA1を発症していることが確認できた。これらの成果により、SCAモデルマーモセットの作出に成功し、治療法開発を行う土台を整えることが出来た。本研究は、指定難病である脊髄小脳変性症の霊長類モデルをコモンマーモセットを用いて作出し、治療法を開発することを目的とした研究である。平成26年度では、アデノ随伴ウイルス(AAV)ベクターを用いて脊髄小脳失調症(SCA)1型(SCA1)の原因遺伝子であるCAGリピートが異常伸張したATXN1遺伝子をマーモセットの小脳にインジェクションすることで、運動失調や振戦を呈したSCA1モデルマーモセットを作出した。平成27年度は、1マーモセット小脳へのインジェクション方法の安定化、2行動実験方法の改良、3薬物治療の予備実験を行った。1AAVベクターは小脳半球の左右2箇所にインジェクションを行うが、既存の装置では脳固定が不安定であり、小脳インジェクション後の導入遺伝子発現にばらつきがみられるという問題が生じていた。そこで新たに小脳インジェクション専用の頭部固定器具を開発し、インジェクションの手技や条件を検討した。それにより、安定した小脳インジェクションを行うことが可能となった。2小脳失調、特に全身の協調運動障害を測定するために、新たにマーモセット用タワーを作製した。これにより小脳失調による運動能力の低下を数値化して計測することが可能となった。計画に記載されたタッチパネルテストはマーモセットにタッチパネルを認識させる学習作業が上手く進まず、現在も検討中である。326年度に作出したSCA1モデルマーモセットへバクロフェンの経口投与を行い、その影響を調べるため、行動実験を行った。その結果、行動試験での成績改善は計測できなかった。平成27年度はSCA1モデルマーモセットを作出するための実験手技の安定化や、全身の協調運動を計測するための実験系の開発を行った。さらに、薬物治療を試したが改善はみられなかったが、実験系に多くの検討すべき点が残っているため、今後も継続して治療法開発を検討してゆく。平成26年度は申請書の予定通り、SCA1モデルマーモセットの作出した。まずSCA1をマーモセットで発症させるため、異常型ATXN1遺伝子を発現させるAAVベクター作製した。ATXN1遺伝子はその中にCAGリピート配列を含んでいるが、これが健常人では35回程度以内に収まっているのに対してSCA1患者では40回以上に伸張していることが分かっており、これがSCA1の原因であると考えられている。当研究ではリピートを141回まで伸張させた。これはCAGリピートが長いほど、早期発症、重症化するためで、マーモセットでも早期発症を目指した。小脳の神経細胞特異的に発現させるため、rat Synapsin I(SynI)にminimal CMV配列(minCMV)を結合させたSynI-minCMVプロモーターを用いた。

最終的にSCA1発症用コンストラクトはpAAV-SynI-minCMV-ATXN1[Q141]-WPREとした。また、コントロール用のAAVベクターにはpAAV-SynI-minCMV-GFP-WPREを用いた。このSCA1発症用AAVベクターをマーモセット小脳内へインジェクションし、数ヶ月経つと日常行動に異常が観察された。そこで、小脳性運動失調を測定する行動試験として、ケージの外にある餌を掴ませるワームキャッチテストを行った結果、コントロールとなるGFP発現マーモセットや他のNon-injectedマーモセットと比較して有意に、餌を掴む失敗回数の増加やそれに伴う餌を掴むまでの時間の遅延が確認できた。これによって小脳性運動失調を呈していることが分かったため、SCA1モデルマーモセットを作出できた。27年度が最終年度であるため、記入しない。分子生物学平成27年度は作出したSCA1モデルマーモセットのさらなる解析と薬物治療を行う計画である。昨年度行った小脳性運動失調のための行動実験はワームキャッチテストの1種類だけであったため、さらに全身運動能を測るテストや、正確に目標物に触れることが出来るかのタッチパネルテストを行う。これらの実験系は昨年度に構築済みである。それら複数の行動実験結果を測定した後、化学療法を行い、それらの行動実験結果が回復するかどうかを検討する。また、SCA1モデルマーモセットの作出にSynI-minCMVプロモーターを用いたが、別の実験からこのプロモーターは小脳核の神経細胞と顆粒細胞に良く発現する可能性が高いことが分かった。これらの細胞もSCA1患者の剖検脳の解析から障害を受けることは分かっているが、最も障害されるとされるプルキンエ細胞での発現が弱いかほとんど観察されなかった。そこでマーモセットのプルキンエ細胞でAAVベクターによって導入した遺伝子を発現させることが分かっているMSCVプロモーターに変更したAAVベクターを作製し、SynI-minCMVプロモーターで作出したSCA1モデルマーモセットと症状の違いや治療効果の違いを平行して検討することを計画している。
ヒストン修飾の制御による若年性骨髄単球性白血病に対する新規治療法の開発

若年性骨髄単球性白血病(JMML)の末梢血からCD34陽性細胞を分画し、マウスストローマ細胞であるAGM細胞とGM-CSFまたはSCF+TPOのサイトカイ存在下で共培養することによりCD34陽性細胞が増幅できる系の開発に成功した。さらにヒストンアセチル化酵素阻害剤はJMML幹細胞の増幅能を低下させ、アポトーシスを誘導することがあきらかとなり、治療薬としての有効性が示唆された。ヒストンアセチル化修飾に関するHAT活性とヒストン脱アセチル化(HDAC)活性について血液腫瘍の分野で基礎的データの報告がないためJMMLの解析を始める前の基礎実験として白血病細胞株を用い測定を行った。次にHAT活性の高い細胞株と低い細胞株でヒストンアセチル化酵素阻害剤であるanacrdiac acid(AA)を作用させ細胞の増殖能を検討したしたところ、HAT活性の高い細胞株は細胞増殖に影響を与えなかったが、HAT活性の低い細胞株は細胞増殖が抑制され、アポトーシスが誘導されることを見出した。この結果はHAT活性の低い血液腫瘍に対してヒストンアセチル化酵素阻害剤が有効である可能性を示唆する結果が得られた。次に急性リンパ性白血病(ALL)の初診時の臨床検体を用いてHAT活性を測定したところ様々な値であり、リスク等とは関連はなかった。しかし再発時の臨床検体を用いて測定したところHAT活性はすべて低下しており、このことはHAT活性の低下とALL再発は関連があることが示唆された。以上よりHAT活性を標的としたALLの新たな治療法の一つとなる可能性が示された。現在急性骨髄性白血病についても解析を進めている。JMMLに関しては、CD34陽性細胞をGM-CSFを用いて培養しHAT活性、HDAC活性の測定を行った。HAT活性に関しては上昇する症例と変化しない症例があり、HDAC活性は上昇している症例が多く認められた。AAに対するコロニー形成能の検討を行ったが、様々な反応を認めたため、現在症例数を増やして検討中で、JMMLの症例の中に明らかにAAにより増殖能を抑えられる症例があり、その特徴について現在解析中である。増幅されたCD34陽性細胞はCD38が陰性であり、CD123,CD116,CD117が陽性であり、表面マーカーからは幹細胞様であった。この幹細胞の増幅率はJMMLで認められるPTPN11変異例とRAS変異例では違いが認められなかった。無治療で経過観察されているRAS症例においてはこの幹細胞増幅率が低値であった。JMMLの治療は造血幹細胞移植が選択されるが、RAS遺伝子変異を持つ一部の症例において無治療あるいは6MP内服で経過観察できる症例が存在している。しかし初診時においてどの症例が経過観察できるか現時点では選別は不可能である。今回我々が開発した系を用いてCD34陽性細胞の増幅率を調べることにより選別が可能であることが示唆され、今後症例数を増やして検討を行う。さらにこのCD34陽性細胞が幹細胞であるか証明するためにSCIDマウスに移植し、JMMLの病態が再現できるか確認を行う。またこの系を用いてヒストンアセチル化阻害剤(anacrdiac acid)のJMML様幹細胞に対する作用について検討を行う。さらにクロマチン免疫沈降法を用い、ヒストンアセチル化のかかる遺伝子群を探索し、遺伝子治療または分子標的治療の指標となる遺伝子を検索する。増幅されたCD34陽性細胞はCD38が陰性であり、CD123,CD116, CD117が陽性であり、表面マーカーからは幹細胞様であった。さらにこのCD34陽性細胞が幹細胞であるか証明するためにSCIDマウスに移植し実験を行った。結果は増殖された幹細胞は長期にわたる生着は得られなかった。このことは表面マーカー上では幹細胞であるが、SCIDマウスへの生着能は低下していることが明らかとなった。次にこの幹細胞の増幅率はJMMLで認められるPTPN11変異例とRAS変異例では違いが認められなかった。また無治療で経過観察されているRAS症例においてはこの幹細胞増幅率が低値であった。今回我々が開発した系を用いてCD34陽性細胞の増幅率を調べることにより選別が可能であることが示唆された。またこの系を用いてヒストンアセチル化阻害剤(anacrdiac acid)のJMML様幹細胞に対する作用について検討を行った。

CD34陽性細胞の自己製複能と増幅能はヒストンアセチル化酵素阻害剤により低下することが明らかとなり、JMMLの治療薬としてヒストンアセチル化酵素阻害剤が有望な治療薬となることが示唆された。ヒストンアセチル化の効果を調べる系を研究していたところ、AGM細胞と共培養することにより白血病幹細胞の細胞を増幅することに成功し、その解析をしたために若干遅れはあるが、anacrdiac acidの作用について今後も解析を行う予定であり、全体としてはおおむね順調に進展している。24年度が最終年度であるため、記入しない。ヒストンアセチル化酵素阻害剤であるanacrdiac acidの作用を我々が新規に開発した系を使用して解析を進める。研究を遂行する上での問題点は現時点ではない。
「談合」の企業倫理的研究

「談合」は、主として建設業をはじめ、種々の業界で行われている不法なビジネス慣行である。本研究ではとくに「入札談合」を研究対象とした。これは、官公庁などがそれぞれの法令に規定されている金額をこえる公共工事などの受注業者を決定する際に、原則として一般公開入札をすることである。しかし、入札にさいして談合が組また場合、同業者などが前もって話し合い、あらかじめ受注者を決定し、その業者が指名されるように各入札者が「適当な」価格で入札をする。そして、談合グループの企業は、リーダー企業の判断により、順次、受注できるか、その他の方法により利益の配分を受ける。それにより業界の和がたもたれ、相互扶助の体質が強化される。談合に参加せず、独自に入札する業者はアウトサイダーとして、業界の相互扶助のネットワークから排除される。また、官公庁側も「天下り」先の確保のためなどに、特定の業者を優遇する「官製談合」をなすこともある。このような談合行為は、法律的には独占禁止法違反の不当な取引制限であり、刑法の談合罪(96条、3の(2))にあたる。談合行為の発生の大きな理由のひとつは、企業間競争の回避を選好する日本的企業倫理風土がある。歴史学的には、こうした同業者の相互扶助行為は、江戸時代までは商業取引の当然の慣行であると指摘している。そこには、集団主義があり、和を重視する倫理がある。ただ、今日のようにテクノロジーが急速に発展している時代には、主として価格だけで受注業者を決定することには、限界がある。すなわち、受注業者が高価な素材や最新のテクノロジーを使用していない可能性がつよいのである。そこで、価格のみならず、技術レベルなどを考慮した総合評価方式による受注者決定の方法が導入され始めている。ただその場合、技術進歩などを中立的に判断できるであろう、発注者側の官公庁の発言権が強まり、ここでも「官製談合」の形成の危険がある。本年度は、談合について、各種の倫理および談合の文献の研究をした。企業倫理では、功利主義倫理と帰結主義倫理の共通点と相違点を研究した。そして、行為功利主義倫理の正義概念が今日の談合容認の「業界倫理」を解明する有効な手がかりとなることを認識した。また、今日の談合が江戸時代にまでさかのぼれることを証明するために、江戸時代の企業倫理思想を研究した。当時、「入札」制度があり、建前としては、競争があることになっていたが、同業者仲間がときには、談合をおこなったという文献があった。また、中堅ゼネコンの元幹部とのインタビューによると談合は、必要悪であり、業界の日本的相互扶助のシステムであるということである。このような談合の擁護は、これまではの日本では通用してきたが、結局、税金の無駄遣いにつながるものであり、倫理意識の高くなった今日は国民の支持をえられないであろう。さらに、日本特有の談合の形態として、「官製談合」がある。通常、これは、定年を迎える役人の天下り先を確保する手段として、企業に「恩」(予定価格を知らせる)を与え、企業はその見返りとして、役人をむかい入れることを意味する。しかし、いまや「業界談合」、「官製談合」、また、その国際版ともいうべき「国際カルテル」などの不公正な行為は、国内では公正取引委員会、また国際的には、たとえばEUの関係部門によって厳しく追及されるようになっている。

また、リーニエンシー制度の導入により、わが国も欧米並みに、談合に参加しても、「自首」することにより、課徴金などをまぬかれることが可能になった。日本的企業倫理のシンボルとしての「談合」は、消滅への道を歩み始めたといえよう。本年度も引き続き談合に関する資料を収集・分析した。談合には、官製談合と民間業者間談合がある。前者は官庁が予定価格などの機密情報を受注側の民間企業に漏らし、民間企業側がそれらの情報に基づいて受注企業などを決定するという仕組みである。その際の官公庁の動機は、主として2つある。第1に、機密情報提供という違法行為をあえて犯しても、利用者のために最善の施設やサービスなどを提供したいという動機である。官公庁側は適正価格や技術を決定する際に、業者の情報提供という協力が必要であり、そこから両者の癒着が生じ、談合が成立してしまう。また、単に入札価格だけによる業者選定では、機械的に最低額の入札業者が受注者になることのリスクもある。そこで、発注物やサービスなどの品質を保証するため、また、業界の保護育成のため、あらかじめ行政指導的に談合がなされるのである。第2に、官公庁が組織として、「天下り」先を確保するために、業者に発注情報をあたえる。(なお、ここでは公務員の収賄罪にあたるような、自己利益のための情報リークは官製談合とはみなさない。)次に、受注側の企業グループの動機は、ある公共事業の受注から得られる利益を共有することである。同業者が一種の価格カルテルを結成して、各社が入札情報を共有し、その結果あらかじめ落札業者が決定される。そして、最低価格入札業者は、「業界の権力者」により決定されるのである。そこには、企業倫理からの逸脱、独占禁止法の違反がある。ただ、最近では、リーニエンシー制度が導入され、談合を内部告発した中心業者には、課徴金などが免除されたりする救済措置がとられるようになった。以上のことを詳細に研究をした。なお、特に関心を持ったのは、「業界の権力者」の生成過程である。今後はそのような業界人の倫理観を追求したい。
舞踊創作学習での複合的な感性情報の活用〜インクルーシブな舞踊教育の充実を目指して

舞踊創作の学習において,さまざまに差異のある多様な人々が,即興的に表現を展開するようなインクルーシブな学習場面では,個々の表現特性を包摂しつつ共同表現によるつながり感が生まれる支援が重要であるという認識から,イメージと運動の双方を含んだ抽象的な3CGを用いた学習支援を検討した.200名を対象とする運動・感情評定調査の結果より,本研究で制作した3種類のCGのイメージ特性・運動特性は,ほどよい広がり保ちつつ特定の領域に収束傾向をみせることが確認され,約300名の幼児,児童・生徒を対象に教育現場での実践を試みた結果,表現創出支援として有効であることが実証された.舞踊創作の学習において,さまざまに差異のある多様な人々が,即興的に表現を展開するようなインクルーシブな学習場面では,個々の表現特性を包摂しつつ共同表現によるつながり感が生まれる支援が重要であるという認識から,イメージと運動の双方を含んだ抽象的な3CGを用いた学習支援を検討した.200名を対象とする運動・感情評定調査の結果より,本研究で制作した3種類のCGのイメージ特性・運動特性は,ほどよい広がり保ちつつ特定の領域に収束傾向をみせることが確認され,約300名の幼児,児童・生徒を対象に教育現場での実践を試みた結果,表現創出支援として有効であることが実証された.本年度は、舞踊の創作課題として、学習者が舞踊の本質であるイメージや動きを同時に感受できる複合的な感性情報を検討し、それを抽象的な3DCGアニメーションとして舞踊教育に活用するための以下の3つの基礎的な研究を行った。こうした複合的な感性情報を創作課題とする実践は、日本の舞踊教育においてはこれまで全く行われていないことから、本研究は極めて独創性が高い研究であるといえる。(1)舞踊の本質であるイメージと動きを複合的に盛り込んだ感性情報を、抽象的な3DCGアニメーションとして提示するために、どのような要素を映像化するのかについて検討し、3種類の映像を制作した。(2)制作した映像から、学習者はどのようなイメージや動きを想起するのかを検討するために、大学生200名を対象に運動・感情評定調査を実施した。結果として、3種類の映像は固有の運動やイメージの質をもつものとして鑑賞されることが明らかとなった。(3)妥当性が検証された創作課題を用いて、インクルーシブな舞踊教育場面を想定した統制的な創作実験を実施し成果や課題を検討した。結果として、3種類の映像は、新しい舞踊創作課題として、教育場面への活用が充分に期待されるものと判断された。本年度は,前年度に制作し,運動・感情評定調査を行った3種類の抽象的な3DCGアニメーションを使って,学校教育での身体表現・舞踊の学習や,地域社会でのインクルーシブな舞踊教育での舞踊創作の実践とその結果の検討を試みた.対象は,5歳児24名,4歳児20名,小学1年生36名,3年生36名,5年生36名,中学1年生40名,高校1年生40名,大学生10名,インクルーシブ・ダンス(幼児大人20名,中・高体育教員27名の計289名であった.(1)舞踊創作学習における3DCGの活用について本研究で制作した3種類のCGのイメージ特性・運動特性は,ほどよい広がり保ちつつ特定の領域に収束傾向をみせ,このような抽象的な感性情報が,質の異なる表現創出支援として有効であることが実証された.(2)インクルーシブな舞踊教育での活用について本研究での実践の試みに協力してくれた,性や年齢,障害の有無等のさまざまな差異のある多様な活動者においては,各々が3種類のCGに興味・関心を示す様子が確認された.小学校低学年の子どもであっても,抽象的な映像に戸惑いをみせるような様子は特にはなかった.今回の実践活動では,約40分間の流れとして行ってみたが,CGを見て表現を試行錯誤し,相互に発表しあうまでのプロセスは円滑に進めることができたまた,例えば大人と子ども,車いすにのる人と車いすではない人というように,発達段階や障害の有無が異なる人々が共同で表現を行う際にも,各自がCGから受け取った思い思いのイメージを自分なりの動きで表現する様子や,言葉を交えることなくCGを介してイメージや動きの質感を共有し,相互につながり合いながら,共同での身体表現が展開する様子が確認された.
Calabi-Yau多様体のMirror Symmetryに関する研究

Calabi-Yau多様体の2次元の対応物はK3曲面であるので、K3曲面にたいするミラーシンメトリーをまず調べることにする。さて、2次元正規特異点のうち、変形の実質的次元(modality)が小さいものはArnol'dによって分類されている。その中で、modalityが1であるものは3種の類に区分されるが、その一つが例外型特異点と呼ばれる14個の特異点である。Arnol'dはこれらに「奇妙な双対性(strange duality)」が成立していることを観察した。すなわち、14個の特異点の様々な不変量を並べると、それぞれの特異点に対し、不変量が入れ代わる特定の相手(自己双対を含む)がある。その根拠を問うたのだが、Pinkhamによれば、これらの特異点を変形してあるスムージングをとると、K3曲面で、重み付き射影空間の重み付き超曲面として実現されるものにコンパクト化でき、その実2次元ホモロジーラティスにペアをなす特異点のミルナーファイバーが埋め込まれている。これは新たな観察ではあるが、奇妙な双対性の理由を解明したことにはなっていないことに注意する。さて、特異点のヤコビ環の構造から、このK3曲面に対するミラーシンメトリーが奇妙な双対性に対応すると思われるふしがある。一方、ミラーシンメトリーの一つの現象としてRoan-Batyrevによるトーリック幾何学における双対とみなせると予測されているものがある。この2つを組み合わせて、双対錐を用いて計算をした結果、幾つかについて奇妙な双対性を確認した。
メカニカルアロイング法による新規スキルミオン物質の創製

磁気スキルミオンはナノスケールの渦状磁気構造であり、これを1ビットとした次世代磁気記録デバイスの可能性が示唆されている。スキルミオンは、反転対称性を破った結晶物質や薄膜系で続々見出されており、さらに多くの物質系でスキルミオンが形成する可能性が高まっている。また、デバイスを想定したナノスケール空間におけるスキルミオンの性質の解明が求められている。そこで本研究は、より幅広い物質選択を可能にし、かつ簡便にナノ空間を形成できる手法として、メカニカルアロイング法をスキルミオン物質探索に応用した。本研究の結果、従来高圧合成を必要とした種々のB20型化合物のボールミルによる合成法を確立した。出発原料(純金属粉末あるいはアーク溶解合金)およびボールミル条件(回転数、ミリング時間、原料対粉砕ボール重量比)による生成物の変化を系統的に調べ、FeGeをはじめ種々のB20型化合物が得られる最適条件を得た。また、得られたB20型化合物粉末を焼結することにより、バルク化が可能であることを確認した。得られたB20型化合物は、高圧合成により作製したB20型化合物の磁性を再現した。透過型電子顕微鏡観察から、ボールミル直後のB20型化合物粉末の結晶粒径はおよそ20nmであり、熱処理によって数100nmに亘って粗大化することを確認した。典型的なB20型化合物FeGeのスキルミオンサイズがおよそ70nmであることから、スキルミオンサイズと比較して大小様々な結晶粒を制御できることがわかった。当初研究計画通り、メカニカルアロイング法によりB20型化合物の合成法を確立した。既に高圧合成によって得られているFeGeやMnGe等の典型的なB20型化合物の合成だけでなく、いくつかの3元系B20型化合物の合成に成功していることから、概ね順調に進展していると言える。さらに、熱処理条件によって結晶粒径を制御できることを確認しており、種々のサイズをもつ結晶粒におけるスキルミオン形成を調べる見通しが立っている。スキルミオン観察のための薄片試料の作製に着手している段階である。H31年度は、H30年度に得られた結晶粒径の異なる種々のB20型化合物のナノ結晶組織ならびにその中での磁気スキルミオンの状態を走査透過型電子顕微鏡により観察する。これにより、結晶粒サイズが小さくなるとスキルミオンの構造、安定性や挙動がどのように変化するのか、スキルミオン形成が見られなくなる臨界結晶粒径が存在するのかを実験的に明らかにする。並行して、H30年度から引き続き種々の元素置換により新規な3元系B20型合金をボールミルにより探索する。
フィンスラー多様体の凸性と測地線の大域的挙動

凸性は幾何学のみならず,解析学,応用数学等,数学の広範な分野に亘る基本概念の一つである.本研究では前研究「フィンスラー多様体の凸性」No.22540106に引き続き距離関数の非対称性から引き起こされる様々な現象を調べ,リーマン幾何学とフィンスラー幾何学の相違点を明らかにする研究を推進する.既に調べた凸関数を許容する完備フィンスラー多様体の位相に関する研究では全ての位相的特徴を解明出来なかった.その原因は直径関数の単調増大性がリーマン幾何の場合の様には証明出来ず,距離関数の非対称性から生じる計量の複雑な性質に起因する.凸関数を更に制限してアフィン関数についても同じ問題を研究するとき,再び新たな問題が生じた.リーマン多様体の切断跡と共役跡に関するBerger-Omoriの定理は曲率条件(Berger)及び計量の解析的条件(Omori)の元に証明された.我々は完備フィンスラー多様体上の切断跡の最小点における測地線の挙動に関する新たな事実を発見し,Berger-Omoriの定理のフィンスラー版を証明し,その応用としてBlaschkeフィンスラー多様体の構造を調べる事に成功した.この成果は距離関数の臨界点における指数定理へ発展させた.古典的Rauch予想は「コンパクト単連結リーマン多様体上の任意の点いおいて切断跡と共役跡はその点における接空間内で一点を共有する」と主張した.Klingenbergの基本定理は切断跡と共役跡に関する重要な性質を明らかにした.この定理はRauch予想に深く関わる.我々は非コンパクトフィンスラー多様体ではRauch予想が成立しない事を証明した.分担者及び共同研究者の印南信宏・新潟大学理学部教授達との共同研究を推進した結果,幾つかの新しい知見を得た.リーマン幾何学及びフィンスラー幾何学で重要な概念である単射半径を実現する切断跡の最小点における測地線の挙動を調べた.切断跡の最小点を実現する測地線に関するKlingenbergの基本定理のフィンスラー多様体版を証明し,この結果とBerger-Omoriの定理のフィンスラー版をBlaschkeフィンスラー多様体の構造の研究の適用して新しい結果を得た.特に最小直径を持つBerwaldフィンスラー多様体はBlaschkeフィンスラー多様体よりもリーマン多様体に近い性質が有るので,より詳しい研究が進展出来ると考える.「コンパクト単連結リーマン多様体の一点での共役跡と切断跡はその点における接空間内で共有点を持つ」というRauchの古典的予想はA.Weinsteinによって反例が示されている.フィンスラー多様体では新しい現象が現れる事を示した.凸性の研究は測地線の挙動と深い関わりがあって,凸性から派生した様々な関数が考えられる.凸関数を許容する完備フィンスラー多様体の位相構造は凸関数の等位集合が全てコンパクトであるという仮定の下ではサバウ・塩浜によって証明されている.しかし,一般的な凸関数を許容する完備フィンスラー多様体の位相に対する結果は未だ不明である.特に,狭義凸関数を許容する完備フィンスラー多様体の位相についても我々の研究は進展している.更に条件を強めて,アフィン関数を許容する完備フィンスラー多様体がユークリッド空間と直線を許容しないフィンスラー多様体の直積に分解されるか?という問題を更に追求して行く.リーマン幾何学の諸定理との関連を凸性を許容する関数の存在を手がかりにして,追求して行く.更にフィンスラー計量に対する条件を設定してBerwaldフィンスラー多様体やRanders計量を許容するフィンスラー多様体上の測地線の大域的挙動を更に詳しく追求したい.凸性は幾何学のみならず,解析学,応用数学等,数学の広範な分野に亘る基本概念の一つである.本研究では前研究「フィンスラー多様体の凸性」No.22540106に引き続き距離関数の非対称性から引き起こされる様々な現象を調べ,リーマン幾何学とフィンスラー幾何学の相違点を明らかにする研究を推進する.既に調べた凸関数を許容する完備フィンスラー多様体の位相に関する研究では全ての位相的特徴を解明出来なかった.その原因は直径関数の単調増大性がリーマン幾何の場合の様には証明出来ず,距離関数の非対称性から生じる計量の複雑な性質に起因する.凸関数を更に制限してアフィン関数についても同じ問題を研究するとき,再び新たな問題が生じた.リーマン多様体の切断跡と共役跡に関するBerger-Omoriの定理は曲率条件(Berger)及び計量の解析的条件(Omori)の元に証明された.我々は完備フィンスラー多様体上の切断跡の最小点における測地線の挙動に関する新たな事実を発見し,Berger-Omoriの定理のフィンスラー版を証明し,その応用としてBlaschkeフィンスラー多様体の構造を調べる事に成功した.この成果は距離関数の臨界点における指数定理へ発展させた.古典的Rauch予想は「コンパクト単連結リーマン多様体上の任意の点いおいて切断跡と共役跡はその点における接空間内で一点を共有する」と主張した.Klingenbergの基本定理は切断跡と共役跡に関する重要な性質を明らかにした.この定理はRauch予想に深く関わる.我々は非コンパクトフィンスラー多様体ではRauch予想が成立しない事を証明した.分担者及び共同研究者の印南信宏・新潟大学理学部教授達との共同研究を推進した結果,幾つかの新しい知見を得た.リーマン幾何学及びフィンスラー幾何学で重要な概念である単射半径を実現する切断跡の最小点における測地線の挙動を調べた.

切断跡の最小点を実現する測地線に関するKlingenbergの基本定理のフィンスラー多様体版を証明し,この結果とBerger-Omoriの定理のフィンスラー版をBlaschkeフィンスラー多様体の構造の研究の適用して新しい結果を得た.特に最小直径を持つBerwaldフィンスラー多様体はBlaschkeフィンスラー多様体よりもリーマン多様体に近い性質が有るので,より詳しい研究が進展出来ると考える.「コンパクト単連結リーマン多様体の一点での共役跡と切断跡はその点における接空間内で共有点を持つ」というRauchの古典的予想はA.Weinsteinによって反例が示されている.フィンスラー多様体では新しい現象が現れる事を示した.凸性の研究は測地線の挙動と深い関わりがあって,凸性から派生した様々な関数が考えられる.凸関数を許容する完備フィンスラー多様体の位相構造は凸関数の等位集合が全てコンパクトであるという仮定の下ではサバウ・塩浜によって証明されている.しかし,一般的な凸関数を許容する完備フィンスラー多様体の位相に対する結果は未だ不明である.特に,狭義凸関数を許容する完備フィンスラー多様体の位相についても我々の研究は進展している.更に条件を強めて,アフィン関数を許容する完備フィンスラー多様体がユークリッド空間と直線を許容しないフィンスラー多様体の直積に分解されるか?という問題を更に追求して行く.リーマン幾何学の諸定理との関連を凸性を許容する関数の存在を手がかりにして,追求して行く.更にフィンスラー計量に対する条件を設定してBerwaldフィンスラー多様体やRanders計量を許容するフィンスラー多様体上の測地線の大域的挙動を更に詳しく追求したい.
歯根膜における破骨細胞形成抑制因子OPG/OCIFの発現および調節機構の解析

(1)歯周病の主要病原因子と考えられているグラム陰性細菌の構成成分であるlipopolysaccharide (LPS)の歯根膜におけるRANKLおよびOPG発現に対する影響を検討した。方法は、既に確立しているヒト歯根膜由来細胞(HPLF)培養系にLPSや、炎症性サイトカイン(IL-1β、TNF-α)を添加し、OPGおよびRANKL mRNAの発現の変化を半定量的RT-PCR法にて解析した。その結果、LPSにて48時間刺激を加えたHPLFにおいてOPG、RANKLが増加しており、またLPSにて12時間刺激を加えたHPLFにおいてIL-1β、TNF-αが増加していた。一方で、IL-1β、TNF-αにて刺激すると12時間後にOPG、RANKLの発現が誘導された。さらに、LPS刺激を加えたHPLF培養系にIL-1β、TNF-αの中和抗体を添加してその影響を検討した。その結果、OPGおよびRANKLの発現誘導が阻害されたことから、LPSによるOPG、RANKLの発現誘導はIL-1βやTNF-αの発現誘導を介していることが明らかになった。次に、LPSによって発現誘導されたOPG、RANKLのいずれが破骨細胞の形成に作用しているかを検討した。マウス骨髄細培養系にLPSによって48時間刺激したHPLFの培養上清を添加した系およびLPS存在下にてマウス脾臓細胞とHPLFを共培養した系を用いてその影響を調べたところ、ともに破骨細胞様細胞の形成は完全に阻害された。以上の結果より、LPS刺激によって発現誘導されたOPGが同じく発現誘導されたRANKLよりも効果的に破骨細胞の分化形成に作用していることが明らかになった。これらのことより、LPS刺激を受けた歯根膜細胞は破骨細胞形成に対して、発現増加したOPGがRANKLよりも優位に作用して負のフィードバック調節を担っていることが示唆された。以上の実験結果は、現在、Journal of Bone and Mineral Researchに投稿中である。(2)根尖病変は根尖周囲の歯槽骨が吸収し歯根膜由来の肉芽種や嚢胞が形成される病変でマラッセの上皮遺残由来と考えられている上皮組織の増殖がしばしば認められる。根尖病変組織中に増殖した上皮細胞の歯根嚢胞形成への関与について検討する目的で、アポトーシスに着目し、ヒト抜去歯牙根尖より得られた根尖病変組織2例(歯根肉芽腫および歯根嚢胞)を用いて分析を行った。分析には根尖病変組織切片を作製し断片化DNAの検出をTUNEL法にて、またアポトーシス誘導に関与していることが知られているカテプシンDの発現検索を免疫組織化学的手法を用いて行った。その結果、歯根肉芽腫および歯根嚢胞ともに、病変組織の肉芽組織と比較して上皮組織内にTUNEL陽性細胞が多数認められた。特に歯根嚢胞内の上皮組織においては嚢胞腔に面した部位に偏在して発現している所見が得られた。さらにTUNEL陽性細胞のほとんどがカテプシンD陽性であった。以上の結果より、根尖病変組織の増殖上皮組織中にはアポトーシス細胞が出現し、嚢胞腔の形成、拡大に関与していることが示唆された。以上の実験結果は、日本歯科保存学雑誌に掲載されている。

根尖病変組織中に増殖した上皮細胞の歯根嚢胞形成への関与について検討する目的で、アポトーシスに着目し、ヒト抜去歯牙根尖より得られた根尖病変組織2例(歯根肉芽腫および歯根嚢胞)を用いて分析を行った。分析には根尖病変組織切片を作製し断片化DNAの検出をTUNEL法にて、またアポトーシス誘導に関与していることが知られているカテプシンDの発現検索を免疫組織化学的手法を用いて行った。その結果、歯根肉芽腫および歯根嚢胞ともに、病変組織の肉芽組織と比較して上皮組織内にTUNEL陽性細胞が多数認められた。特に歯根嚢胞内の上皮組織においては嚢胞腔に面した部位に偏在して発現している所見が得られた。さらにTUNEL陽性細胞のほとんどがカテプシンD陽性であった。以上の結果より、根尖病変組織の増殖上皮組織中にはアポトーシス細胞が出現し、嚢胞腔の形成、拡大に関与していることが示唆された。以上の実験結果は、日本歯科保存学雑誌に掲載されている。
感情情報処理による新しいコミュニケーションシステムの基礎研究

本研究では、感性情報処理の基礎である画像メディア、特に、人物顔画像からの感情(情緒)情報の自動抽出における基礎的な検討を行った。本研究における具体的な研究項目は、1.人間の色知覚の3属性で構成されているマンセル色空間上で、人物顔画像の特徴部分(口、眉、目等)を自動的に抽出することに適した領域分割法の開発。2.特徴部分の形状や方向の変化を表情の物理的な基本動作であるAU(Action Unit)により記述し、AUと情緒との対応関係を統計的分析手法(主成分分析、重回帰分析等)を用いて解析する。を予定していたが、当該年度内に得られた結果は研究項目1.についてのみであるので、以下にこの結果の概要について述べる。カラー画像情報をいくつかの特徴ある領域に分割し、かつ、種々の処理を行うためには人間が感覚的に取り扱いやすい色空間に画像情報を変換することが望ましく、現在存在する色空間を考慮した結果、色知覚が均等である修正マンセル色空間(色相、明度、彩度:HVC)に変換して処理を行うこととした。画像情報をHVC色空間に変換してみると、それぞれの物体領域は1つのクラスタ(かたまり)を生成していることがわかった。そこで、この色空間でクラスタリング(空間分割)を行い、この結果を2次元画像領域に写像することにより初期の領域分割が行えた。また、得られた分割結果は顔の特徴部分(口、眉、目等)をより細かく分割しているので、これを統合する処理が必要となった。分割された領域の隣接境界間の色差を算出し、閾値処理により領域の統合を行い、特徴部分の抽出が可能となった。しかし、この方法は空間クラスタリングの初期代表色ベクトルの数と位置により、分割結果が大きく相違することがわかった。特徴領域の抽出を完全自動化するには、この初期値の影響を解析する必要があるため、この解析を行っている。現在、代表色ベクトルの位置については、空間クラスタリング法に多次元空間の最適な多点探索技術である遺伝的アルゴリズムを導入することにより、その依存性を除去できることが明らかとなってきた。
ファノ多様体の研究

細野氏とReye合同型Calabi-Yau 3-foldの射影幾何的性質,ミラー対称性,導来圏を研究した.細野氏とは,Reye合同型Enriques曲面とArtin-Mumford double solidの導来圏の関係も確立した.Zucconi氏と,次数5のdel Pezzo型Fano多様体上の有理曲線族とスピン曲線のモジュライ空間の関係を与える理論を構成し,それに基き,「種数4のスピン曲線」,および,「種数2以上の超楕円的代数曲線とその上の1点,それから,その上のtheta characteristicで大域切断を持たないもの,という3つ組」のモジュライ空間が有理的であるという成果を得た.本年度は,3次元射影空間の2次対称積Xと,9次元射影空間の,4次対称超曲面で分岐する2重被覆Yのホモロジー的射影双対性(以下,HPD性)について研究した.これは,細野忍氏(東大数理)との共同研究である.HPD性とは,Kuznetsov氏によって導入された,二つの多様体間の双対性で,特に,二つの多様体が互いにHPDであれば,それらの直交線形切断の導来圏間の関係が一挙に明らかになる.一般に二つの多様体が互いにHPDであるかの判定は予想がついても困難であることが多い.しかし,HPD性を予言するそれらの直交線形切断の導来圏間の関係を確かめることは,しばしば可能であり,また,それをHPD性に代えることができると言ってもよい.当該研究は,細野氏との前共同研究である,4次元射影空間の2次対称積の場合の研究,特にその線形切断として得られるCalabi-Yau 3-foldの導来圏の研究の延長上にある.前研究との類似,および,当該研究の対象が古典的によく研究されてきた興味深いものであったことが研究動機である.本年度は,上記のXとYの様々な直交線形切断について,HPD性から予言されるそれらのほぼすべての導来圏間の関係を確かめた.特に,二組の直交線形切断,Reye合同型Enriques曲面とArtin-Mumfordの二重立体,および,Reye合同型Enriques-Fano 3-foldと2次del Pezzo曲面,の導来圏について,後者については,HPD性から予言される導来圏の関係を確かめ,前者については,Enriques曲面の導来圏から二重立体の特異点解消の導来圏への充満忠実な関手を構成した.前者については引き続き研究する.方法としては,XとYの射影幾何的および双有理幾何的性質を詳しく調べることで,直交線形切断の導来圏の関係を与える関手のもととなる幾何学的対象を見つけ出すことである.今年度は細野忍氏(東大数理)と共同で研究をして三篇の論文を執筆した.いずれもReye合同型Calabi-Yau 3様体Xに関する研究である.第一論文では,Xのミラー族のオービフォルド構成を与えた.それは,行列式型5次超曲面の特別な族を注意深く選び,そのクレパント特異点解消を構成することで実現された.副産物として,Xの不分岐二重被覆であるP4×P4の完全交叉のミラー族の構成も得られ,また,そのモノドロミーを決定した.第三論文では,Xと別のCalabi-Yau3様体Yの導来圏が同値であることを示した.Yは,射影幾何およびミラー対称性の観点から,自然にXと対になっており,P4において,線形型式を成分とする5次対称行列の行列式で定義される5次超曲面の二重被覆として得られる.XとYの導来圏の同値は,Xでパラメーター付られる,Y上の種数3,次数5の曲線族のイデアル層によって与えられる.この曲線族は,以前の細野氏との共同研究によって得られたYのBPS数によって,その存在が予言されていた.第二論文では,XとYを線形切断として含む,SL5-球面的多様体X0, Y0の性質をホモロジー的射影双対性の観点から調べた.特に,X0, Y0の導来圏にLefschetz組を構成した.これは,第三論文でXとYの導来圏の同値を示す際にも鍵となる結果である.また,Y0の双有理幾何を,Grassmann多様体G(3,5)上の二次曲線のパラメーター空間と結びつけることで詳細に調べ,Y0を出力するSarkisovリンクを構成した.26年度は細野忍氏と共同で研究した.Vを4次元ベクトル空間とし,V*でその双対を表す.Vの射影化P(V)の2次対称積S2 P(V)をP(S2 V)に埋め込んだとき,そのホモロジー的射影双対はP(S2 V*)の二重被覆Y_0であって,分岐が4次対称行列の行列式で定義される4次超曲面であるものと予想されている.

本年度は、その予想に関して,S2 P(V)とY_0の互いに直交する線形切断の導来圏の関係について研究した.S2 P(V)の余次元4の線形切断は,Reye合同型のEnriques曲面Xとして知られ,それに直交するY_0の線形切断YはArtin-Mumford double solidとして知られている.25年度,Xの導来圏からYの特異点解消Y'の導来圏へのFourier-Mukai関手の核を構成し,それが充満忠実であることを示した.26年度は,その研究を推し進め,Xの導来圏を半直交成分に持つY'の導来圏の半直交分解を構成した.この結果は,Ingalls-Kuznetsovによる先行結果の理想的な拡張である.本年度は,高々1/2(1,1,1)-特異点しか持たないprime Q-Fano 3-foldの分類を手掛けた.およそ16年前に,種数2以上の場合の可能性の分類とそれらのほとんどの例の構成を行ったが,本年度手掛けたのは残っている場合,すなわち,種数1以下の場合である.可能性の分類は済んだ.この部分は,森重文氏の端射線の理論に基づく数値的計算で決着が付く.種数2以上の場合よりも扱いが少々難しかったがリーマンロッホの定理で切り抜けることができた.例の構成については,射影幾何的考察が深く入り込んでくる.この部分は,種数2の場合よりずっと難しいことが分かり,まだ完成していない.それでも多くの興味深い例を構成をした.例えば,3次元射影空間の二重被覆で4次曲面で分岐するものと双有理同値なものがいくつか構成できた.出てくる4次曲面が9つの通常2重点を持つものが大勢を占めており,それらが非有理的であるかどうかという興味深い問題が浮上した.また,2重反標準因子として,幾何種数の小さい一般型曲面が得られるものが多くあり,そのような曲面の良い例も与えてくれる.次年度も引き続き研究を行っていく.Q-Fano 3-foldの分類を目標に掲げて研究を続けている.今年度分類を考えたQ-Fano 3-foldは特別なものであるが,一般のQ-Fano 3-foldの良いモデルとしての役割も担うのではないかというビジョンも見えてきた.具体的に言えば,一般のQ-Fano 3-foldは特異点の指数が大きいため分類に困難が生じるが,今年度,分類を考えたQ-Fano 3-foldの特異点の指数は2であり,その点が扱いやすい.そこでこの場合に一般の場合の分類を帰着できれば,Q-Fano 3-foldの全体像が見えてくることが期待できるということである.実際,このようなビジョンは,種数が2以上の場合にはかつてある程度成功した.Q-Fano 3-foldの全体像(特に種数が1以下のもの)は,その数が非常に多いため,未だ見えていないが,今年度のように,一部のQ-Fano 3-foldの分類を積み重ねていくことで見えてくると思う.そういう意味で,本年度は分類に向け順調に研究ができた.本年度はUdine大学のFrancesco Zucconi氏と共同で研究をして次の結果を得た.種数2以上の超楕円的代数曲線とその上の1点,それから,その上のtheta characteristicで大域切断を持たないもの,という3つ組のモジュライ空間は有理多様体である.その手法は,ある種の3次元概del Pezzo多様体上の曲線族の代数群による商が上記の三つ組のモジュライ空間と双有理的同値であることを示し,前者の有理性を示すというものである.論文は現在投稿中である.また,当該研究費の援助にて,イタリアにZucconi氏を訪問し一か月滞在して研究連絡を行った.上記研究を発展させ,種数2以上の超楕円的代数曲線とその上のtheta characteristicで大域切断を持たないもの,という2つ組のモジュライ空間は有理多様体であることを示すためのアイデアを得た.それは,上記研究で用いた慨del Pezzo 3-foldを,quadric 3-foldとその上の様々な有理曲線の対に置き換えるというものである.さらに,種数9のFano 4-foldを代数曲線とその上のtheta characteristicの対のモジュライ空間の幾何学に応用する着想も得た.さらに,単独の研究成果としては,いくつかの特異点指数2のQ-Fano 3-foldについて,それを重完全交叉として含み,代数群の半等質的作用を持つQ-Fano多様体の構成にも成功した.細野氏とReye合同型
N－アルコキシエナミン類の窒素－酸素結合の開裂を利用したヘテロ原子導入反応の開発

窒素ー酸素結合のような連続するヘテロ原子を有する官能基はきわめて興味深い反応性を有しており、ヘテロ原子同士の結合の開裂などが進行する。この窒素ー酸素結合を有する基質としてNーアルコキシエナミン類の窒素酸素結合の開裂を利用した新規反応の開発を行った。まず、Nーベンジルオキシエナミドを基質に50度下、トリアリールアルミニウム試薬を反応させると窒素ー酸素結合の開裂とともに分子内で水素原子が移動するレトロエン型の反応が進行しNーアシルイミンが系中で生成したのち、アルミニウム試薬が付加する連続反応が進行することを見出した。本反応は一般にエナミンフォームへ容易に互変異性化してしまうα位に水素を有するアシルイミンに求核種を導入する興味深い反応である。次に、酸素原子上の置換基としてアシル基を有するNーベンゾイルオキシエナミドを基質に反応を検討した。本基質ではレトロエン反応の際に移動する水素原子を有しないため、レトロエン反応が進行せず、3,3ーシグマトロピー転位反応が進行しエナミンのβ位に酸素原子を導入できると考えた。そこでまず、基質をテトラヒドロフラン溶媒中、還流条件で反応を行ったところ3,3ーシグマトロピー転位反応が進行した2ーベンジルオキシシクロヘキサノンが収率87%で得られた。さらに、トリフェニルアルミニウム存在下反応を行うと3,3ーシグマトロピー転位反応に続きフェニル基の導入された化合物が61%収率で得られることも明らかになった。今後さらなる収率の向上を目指し条件を検討したい。
超臨界二酸化炭素を用いる非加熱殺菌・酵素失活技術の開発

Saccaromyces cerevisiae及びAspergilus niger胞子の死滅挙動を速度論的に解析した。Saccharomyces cerevisiae:処理圧力(4,6,8,10MPa)及び処理温度(30,34,36,38°C)の種々の組合せ下でミクロバブル超臨界CO_2処理を行った。D値(ある条件下で生残菌数を1/10に減らすのに必要な処理時間(min))は、8MPa-38°Cの条件下で0.14min、10MPa-36°Cの条件下で0.15minであった。さらに、log D値は処理温度のみならず溶存CO_2濃度に対して直線関係にあることが明らかとなった。溶存CO_2濃度一定下で耐熱性係数(D値を1/10に短縮するのに必要な処理温度の上昇分)は、9.5°Cであった。一方、CO_2抵抗係数は7.2γ(γ,Kuenenのガス吸収係数;単位体積の溶液に溶解している気体の標準状態における体積)であった。Aspergillusniger胞子:処理圧力(5,8,10,15,19MPa)、処理温度(44,46,48,50,52°C)、処理時間(0.25min2.1min)及び溶存CO_2濃度(2.624.2γ)の種々の組合せ下で行われた。25γでの耐熱性係数は4.7°C、52°CでのCO_2抵抗係数は6.4γであった。以上の結果、ミクロバブル超臨界CO_2による殺菌挙動が一次反応に従うこと、処理温度と溶存CO_2濃度が殺菌に関して等価であることが明らかとなった。したがって、任意の温度、溶存CO_2濃度におけるD値を予測することが可能となった。本成果は、ミクロバブル超臨界CO_2処理が各種果汁など酸性飲料の非加熱殺菌処理を実現する技術であることを示す。ミクロバブル超臨界CO_2法により酵素失活挙動が速度論的に解析された。35°C、30MPaの条件下におけるα-アミラーゼのD値5.0±1.2minは、70°Cの加熱処理におけるD値227±15.9minよりも短かった。50°C、30MPaの処理における酸性プロテアーゼのD値(15.4±4.1min)は、50°Cの熱処理における値(233±15.2min)に比べて有意に減少した。以上の結果、ミクロバブル超臨界CO_2を用いる連続処理は液状食品中の酵素の失活化に極めて効果的であることが明示された。ミクロバブル

超臨界二酸化炭素法により処理されたミオグロビンの構造変化をCDスペクトルの測定によりオボアルブミン、牛血清アルブミン、β-ラクトアルブミンの構造変化と比較検討した。その結果、35°C、30MPa、30minのミクロバブル処理により不可逆的unfoldingが認められた。unfoldingの程度はたんぱく質分子中のジスルフィド結合の数に依存した。ミオグロビンのα-へリックス含量は超臨界二酸化炭素の密度の増加に伴い減少した。加熱、pH低下、変性剤の添加によるミオグロビンのunfoldingはいずれも可逆的であった。ミオグロビンの不可逆的unfoldingは大気圧下で炭酸ガスをバブリングすることによっても観察されたが、この場合はある程度の過熱が必要であった。ミクロバブル超臨界二酸化炭素処理によるMcllvaine緩衝液中の酸性プロテアーゼ、アルカリプロテアーゼ、パパイン、グルコアミラーゼの失活化に及ぼすpHの影響を、pH3からpH6の間で調査した。ミクロバブル超臨界二酸化炭素処理により、pH4以下の緩衝液中の各酵素はいずれも顕著に失活した。しかしながら、pH4以下においても気体状態あるいは液体の二酸化炭素処理によってはほとんど失活しなかった。pH3では25°Cにおいても酵素を完全に失活化させることができた。このときの残存活性は、65°C75°Cの熱処理法よりも小さかった。酸性プロテアーゼの失活化は共存するエタノール濃度の増大とともに促進した。S.cerevisiaeをモデル菌株として、超臨界二酸化炭素殺菌の速度論的解析を行った。その結果、本殺菌挙動が1次反応速度式に従うこと、生菌数を90%減少させるのに必要な時間並びに90%死滅時間を1/10に短縮するのに必要な処理温度の上昇分及び溶存CO2濃度の増加分を明らかにした。この結果、本殺菌法の速度論的取り扱いを可能とした。連続式ミクロバブル超臨界CO_2法によってSaccharomyces cerevisiaeの死滅に及ぼす溶存CO_2濃度と処理温度の影響を明らかにした。処理圧力(4,6,8,10MPa)及び処理温度(30,34,36,38°C)の種々の組合せ下でミクロバブル超臨界CO_2処理を行った。D値(ある条件下で生残菌数を1/10に減らすのに必要な処理時間(min))は、8MPa-38°Cの条件下で0.14min、10MPa-36°Cの条件下で0.15minであった。さらに、log D値は処理温度のみならず溶存CO_2濃度に対して直線関係にあることが明らかとなった。溶存CO_2濃度一定下で耐熱性係数(D値を1/10に短縮するのに必要な処理温度の上昇分)は、9.5°Cであった。一方、CO_2抵抗係数は7.2γ(γ,Kuenenのガス吸収係数;単位体積の溶液に溶解している気体の標準状態における体積)であった。以上の結果、ミクロバブル超臨界CO_2による殺菌挙動が一次反応に従うこと、処理温度と溶存CO_2濃度が殺菌に関して等価であることが明らかとなった。したがって、任意の温度、溶存CO_2濃度におけるD値を予測することが可能となった。ミクロバブル超臨界CO_2を用いる連続処理により酵素失活挙動が速度論的に解析された。35°C、30MPaの条件下におけるα-アミラーゼのD値5.0±1.2min(酵素活性を10%に低減させるのに必要な処理時間(min))は、70°Cの加熱処理におけるD値227±15.9minよりも短かった。50°C、30MPaの処理における酸性プロテアーゼのD値(15.4±4.1min)は、50°Cの熱処理における値(233±15.2min)に比べて有意に減少した。ミクロバブル法における酸性プロテアーゼ失活のための活性化エネルギーは135±8.3kJであり、この値は熱処理(259±9.0kJ)に比べて約50%であった。