hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
食用植物の多岐に亘る生理機能性の分子レベルでの解明

食用植物の有する生理機能解明を目的に、ブラックベリーの果実、葉および種子、クサギの葉、サツマイモの塊根、モリンガの葉と葉柄ならびにトマトの果実の成分研究を行った。その結果、それらのメタノールエキスから様々なクロマトグラフィーを用いて5種の新規化合物を含む53種の化合物を純粋に分離(単離)した。また、それらの化学構造を化学データならびにスペクトルデータより明らかにした。さらに、エキス、エキスから分画した画分および単離した成分について、抗酸化活性試験ならびに抗炎症活性試験等の様々な生物活性試験を行った。生活習慣病等の予防や病態の軽減のために食品を活用するという社会的ニーズが高まっているが、本研究課題では、食用植物中に含まれる成分の化学構造と生物活性、ならびにそれらの成分の一斉分析法を開発することを目的とし、今年度は下記の研究実績を得た。1.サツマイモ(Ipomoea batatas,'ムラサキマサリ')の塊根、ブラックベリー(Rubus allegheniensis Port.'マートン')の種子およびトマト(Solanum lycopersicum'ココ')の成熟果実の各メタノールエキスから,各種オープンカラムクロマトグラフィーならびに高速液体クロマトグラフィーを駆使し、サツマイモから5種、ブラックベリーから5種、ならびにトマトから4種の化合物を分離・精製(単離)した。また、それらの構造を質量分析ならびに核磁気共鳴スペクトル等の機器分析を用いて明らかにした。2.レタス(Lactuca sativa)、キャベツ(Brassica oleracea var. capitata)、セロリ(Apium graveolens var. dulce)、ならびに食用ホオズキ(Physalis pruinosa)の各メタノールエキスについてDPPHラジカル消去活性試験とABTSカチオン消去活性試験の2種類の抗酸化活性試験を行った。その結果、DPPHラジカル消去活性試験では、セロリの葉の乾燥粉末エキスは、活性を示したが、他のエキスは、活性を示さなかった。一方,ABTSカチオンラジカル消去活性試験では,いずれのエキスも弱いながらも活性を示した。3.モリンガ(Moringa oleifera Lam.; syn. M. pterygasperma Gaertn.)は、インド原産のワサビノキ科(Moringaceae)の落葉低木で、香辛料や野菜として食用する。熊本県上天草市で栽培されたモリンガの葉のメタノールエキスを作成した。1.生食の他ジャムなどの加工食品に利用されるブラックベリー(Rubus allegheniensis Port.)果実のエキスから各種オープンカラムクロマトグラフィーならびに高速液体クロマトグラフィーを駆使し、16種の化合物を分離・精製(単離)した。さらに、本植物より得た8種のトリテルペンに動脈硬化の原因となるマクロファージの泡沫化抑制活性試験を行い、活性を示す化合物を見出した。2.精進料理に利用される山菜であるクサギ(Clerodendron trichotomum Thunb.)の葉から、6種の化合物を単離し、構造決定した。また、単離した成分に4種の抗酸化活性試験[[1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl(DPPH)ラジカル消去活性試験,スーパーオキシド消去活性試験,過酸化水素消去活性試験,NO消去活性]を行い、1種のフェニルプロパノイド配糖体にDPPHラジカル、過酸化水素ならびにスーパーオキシドの各消去活性試験で強い活性を見出した。また、1種のフラボノイドに弱いながらも、NO消去活性を確認した。3.レタス(Lactuca sativa)、キャベツ(Brassica oleracea var. capitata)、セロリ(Apium graveolens var. dulce)、サツマイモ(Ipomoea batatas)ならびにショクヨウホオズキ(Physalis pruinosa)の各メタノールエキスを作成した。本研究課題では、食用植物中に含まれる成分の化学構造と生物活性ならびにそれらの成分の一斉分析法を開発することを目的とし、ブラックベリー、クサギ、サツマイモ、モリンガならびにトマトの5種の食用植物について抗酸化活性、抗炎症活性、がん細胞増殖抑制活性ならびにマクロファージの泡沫化抑制活性を調べた。また、上記植物の成分研究を行い、5種の新規化合物を含む53種の化合物を純粋に分離(単離)し、それらの化学構造を明らかにした。尚、本年度の研究成果の概要を下記する。1.サツマイモ塊根部のメタノールエキスならびに分画した画分について、4種の抗酸化活性試験、3種の抗炎症活性試験ならびにヒト白血病細胞株(HL-60)の増殖抑制活性試験を行い、活性を示す画分を見出した。

また、7品種のサツマイモ塊根部について、瀉下成分`樹脂配糖体'の蒸発散乱型検出器を備えた高速液体クロマトグラフィーによる一斉分析を行い、品種により樹脂配糖体の組成に違いが見られることを明らかにした。2.モリンガの葉と葉柄のメタノールエキスおよび分画した画分について3種の抗酸化活性試験を行い、活性を見出した。また、強い活性を示した画分の成分研究を行い、7種の化合物を単離し、構造を明らかにした。3.ミニトマトの1品種`ココ'果実のメタノールエキスならびこのエキスのスチレン-ジビニルベンゼン系吸着剤におけるメタノール溶出画分について、2種の抗酸化活性試験ならびに2種の抗炎症活性試験を行い、メタノール溶出画分に活性を見出した。また、本画分から新たに4種の芳香族化合物を単離し、構造を明らかにした。4.ブラックベリー種子のメタノールエキスにHL-60の増殖抑制活性を見出した。また、本エキスの成分研究を行い、新たに2種の新規化合物を含む9種のトリテルペノイド単離し、構造決定した。また、2種の化合物がHL-60の増殖抑制活性を示した。天然物化学本年度は、トマト、ブラックベリー、ならびにサツマイモに関する研究を実施する計画を立てた。これらのうち、研究実績の概要で述べたように、上記3種の食用植物から、都合14種の化合物を単離し、それらの構造を明らかにした。また、レタス、キャベツ、セロリ、食用ホオズキのメタノールエキスに抗酸化活性試験を行い、活性を示すエキスを見出した。さらに、新たな食用植物としてモリンガのメタノールエキスを作成し、成分研究を進めている。本研究課題では、食用植物中に含まれる成分の化学構造と生物活性、ならびにそれらの成分の一斉分析法を開発することを目的とするが、初年度は、各種食用植物のエキスの作成、それらのエキスの生物活性試験、ならびに、研究途上にある植物エキスから化合物を単離する計画を立てた。これらのうち、研究実績の概要で述べたように、5種の食用植物についてエキスの作成を行った。また、キイチゴの1種のブラックベリーについては、成分の単離、構造決定ならびにマクロファージの泡沫化抑制活性試験を行った。さらに、クサギの葉の成分についても、化合物の単離、構造決定ならびに、単離した成分について各種抗酸化活性試験を行い。活性を示す化合物を見出した。さらに、トマトの成分に関しても、化合物の単離には至っていないが、順調に分離を進めている。平成26年度は、分離途上にあるサツマイモ、モリンガ、ブラックベリーならびにトマトに含まれる機能性成分を単離、構造決定するとともに、それらの抗酸化活性、抗炎症活性、ならびにがん細胞増殖抑制活性等を測定する。また、レタスのエキスの成分研究に着手する.さらに,現在7品種のサツマイモの塊根を抽出中であり、それらのエキスについてHPLCを用いた成分の比較を行う。
慢性大腸炎モデルの発癌性における免疫抑制 の影響

実験動物としてCD-Fischer系ラットを用いた。慢性大腸炎モデルとして20匹のラットにMannらの方法に準じてエーテル麻酔下に肛門にタバコ縫合を行い、肛門から3cm挿管後、肛門を縫縮し、5%酢酸を1.5ml注入した。15秒後に生理的食塩水3mlで洗浄した。この処置を週1回12週間連続して行った。その間実験開始後2週目およびその後の4週毎に5匹ずつ屠殺し、大腸を摘出し、肉眼的および病理組織学的に炎症の程度と腫瘍の有無を確かめた。その結果、2週目には高度のびらんを1匹に、中等度および軽度のびらんを2匹ずつに認めたが、腫瘍は認めなかった。6週目以降には徐々にびらんの程度は軽減し、10週以降にはほとんどびらんは認めず、腫瘍の発生もみなかった。一方、大腸発癌モデルとして20匹のラットに1,2-dimethylhydrazine2HC1(DMH)20mg/kgを週1回皮下投与し、これを20週連続して行った。その間4週毎に5匹ずつ屠殺し、大腸を摘出し、肉眼的に腫瘍の有無を確かめた。その結果、4週後には1匹、8週後および12週後には3匹、16週後および20週後には4匹に大腸腫瘍を認めた。腫瘍部の組織をトリプシンEDTAで消化し、細胞分離した後にプロピディウムアイオダイドを用いて染色し、flow cytometryにより細胞のploidy patternを検討中である。今後、さらにそれぞれの群に対して免疫抑制の目的でプレドニゾロンを腹腔内に投与し、腫瘍の発生頻度やその特性について検討する予定である。
注射針を用いた大気圧プラズマジェットのマイクロ加工への先進的応用

(1)実験装置の設計・製作:直径1mm以下の注射針をガスノズル兼電極とし、現有するプラズマ発生用RF電源/整合回路に接続することで大気圧プラズマジェットの生成を実現した。また、注射針を3次元的に走査するマニピュレータの組み立てを行なった。(2)ワイヤー絶縁被膜の局所剥離:電子機器のノイズカット等に使用する超小型インダクターの巻き線(ワイヤー、φ100μm程度)の絶縁被膜の局所剥離を、本プラズマジェットを用いて実現した。絶縁被膜の材質は耐熱温度が約200°Cのポリアミドイミドである。処理ガスとしてAr、Ar/O_2および空気をプラズマジェット化しワイヤーに照射することで全周剥離を実現した。プラズマ照射部の温度を熱電対で測定したところ180°C程度以下でポリアミドイミドの耐熱温度より低く、またプラズマ発光分光分析からプラズマ中に酸素ラジカルの存在が確認された。したがって酸素ラジカルによるポリアミドイミドのケミカルエッチングであることが明らかになっ彪さらに、実体顕微鏡や走査電子顕微鏡(SEM)によるプラズマ照射面の観測で、絶縁被膜が選択的にエッチングされていることが確認された。(4)カーボンナノチューブの局所CVD成長:原料ガスとしてメタン/水素を用いて、φ0.5mmッケル(Ni)線先端にカーボンナノチューブ(CNTs)を選択的に成長する実験を行なった。メタン比率31%、RF電力6W、成長時間12分で、CNTsの束(バンドル)が規則的に垂直成長した。各バンドル径は800nm程度、長さは23μmであった。バンドルの透過型電子顕微鏡(TEM)による構造観察や、ラマン分光分析を併せて行った。その結果、バンドル中のCNTsは竹状(bamboo-like)構造の多層ナノチューブであり、グラファイト構造の乱れを含んでいることが明らかになった。また、バンドルの分布密度はメタン/水素比率、プラズマ電力、成長時間に依存せずほぼ一定値の0.73/μm^2であった。これは、バンドル分布密度が、初期にプラズマ照射により形成されるNiナノ粒子の分布密度で決定される為である。(2)プラズマ発光分光分析:マルチチャンネル検出器(浜松ホトニクス、PMA-11)を用いて、プラズマ発光スペクトルを計測し、励起原子・分子の同定、原子励起温度の評価を行なった。その結果、反応性プラズマが生成されていること、また非熱(非平衡)プラズマであることが明らかになった。(3)ワイヤー絶縁被膜の剥離実験:電子機器のノイズカット等に利用する超小型インダクターの巻き線(ワイヤー、φ200μm程度)の絶縁被膜の局所剥離を、本プラズマジェットを用いた反応性プラズマによるケミカルエッチングで実現した。処理ガスとしてHe/O_2や空気を用いた。実体顕微鏡や走査電子顕微鏡(SEM)によるプラズマ照射面の観測で、絶縁被膜が選択的にエッチングされている事が確認された。

しかし、剥離後の表面の元素組成を光電子分光分析(XPS)により調べたところ、下地の銅が酸化され酸化銅が形成されていることが分かった。(4)ナノカーボン物質の局所CVD成長実験:原料ガスとしてメタン/水素を用いて、φ0.5mmニッケル線先端にカーボンナノチューブ(CNTs)を選択的に成長する実験を行なった。メタン比率310%、RF電力6W程度、成長時間12分で、CNTsの束(バンドル)が多数規則的に垂直成長した。各バンドルの径は800nm程度、長さは23μmであった。バンドルの透過型電子顕微鏡(TEM)による構造観察や、ラマン分光分析を併せて行った。(1)ワイヤー絶縁被膜の局所剥離:電子機器のノイズカット等に使用する超小型インダクターの巻き線(ワイヤー、φ100μm程度)の絶縁被膜の局所剥離を、本プラズマジェットを用いて実現した。絶縁被膜の材質は耐熱温度が約200°Cのポリアミドイミドである。処理ガスとしてAr、Ar/O_2および空気をプラズマジェット化しワイヤーに照射することで全周剥離を実現した。プラズマ照射部の温度を熱電対で測定したところ180°C程度以下でポリアミドイミドの耐熱温度より低く、またプラズマ発光分光分析(浜松ホトニクス、PMA-11)からプラズマ中に酸素ラジカルの存在が確認された。したがって酸素ラジカルによるポリアミドイミドのケミカルエッチングであることが明らかになった。さらに、実体顕微鏡や走査電子顕微鏡(SEM)によるプラズマ照射面の観測で、絶縁被膜が選択的にエッチングされている事が確認された。しかし、剥離後の表面の元素組成を光電子分光分析(XPS)により調べたところ、プラズマ中の酸素含有量が10%以上になると下地の銅が酸化され酸化銅(CuO)が形成されていることが分かった。(2)カーボンナノチューブの局所CVD成長:原料ガスとしてメタン/水素を用いて、φ0.5mmニッケル(Ni)線先端にカーボンナノチューブ(CNTs)を選択的に成長する実験を行なった。メタン比率310%、RF電力6W、成長時間12分で、CNTsの束(バンドル)が規則的に垂直成長した。各バンドル径は800nm程度、長さは23μmであった。その結果、バンドル中のCNTsは竹状(bamboo-like)構造の多層ナノチューブであり、グラファイト構造の乱れを含んでいることが明らかになった。また、バンドルの分布密度はメタン/水素比率、プラズマ電力、成長時間に依存せずほぼ一定値の0.73/μm^2であった。これは、バンドル分布密度が、初期にプラズマ照射により形成されるNiナノ粒子の分布密度で決定される為である。
Dexmedetomidineの抗酸化能の検討：スピン共鳴解析を用いて

術後認知機能障害(POCD)の発症に酸化ストレスが大きく関与していることが基礎および臨床研究にて確認されている。周術期の鎮静に使用されるα2作動性鎮静剤Dexmedetomidine(DEX)がPOCDを予防することが臨床研究にて報告されているが,興味深いことにDEXが抗酸化作用を有することを示す基礎研究もある。我々はDXMの抗酸化作用がPOCDの予防に関与する可能性があると推測しているが,その詳細は不明である。2年目は,試験管内で種々のフリーラジカルを発生させた反応液中に種々の濃度のDEXを添加し,電子スピン共鳴法(ESR)を用いてDEXの直接的フリーラジカル消去作用を評価した。各フリーラジカルの濃度ー反応曲線からIC50を求め,DEXとフリーラジカルの反応速度定数kを推定した。DEXは以下のフリーラジカルに対して濃度依存的な消去作用を示した(IC50,k);ヒドロキシルラジカル(2.2±0.4 mM,>10^9 M-1s-1),スーパーオキサイドアニオン(17±8 mM,0.94 M-1s-1), t-ブトキシルラジカル(0.96±0.10 mM,1.0×kCYPMPO),一重項酸素(0.15±0.01 mM,6.0×10^6 M-1s-1),アスコルビルフリーラジカル(36±1 μM,ー)。しかし,t-ブチルペルオキシルラジカル,一酸化窒素,DPPHに対しては消去能を示さなかった。DEXは生体内で最も強い酸化能をもつとされるヒドロキシルラジカルや,虚血再灌流傷害の際に活性化されるヒポキサンチンーキサンチンオキシダーゼ系で産生されるスーパーオキサイドアニオンを直接消去することによって抗酸化能を示し, POCDを防止する効果をもつと可能性が示唆された。2年目にDEXのもつフリーラジカルに対する直接的消去作用の評価を行うことができた。DEXのもつ抗酸化能の機序の一つとして,ヒドロキシルラジカルやスーパーオキサイドアニオンを含む複数の酸素中心フリーラジカルに対する直接的消去作用の可能性を示すことができた。このため,2年目の研究計画は概ね予定通り達成できた。2年目の実験においてDEXが直接的消去作用を示したフリーラジカルに培養細胞をばく露し,酸化ストレスに対する細胞のviabilityを評価する。種々の濃度で培養液中にDEXを添加し,フリーラジカルによる酸化ストレスに対するDEXの抗酸化能をin vitroで評価する。1年目に実施予定であった脳組織灌流標本のNMRによる解析に代えて, in vivo虚血再灌流負荷に伴うエネルギー状態の変化を質量分析イメージングにより明らかにする。脳組織内の高エネルギーリン酸(ATP,ADP,AMP)を脳の部位毎に定量し,DEX添加の有無によるエネルギー状態の比較を試みる。なお,1年目終了時に代替実験として検討していた脳組織の1H-NMRメタボロミクス解析は実施しない。術後認知機能障害の発症機序として,以前より指摘されている神経炎症だけではなく,酸化ストレスが大きく関与していることが基礎および臨床研究にて確認されている。集中治療室にて周術期の鎮静に使用されている鎮静剤Dexmedetomidineは,術後認知機能障害を予防することが臨床研究にて報告されているが,興味深いことにDexmedetomidineが抗酸化作用を有することを示す基礎研究もある。よって,我々はDexmedetomidineの抗酸化作用が術後認知機能障害の予防に関与した可能性があると推測しているが,その詳細は不明である。本研究は,Dexmedetomidineの周術期酸化ストレス,特に脳障害に対する保護効果を,スピン共鳴解析,すなわち高時間分解能を有する核磁気共鳴法(NMR)および電子スピン共鳴法(ESR)を用いて,脳のエネルギー代謝および抗酸化作用の観点から,明らかにすることを目的とする。1年目は,リンを観測核とする核磁気共鳴法(NMR)による脳エネルギー代謝の解析を実施する予定であったが,当初使用する予定だったNMR分光器の故障のため,これを行うことができなかった。そこで以下の代替実験を検討中である。(1)本学内に設置されている別のNMR分光器を用いて,脳組織の1H-NMRメタボロミクスを行う。Dexmedetomidine添加の有無による組織中の代謝物の差異を比較する。(2)本学内に設置されている飛行時間型質量分析装置を用いて,マウス脳組織の質量分析イメージングを行い,脳エネルギー代謝を可視化する。Dexmedetomidine添加の有無によるエネルギー代謝の差異を比較する。1年目には,リンを観測核とするNMRを用いて,脳スライスの灌流標本中の高エネルギーリン酸(ATP,クレアチンリン酸)を測定し脳エネルギー代謝の解析を実施する予定であった。しかし,使用予定であった灌流実験用のNMR分光器が故障したため,これを十分に行うことができなかった。このため,本研究課題の進捗は大幅に遅れている。

2年目は,試験管内で種々のフリーラジカルを発生させた反応液中に種々の濃度のDEXを添加し,電子スピン共鳴法(ESR)を用いてDEXの直接的フリーラジカル消去作用を評価した。各フリーラジカルの濃度ー反応曲線からIC50を求め,DEXとフリーラジカルの反応速度定数kを推定した。DEXは以下のフリーラジカルに対して濃度依存的な消去作用を示した(IC50,k);ヒドロキシルラジカル(2.2±0.4 mM,>10^9 M-1s-1),スーパーオキサイドアニオン(17±8 mM,0.94 M-1s-1), t-ブトキシルラジカル(0.96±0.10 mM,1.0×kCYPMPO),一重項酸素(0.15±0.01 mM,6.0×10^6 M-1s-1),アスコルビルフリーラジカル(36±1 μM,ー)。しかし,t-ブチルペルオキシルラジカル,一酸化窒素,DPPHに対しては消去能を示さなかった。DEXは生体内で最も強い酸化能をもつとされるヒドロキシルラジカルや,虚血再灌流傷害の際に活性化されるヒポキサンチンーキサンチンオキシダーゼ系で産生されるスーパーオキサイドアニオンを直接消去することによって抗酸化能を示し, POCDを防止する効果をもつと可能性が示唆された。2年目にDEXのもつフリーラジカルに対する直接的消去作用の評価を行うことができた。DEXのもつ抗酸化能の機序の一つとして,ヒドロキシルラジカルやスーパーオキサイドアニオンを含む複数の酸素中心フリーラジカルに対する直接的消去作用の可能性を示すことができた。このため,2年目の研究計画は概ね予定通り達成できた。脳組織灌流標本のNMRによる解析に代えて,脳組織の1H-NMRメタボロミクス解析を行う。本学工学部に別のNMR分光器が設置され,学内研究者に開放されているが,マグネット内で組織の灌流を行うことは認められていない。そこで,当初計画した灌流実験に代えて,脳組織の1H-NMRメタボロミクスの手法によりDexmedetomidine添加の有無による組織中の代謝物の違いを比較する。また,脳組織灌流標本のNMRによる解析の第二の代替として,虚血再灌流負荷に伴うエネルギー状態の変化を質量分析イメージングにより明らかにする。脳組織内の高エネルギーリン酸(ATP,ADP,AMP)を脳の部位毎に定量し,Dexmedetomidine添加の有無によるエネルギー状態の違いを比較する。電子スピン共鳴法によるDexmedetomidineのフリーラジカル消去能の網羅的解析は,当初計画通り2年目に実施する。2年目の実験においてDEXが直接的消去作用を示したフリーラジカルに培養細胞をばく露し,酸化ストレスに対する細胞のviabilityを評価する。種々の濃度で培養液中にDEXを添加し,フリーラジカルによる酸化ストレスに対するDEXの抗酸化能をin vitroで評価する。1年目に実施予定であった脳組織灌流標本のNMRによる解析に代えて, in vivo虚血再灌流負荷に伴うエネルギー状態の変化を質量分析イメージングにより明らかにする。脳組織内の高エネルギーリン酸(ATP,ADP,AMP)を脳の部位毎に定量し,DEX添加の有無によるエネルギー状態の比較を試みる。なお,1年目終了時に代替実験として検討していた脳組織の1H-NMRメタボロミクス解析は実施しない。
偏向イオン粒子による磁界分布測定と低エネルギー高電流密度イオン源の開発研究

本研究によって得られた成果は以下の如くである。(1)逆転磁場ピンチ配位とトカマク配位プラズマ中に高速中性粒子ビームを打ち込んだ場合、荷電交換によって発生したイオンの軌道について計算機シミュレーションを行い、本研究に於ける磁界分布測定法が、特に前者の配位において有効な測定手段になることを示した。(2)計算機シミュレーションの結果を検証するために、水素ガスを用いたビームプローブ測定装置を設計製作した。本研究室にある小型トカマク装置にビームプローブ装置を装着し、荷電交換によって発生したイオンをファラデーカップで測定し、計算機シミュレーションの結果が正しいことを検証した。これによって本研究の方法の有効性を確認した。(3)本研究室で開発した低エネルギーイオン源用計算機シミュレーションコードを用いて、(2)に記したイオン源の設計,製作を行い略設計値に近いイオン加速電流を得ることができた(直径4mmφの単孔を用い加速電流約30mAを得た。)。これにより数をkeV10keV近辺の高電流密度イオン源引き出し部の設計手法に対する指針を得ることができた。(4)上述のビームプローブ装置は、又プラズマのイオン密度測定にも使用することができ、上記の小型トカマク装置で発生したプラズマのイオン密度測定を行った。マイクロ波干渉計による密度測定との比較を行ったが、両者は一致しており、本研究で設計、製作したビームプローブ測定装置が密度測定にも使用し得ることを検証した。)。
宇宙階層構造の進化史における暗黒エネルギーと有限質量ニュートリノの効果の研究

冷たい暗黒物質および有限質量ニュートリノが混在する宇宙構造形成モデルについて、非線形重力クラスタリング効果および非線形銀河バイアス効果を考慮した銀河パワースペクトルを計算するための理論モデルを構築した。この理論モデルをSDSSデータの銀河パワースペクトルの結果と比較することで、3世代ニュートリノの質量和が0.81eV(95%C.L.)以下という上限を導くことに成功した。平成20年度の主な研究成果は以下の通りである。(1)ビックバン熱史の名残である熱的ニュートリノは有限質量を持つために、宇宙の階層構造の形成過程に無視できない効果を及ぼす。つまり、現実的な構造形成では、速度分散が小さい冷たい暗黒物質と有限質量ニュートリノの混合したモデルにおける重力不安定性が構造形成を引き起こすと考えられる。我々は、この混合暗黒物質モデルにおける構造形成を記述するための解析的理論モデルを構築した。これは、宇宙論における摂動理論を適用したものである。この新モデルにより、ニュートリノの構造形成への影響は、弱非線形段階では増幅されること、またそれにより銀河サーベイからニュートリノ質量を制限する可能性が改善することを示した。(2)重力レンズ効果は、宇宙構造の全質量分布に敏感なために、銀河と暗黒物質分布間の不定性(バイアス不定性)に影響されない。ここでは、上記の研究で開発した理論モデルをカナダーフランスーハワイ銀河サーベイでなされた現時点で最高精度の宇宙論弱レンズサーベイデータの測定結果に適用した。弱レンズ効果だけのデータではニュートリノの質量を精密に測定することは不可能であるが、宇宙背景放射、超新星探査、銀河サーベイの結果と組み合わせることにより、3世代ニュートリノの質量和について、95%の信頼精度で0.55eVの上限値を導出することに成功した。我々のニュートリノ質量の制限結果は、重力レンズ効果のデータを用いた初めての結果である。神岡の実験などの地上実験により、ニュートリノが質量を持つことが分かっているが、その絶対値は未だ不明である。宇宙の構造形成は、膨張宇宙において暗黒物質の自己重力の不安定性により、暗黒物質の分布におけるゆらぎが成長することで起こる。現在の構造形成の標準的シナリオでは、重力のみで他の粒子と相互作用し、熱的速度が非常に小さい、すなわち冷たい暗黒物質がこの構造形成過程において主要な役割を果たしていると考えられている。このとき、質量を持つニュートリノも重力源の一部を担い、暗黒物質のように振る舞うが、その速度分散は非常に速い、すなわち熱いため、宇宙の階層構造の形成過程について特徴的な痕跡を残す。この理由で、宇宙論データを用いた宇宙階層構造の特徴の測定から、ニュートリノの質量について制限することが可能になり、現時点では宇宙論実験が地上実験よりも厳しい質量の上限を与えている。我々は、この混合暗黒物質モデルにおける構造形成を記述するための解析的理論モデルを構築している。この新モデルにより、ニュートリノの構造形成への影響が、弱非線形段階では増幅されること、またそれにより銀河サーベイからニュートリノ質量を制限する際の精度が改善することを示した。特に、現在進行中の第3期スローンディジタルスカイサーベイのデータおよび計画中の銀河サーベイにこの新理論モデルを適用することにより、数0.1eV程度(95%C.L.)の精度でニュートリノ質量に上限を与えることが可能なことを示した。さらに特筆すべきは、この理論モデルに摂動論の枠組み内で無矛盾に銀河バイアスの不定性を考慮することに成功した。さらに、この理論モデルを実際のSDSS銀河サーベイデータと比較し、非線形重力および銀河バイアスの系統誤差を考慮したとしても、3世代ニュートリノの質量和が0.81eV(95%C.L.)よりも小さいという上限値を導出することに成功した。
情報精査への動機づけを行う情報検索インタラクションに関する研究

本プロジェクトでは,玉石混淆のウェブ情報から信ぴょう性の高い情報を得る支援を行うために,検索ユーザに対して慎重な情報精査への動機付けを行う情報検索インタラクションに関する研究を行った.H30年度は前年度に開発した,批判的な情報検索に必要となる態度を促進するクエリ補完機構「クエリプライミング」の設計および効果について,さらなる分析・考察を行い,学術論文誌での成果発表を行った(成果1).また,クエリプライミングの「情報探索中にある種の情報提示を行うことで批判的情報探索を促進する」というアイデアから着想を得,新たなインタラクション方法について研究を行った.具体的には,閲覧中の文書に含まれる曖昧文をハイライトすることで批判的情報探索を促すことを狙ったブラウザ拡張の研究開発を行った(成果2).さらに,ウェブ検索ユーザの批判的検索能力の評価指標である「ウェブアクセスリテラシー」の開発を行った(成果3, 4).認知心理学分野で研究が行われているプライミング効果に着目し、批判的な情報検索に必要となる態度を促進するクエリ補完機構に関する設計・検証を行った。提案システムでは、証拠の重視、客観的な視点、探究心、論理的思考の自覚といった批判的思考に必要とされる態度を連想させるキーワードをクエリ補完時に提示する。本研究では、提案システムが検索ユーザの情報探索時間やページ閲覧傾向、検索タスクの結果に与える影響を分析するために、提案システムおよび一般的なクエリ補完システムを用いたオンラインユーザ実験を行った。実験結果の分析を通じて、クエリプライミングは、特に大学卒業経験者のウェブ検索行動を変容させるのに一定の効果があることが確認された。以上の研究成果について、下記国内会議・国際会議で発表を行った。・山本祐輔,山本岳洋:「批判的情報検索を促進するクエリプライミング」,第10回Webインテリジェンスとインタラクション研究会(WI2-10), pp.1-6, July 2017 (萌芽研究賞受賞).クラウドソーシングを効果的に活用することによって、当初予定していたよりもクエリプライミングデータベースの作成を早く完了させることができた。それによってクエリプライミングの効果を検証するための実験システムの実装および評価実験も想定よりも早く実施することができた。評価実験を通じてクエリプライミングの有効性を確認できたと同時に、ウェブ検索ユーザの批判的検索能力がプライミングの効果に影響を与えている可能性があるという新たな仮説を得ることができた。本年度の後半からは新たな研究課題として「ウェブ検索ユーザの批判的検索能力の評価」および「批判的検索能力とプライミング効果の関係性」について研究に着手し始めており、これらの意味において当初の研究計画以上に進展があったと考える。本プロジェクトでは,玉石混淆のウェブ情報から信ぴょう性の高い情報を得る支援を行うために,検索ユーザに対して慎重な情報精査への動機付けを行う情報検索インタラクションに関する研究を行った.H30年度は前年度に開発した,批判的な情報検索に必要となる態度を促進するクエリ補完機構「クエリプライミング」の設計および効果について,さらなる分析・考察を行い,学術論文誌での成果発表を行った(成果1).また,クエリプライミングの「情報探索中にある種の情報提示を行うことで批判的情報探索を促進する」というアイデアから着想を得,新たなインタラクション方法について研究を行った.具体的には,閲覧中の文書に含まれる曖昧文をハイライトすることで批判的情報探索を促すことを狙ったブラウザ拡張の研究開発を行った(成果2).さらに,ウェブ検索ユーザの批判的検索能力の評価指標である「ウェブアクセスリテラシー」の開発を行った(成果3, 4).今後は心理測定尺度等や検索・閲覧ログを用いたウェブ検索ユーザの批判的検索能力を推定する方法論に関する研究を行う。また、開発した批判的ウェブ検索能力の評価方法を用いて、批判的ウェブ検索能力と批判的思考態度を喚起するクエリプライミングの効果との関係性を詳細に分析するための実験を行う予定である。得られた結果については、ACM CHI、CHIR、SIGIR、WebSciなどの査読あり国際会議や学術雑誌に投稿を行う。同時にウェブサイト等で実験システムや解説文書を公開し、一般国民に対しても広く成果発表を行う予定である。
アスコルビン酸の葉緑体への集積機構とその遺伝子工学的増強

葉緑体へDHAを添加後光照射したときに、葉緑体外液でもAsAが生じていることを見いだした。包膜上にDHAを還元できる成分が無いこと、および既報にAsA/DHAトランスロケーターの存在を示唆する結果が報告されていることから、これは葉緑体内で生じたAsAの一部が葉緑体外へ放出されたためと考えられた。また測定時の葉緑体による総酸素発生当量と、実験系内での総DHA還元当量がほぼ整合することを確認でき、DHA輸送体による能動輸送系の存在が確定的となった。葉緑体内へ輸送されたDHAのAsAへの還元が効率よく進行するためにはDHA還元酵素による作用が必要と考えられる。既報によれば葉緑体でのDNA還元反応はトリプシンインヒビターによって起こるとされていたが、単離葉緑体から抽出したストロマ溶液についてDHA還元反応を行ったところ、DNAに対するミハエリス定数が20μMという極めて親和性の高い酵素成分を見いだした。前年度に、光照射中のDNA添加では単離葉緑体の酸素発生が認められないことを報告したが、この結果は光照射中にはDNAが葉緑体内へ輸送されていないことを強く示唆するものであり、葉緑体のエネルギー状態に応じて開閉調節される輸送機構として非常に興味深い。本年度のもう一つの主要課題であった葉緑体DHA還元酵素の単離については、本酵素が放置により容易に活性を失うこと、細胞質にも存在する高いDHA還元酵素活性が精製上の障害となり、現時点では目標を達成出来なかった。ホウレンソウ無傷葉緑体に光照射すると、デヒドロアスコルビン酸(DNA)を緩衝液に加えたときにのみ見られる酸素発生を検出できた。酸素発生速度は、葉緑体懸濁液のpH、光強度、DHA濃度、およびDHAとのインキュベーション時間に依存した。光照射中にDHAを添加しても酸素発生の上昇は見られなかった。また、ヒトグルコーストランスポーター(GLUT1)のDHA輸送阻害剤であるサイトカラシンBはDHA依存の葉緑体酸素発生も阻害した。一方、DHAを添加したときの葉緑体中のアスコルビン酸(AsA)およびDHA量を電気化学的に測定したところ、DHA添加区で総アスコルビン酸量(AsA+DHA)が上昇し、これは塩化アンモニウム(NH_4Cl)添加によって抑制された。葉緑体中のDHA濃度は緩衝液のそれより高く見積もられた。AsA/DHA比は光照射によって上昇したが、その程度はDHA、NH_4Clに影響されなかった。以上の結果は、(1)葉緑体へのAsAの集積はDHAに特異的なトランスポーターによるDHAの取り込みと、光合成電子伝達によるAsAへの還元によって起こること、(2)DHAトランスポーターはDHAを能動輸送するが光照射中はゲートが閉じられることを示しており、ヒト培養細胞などと同様の輸送-還元の二段階ではあるが分子的性質の異なる輸送体によって葉緑体へAsAを蓄積出来ることが明らかになった。一方、葉緑体DHA還元酵素の精製を試みたが、単離葉緑体で見られた基質親和性の高い活性成分の単離には至らなかった。
口腔前癌病変悪性転化を予知する遺伝子診断法の確立

口腔前癌病変悪性転化を予知する遺伝子診断法確立の目的で、1997年以前に当科を受診、加療した口腔扁平上皮癌および白板症等の前癌病変の生検材料、手術材料及び採取された材料から樹立した細胞株を用いてp53癌抑制遺伝子変異あるいは遺伝子産物の発現について検索した。1.口腔前癌病変におけるp53癌抑制遺伝子産物の発現量と悪性転化口腔前癌病変のパラフィン切片について、抗p53モノクローナル抗体による免疫組織化学染色を行ったところ、異形成の程度が増加に比例して、発現量の上昇を示す傾向があった。さらに、高発現を示す症例について、遺伝子異常の検索を行ったところ、少数の症例をのぞいて遺伝子変異が検出された。このことは、口腔扁平上皮癌発症において、p53遺伝子異常は、少なくとも癌化の前の段階で発生していると考えられた。高発現を示したが、遺伝子異常が検出されなかった症例については、正常蛋白質の過剰発現あるいは検出方法の限界によることが考えられるが、現在検討中である(亀掛川、榎本ら投稿準備中)。2.口腔扁平上皮癌の予後とp53遺伝子変異あるいは過剰発現p53遺伝子変異の内容と臨床経過を比較し、予後との関係を明らかにする目的で、口腔扁平上皮癌20例について、変異の内容と病理組織型及び予後を比較検討した。高頻度p53遺伝子変異は認めたが、予後との有為な差は認められなかった(平野、榎本ら投稿準備中)。以上より、1)p53遺伝子異常は口腔前癌病変が癌化する前の段階で異常が生じていること、2)口腔扁平上皮癌で高頻度でp53遺伝子異常を認めることから、p53遺伝子異常による口腔前癌病変悪性転化の予想は可能であると考えられた。さらに、いくつかの口腔多発癌症例では、前癌病変の時点では遺伝子変異を認めないが、癌化した時点では、それぞれ新たなp53遺伝子変異を獲得していることが明らかとなり、口腔前癌病変の癌化に、p53遺伝子異常が重要な役割を果たしていると考えられた(酒井、榎本ら投稿準備中)。口腔前癌病変悪性転化を予知する遺伝子診断法確立の最初の段階として、1997年に当科を受信、加療した口腔扁平上皮癌および白板症等の前癌病変45症例について生検材料の採取及び細胞DNA,RNAの抽出を行った。今年度用意した核酸を用いて、口腔扁平上皮癌で高頻度に変異していることを我々が明らかにした。p53遺伝子を含む癌関連遺伝子の変異を検索、遺伝子変異を基にした遺伝子診断の可能性を検討している。上記研究と平行して、既に当科で加療した、白板症を介して癌化した症例についてその生検あるいは手術材料のパラフィン切片の抗p53モノクローナル抗体による免疫組織化学染色、一部の症例では、細胞DNAの抽出、p53遺伝子についてPCR法を用いた増幅を行い塩基配列決定法を用いてp53変異の有無と変異した塩基対の決定を行っている。現在までの結果から、前癌病変から癌化する症例の多くは前癌病変時すでにp53変異を持つが、癌化時以後に変異が生じる症例も存在すると考えている。興味深いことに、前癌病変を介して発症する口腔多発

癌のある症例では、異時性に発症するそれぞれの癌は、前癌病変ではp53変異を持たないが、癌発症時にはp53遺伝子を持ち、その内容は異時性に異なることが明らかになった。p53変異の内容と臨床経過を比較し、予後との関係を明らかにする目的で、口腔扁平上皮癌20例について、変異の内容と病理組織型及び予後を比較検討した。高頻度にp53変異は認めたが、予後との有為な差は認められなかった。口腔前癌病変悪性転化を予知する遺伝子診断法確立の目的で、1997年以前に当科を受診、加療した口腔扁平上皮癌および白板症等の前癌病変の生検材料、手術材料及び採取された材料から樹立した細胞株を用いてp53癌抑制遺伝子変異あるいは遺伝子産物の発現について検索した。1.口腔前癌病変におけるp53癌抑制遺伝子産物の発現量と悪性転化口腔前癌病変のパラフィン切片について、抗p53モノクローナル抗体による免疫組織化学染色を行ったところ、異形成の程度が増加に比例して、発現量の上昇を示す傾向があった。さらに、高発現を示す症例について、遺伝子異常の検索を行ったところ、少数の症例をのぞいて遺伝子変異が検出された。このことは、口腔扁平上皮癌発症において、p53遺伝子異常は、少なくとも癌化の前の段階で発生していると考えられた。高発現を示したが、遺伝子異常が検出されなかった症例については、正常蛋白質の過剰発現あるいは検出方法の限界によることが考えられるが、現在検討中である(亀卦川、榎本ら投稿準備中)。2.口腔扁平上皮癌の予後とp53遺伝子変異あるいは過剰発現p53遺伝子変異の内容と臨床経過を比較し、予後との関係を明らかにする目的で、口腔扁平上皮癌20例について、変異の内容と病理組織型及び予後を比較検討した。高頻度p53遺伝子変異は認めたが、予後との有為な差は認められなかった(平野、榎本ら投稿準備中)。以上より、1)p53遺伝子異常は口腔前癌病変が癌化する前の段階で異常が生じていること、2)口腔扁平上皮癌で高頻度でp53遺伝子異常を認めることから、P53遺伝子異常による口腔前癌病変悪性転化の予想は可能であると考えられた。さらに、いくつかの口腔多発癌症例では、前癌病変の時点では遺伝子変異を認めないが、癌化した時点では、それぞれ新たなp53遺伝子変異を獲得していることが明らかとなり、口腔前癌病変の癌化に、p53遺伝子異常が重要な役割を果たしていると考えられた(酒井、榎本ら投稿準備中)。
多点皮質電極記録による霊長類内側側頭葉における記憶想起機構の研究

我々の研究グループは高密度皮質脳波(ECoG)法を使って、サルが記憶を想起する際の脳の側頭葉の活動を調べ、脳活動が作り出す空間的なパターンによって長期記憶がコード(表現)されることを明らかにしました。今回の実験では、サルの側頭葉と呼ばれる脳の領域に128チャンネルのECoG電極を設置し、サルに記憶した図形を見せた時に生じる脳活動の空間パターンを調べました。その結果、シータ波と呼ばれる脳活動の空間パターンが図形の記憶を表現することが分かりました。ヒトを含む霊長類において、内側側頭葉は長期記憶に本質的な役割を担う。我々は独自開発した皮質脳波電極(ECoG電極)を用いて、記憶課題を行うサルにおいて内側側頭葉の複数の領域(TE野、嗅周皮質、嗅内皮質)の多点同時記録を行ってきた。その結果、記憶想起に相関して複数の局所部位において、異なる周波数帯の皮質脳波間に位相振幅連関が生じるという予備的結果を得た。本研究では、この記憶想起機構に関わる新知見をさらに追求すると共に、次段階の研究展開として、記憶想起時のトップダウン性の情報伝達が内側側頭葉の皮質領域間をどのように流れるか、及び新規記憶学習に伴う記憶痕跡の時間・空間的生成過程を解明することを目指している。25年度までに3頭のニホンザルに視覚性の対連合記憶課題の学習及び、これらのサルの内側側頭葉における128チャネルの皮質脳波(ECoG)電極の慢性留置が完了した。サルが記憶想起課題を行う間、皮質脳波の高密度多点記録を行った。その結果、課題試行に連関した有意な皮質脳波応答を得た。得られた皮質脳波応答に対して時間周波数解析を行い、記憶想起中に生じる内側側頭葉の皮質脳波応答位相振幅連関をさらに解析した。サルが試行に失敗したとき、位相振幅連関が減弱するという予備的結果を得た。これらの成果を25年度の日本神経科学大会および北米神経科学学会にて発表した。現在、機械学習によるデコーディング等の手法を使ってさらに詳細な解析を進めており、論文の投稿を準備中である。我々は独自に開発した皮質脳波電極(ECoG電極)を用いて、記憶課題を行うサルにおいて内側側頭葉の複数の領域の多点同時記録を行ってきた。その結果、記憶想起に相関して複数の局所部位でガンマ波が増大し、かつシータ波との連関(cross-frequency coupling)が生ずるという新たな予備的発見を得た。本研究計画では、この記憶想起機構に関わる新知見をさらに追求すると共に、次段階の研究展開として、記憶想起時のトップダウン性の情報伝達が内側側頭葉の皮質領域間をどのように流れるか、及び新規記憶学習に伴う記憶痕跡の時間・空間的生成過程を解明することを目指す。26年度に結果の解析を進めた結果、連想記憶は側頭葉の広範囲に渡る皮質脳波の空間的な活動パターンによってコードされるとの新たな知見を得た。この結果を報告する学会発表を行ったとともに、現在論文を投稿中である。我々は独自に開発した高密度皮質脳波(ECoG)電極を使って、サルが長期連合記憶を想起する際の側頭葉の活動を調べ、脳活動が作り出す空間的なパターンによって連合記憶がコードことを明らかにした。我々のグループによるこれまでの研究から、側頭葉の36野の限局した領域に存在する比較的少数の記憶ニューロンが連合記憶をコードすることが分かっていた。しかし、従来の単一神経細胞記録による研究では、個々の記憶ニューロンの活動を調べることしかできないため、脳における記憶痕跡の形成が主に少数の記憶ニューロンによる局所神経回路によるものか、それとも、より広範な大脳皮質の領野に広がる神経回路の再編を伴うものか不明であった。我々は、サルにいくつかの図形のペアを記憶学習させたあと、36野を中心として、TE野、海馬傍皮質、及び嗅内皮質の一部を含むように128チャンネルのECoG電極を設置し、サルが記憶した図形ペアを想起する際の脳活動の空間パターンを解析した。その結果、ペアとして記憶された図形は互いに類似した脳活動の空間パターンによってコードされることが明らかとなった。さらにこの空間パターンは36野からTE野、海馬傍皮質の一部にまで広がっていたことから、側頭葉皮質の領野間に広がる比較的広範囲のメゾスコピックな神経回路の再編が長期連合記憶痕跡の形成に重要であることが示唆された。こうした脳の記憶メカニズムについての新しい発見は、我々の脳に対する科学的な理解を深めるばかりでなく、アルツハイマー病を含む記憶障害の病態解明へ基礎的な知見を提供することが期待される。本研究論文は28年6月10日にNature Communications誌に掲載された。最終年度である27年度までの実験・解析の実施の成果として、28年6月10日にNature Communications誌に論文が掲載されたものの、27年度中の論文受理には間に合わなかったため。本研究では、独自に開発した高密度皮質脳波(ECoG)法を用い、サルが記憶を想起する際、脳の側頭葉における脳活動(シータ波)の空間的なパターンが想起される記憶を表現していることを明らかにした。これまでの研究から、側頭葉に局在する比較的少数の記憶ニューロンが記憶をコードすることが分かっていた。

しかし、従来の単一微小電極による記録では個々のニューロン活動を調べることしかできず、そのため、脳における記憶痕跡の形成が主に少数の記憶ニューロンによる局所神経回路によるものか、それとも、より広範な脳の領野に広がる神経回路の再編を伴うものか不明であった。本研究では、サルの側頭葉のうち記憶ニューロンが局在することが分かっていた36野を中心として、TE野、海馬傍皮質、及び嗅内皮質の一部を含むように128チャンネルのECoG電極を設置し、サルに記憶した図形を見せた時に生じる脳活動の空間パターンを調べた。その結果、シータ帯域(4-8Hz)の周波数を持つ脳活動の空間パターンが図形の記憶をコードすることが明らかとなった。さらに、サルに新規図形を記憶学習させ、その前後で脳活動の空間パターンを調べると、学習に新たに図形記憶を表現する脳活動パターンが生成されることが分かった。この空間パターンは36野からTE野、海馬傍皮質の一部にまで広がっていたことから、脳の領野間に広がるメゾスコピックな神経回路の再編が記憶痕跡の形成に重要であることが示唆された。我々の研究グループは高密度皮質脳波(ECoG)法を使って、サルが記憶を想起する際の脳の側頭葉の活動を調べ、脳活動が作り出す空間的なパターンによって長期記憶がコード(表現)されることを明らかにしました。今回の実験では、サルの側頭葉と呼ばれる脳の領域に128チャンネルのECoG電極を設置し、サルに記憶した図形を見せた時に生じる脳活動の空間パターンを調べました。その結果、シータ波と呼ばれる脳活動の空間パターンが図形の記憶を表現することが分かりました。当初計画した実験が順調に進展し、新たな知見を得、現在論文投稿に至ったため。本研究で得られたデータのうち、未解析部分について解析を進め、次論文の作成を開始する。28年度が最終年度であるため、記入しない。認知神経科学現在投稿中の論文の早期受理を目指すとともに、他の結果をまとめた次論文の作成を進める。当初計画した実験が順調に進行し、新たな知見が得られ、成果発表に近づいたため。論文受理が次年度となり、論文掲載料を次年度に支払う必要が生じたことが主な理由である。当初計画を変更し、備品として購入した記録増幅器のチャネル数を減らしたため、次年度使用額が生じた。主に論文掲載料、別刷り料、及び追加解析、次論文作成の打ち合わせの出張費として使用する。機械学習によるデコーディング等の手法を使ってさらに詳細な解析を進め、論文投稿を行う。また、現在の実験計画をさらに発展させる実験を開始する。最終年度における論文作成、英文校閲、学会発表のための旅費等に使用する。共同研究先である新潟大学医学部において霊長類飼育施設の整備が25年度中に行われ、これに合わせて新規の実験設備を導入する予定であったが、動物飼養の認可が遅れたため、実験設備導入を次年度に延期した。サル実験チェア、皮質脳波記録装置等の導入を計画している。
Streptococcus mutans不溶性グルカン合成酵素遺伝子クローニング

Streptococcus mutans B13N株の染色体DNAを分離し、制限酵素Sau3Aで部分消化し、ファージベクターλL47-1BamHI切断分子と結合させた後、in vitro pakaging法を用いて遺伝子バンクを作成した。λファージバンクをE.coli K-12株に感染させてファージプラークを作成した後、ニトロセルロース膜にクローン蛋白質を吸着させ、ウサギ抗不溶性グルカン合成酵素(I-GTF)およびパーオキシダーゼ標識したヤギ抗ウサギIgGを用いて、Immunoblot-ELISA法によりスクリーニングを行った。免疫学的に反応したファージクローンを再びE.coliに感染しファージライゼートを作成し、スクロース加水分解活性をもつクローンを再スクリーニングした。酵素活性をもつクローン中からλMDSM39を選び、I-GTFの酵素学的および物理化学的諸性質を検討した。その結果、クローン化I-GTFはSDS-PAGE、およびHPLCゲルろ過法分析により分子量約16万、等電点電気泳動法による分析の結果、等電点3.8であることが判明した。またλMDSM39にS.mutans由来の水溶性グルカン合成酵素である6s-GTFあるいはデキストランT10を加えたところ、著明に活性化され、プライマー要求性であることが判明した。さらにλMDSM39ファージライゼートをスクロースと反応して得られた不溶性グルカンをメチル化分析した結果、約92%がα1,3結合によるグルコースポリマーであった。以上の結果は、従来より報告されているS.mutans B13N由来I-GTFと諸性質が類似していた。これらのことから、S.mutans B13NI-GTFの遺伝子クローニングが成立し、I-GTF遺伝子はE.coliの中で遺伝子発現可能であることが示唆された。λMDSM39クローンはI-GTFの分子遺伝学的、生化学的研究に役立つのみならず、齲蝕ワクチン材料としても有用となろう。
軟X線ダイナミクス計測のための高速APD検出器の開発

軟X線を高精度・高速・広ダイナミックレンジでエネルギー分解型フォトンカウンティングする、小型の軟X線用高速APD測定器システムの開発を行った。軟X線領域での測定器システムの開発に存在する様々な技術的バリアを克服した、小型の軟X線用高速APD測定器システムの開発を行ない、目標とする性能を達成した。さらに、測定素子を、検出器としての理解と共に、物性的・材料学的にも理解した上で改良する事により、この測定器システムの特性と軟X線磁気円二色性(XMCD)を組み合わせて、スピントロニクス材料に含まれる特定元素の磁気情報を選択的に、かつ定量的に探ることができることを明らかにした。[研究の背景と開発の動機]近年のスピントロニクスの材料開発や高速記録デバイス開発(MRAM、スピンバルブ等)において、軟X線を利用したダイナミクス実験、つまり、スローモーションで詳細に物理観察を行う時分割測定が注目されている。この研究には、ナノ秒(10億分の1秒)レベルの高速性を保ちつつ、かつ広ダイナミックレンジで精度良く測定することが必要である。しかし、現状では、これに最適な測定器が存在しない。[当該研究の目的と開発の現状]我々は、軟X線を高精度・高速・広ダイナミックレンジでエネルギー分解型フォトンカウンティングする、小型の軟X線用高速APD測定器システムの開発を行っている。硬X線領域に比べ、軟X線領域での測定器システムの開発には技術的な様々バリア(軟X線対応、超高真空対応、微小信号の取得、低ノイズ化など)が存在する。が、我々はこれらを克服し、超高真空に対応可能な小型軽量・低ノイズのICF70フランジ型APDアセンブリを完成させた。さらに、特注アナログアンプ等を用いた測定システムも準備した。[当該年度の研究成果]以下の基礎特性評価を行った。(1)大気中でチェッキングソースからの硬X線を用いて評価した。その結果、我々が硬X線用として通常用いているAPDに比べても遜色の無い性能が得られることがわかった。(2)超高真空中で第三世代放射光のSPring-8からの単色性の高い軟X線を用いて評価した。その結果、軟X線の高感度測定に成功した。さらに、放射光に特有なバンチ構造の取得に成功し、目的にほぼ合致した高速時間特性やエネルギー特性等の性能も達成された。[当該年度の結果の意義・重要性]この測定器システムの特性と軟X線磁気円二色性(XMCD)を組み合わせることで、スピントロニクス材料に含まれる特定元素の磁気情報を選択的に探ることができる可能性が高まった。さらに、特注アナログアンブ等を用いた測定システムも準備した。[当該年度の研究成果]前年度に引き続き、以下の基礎特性評価を行った。また、データ取得系の高速化のための、新規ボードのR&D開発も行った。(1)超高真空中で、第三世代放射光のSPring-8からの単色性の高い軟X線を用いて、特定元素を含むサンプルの測定を行った。その結果、軟X線でのMCDスペクトルの取得がこの測定器システムでできる事を確認した。[当該年度の結果の意義・重要性]この測定器システムの特性と軟X線磁気円二色性(XMCD)を組み合わせることで、スピントロニクス材料に含まれる特定元素の磁気情報を選択的に探ることができる可能性がより高まった。

しかし、現状では、これに最適な測定器が存在しない。[当該研究の目的と開発の現状]我々は、軟X線を高精度・高速・広ダイナミックレンジでエネルギー分解型フォトンカウンティングする、小型の軟X線用高速APD測定器システムの開発を行っている。硬X線領域に比べ、軟X線領域での測定器システムの開発には様々な技術的なバリア(軟X線対応、超高真空対応、微小信号の取得、低ノイズ化など)が存在する。しかし、我々はこれらを克服し、超高真空に対応可能な小型軽量・低ノイズのICF70フランジ型APDアセンブリを完成させた。さらに、特注アナログアンプ等を用いた測定システムも準備した。[当該年度の研究成果]前年度の基礎特性評価をさらに進め、現状の測定システムおよび測定素子(APD素子)の問題点を明らかにした。そして、これらの改善方法を検討した。[当該年度の結果の意義・重要性]高精度で定量的な応用実験の為には、次の3点が必要であることがわかった。(1):測定素子(APD素子)の検出器としての挙動の物性的な解明、(2):測定素子(APD素子)の材料学的にミクロな視点での理解、(3):(1)-(2)を元にした、測定素子の物性的・材料学的な改良。以上(1)(3)に掲げた課題を解決した上で本測定器システムを軟X線磁気円二色性(XMCD)測定に取り入れれば、スピントロニクス材料に含まれる特定元素の磁気情報を選択的に、かつ定量的に探ることができることがわかった。