hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
時間分解赤外分光法による組織化液体の構造ダイナミックスの研究

本研究では,ストップトフローATR赤外測定装置の開発およびオキシエチレン系化合物の組織化液体の構造ダイナミックスとコンホメーションの研究を行った。時間分解赤外分光法として,ストップトフローATR法を採用した。この方法の重要性は従来から認識されていたが,そのための測定装置は現在までに開発されておらず,本研究において新たに作製した。ストップトフローATR赤外測定装置の開発は,日本分光株式会社の協力のもとで行った。本報告書作成の時点においては,本装置の調整および試験を行っており,実際の試料の測定には至っていない。今後,本装置を用いてオキシエチレン系水溶液を対象に時間分解赤外分光測定を行う。組織化液体の構造ダイナミックスの研究として,次の課題について成果を得た。FTIR-ATR法による水溶液中の15-クラウン-5および18-クラウン-6の水和の研究,重水素核磁気共鳴法による非イオン界面活性剤C_<12>E_3のラメラ相におけるアルキル鎖のコンホメーションダイナミックスの研究,ラマン分光法による1,2-ジメトキシエタンの液体および水溶液中におけるコンホメーションの研究,ラマン分光法による短鎖ポリオキシエチレンの水溶液中における変則的コンホメーション挙動の温度依存性の研究,クロロホルム溶液中のエチレンジオキシエーテルが形成する分岐型水素結合の研究,高濃度水溶液中の1,2-ジメトキシエタンの水素結合と水クラスター形成の研究,ラマン分光法による非イオン両親媒性分子水溶液中の水和挙動の研究。これらの研究成果は,組織化液体の機能発現機構を解明するうえで極めて重要である。初年度である平成10年度は,時間分解赤外分光法の開発とポリオキシエチレン系化合物のコンホメーション解析を行った。本方法で最も重要な部分であるストップトフロー赤外セルシステムについて,その設計と開発を重点的に行い,具体的な仕様を策定する段階に至った。今回のセルシステムの開発にあたっては,種々のアイディアを取り入れて,効果的に機能するように工夫をこらした。本年度設置された赤外分光光度計および既設のラマン分光計を用いて,いくつかの系について組織化液体の構造を研究した。特に,非イオン界面活性剤のモデル化合物である短鎖ポリオキシエチレン化合物CH_3(CH_2)_<n-1>(OCH_2CH_2)_nO(CH_2)_<n-1>CH_3(C_nE_nC_n)およびその環状化合物の水溶液中でのコンホメーション挙動の濃度および温度依存性を精密に解析した。その結果,C-C結合およびC-O結合のコンホメーション挙動を明かにすることができ,これらの分子が組織化する際にはC-C結合のコンホメーション変化が特に重要な役割を果たしていることが分かった。最も基本的なC_1E_1C_1については,各コンホマーのキーバンドについて相対強度を求め,それらの濃度および温度依存性から,CO-C-C-OCの3連続結合のコンホメーション安定化度を定量的に見積もることができた。これらの結果は,分子動力学シミュレーションの結果とよく対応した。さらに,C_1E_1C_1水溶液について水のO-H伸縮振動を解析して,ポリオキシエチレン鎖の周りの水和構造を解析した。また,C_1E_1C_1分子の孤立状態でのコンホメーション安定性を調べるために,非経験的量子化学計算によりエネルギーを算出した。その結果,水溶液中では,孤立状態とは異なり,トランス-ゴーシュ-トランスコンホメーションが極めて顕著に安定化されることが分かった。平成11年度は,時間分解赤外分光法の開発とポリオキシエチレン系化合物のコンホメーション解析を行った。時間分解ATR赤外分光で用いるストップトフローミキサーを導入し,効果的に機能するように種々の調整を行った。

すなわち,高精度の時間分解測定ができるように送液機構を調整するとともに,デッドボリュームが最小限になるように構造を改良した。また,損失が少なく最大限の光が利用できるように光学系を設計をした。いくつかのポリオキシエチレン系化合物について,赤外分光法およびラマン法により,組織化液体の構造を研究した。ポリオキシエチレン系環状化合物である18-クラウン-6と15-クラウン-5の水溶液について赤外スペクトルを詳細に測定し,水和構造を明らかにした。水和により影響を受ける水分子の数は,これらの化合物についてそれぞれ1820および1215であるが,第1水和殻に含まれる水分子数はいずれの場合も45である。18-クラウン-6分子の周りの水和構造は,2個の架橋水分子と2個の単一結合水分子からなることが分かった。非イオン界面活性剤のモデル化合物である短鎖ポリオキシエチレン化合物CH_3(0CH_2CH_2)_m0CH_3(C_1E_mC_1)の水溶液において観測されていた変則的コンホメーション挙動,すなわちC-C結合のゴーシュコンホメーションのポピュレーションがある濃度において極大となる現象について,その温度依存性を研究した。C_1E_3C_1について詳細に調べた結果,温度の上昇に伴い,極大が不明確になるとともに,極大を示す濃度が低濃度側にシフトすることが明らかになった。平成12年度は,時間分解赤外分光法の開発とポリオキシエチレン系化合物のコンホメーション解析を行った。時間分解ATR赤外分光で用いるストップトフローミキサーに,ストップトフロー用のATRセルを結合し,効率の良い結果を得るために種々の調整を行った。ATR基板は,測定する水溶液の屈折率などを勘案してセレン化亜鉛とし,入射角度を45゚,最小測定領域を8mmφとした。さらに,分光器の光学系とのマッチングをとることにより,損失が少なく最大限の光が利用できるように設計した。このようにして,これまで研究例のなかった時間分解ATR赤外分光測定の装置を組み立て,試験的な測定を行った。ポリオキシエチレン系化合物として,エチレンジオキシ基(OCH_2CH_2O)を有する3種類のエーテル,すなわち1,4-ジオキサン,1,2-ジメトキシエタン及びジエチレングリコールジメチルエーテルのクロロホルム溶液中の水素結合について赤外分光法により研究した。これらの溶液中に少量加えた重水素化クロロホルムのC-D伸縮バンドの強度をエーテル-クロロホルム間水素結合の強さのプローブとして用いた。解析の結果,エーテル酸素の孤立電子対はすべて等しくクロロホルムとの水素結合に関与していないことが明らかとなったが,これはおそらく立体障害によるものと考えられる。また,クロロホルム分子は非環状エーテル分子との間で強い二分岐型水素結合を形成することが実験結果から示された。さらに非経験的分子軌道計算により,二分岐型3中心水素結合の存在が確かめられた。3中心水素結合は,通常の水素結合より2倍強いので,種々の水素結合性溶媒のポリオキシエチレン溶液において実際には生じていたであろうこの普遍的な現象を見落としていた可能が高い。本研究の成果として,時間分解ATR赤外分光測定法が可能であることを示し,研究対象とするポリオキシエチレン系化合物のコンホメーション解析を行うことができた。
コンドロトランスフェリン遺伝子のクローニングと発現制御

クローニングに成功したCTF遺伝子の転写開始点を決定するために、BALB/cマウス胎生17日胎児よりmRNAを抽出し、プライマー伸長法を行った。この結果、翻訳開始コドンATGから159bp上流の位置が転写開始点であることが判明した。さらに、5'上流領域を約2.5キロベースほどシークエンスし、塩基配列を決定した.その結果、CTF遺伝子にはTATAボックスは見出されず、GCボックス様配列、CAATTボックス様配列は存在していた。また、転写因子結合部位データベースでのホモロジー検索を行ったところ、CTF遺伝子の5'上流領域の配列では、AP1やSOX9といった転写因子の結合部位様配列およびCRE、オクタマ-といったコンセンスシークエンス様配列が見出された。これらのいずれかが調節エレメントとして機能し、CTF遺伝子の発現制御が行われている可能性が示唆された。また、軟骨に誘導可能なマウスATDC5細胞から2,6,10,14,18日にRNAを抽出し、RT-PCR法にてマウスコンドロトランスフェリン(CTF)の遺伝子発現を検討した。CTF遺伝子の発現パターンは同時に行った軟骨細胞の分化マーカーであるII型コラーゲン遺伝子と同様なパターンを示し、軟骨組織で特に大量発現しているCTFは、軟骨細胞の分化における新たなマーカーになるうることが示唆された。現在、軟骨に誘導可能なマウスATDC5細胞などを用いたルシュフェラーゼアッセイによる、CTF遺伝子のプロモーター活性の検討を試みているところである。今後、CTF遺伝子のさらなる上流解析を通して、軟骨特異的な転写調節を探求してゆく。
ケニアのスラムにおける映像民族誌及びデジタルアーカイブのメディアアート的拡張

本研究は、ケニア・ナイロビのスラムにおいて、人々がどのような生を営んでいるのかというアートおよび社会人類学的な視点と、居住環境改善という建築学的な視点を交差させ、地域に住まう人々の行動や生活環境の変化と工夫の通時的状況を明らかにする。さらに、その研究成果として等身大のスラムの変化および現状を広く伝える手段として、ヴァーチュアル・リアリティ(仮想現実)などのメディアアート的手法を積極的に取り入れたデジタル映像アーカイブを構築する。本研究はメディアアート、社会人類学、建築学の専門家による領域横断的な協業により、新たな研究および表現手法を確立する挑戦的プロジェクトである。
波形単板を用いた新規な木質ハニカム構造体の開発

単板(薄くスライスした木材の板)を段ボール状に加工し、コアに用いることで、木材100%からなる新規な木質軽量パネル「波型単板コアパネル」を開発した。このパネルの圧縮強度は従来の紙ハニカムコアの5倍以上に達した。波型の形状や大きさを変えることによってパネルの圧縮特性を幅広く制御することが可能であった。一方、軽量パネルの曲げ剛性を左右するせん断弾性率については、段ボール型、ハニカム型いずれのコアも紙ハニカムと同程度であった。所定の曲げ剛性を達成するための厚さと最小重量を計算したところ、段ボール型単板コアを用いたものが最も軽いパネルを作れることが明らかとなった。初年度の研究により,波形に成形した単板が,圧縮強度の高いパネル用コア材料として有用であることが明らかとなった。本年度は,1より詳しい圧縮挙動の解析,2表板を複合した場合の曲げ剛性の推定,3波形単板コアパネルの音響特性の測定,4波形単板コアパネルを用いた家具の試作,について検討を行った。1ハニカムタイプの波形単板は,パネル厚さ方向の強度が非常に高いため,圧縮強度の低い合板等を表板に用いた場合,単板が表板にめり込むような破壊が生じた。ハニカムタイプの波形単板をパネルのコアに用いる場合,表板には圧縮強度の高い材料を用いる必要がある。また,パネルの厚さ(ハニカム軸方向の長さ)が圧縮強度に影響しないことが明らかとなった。2初年度の研究で明らかとなった波形単板コアのせん断剛性率を用いて,表板を貼付したときの曲げ剛性を推定したところ,計算値と実測値が良く一致した。3波形単板コアを楽器響板用シトカスプルース材で挟んだサンドイッチパネルは,低密度,高音速,低損失であることから,音響変換効率の高い振動板に利用可能であることが示された。ただ,コアのせん断剛性率が無垢材に比して非常に低いことから,高音域での損失が大きく,こもった音色になることが予測された。楽器響板に用いるには,ある程度密度が大きく,剛性率の高いコアを採用する必要がある。4波形単板コアパネルを用いた家具を試作し,その性能を評価した。内部が中空であるため,パネルそのものの性能よりも,パネル同士の接合方法に工夫が必要であることが示唆された。波形単板コアの機械的性質については,木質材料関連の国際学会(IUFRO2012)において発表を行った。薄い木材の板(単板)を段ボール状に加工した「波形単板」を軽量パネルのコアに用いて、優れた力学性能を有する新しい木質軽量パネルを開発した。段ボール状の波型単板を用いたパネルは、厚さ方向の圧縮に対して従来の紙ハニカムコアと同程度かそれ以上の強度を示した。ハニカム型単板を用いたパネルの場合、圧縮強度が紙ハニカムコアの5倍以上に達した。これらの圧縮特性は、波型の形状や大きさを変えることによって幅広く制御することが可能であった。すなわち、波を緻密にするか、あるいは単板を厚くすることで、比圧縮強度が増加する。また、薄い単板を積層することにより、比圧縮強度が向上する。ただし、波の曲率を大きくしすぎると、単板に微細な破壊が生じるため、比圧縮強度が低下する。一方、軽量パネルの曲げ剛性を左右するせん断弾性率については、段ボール型、ハニカム型いずれのコアも紙ハニカムと同程度の性能であった。現実的な厚さの表板を想定し、所定の曲げ剛性を達成するための厚さと最小重量を計算したところ、段ボール型単板コアを用いたものが最も軽いパネルを作れることが明らかとなった。表板にシトカスプルースの薄板を用いた波形単板コアパネルは、シトカスプルースの無垢材より高い比動的ヤング率を示した。段ボール型単板コアを用いた場合、無垢材よりも高い内部摩擦を示したが、ハニカム型単板コアおよび紙ハニカムを用いたパネルの内部摩擦は無垢材と同程度であった。結果的に、ハニカム型コアを用いたパネルは、無垢材よりも高い音響変換効率を示した。波の高さやピッチが異なる種々の波形単板コアパネルを製作し、それらの機械的性質(厚さ方向の圧縮強度、せん断剛性および曲げ剛性)を明らかにした。1)スライサーを用いて作製した0.30.8mm厚の薄い針葉樹単板をあらかじめ湿潤させ、梯子状の治具に固定した状態で乾燥し、波形に成型した。波のピッチや高さ、単板の厚さを変えることにより、比重0.020.1のコア材料が得られた。この比重値は、軽量パネル用の紙ハニカムや、建材用の硬質発泡樹脂と同等かそれ以下であった。

2)波形単板コアの表面に単板を貼付してパネルを作製し、厚さ方向の圧縮強度を測定した。段ボール型の波形単板コアは、従来の紙ハニカムに比べ、比重は半分程度で、圧縮強度は同程度であった。また、紙ハニカムと異なり、明確な降伏点を示さず、大きな歪に至るまで応力が維持された。さらに、段ボール型コアの圧縮強度は単板の厚さに強く依存した。これは、単板のたわみによって圧縮力を支えるためである。一方、ハニカム型の波形単板コアは、紙ハニカムの10倍以上の圧縮強度を示した。これらのことから、粘り強さや緩衝性が求められる用途には段ボール型が、高い圧縮強度が求められる用途にはハニカム型が適していることが明らかとなった。3)木質繊維板を貼付した波形単板コアパネルの曲げ試験を行い、初等はり理論に基づいてコア材料のせん断剛性率を測定した。波形単板コアの比剛性率は既存の発泡樹脂や紙ハニカムと同程度であった。このことから、波形単板コアパネルは、従来のコア材料を用いたパネルと同等の比曲げ剛性を示すと予測された。さらに、厚さ方向の圧縮強度が高い波形単板コアを用いることにより、荷重点直下で圧壊しにくく、粘り強いパネルが得られることが明らかとなった。せん断剛性率等の力学性能から見て,段ボール型よりもハニカム型が合理的であることが明らかとなり,ハニカム型コアに焦点を絞って検討を行うことができたため。単板の調製と波形成型方法の確立に予想以上の時間がかかったため、当初予定していた振動特性の測定を初年度内に完了することができなかった。現在、振動測定用の試料を鋭意作製中であり、次年度前半に測定を完了する予定である。段ボールタイプよりもハニカムタイプの方が成形が容易で力学性能が高い。そこで今後はハニカムタイプの波形単板に焦点を絞って検討を行う。具体的には,比較的密度の高いハニカムコアと無垢の楽器響板材を組み合わせ,その音響特性を評価する。また,単板の連続成型法の一つとして,ロールプレスを用いて波状のシリコンベルトを金型に押し込む方法を検討する。これまでの研究により、波形単板コアパネルの実用性能については概ね明らかとなった。今後は、1)楽器用材等、付加価値の高い用途への実用展開、2)単板の連続成型技術の確立、の2点に焦点を絞って検討を行う。単板の連続成型については、既にロールプレスを用いた成型手法について予備実験を開始しており、次年度後半以降、本格的な検討を行う予定である。波形単板コアは世界的に見ても極めて新規性の高い構造であることから、次年度は積極的に国際学会、国際雑誌等での成果発表を行う。なお、既存設備の活用等により、初年度の物品費を節約することができた。これによって生じた残額98,782円は、次年度の外国旅費(国際学会での成果発表)に充当する。ロールプレスを用いた連続成型治具を製作するための物品費として30万円,秋田県立大学木材高度加工研究所が現有するロールプレスを用いて試験を行うために,国内旅費として20万円,国際学会での成果発表のための国外旅費として20万円,波形単板の作製と物性試験の実験補助のために謝金として20万円,英語論文の投稿にかかる校正費および報告書印刷費として20万円を計上する。なお、次年度使用額(前年度からの繰越額)の189,253円については、秋田県立大学で実験を行うための国内旅費として使用する。
亜酸化窒素発生における土壌糸状菌の生態学的役割の解明

本研究は、温室効果ガスである亜酸化窒素(N_2O)を生成する土壌糸状菌のデータベース構築を行うものであり、従来、細菌グループが専ら担っていると考えられてきた窒素循環(硝化、脱窒)に果たす糸状菌の生態学的役割を再検証することを目的とした。主な成果として土壌糸状菌の広範な系統群にN_2O生成活性が認められること、N_2O生成活性強度は系統群によって分けられること、を明らかにした。これらの成果は農耕地からの亜酸化窒素発生を制御する持続型の土壌管理技術開発に向けた基盤的知見の提供になることが期待される。本研究は、温室効果ガスである亜酸化窒素(以下、N_2Oと省略)を生成する土壌糸状菌のデータベース構築を行うものであり、窒素循環に果たす糸状菌の生態学的役割を再検証することを目的としている。本年度は、N_2O生成活性を有する糸状菌の分離と同定についての解析を行った。分離源として、茨城大学フィールドサイエンス教育研究センター陸稲連作体系無施肥区土壌(以下、FSCと省略)および九州沖縄農業研究センターの家畜スラリー連用土壌(以下、NARCと省略)を供試した。FSC試料では、糸状菌株を54株分離し、同定を行ったところ、Mortierella elongataに近縁な種が40%と多く検出され、N_2O生成活性を測定した結果、分離株の77%が硝酸からのN_2O生成活性を示した。一方、NARC試料では糸状菌を46株分離し、同定を行ったところ、Cheilymenia stercoreaに近縁な種が63%と多く検出され、N_2O生成活性では、分離株の44%が硝酸からのN_2O生成を示した。亜硝酸からはほぼ全ての分離株がN_2O生成活性を有していた。また、種の違いによって活性強度が大きく異なることが明らかとなった。具体的には、Hypocreales目に属するMetarhizium, Myrotheium,Clonostachys, Trichoderma, Fusarium属菌に近縁な分離株から高いN_2O生成活性が認められた。本年度の研究成果から、畑地土壌におけるN_2O生成には多種類の糸状菌が関わっていることが明らかとなり、N_2O生成糸状菌のデータベース構築に向けた基盤的知見を提供することができた。さらに、N_2O生成活性は種の違いによって大きく異なることから、N_2O生成活性の高い糸状菌が優占しないような土壌管理技術への展開に有意な結果を得ることができた。本年度は、昨年度の成果からN_2O生成糸状菌の代表菌株を選抜し、新規N_2O生成経路の解明および内生細菌保有糸状菌のN_2O生成機構の解明を行った。新規N_2O生成経路については、各種阻害剤を用いて次の3つを経路の推定を試みた。なお、供試菌株はMetarhizium属分離株を代表株とした。(1)硝化反応によって、有機体窒素が硝酸イオンに酸化され、続いて脱窒反応により硝酸イオンからN_2Oを生成する経路。(2)硝化過程から副産物としてN_2Oを生成する経路。(3)アルギニンから一酸化窒素を生成し、さらに一酸化窒素からN_2Oを生成する経路。現在までに、一酸化窒素生成酵素の阻害剤(L-NAME)の実験から、阻害剤を加えた場合でもN_2O生成が認められたため(3)の経路である可能性は低い。今後(1)および(2)に関してさらに解析を進める必要がある。一方、内生細菌保有糸状菌のN_2O生成機構の解明では、N_2O生成糸状菌で内生細菌を保有する菌株Mortierella elongataについて詳細に検討した。単胞子分離法から内生細菌を保有していない株の選抜に成功した。保有株、非保有株についてN_2O生成活性を検討したが、どちらの株からも同程度のN_2O生成が認めらた。また、保有株のDNAを抽出し、脱窒関連遺伝子(nirS,nirK遺伝子)の検出を試みたが陰性だったため、糸状菌のN_2O生成における内生細菌の関与の可能性は低いと考えられた。Mortierella属以外のN_2O生成糸状菌についても内生細菌の検出および内生細菌保有糸状菌のN_2O生成機構の解明についてさらに解析を進める必要がある。

昨年度までに、新規N_2O生成経路については、供試菌株にMetarhiziun属分離株を選抜して、各種阻害剤を用いて次の3つの経路の推定を試みている。(1)硝化反応によって、有機体窒素が硝酸イオンに酸化され、続いて脱窒反応により硝酸イオンからN_2Oを生成する経路。(2)硝化過程から副産物としてN_2Oを生成する経路。(3)アルギニンから一酸化窒素を生成し、さらに一酸化窒素からN_2Oを生成する経路。その結果、一酸化窒素生成酵素の阻害剤(L-NAME)の実験から、阻害剤を加えた場合でもN_2O生成が認められたため(3)の経路である可能性は低いことが明らかとなっている。今年度は(1)および(2)に関してさらに解析を進めたが、経路の特定には至らなかった。一方、内生細菌保有糸状菌のN_2O生成機構の解明では、N_2O生成糸状菌で内生細菌を保有する菌株motierella elongataについて詳細に検討を行った。その結果、糸状菌のN_2O生成における内生細菌の関与の可能性は低いと結論付けられた。しかし、亜硝酸添加培地で嫌気培養を行うと、内生細菌を保有している株のみが死滅するという現象が見出された。これはN_2O生成の前に発生する一酸化窒素(NO)による毒性効果とも考えられ、細胞内でのNO検出や脱窒関連遺伝子の再検討などの課題が挙がった。また、motierella elongata以外のN_2O生成糸状菌からも内生細菌が数多く検出されたため、内生細菌保有糸状菌のN_2O生成機構の解明についてさらに複数菌株で解析を進める必要があると考えられた。
ニュージーランドとロシアにおける中生代高緯度帯放散虫群集の起源と進化について

ニュージーランド北島及び南島においてペルム紀ジュラ紀の放散虫を含む遠洋性-半遠洋性堆積物層について地質調査を行い,高緯度海域を特徴づける放散虫群集を各時代毎に採集して古生物学的研究を行った.2.ワイパパテレーンに属するスティーブンスン島,カバーリ諸島モツカワヌイ島やベイオブアイランズ地域の島々,及びプケティフォレストの地質調査を行い,微化石に基づいてチャートや緑色珪質泥岩層などの岩相-年代関係を検証して高緯度型放散虫群集が新たに産出することを明らかにした.3.オークランド地域のパキヒ島とポヌイ島の地質調査を複数回実施し,パキヒ島では三畳紀-ジュラ紀(T/J)境界を含む遠洋性の赤色チャート層を多数採集した.ポヌイ島では緑色珪質泥岩層中のリン酸塩ノジュールの数層準からジュラ紀中後期の保存良好な高緯度型放散虫群集を初めて検出する事ができた.ポヌイ島の緑色岩の産状を明らかにして,化学分析用試料を採集した.4.南半球高緯度型放散虫群集との比較のため,ロシアのモスクワ周辺及びウリアノフスク地域の後期ジュラ紀後期暁新世の地層について地質調査を実施して,北半球高緯度型放散虫群集を含む試料を各年代毎に採集した.ニュージーランド北島及び南島においてペルム紀ジュラ紀の放散虫を含む遠洋性-半遠洋性堆積物層について地質調査を行い,高緯度海域を特徴づける放散虫群集を各時代毎に採集して古生物学的研究を行った.2.ワイパパテレーンに属するスティーブンスン島,カバーリ諸島モツカワヌイ島やベイオブアイランズ地域の島々,及びプケティフォレストの地質調査を行い,微化石に基づいてチャートや緑色珪質泥岩層などの岩相-年代関係を検証して高緯度型放散虫群集が新たに産出することを明らかにした.3.オークランド地域のパキヒ島とポヌイ島の地質調査を複数回実施し,パキヒ島では三畳紀-ジュラ紀(T/J)境界を含む遠洋性の赤色チャート層を多数採集した.ポヌイ島では緑色珪質泥岩層中のリン酸塩ノジュールの数層準からジュラ紀中後期の保存良好な高緯度型放散虫群集を初めて検出する事ができた.ポヌイ島の緑色岩の産状を明らかにして,化学分析用試料を採集した.4.南半球高緯度型放散虫群集との比較のため,ロシアのモスクワ周辺及びウリアノフスク地域の後期ジュラ紀後期暁新世の地層について地質調査を実施して,北半球高緯度型放散虫群集を含む試料を各年代毎に採集した.ニュージーランド北島及び南島において三畳紀ジュラ紀の地層について地質調査・古生物学的調査を実施した.1.ワイパパテレーンに属するファンガロア地域において,アローロックス島の層序の再調査を実施した.その結果,ペルム系ー三畳系(P/T)境界を含む可能性のある層序断面が新たに2地点で発見された.各セクションについて,高精度の柱状図を作成し再検討を行った結果,従来の層序断面との岩相対比が可能になった.新たな層序断面からコノドントおよび放散虫化石分析用,また化学分析用の岩石試料を多数採集し,現在試料の分析を開始したところである.2.ファンガロア地域のカバーリ諸島モツカワヌイ島のキリパクビーチにおいて,地質調査を行いリン酸塩コンクリーション試料を多数採集した.3.ファンガロア地域のスティーブンスン島において,北東海岸沿いの枕状溶岩・チャート・緑色珪質泥岩層に至る層序断面の柱状図を作成し,微化石用試料を採集した.4.ファンガロア地域のファシガイネ湾やピアピアベイ地域の地質調査を行い,微化石用試料を多数採集した.5.南島ネルソン地域のマイタイテレーンに属するダーヴィル島の南西海岸沿いアイアンポットポイントにおいて,地質調査を行い柱状図を作成し,アンモナイトを含む大型化石や微化石用石灰質コンクリーション試料を多数採集した.6.ダーヴィル島のビルフックポイントの北方・ポートハーディ地域・南西海岸沿い,またスティーブンス島の予察的地質調査を実施して,大型化石試料と多数の微化石用試料を採集した.ロシアのモスクワ周辺及びウリアノフスク地域の後期ジュラ紀前期白亜紀層について,地質調査を実施した.またニュージーランド北島において,ペルム紀-三畳紀(P/T)境界を含む可能性のある層序断面および三畳紀ジュラ紀の地層について地質調査・古生物学的調査を実施した.1.ロシアのモスクワ周辺地域において,ジュラ紀後期Oxfordian,Kimmeridgian,Volgianの年代毎に放散虫化石分析用試料を多数採取し,試料の分析処理を現在続行中である.2.ロシアのウリアノフスク地域の地質調査に基づき,後期ジュラ紀前期白亜紀層の石灰質コンクリーション及び暁新世珪藻土試料を多数採取し,保存良好な高緯度型放散虫群集が含まれることが判明した.3.ニュージーランドのオークランド周辺地域において,三畳紀ジュラ紀の付加体が分布するワイヘケ,パキヒ,ポヌイ島の地質調査を行い柱状図を作成し,赤色チャートや緑色珪質泥岩層から放散虫化石分析用試料,緑色岩の化学分析用試料,砂岩から同位体分析用試料を多数採集した.予察的な放散虫化石の分析から,三畳紀-ジュラ紀(T/J)境界が赤色チャート層中に含まれる可能性が明らかになっている.

4.ニュージーランドのファンガロアベイ地域において,アローロックス島のP/T境界を含む下部三畳系の層序断面について,5カ所6本の詳細な岩相柱状図を作成し,単層毎の岩相対比を可能にした.5.P/T境界を含む下部三畳系の層序断面から,コノドント化石層序・放散虫化石層序を確立するための,新たな試料を多数採取し,分析処理を現在続行中である.ニュージーランド北島のワイパパテレーンにおいて,ペルム紀ー三畳紀(P/T)境界を含む可能性のある層序断面および三畳紀ジュラ紀の地層について地質調査・古生物学的調査を実施した.1.ベイオブアイランズ地域の多数の島々の予察的地質調査を行い,チャートや緑色珪質泥岩層から試料を多数採取した.予察的な放散虫化石の分析に基づいて,ウルプカプカ島の数地点のリン酸塩ノジュールから保存良好な三畳紀後期の高緯度型放散虫群集が産出することが新たに判明した.2.プケティフォレストの地質調査を行い,特にプケティ石切場の層序断面について,層状チャートやポーセラナイト質珪質泥岩層の岩相柱状図を6本作成し,コノドント・放散虫化石分析用試料を多数採集した.プケティフォレストは従来年代未詳の地質岩体であったが,今回の予察結果によりペルム紀の放散虫群集が産出した.3.ファンガロアベイ地域において,アローロックス島のP/T境界をはさむ上部ペルム系から下部三畳系の層序断面について,詳細な岩相柱状図を作成し単層毎の岩相対比を行った.P/T境界を含む層序断面から,コノドント化石層序・放散虫化石層序を確立するための,新たな試料を多数採取し,分析処理を現在進めている.4.オークランド周辺のカウワウ島において,チャートや珪質泥岩層を含む地層について予備調査を実施した.5.昨年度の予察結果に基づいて,オークランド周辺地域のパキヒ島とポヌイ島を再訪し地質調査を実施した.パキヒ島では三畳紀-ジュラ紀(T/J)境界を含む可能性のある赤色チャート層を多数採集した.ポヌイ島では緑色珪質泥岩層の数層準からジュラ紀中後期の保存良好な高緯度型放散虫群集を産出することが明らかになった.またポヌイ島の緑色岩の産状を明らかにして,化学分析用試料を採集した.
分子性導体の外部環境制御下でのミクロ熱測定による新機能探索

本研究は微少量有機導体単結晶をもちいた絶対値カロリメトリーを外部場を制御することによって行い、その電子状態と超伝導現象、磁性現象、電荷秩序化現象の起源について明らかにすることを目的としている。平成17年度は、前年度に引き続き、有機導体の中でも高いT_cを与えるκ-(BEDT-TTF)_2X塩のゼロ磁場下での電子熱容量係数と、上部臨界磁場より高い磁場をかけた状態での電子熱容量係数との比較からκ-型超伝導体の超伝導相中での内部構造について総合的に議論した。ついで、超伝導相に隣接するかたちで存在するMott絶縁体相での反強磁性的なスピン状態に注目し、反強磁性温度周辺の熱容量の測定を行った。代表的なκ-(BEDT-TTF)_2Cu[N(CN)_2]Cl塩をはじめ二量体性の強い塩すべてで、特に顕著な熱異常は存在せず、この磁気転移は量子揺らぎをともなうものであることがわかった。さらに同じk型の構造をもつMott絶縁体であるκ-(BEDT-TTF)_2Cu_2(CN)_3に関する測定を行った。この物質はアニオン配列の相違から、ドナー層での二量体が二次元の三角格子を組むような構造をとるため、低温までスピン長距離秩序をつくらない。極低温の熱容量を試料依存性までふくめ厳密に評価する磁場に依存しない温度に比例する項が存在し、その係数は15-20mJK^<-2>mol^<-1>であることが判明した。この連続的な励起構造は約5K付近に非常にブロードな山をつくることがわかり、それは磁化率やNMRのT_1の異常と対応することが明らかになった。S=1/2の三角格子におけるスピン液体状態の励起構造を反映していると考えられる。本研究は、50μg-1mg程度の分子性導体単結晶試料や粉末試料を対象にした絶対値測定が可能なカロリーメーター(比熱計)を^3Heまでの極低温領域、最大15Tでの定常磁場環境下で使用し、超伝導、電荷秩序などの電荷とスピンの自由度が競合、共存した現象解明を"微少量試料測定"、"絶対値評価"、"外部環境制御"カロリーメトリーをキーワードに計画されたものである。本年度は前半は、主として、2次元の電荷秩序型絶縁体θ-(BEDT-TTF)_2RbZn(SCN)_4塩を中心に測定を行った。M=Rb試料の急冷相は、195Kで1次転移をおこす前の電荷の揺らぎの大きな金属相を凍結させたものであり、約20mJK^<-2>mol^<-1>程度のγ項を与えることが見いだされた。金属相での状態密度に相当する寄与が乱れを伴いながらメゾスコピックなレベルで局在化して残っているものと考えられる。一方、徐冷相では、熱容量は非常に小さくなるものの完全にはギャップが開いておらず2-3mJK^<-2>mol^<-1>程度の係数をもつ温度に比例する項が存在することが見出された。局所フォノンが電荷密度と結合して、連続的な励起を形成している可能性を指摘した。また、後半から2量体性が強く、電子状態が1/2フィリングとなる代表的なκ-型2:1を中心に超伝導転移付近での熱容量の跳びやピークの形状、さらには磁場印加により超伝導を壊した場合に得られる電子状態密度に比例したγ項、また超伝導になりながらもその状態中に残る正常状態での電子の状態密度に比例するγ^*項の振る舞いを系統的に調べることに着手した。低温のγ^*γ^<-1>から、Mott境界から離れ、T_cが低下するとともにその比が徐々に大きくなっていることが見いだされた。これは、超伝導相内部で本質的に超伝導成分と正常電子の成分が混在している可能性を示唆している。

この連続的な励起構造は約5K付近に非常にブロードな山をつくることがわかり、それは磁化率やNMRのT_1の異常と対応することが明らかになった。S=1/2の三角格子におけるスピン液体状態の励起構造を反映していると考えられる。
音情景の分解・合成・拡張に基づく音響拡張現実感に関する研究

本研究は、従来より音響学の枠組みでとらえられていた音源分離問題を、情報理論と音響処理理論を融合させた形で解決するものである。また、音源を単独に分離するという要素技術の研究に留まらず、広く「音情景を分解・合成・拡張する」という総合システムを構築することを主目的とした。特に、バイノーラル型独立成分分析であるSIMO-ICAアルゴリズムを用いて、様々な音情景処理が可能なシステムの実現に成功した。具体的な成果は以下の通りである。1.情報理論と空間音響処理理論とを融合させたブラインド音源分離処理系の実現に成功した。2.SIMO-ICAに基づくブラインド音源分離アルゴリズムの理論検討および実時間実装を行い、実環境において評価を行った。3.バイノーラル音源分離実験用音声信号データベースの整備を行った。4.機械音声認識による音源分離性能評価を行い、雑音下でのハンズフリー音声認識システムへの応用可能性を示した。5.前に述べた実時間ブラインド音源分離処理システムを用いて音情景分解・合成系(両耳補聴器)の構築を行い、その有用性を示した。本研究の関連発表は、学術論文17件、国際会議53件、招待講演8件、国内発表53件であり、そのうち11件の学術表彰を受賞した。1.ブラインド音源分離アルゴリズムの研究および実装独立成分分析(ICA)と空間音響処理とを組み合わせたブラインド音源分離手法を提案し、その有効性を計算機シミュレーションによって確認した。具体的には、以下の項目に関して検討した。(1)周波数領域ICAと時間領域ICAを利用したMSICAの提案評価(2)線形予測処理とMSICAとを組み合わせた安定アルゴリズム(3)音声信号の時間・周波数モデル化による音源分離法また、音情景分解アルゴリズムとして、バイノーラル信号を取り扱うことの出来る「SIMO-ICA」を提案した。ここでは、最適化における2種類の評価関数を考え、最小二乗型と情報幾何学習型の両方を提案した。特に後者は、学習アルゴリズム全体が情報幾何理論に基づくものとなっており、内部パラメータに大して大変ロバストであることが示された。上記の成果により、計算機シミュレーションではあるものの、個々の音源に関する音情景を保持したまま各音源情景へとブラインド分解できることが示された。これらは、本研究の主テーマである音情景分解における基幹となる技術である。2.音源分離実験用音声信号データベースの整備本年度は、音源分離性能の定量化を統計的に行うため、音源分離実験用の多彩な音声・音響信号データベースを収録した。ここでは、数種類の残響環境における音声、機械雑音および伝達関数を14素子アレーを用いて測定した。各音源・マイク間の伝達関数は全て測定されているので、それらを任意の音源波形と畳み込むことにより、様々な混合状態が実現できるのが特徴である。(1)バイノーラル型ブラインド音源分離アルゴリズムの研究および計算機上への実装昨年度提案した独立成分分析を並列処理に拡張し,バイノーラル(両耳受聴)型ブラインド音源分離手法であるSIMO-ICAアルゴリズムを提案した.これを計算機上へ実装し,計算機シミュレーション実験を行い,従来法よりも優れた分離品質結果を得た.(2)バイノーラル音源分離実験用音声信号データベースの整備上記で提案するバイノーラル型音源分離処理の性能定量化を統計的に行うため,音源分離実験用の多様な音声信号データベースを収録した.ここでは,音源として主に音声信号を用い,音響環境を通常室内に限定した.受音環境としては,可変型マイクロホンアレーおよびダミーヘッド(模擬頭)に取り付けられた人工両耳など,いくつかの形状に関してデータ測定を行った.(3)機械音声認識による音源分離性能評価本提案音源分離処理の工学的な応用可能性を具体的に評価するため,通常実内環境を模擬して音声認識実験を行った.その結果,有意な音声認識率向上を確認できた.(1)バイノーラル型ブラインド音源分離アルゴリズムの研究および計算機上への実装昨年度提案したバイノーラル(両耳受聴)型ブラインド音源分離手法であるSIMO-ICAアルゴリズムを用いて、計算機上への実装および様々な環境における有効性の定量的検証を行った.複数の雑音状態,残響環境を想定して実験を行ったところ,従来法よりも優れた分離品質結果を得た.(2)バイノーラル音源分離実験用音声信号データベースの整備

上記で提案するバイノーラル型音源分離処理の性能定量化を統計的に行うため,音源分離実験用の多様な音声信号データベースを収録した.ここでは,音源として主に音声信号以外にも室内典型雑音(定常,非定常雑音)を用い,音響環境をより現実的なモデルで模擬した.受音環境としては,可変型マイクロホンアレーおよびダミーヘッド(模擬頭)に取り付けられた人工両耳(頭部にもマイクを配置し3素子以上の場合も収録)など,いくつかの形状に関してデータ測定を行った.(3)機械音声認識による音源分離性能評価本提案音源分離処理の工学的な応用可能性を具体的に評価するため,複数の雑音環境を模擬して音声認識実験を行った.その結果,有意な音声認識率向上を確認できた.(1)バイノーラル型ブラインド音源分離アルゴリズムの実装および実環境評価バイノーラル(両耳受聴)型ブラインド音源分離手法であるSIMO-ICAアルゴリズムを用いて、計算機上への実装および様々な実環境音に基づく有効性の定量的検証を行った.複数の雑音状態,実環境残響特性を模擬して実験を行ったところ,従来法よりも優れた分離品質結果を得た.また,同アルゴリズムを汎用の浮動小数点型DSPに組み込んでポケットサイズ音源分離モジュールを構築し,その有効性を確認した.(2)バイノーラル音源分離実験用音声信号データベースの整備上記で提案するバイノーラル型音源分離処理の性能定量化を統計的に行うため,音源分離実験用の多様な音声信号データベースを収録・整備した.ここでは,音源として主に音声信号以外にも室内や室外の典型雑音(定常背景雑音,生活雑音,駅などの公共施設での雑音など)を用い,音響環境をより現実的なモデルで模擬した.受音環境としては,可変型マイクロホンアレーおよびダミーヘッド(模擬頭)に取り付けられた人工両耳など,いくつかの形状に関してデータ測定を行った.(3)機械音声認識による音源分離性能評価本提案音源分離処理の工学的な応用可能性を具体的に評価するため,複数の雑音環境を模擬して音声認識実験を行った.その結果,有意な音声認識率向上を確認できた.(4)音情景分解・合成性能の評価上記処理で分離された各音情景を変形させ,それを合成して新しい(未知の)音情景を制作するツールを作成した.とくにこの処理系を両耳補聴器として実装し,聞き取りづらい混合音を別の(聞き取り易い)音情景へと変換する3聴覚主観実験によってその有効性を確認した.
タンパク質アルギニン脱イミノ化酵素によるヒストン翻訳後修飾とその意義

タンパク質アルギニン脱イミノ化酵素PADI4はHL-60顆粒球や血流顆粒球の核に存在している。細胞をカルシウムイオノフォアA23187で処理すると核タンパク質ヒストンが優先的に脱イミノ化される。本研究はヒストンH2AとH4の脱イミノ化サイトがアルギニンR3と同定した。HL-60顆粒球をA23187で15分間処理、コアヒストンを抽出、HPLCでヒストンH2B、H4、H2AとH3に分離、H4、H2Aを酵素消化、ペプチドをHPLCで分離し、脱イミノ化ペプチドを抗体で検出、TOF-MSで同定した。脱イミノ化サイトはH4N末端Ac-SGRGのR3、H2A N-末端Ac-SGRGのR3であった。H4、H2Aのアルギニン含量は10数%であるので、細胞内脱イミノ化が特異的であることを示した。PADI4の結晶構造はN-末端の免疫グロブリン様サブドメインIとIIとC-末端ドメイン(α/βプロペラ構造)で構成されていた。C-末端ドメインに2分子のCa^<2+>が結合すると、一部の不安定な構造が安定な活性部位クレフト構造へと変化し、初めて基質の結合が可能となる。構造と突然変異の活性相関にもとづき、酵素反応機構を提唱した。タンパク質アルギニン脱イミノ化酵素(PAD)はCaイオン存在下にアルギンニン残基をシトルリン残基に変換する。PAD VはHL-60細胞を顆粒球や単球に分化させると発現する酵素として発見された。生体では顆粒球(好中球や好酸球)に存在するが、単球に不明であった。今回、生体の単球にもPAD Vの存在を明確にした(佐藤陵ら第26回日本分子生物学会年会04年)。PAD Vの細胞内分布は核である。この核局在はHL-60顆粒球の核タンパク質ヌクレオフォスミンやヒストンが脱イミノ化されることとよく符合する。脱イミノ化が核の転写や細胞死を調節していると考えられる。細胞のヒストンの脱イミノ化サイトを同定するため、カルシュウムイオノフォア処理細胞から、ヒストンを抽出し、4種類のヒストンH3,H2A,H2B,H4の精製方法を確立した。このうちH3,H2A,H4の脱イミノ化をイムノブロットにっよて確認した。本法では、脱イミノ化ヒストンと非脱イミノ化ヒストンの分離はできなかった。大腸菌で作成したH4N-末端ペプチド(24残基)は脱イミノ化の有無によって分離することができた。そこで、精製ヒストンを酵素消化後、消化物について、脱イミノ化、非脱イミノ化ペプチドの分離精製をこころみている。細胞のヒストンの脱イミノ化サイトは、いまだに、同定されていないが、精製や同定方法に解決の目処がたったので、研究期間内に研究計画が遂行できると確信している。C-末端ドメインに2分子のCa^

<2+>が結合すると、一部の不安定な構造が安定な活性部位クレフト構造へと変化し、初めて基質の結合が可能となる。構造と突然変異の活性相関にもとづき、酵素反応機構を提唱した。MCF-7細胞のpS2プロモータ遺伝子の転写はエストロゲンによって活性化される。この活性化は遺伝子プロモータ領域のヒストンH3のR17のジメチル化が必須である。このジメチル化に拮抗して生ずるPADI4によるH3のアルギニンやモノメチルアルギニンの脱イミノ化がこの生理的条件下に生ずる遺伝子の転写を抑制した。ヒストンの脱イミノ化は、クロマチン転写活性の調節機構に一石を投じた。
ナノ水素局在化解析による動的水素ぜい化機構解明と耐水素ぜい化材料の開発指針の構築

高強度鋼は環境中から侵入した水素により水素ぜい化を生じる.材料内の水素は主に格子欠陥にトラップされており,室温で拡散する拡散性水素と室温では拡散できない非拡散性水素の2種類の状態に大別される.水素ぜい化は拡散性水素により生じ,非拡散性水素は静的強度に影響しないと報告されている.しかしながら,機械構造物の長期信頼性を確保する上で重要となる疲労強度特性に及ぼす影響については不明である.そこで,非拡散性水素が疲労強度特性を低下させることを明らかにした上で,その機構解明を目的として研究を実施して,本年度は以下のことを明らかにした.(1)非拡散性水素は疲労き裂進展を加速させ,さらに,ΔKが小さくなるにつれてき裂進展速度が加速する傾向にあった.また,非拡散性水素吸蔵条件下の疲労き裂進展特性に及ぼす応力繰返し速度と応力比の影響を調べた.その結果,非拡散性水素吸蔵条件下の疲労き裂進展は応力繰返し速度に依存し,低繰返し速度になるほどき裂進展速度の加速は大きくなった.しかしながら,応力比は非拡散性水素吸蔵条件下の疲労き裂進展に影響を及ぼさず,き裂進展速度は有効応力拡大係数範囲により整理できた.(2)疲労き裂近傍における非拡散性水素の挙動を,水素マイクロプリント法を用いた水素可視化手法により検討した.非拡散性水素を吸蔵した条件において,静荷重下では水素の放出は見られないが,繰返し荷重が負荷されることにより,疲労き裂の近傍のみに水素の放出が観察された.これは,室温・静荷重下では拡散できない非拡散性水素が繰返し荷重によりトラップサイトから脱離・拡散していることを示している.また,ΔKが大きくなるにしたがって,非拡散性水素の脱離範囲も広くなる傾向にあった.さらに,有限要素法による応力解析の結果から弾性の繰返し応力でも非拡散性水素が脱離することを明らかにし,脱離を支配する力学条件として相当応力の振幅が妥当であると結論づけた.高強度鋼は環境に非常に敏感であり,環境中から侵入した水素により水素ぜい化を生じる.材料内に侵入した水素は主に格子欠陥にトラップされており,室温で拡散する拡散性水素と室温では拡散できない非拡散性水素の2種類の状態に大別される.一般に,水素ぜい化は拡散性水素により生じ,非拡散性水素は静的強度に影響しないと報告されている.しかしながら,機械構造物の長期信頼性を確保する上で重要となる疲労強度特性に及ぼす影響については不明である.そこで,非拡散性水素が疲労強度特性を低下させることを明らかにした上で,その機構解明を目的として研究を実施して,本年度は以下のことを明らかにした.疲労き裂の発生および進展に及ぼす非拡散性水素の影響を明らかにするために,伸線強加工高強度鋼を対象として疲労試験および疲労き裂進展試験を実施した.平滑材と鋭い切欠き材の疲労強度特性に及ぼす非拡散性水素の影響について検討し,疲労き裂発生過程が支配的となる平滑材では非拡散性水素によって疲労強度は低下した.さらに,非拡散性水素は疲労き裂進展よりも疲労き裂発生に大きく寄与した.一方,非拡散性水素は疲労き裂進展にも影響し,ΔKが小さくなるにつれてき裂進展速度が加速する傾向にあった.また,非拡散性水素を吸蔵する条件下での疲労強度は,水素のトラップサイトからの脱離を支配する活性化エネルギーと,水素ぜい化に対する感受性に依存した.すなわち,活性化エネルギーが小さいほど,また,拡散性水素に対する水素ぜい化感受性が高いほど,非拡散性水素により疲労強度が低下することを明らかにした.高強度鋼は環境中から侵入した水素により水素ぜい化を生じる.材料内の水素は主に格子欠陥にトラップされており,室温で拡散する拡散性水素と室温では拡散できない非拡散性水素の2種類の状態に大別される.水素ぜい化は拡散性水素により生じ,非拡散性水素は静的強度に影響しないと報告されている.しかしながら,機械構造物の長期信頼性を確保する上で重要となる疲労強度特性に及ぼす影響については不明である.そこで,非拡散性水素が疲労強度特性を低下させることを明らかにした上で,その機構解明を目的として研究を実施して,本年度は以下のことを明らかにした.(1)非拡散性水素は疲労き裂進展を加速させ,さらに,ΔKが小さくなるにつれてき裂進展速度が加速する傾向にあった.また,非拡散性水素吸蔵条件下の疲労き裂進展特性に及ぼす応力繰返し速度と応力比の影響を調べた.その結果,非拡散性水素吸蔵条件下の疲労き裂進展は応力繰返し速度に依存し,低繰返し速度になるほどき裂進展速度の加速は大きくなった.しかしながら,応力比は非拡散性水素吸蔵条件下の疲労き裂進展に影響を及ぼさず,き裂進展速度は有効応力拡大係数範囲により整理できた.(2)疲労き裂近傍における非拡散性水素の挙動を,水素マイクロプリント法を用いた水素可視化手法により検討した.非拡散性水素を吸蔵した条件において,静荷重下では水素の放出は見られないが,繰返し荷重が負荷されることにより,疲労き裂の近傍のみに水素の放出が観察された.これは,室温・静荷重下では拡散できない非拡散性水素が繰返し荷重によりトラップサイトから脱離・拡散していることを示している.また,ΔKが大きくなるにしたがって,非拡散性水素の脱離範囲も広くなる傾向にあった.さらに,有限要素法による応力解析の結果から弾性の繰返し応力でも非拡散性水素が脱離することを明らかにし,脱離を支配する力学条件として相当応力の振幅が妥当であると結論づけた.
DNA免疫法を用いた霊長類用検出抗体の作成法の確立

リスザル(Saimiri sciureus)はマラリアワクチンの開発にとって最も価値のある実験動物にもかかわらず、そのIgGについては解析が行われていない。抗体を介した免疫応答に抗体依存的細胞障害(ADCC)と呼ばれるメカニズムが知られており、感染マラリア原虫の排除にとって重要である。このメカニズムにおいて、ヒトでは抗原を認識したIgG1あるいはIgG3がFcレセプターの一つあるFcγRIIIaと結合することが知られている。そこで我々はリスザルのFcγRIIIaに興味を持ち、この遺伝子を同定した。これまでに、ヒトのFcγRIIIaの176番目のフェニルアラニンがバリンに置換した変異ではIgG1、IgG3のみならず、IgG4にも結合することが報告されている。我々はリスザルのFcγRIIIaにおいて、相当する残基がバリンであることを見出した。このことはIgGとFcレセプターとの関係、ADCCのメカニズムの進化を知る上で非常に興味深い。最後に我々は高感度で特異性の高い抗リスザルIgGモノクローナル抗体を開発し、このモノクローナル抗体がウェスタンブロッティングおよびELISAで有用であることを示した。サルはヒトと同じ霊長類に属し、医学の基礎研究から前臨床試験において必要不可欠な実験動物として広汎な研究に使用されている。私の主要な研究テーマであるマラリアワクチンの開発では、リスザルを用いた免疫・感染実験によりワクチン効果の検証を行っている。しかし、リスザルはワクチンの効果、安全性を調べる上で必須不可欠であるにもかかわらず、免疫応答を研究するための各種検出抗体などが揃っていない。そのため、貴重なヒトモデル実験動物であるサルを用いても、十分なデータが得られていないのが現状である。これまでに医薬基盤研究所・霊長類医科学研究センターにおいて、マラリアワクチンの開発を目指して、リスザルを用いたSE36ワクチンの免疫とマラリア原虫の感染実験を行ってきた。この過程でマラリア原虫感染前の健常リスザルの脾臓を採取している。本研究ではこの非感染の脾臓からRNAを抽出し、cDNAライブラリーを作成した後、IgG、IgA、IgM遺伝子、CD4、CD8遺伝子などをクローニングした。現在はIgG検出抗体を作成中である。霊長類を用いた研究は貴重なデータが得られる反面、繁殖・飼育・実験環境が限られているため研究者人口が少ない。そのため、このような検出用抗体は需要が少なく、商品化されにくい。本研究で得られる成果はリスザルを用いた免疫学・感染症学研究にすぐさま利用可能であるばかりでなく、本方法を応用することでIgG以外のFcレセプターやサイトカインといった免疫関連分子、およびその他の重要な分子の検出抗体の作成が可能となる。本研究により検出用抗体の作成法を確立することは、霊長類を用いた研究の進展に寄与することとなる。しかし、リスザルはワクチンの効果、安全性を調べる上で必須不可欠であるにもかかわらず、分子生物学的、免疫学的研究が十分に進められておらず、免疫応答を研究するための各種検出抗体などがないのが現状である。そのため、貴重なヒトモデル実験動物であるサルを用いても、十分なデータが得られていない。本研究ではこの非感染の脾臓からRNAを抽出し、cDNAライブラリーを作成、および次世代シークエンサーによるシークエンス後、IgG、IgA、IgM遺伝子、CD4、CD8遺伝子などをクローニングした。これまでに、リスザルIgG検出用モノクローナル抗体を作成し、新たな知見を見出した。

本研究で得られる成果はリスザルを用いた免疫学・感染症学研究にすぐさま利用可能であるばかりでなく、本方法を応用することでIgG以外のFcレセプターやサイトカインといった免疫関連分子、およびその他の重要な分子の検出抗体の作成が可能となる。本研究により検出用抗体の作成法を確立することは、霊長類を用いた研究の進展に寄与することとなる。サルはヒトと同じ霊長類に属し、医学の基礎研究から前臨床試験において必要不可欠な実験動物として広汎な研究に使用されている。私の主要な研究テーマであるマラリアワクチンの開発では、リスザルを用いた免疫・感染実験によりワクチン効果の検証を行っている。しかし、リスザルはワクチン効果、安全性を調べる上で必須不可欠であるにもかかわらず、免疫応答を研究するための各種検出抗体などが揃っていない。そのため、貴重なモデル実験動物であるリスザルを用いても、十分なデータが得られていないのが現状である。また、リスザルを用いた研究は貴重なデータが得られる反面、繁殖・飼育・実験環境が限られているため研究者人口が少ない。そのため、このような検出用抗体は需要が少なく、商品化されにくい。これまでに医薬基盤研究所・霊長類医科学研究センターにおいて、マラリアワクチンの開発を目指してリスザルを用いたSE36ワクチンの免疫とマラリア原虫の感染実験を行ってきた。この過程でマラリア原虫感染前の健常リスザル、マラリア原虫感染後のリスザルから血液を含む各種臓器を採取した。本研究ではこれら非感染・感染リスザルから採取した血液、および脾臓からRNAを抽出し、cDNA化後、次世代シークエンサーにより包括的な遺伝子の同定を試みた。その結果、およそ3000遺伝子を同定した。これらの遺伝子の中にはハウスキーピング遺伝子はもちろんのこと、免疫関連遺伝子も多数含まれていた。特に本研究課題の目的である、IgG、IgA、IgM遺伝子、Fcレセプター、CD4、CD8遺伝子なども同定できた。これらの遺伝子配列を元に、IgG検出用モノクローナル抗体を作成した。さらに、IgGとFcgレセプターとの相互作用とマラリア耐性との関係について解析を進めた。これらの成果について現在論文執筆中である。当初、cDNAライブラリーの作成による遺伝子クローニングを計画していたが、次世代シークエンサーによる大規模シークエンシングを取り入れることにより、遺伝子クローニングに割く時間がほとんどなくなった。さらにDNA免疫法を用いたモノクローナル抗体の作成法の確立を目的としていたが、さらに効率的な方法によりモノクローナル抗体の作成を可能とした。リスザルIgGの解析、および作成したモノクローナル抗体を使用することで、新たな知見を見出し、更なる進展が見られた。この知見を元に論文の投稿を準備中であり、学会発表もできた。一方で、当初の目標であるIgA、IgM、CD4、CD8などの検出抗体の作成については、遺伝子のクローニングも終了し、いつでもモノクローナル抗体の作成は可能にした段階で一時中断している。24年度が最終年度であるため、記入しない。当初の計画よりも早い段階で最初の目標であるリスザルIgG検出用モノクローナル抗体を作成することができた。