hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
先天性免疫不全症由来B前駆細胞株に認められるIg重鎖領域DNA再構成異常の解析

無(低)ガンマグロブリン血症を呈し、B細胞初期分化障害を有する先天性免疫不全症を対象として、免疫グロブリン重鎖(IgH)遺伝子の再構成障害について検討し、以下の結果を得た。2).蛍光抗体法による細胞表面形質の検討から、139株中14株がB前駆細胞株と考えられた。3).作成したB(前駆)細胞株のIgH遺伝子再構成をサザン法により検討し、XLAおよびCVIDの一部でDJVDJ再構成障害を、またT,B細胞がともに著減したSCIDの一例から由来したB前駆細胞株(SCID86730)でDJ再構成障害、すなわちレコンビナ-ゼ系酵素異常を示唆する知見を得た。4).SCID86730株およびそのサブクロ-ンSCID221、213を対象として、1989年レコンビナ-ゼ酵素群そのものまたはレコンビナ-ゼを活性化するものとして報告された再構成活性化(RAGー1)遺伝子のメッセ-ジ発現を逆転写酵素ーPCR法で検討した結果、SCID86730株でRAGー1ーmRNAの存在が確認された。5).レコンビナ-ゼ活性測定:12/23スペ-サ-と認識配列を含む、D領域断片とJ領域断片間にNeo遣伝子を挿入、gpt遣伝子を連結したレコンビナントベクタ-を作成した。当初、EBウイルス形質転換細胞への導入、発現効率が悪く、判定までに時間がかかったため、プロモ-タ-の変更や、活性測定にPCR法を用いるなど改良を加えた。平成元年度には,以下の研究を行ない成果を得た。(1)CIVD(common variable immunodeficiency:分類不能型先天性低ガンマグロブリン血症)患者からのB前駆細胞株の樹立:CVID患者8名について、EBウイルスを用いて細胞株樹立を試み、うち2名の末梢血、骨髄細胞よりB前駆細胞株を作成することに成功した。この研究において、EBウイルスによる細胞株化法にシクロスポリン、レクチンを使用するなど改良を加えた。また、クロ-ニング法についても改良し、限界希釈法の他、低温融解寒天を用いた方法を取り入れた。(2)CVID患者由来B前駆細胞株のIgH遺伝子再構成の検討:細胞株よりDNAを抽出して、J_H由来DNA断片をプロ-ブに用いたサザン法により、これらの細胞株が再構成をおこしていることを確認した。2種類のD領域のDNA断片を用いたサザン法からこれらの領域は欠失していないことが示され、再構成がDJ再構成で留まっていることが推測された。(3)IgH遺伝子の転写産物の同定:患者由来B細胞株より細胞質RNAを抽出し、Cμプロ-ブを用いてノザン法を行なった結果、XLAおよびCVID患者由来細胞株でCμ遺伝子産物の存在が示された。(4)レコンビナ-ゼ活性測定のためのレコンビナントベクタ-の作成:12/23スペ-サ-と認識配列を含む、D領域断片とJ領域断片間にNeo遺伝子を挿入、さらにgpt遺伝子を連結したコンビナントベクタ-を作成した。現在、このベクタ-をエレクトロポ-レ-ションにより患者B前駆細胞株および各種EB細胞株に導入し、Neoおよびgpt遺伝子がこれらの細胞内で発現されるか否か検討中である。平成2年度には、以下の研究を行ない成果を得た。1).SCID(重症複合免疫不全症)患者からのB(前駆)細胞株の樹立:既に作成していたものに加えてSCID患者、計8名(1名はOmenn病)より、前年度に開発したEBウイルスによる形質転換細胞株作成法を用いてB(前駆)細胞株を131株樹立した(6名については末梢血、2名は骨髄細胞より樹立)。2).細胞株表面形質の検討:モノクロ-ナル抗体による細胞表面抗原の解析から、「T,B細胞ともに著減したSCID」患者骨髄由来の6種の細胞株が表面

免疫グロブリン陰性で、B前駆細胞株と考えられた。3).免疫グロブリン重鎖(IgH)遺伝子再構成の検討:SCID細胞株よりDNAを抽出しJ_Hプロ-ブを用いてサザン法で検討した結果、上記6株中1株(SCID86730株)のIgHーJ領域は胎児型で、IgH遺伝子再構成は起きていないことが判明し、本疾患の病因にレコンビナ-ゼ異常が関与していることが示唆された。4).再構成活性化(RAGー1)遺伝子の検討:レコンビナ-ゼ系酵素として1989年報告されたRAGー1遺伝子のメッセ-ジ発現について前年度および今年度作成した細胞株を対象として逆転写酵素ーPCR法を用いて検討した結果、SCID86730のサブクロ-ンSCID213、221ではRAGー1 mRNAを認めず、SCID86730ではRAGー1 mRNA発現を認めた。5).レコンビナ-ゼ活性の測定:前年度作成した2種類のベクタ-はEBウイルス細胞株でのNeo遺伝子発現効率が悪かったため、さらに改良しEBウイルス遺伝子をプロモ-タ-とする環状ベクタ-を作成し、マ-カ-遺伝子発現を、より短時間にPCR法で測定する方法を変更し検討した。
原生動物のバクテリア摂食によるアクチノイドの化学状態遷移過程に関する基礎的研究

代表的な原生動物であるゾウリムシは、細胞膜への重元素の吸着を防ぐ機構を持つことを示唆する結果が得られた。予め重元素を固定させた酵母細胞を餌としてゾウリムシを培養すると、重元素は酵母からほとんど溶出せずに、リン酸塩として酵母細胞の不消化残渣とともにゾウリムシ細胞外へ放出されることがわかった。これは、実際の生態系においても酵母等の重元素固定作用が期待できることを意味する。本研究は、地層中での放射性核種移行挙動における微生物の役割解明研究として、食物連鎖末端部における重元素の化学状態遷移過程を明らかにすることを目的とする。このため、酵母など食餌となる微生物細胞にアクチノイド等重元素を吸着させ、この微生物細胞をゾウリムシが摂食・代謝・排泄する過程における重元素の化学状態を検討する。研究初年度である平成20年度は、まず3価のアクチノイドと類似の化学的性質を持つ安定元素であるEu(III)を用いて、実験・分析方法の構築・習熟を行った。次に、(1)Euに対するゾウリムシの反応を調べるため、Eu溶液中でのゾウリムシ(以下すべてP.bursariaを用いた)の挙動観察を行った。さらに、(2)Euを吸着させた酵母を食餌として用いた場合のゾウリムシ培養実験を行い、Euの化学状態遷移挙動に関する基礎的知見を得た。(1)では、Euに対するゾウリムシの耐性が低いこと、また生存可能なEu濃度であってもゾウリムシ細胞にはEuがほとんど吸着しないことがわかった。(2)では、まず予め培養した酵母をEuと接触させると、酵母の表面に微小なEuリン酸塩鉱物が生成することがわかった。この酵母を食餌としてゾウリムシを培養すると、全培養期間にわたりEuは培養液中にほとんど溶出しなかったが、液相のEuの化学状態はゾウリムシの増殖とともに変化した。また、この培養期間中にEuがゾウリムシ細胞に吸着あるいは取り込まれたことはほとんどなかった。ゾウリムシの増殖が進むと培養液中に生成する膜状の沈殿物中に、酵母の消化滓とともにEuリン酸塩鉱物がほぼそのままの状態で存在するなどの知見を得た。研究2年度である平成21年度は、3価のアクチノイドと類似の化学的性質を持つ安定元素であるEu(III)を吸着させた酵母を食餌として用いたゾウリムシ培養実験を行い、以下の知見を得た。(1)ゾウリムシ培養の誘導期(04日)にゾウリムシ細胞全体にEuが分布することを見出した。指数増殖期及び定常期には細胞にEuが検出されることはなかった。(2)ゾウリムシの代謝排泄により、酵母細胞消化残滓及び残滓間の間隙を埋める膜状有機物から成る膜状沈殿物が生成した。酵母細胞消化残滓の表面に微小なEuリン酸塩が多量に存在していた。また、酵母消化残滓間の間隙を埋める膜状有機物にもEuが含まれることがSEM-EDS分析によりわかった。培養中に酵母から溶出したEuは酵母に吸着したEuの最大0.1%程度であり、ほとんどのEuは膜状沈殿物に移行することが示唆された。(3)ゾウリムシ培養液のサイズ排除クロマトグラフィー-ICPMS分析を行い、溶存形Euの化学形に関する知見が得られた。Euを吸着させた酵母を培養液に投入すると、酵母から有機形Euとおそらく正電荷あるいは中性電荷を持つと推定される無機形Euが溶出する。溶出したこれらのEuの大部分は無機形Euであった。一方、有機形のEuは培養時間と共に減少し、ゾウリムシ由来の巨大分子とともに検出されるようになった。この巨大分子が膜状沈殿物を形成したものと考えられる。このように、ゾウリムシの生体反応及びEuの化学状態遷移機構として非常に興味深い現象を見出すことができた。平成22年度は、6価のアクチノイドであるU(VI)を吸着させた酵母を食餌として用いたゾウリムシ培養実験を行い、以下の知見を得た。(1)培養開始直後から増殖の定常期に至るまで、ゾウリムシ細胞内部に微量のUが取り込まれ、Uが細胞内全体に分布することがわかった。

3価アクチノイドの類似元素としてのEu(III)を用いて前年度に行った同様の実験では、ゾウリムシ培養開始直後の誘導期にのみEuが細胞内部に検出されており、これらの元素に対するゾウリムシの生物的応答が異なることがわかった。(2)ゾウリムシの代謝排泄により、酵母細胞消化残滓及び残滓間の間隙を埋める膜状有機物から成る膜状沈殿物が生成した。酵母細胞消化残滓の表面にUリン酸塩の結晶が多量に存在していた。培養中に酵母から溶出したUは、培養前に酵母に吸着させたUの最大1%程度であり、ほとんどのUはリン酸塩として膜状沈殿物に移行することが示唆された。(3)ゾウリムシ培養液のサイズ排除クロマトグラフィー-ICPMS分析を行い、溶存形Uの一部は、ゾウリムシの培養開始直後からゾウリムシ由来の巨大分子との錯体を形成することがわかった。このように、ゾウリムシの生体反応及びUの化学状態遷移機構として非常に興味深い現象を見出すことができた。
βチタン合金のセラミック被覆と時効硬化の複合熱処理

金属材料の耐食性,耐摩耗性を向上させるセラミックスによる表面処理技術が最近注目されている.現在セラミック被覆の適用は鋼に対するものが多く,非鉄金属材料に対するものは少ない.本研究は先端材料の高機能化を目指して,冷間加工性と強度特性に優れたβ型チタン合金の耐摩耗性,耐焼付性の改善にPVD法によるセラミックコーティングを採用し,この処理と同時に基材の時効析出強化をはかる複合熱処理について検討した.βチタン合金は,高延性,高強度材料として注目されているTi-15V-3Cr-3Sn-3Al合金を基材に用いた.工業的なPVD法は,通常500800Kの温度範囲で1時間の処理を条件としている.そこで,Ti-15V-3Cr-3Sn-3Al合金の高強度化のための最終時効条件を773K-3.6ksの処理に目標を置き,本合金の時効挙動に及ぼす溶体化・時効温度および加工の影響を明らかにした.その結果,Ti-15V-3Cr-3Sn-3Al合金の二段時効とPVD法による773K-3.6ksのTinコーティングとの複合熱処理法を2種類明確にすることができた.それぞれの過程で複合熱処理したTi-15V-3Cr-3Sn-3Al合金は表面が黄金色を呈し,密着性に優れたTiNセラミックスの被覆と時効析出強化した基材は,複合効果でヤング率を溶体化処理材の75GPaから109GPaに上昇し,引張り強さ125GPaを示すと共に定常摩耗量を1/4に減少した.金属材料の耐食性,耐摩耗性を向上させるセラミックスによる表面処理技術が最近注目されている.現在セラミック被覆の適用は鋼に対するものが多く,非鉄金属材料に対するものは少ない.本研究は先端材料の高機能化を目指して,冷間加工性と強度特性に優れたβ型チタン合金の耐摩耗性,耐焼付性の改善にPVD法によるセラミックコーティングを採用し,この処理と同時に基材の時効析出強化をはかる複合熱処理について検討した.βチタン合金は,高延性,高強度材料として注目されているTi-15V-3Cr-3Sn-3Al合金を基材に用いた.工業的なPVD法は,通常500800Kの温度範囲で1時間の処理を条件としている.そこで,Ti-15V-3Cr-3Sn-3Al合金の高強度化のための最終時効条件を773K-3.6ksの処理に目標を置き,本合金の時効挙動に及ぼす溶体化・時効温度および加工の影響を明らかにした.その結果,Ti-15V-3Cr-3Sn-3Al合金の二段時効とPVD法による773K-3.6ksのTinコーティングとの複合熱処理法を2種類明確にすることができた.それぞれの過程で複合熱処理したTi-15V-3Cr-3Sn-3Al合金は表面が黄金色を呈し,密着性に優れたTiNセラミックスの被覆と時効析出強化した基材は,複合効果でヤング率を溶体化処理材の75GPaから109GPaに上昇し,引張り強さ125GPaを示すと共に定常摩耗量を1/4に減少した.液体処理したβチタン合金Ti-15V-3Cr-3Sn-3Al(Ti-15-3)は,350°Cで等温時効を施してもほとんど硬化を示さないが,冷間加工を加えるとおよそ2時間でHV270からHV470まで顕著な硬化が認められ,加工導入転位の時効促進が確認できた.しかしPVD処理温度の500°Cに時効温度を上げると,硬さは20%減少し,1時間の時効状態に戻った.これは時効性アルミニウム合金におけるGPゾーンの復元と非常によく似た現象で,析出α相の母相への再固溶による事がわかった.さらに500°C時効を進めると,再び同じα相が析出して硬さは上昇し,およそ2時間で極大硬さHV410を示した.そこでこれをβチタン合金の復元類似現象と名付け,このような現象を伴うことから,Ti-15-3合金への2段時効処理の有効性が認められた.本結果を基に,冷間加工と第1段の350°C・1時間の前処理により500°C・1時間のPVD処理時に基材の強化もはかれる複合熱処理条件が明らかになった.直ちに上記前処理を施したTi-15-3合金にPVD法によるセラミックコーティングを実行し,被覆材の評価を行う予定である.但し,工業用純チタン材を基材に用い,PVD処理によるTiNセラミックスを実際にコーティングし,その効果について予備実験を行った.その成果については,従来からの研究結果と併せて関西大学工業技術研究所機関誌“技苑"に投稿し,現在印刷中である.材料の耐食性,耐摩耗性を向上させるセライックスによる表面処理技術が最近注目されているが,現在セラミック被覆の適用は鋼に対するものが多く,非鉄金属材料に対するものは少ない.本研究は先端材料の高機能化を目指して,冷間加工性と強度特性に優れたβ型チタン合金の耐摩耗性,耐焼付性の改善にPVD法によるセラミックコーティングを採用し,この処理と同時に基材の時効析出強化をはかった.β型チタン合金としては,高延性,高強度材料として注目されているTi-15V-3Cr-3Sn-3Al合金を基材に用いた.

工業的なPVD法は,通常500800Kの温度範囲で1時間の処理を条件としている.そこで,Ti-15V-3Cr-3Sn-3Al合金の高強度化のための最終時効条件を773K-3.6ksの処理に目標を置き,それを達成できる前加工および前熱処理の影響を前年度に引き続き明らかにした.前処理はβ結晶粒の微細化をも目的に,1063K-3.6ksの溶体化処理後冷間圧延を施し,再度1063Kで0.6ksの瞬時焼鈍(FA)を加えた.その後623Kで600ks時効すると,α相が粒内に微細析出し,HV380,引張強度1413MPaを示したが,伸びは1.8%であった.しかし高温の第2段時効により伸びは回復し,823K時効では引張強度1170MPa,伸び9.5%の機械的性質が得られた.この時効挙動を基に,適切な前熱処理後,PVD法により773K-3.6ksのTiNコーティング処理を施したTi-15V-3Cr-3Sn-3Al板材は,常温で109GPaのチタン材料としては高いヤング率を示し,耐磨耗性も定常磨耗量が1/4に減少し改善できた.基材の強度は,HV374の硬さより前述の二段時効材に相当するものと考える.
江戸後期から明治初年の須弥山説論争の研究

(1)全国各地の図書館において関連文献の調査・収集につとめたが、殊に大谷大学図書館、国立天文台図書館、横浜市立大学図書館などにおいて関係資料を採訪した結果、内通、円煕、介石以後の論者たちの文献を調査・収集することができた。(2)幕末の神道家賀茂規清が有名な天文学者間重富から聞いた話では、円通は老齢になっても須弥山説の講釈を行っていたという。事実彼が1817年三重県津市一身田専修寺で行った講釈の記録ノートが現存している。そこでは孔子君子の暦法が仏暦と同じだと述べているが、こうした表現は一般大衆の共感を喚ぶにきわめて有効な言い回しであったろう。(3)こうした講義記録は、円通の弟子達、たとえば2大弟子である信暁(1837,1855)、環中(1854,2点)、また円煕のそれが残っている。しかし、どういうわけか、円通の場合も含めて、『立世阿毘曇論日月行品』に対する講義が多くを占めているのは注目してよい。(4)幕末から明治初年の護法運動は、中国伝道プロテスタント宣教師たちの書物による地球概念と地動説の普及を警戒し、須弥山宇宙論の観点から批判した。佐田介石らの運動も、この一連のコンテクストの中で考える必要があることを明らかにした。(5)介石らの努力にもかかわらず、須弥山説運動が明治中期に衰退するのは、明治の学校制度の整備による科学知識の普及の結果、これが仏教関係者の間だけの論争に終わったことによることを指摘した。(1)初年度はつとめて関係文献の調査・収集に専念した。資料採訪した主な図書館は、国会図書館、東京大学、大阪府立図書館、大谷大学、九州大学、熊本大学などである。殊に大谷大学図書館において多数の関連文献を調査し、円通、円煕などのよそでは見られない著述を収集することができた。(2)祐譲『立世阿毘雲曇論日月行品』(大谷大学図書館蔵)では、「克伯尓」と記してコペルニクスに言及しているし、その他ティコ、ケプラーなどの西洋天文学者の名前も散見される、さらに、「馬児珍日く」とベンジジャミ・マ-ティンに触れ、これは吉雄常三の『遠西観象図説』を参照したからだろうし、『奇児全書』を記すから、これは志筑忠雄の『歴象新書』を参考していたことになり、闌学系書物を研究していたことが判明する。円通以外にも、蘭学系天文学書を参照していた一つの証拠であり、他の人々のケースの発掘が今後の課題である。(3)イエズス会士系の書物は多くの梵暦推進派が参照していたが、月食の原因たる地影説を円通(『内外天文弁』)らは批判していた。彼らが批判する西洋天文学の知識は、イエズス会士系著訳書から基本的に得られただけに、その内容の調査研究が次の重要なテーマとなろう。(4)円通をはじめとして、彼らは各地の寺院で須彌山説を講釈してまわった。その時の講義の筆録が講義とか講解となづけられて現存する。これらは日付および場所を記すものが少なくないから、その分析により、彼らの活動範囲や普及度を推定する恰好の史料となるが、この点は次年度の課題である。1)前年度に引き続き関係文献の調査・収集につとめた。資料採訪した主な図書館は、国会図書館、内閣文庫、東大図書館、国立天文台図書館、大阪府立図書館、龍谷大学図書館などである。殊に龍谷大学図書館、国立天文台図書館などにおいて関連文献を調査した結果、円通の講釈の記録など他処では見られない文献を調査・収集することができた。

2)円通『仏国暦象編』(1810)の批判書としては、伊能忠敬『仏国暦象編斥妄』(1817)や小島涛山『仏国暦象弁妄』(1818)が有名であるが、これに国立天文台蔵『睡餘漫筆』(1822)を加える必要があることが今回の調査で判明した。本書は『仏国暦象編』を逐条的にに引き、「蓋渾周髀須弥ノ曲説ヲ混合シ傍ラ己カ妄言ヲ交ユ」などと反駁している。3)幕末の神道家賀茂規清は、円通は80歳近くまで須弥山説の講釈を行っていたという。その時の筆録が講解と名付けられて一部現存している。これは講演の筆記であるから、必ずしも完全に記録さているわけでもなく、また話としても必ずしも整序的ではない。しかし、庶民へどう流布したかを考察する際には、重要な文献であり、その内容の分析・検討は今後の課題として残った。4)幕末になると護法運動は、時代の趨勢を受け、護国や神儒仏の三道鼎立を打ち出すことになるが、幕末から明治にかけての護法運動、廃仏運動への抵抗は、キリスト教浸透を防御しようとする破邪思想という新たな展開をみせる。来日キリスト教宣教師たちが伝道上活用したのは、中国伝道プロテスタント宣教師たちの書物で、そこから地理・歴史・科学などの西洋の新知識が学び取られたがために、仏教界は警戒したのであった。この中国わたりの西洋新説に地球概念と地動説があり、須弥山宇宙論の観点からこれを批判した。
蛋白質の遅い揺らぎを捉えるための粗視化モデル

これまでの研究で、Goモデルベースの粗視化モデルMD計算により蛋白質の遅い揺らぎをシミュレートし、結果の有効性・信頼性を検証してきた。そして、大幅な計算時間の軽減とともに高精度全原子モデルと同等の結果を得られることを示した(Nat.Comput)。本年度は、(1)これまで使:用してきたGoモデルの:Folding問題に対する応用(Chem.Phys)、そして、(2)モデルの拡張を行った。新たなモデルでは、結晶構造で頻繁にみられ、かつ遅い揺らぎ原因にもなる蛋白質の構造多型性を直接的に粗視化モデルに埋め込む工夫を行った。最も簡単な構造多型として、2つの構造が安定になる粗視化モデルを考案し、このモデルと従来のモデルとが質的な違いを見せるか否かを研究した。その結果、両者間には大きな相違は見られなかた。すなわち天然構造に本来的に備わったダイナミクスに既に構造多型問遷移の情報が埋め込まれていることが示唆された。換言すると、従来のGoタイプの粗視化モデルで蛋自質の構造多型間遷移のような遅い揺らぎも再現できる、ということである。この結果をふまえ、(3)応用として、昨年度来、研究を進めてきた分子モーター・アクトミオシン動作機構に関し、ミオシン側の構造多型間遷移が力発生の直接の原因とするレバーアーム仮説の可否を、Goタイプの粗視化モデルによるミオシンの揺らぎダイナミクス、および摂動に対する応答という観点から検証し、レバーアーム説を否定する結果が得られた。同様の手法で、DNA結合蛋白であるCRPのアロステリック制御機構について研究した(FEBSLett)。本研究の最終目標とした「遅い揺らぎ」とアロステリック構造変化および誘導適合との関わりについては、今後、これらの系の研究をさらに進展させた上で一定の答えに到達できると考える。従来の分子動力学計算では扱いが困難な蛋白質分子の分子機能に関わるミリ秒オーダーの「遅い揺らぎ」を計算機シミュレーションで捉えるため、計算量の軽減、および遅い揺らぎを規定している主要因子が何であるか、という二点を念頭において、粗視化モデルの構築、およびその実用性、妥当性を調べる基礎研究を行った。初めにBPTI、RNaseT1等、数種の小型モデル蛋白質の高精度全原子モデル分子動力学計算を行い、得られた原子揺らぎを主成分解析することによって、蛋白質の運動様式を特徴づけ、粗視化モデル動力学計算結果のfidelity検証の指標とした。粗視化モデルには純粋弾性体モデル、主鎖骨格モデル、アミノ酸配列情報も考慮した主鎖骨格モデル、の3つを用いた。結果、所要計算時間に関しては、粗視化モデルの使用によって全原子モデルに比べ6桁程度の高速化が実現された。また、大きな分子揺らぎを示す主成分軸の「方向」に関して、全原子モデルと粗視化モデルとの間に高い類似性が見出され、この類似性は粗視化モデルの詳細には大きく依存しないことが分かった。このことは、天然構造ダイナミクスに最も重要な協調的分子運動(長時間ダイナミクス)の運動様式(特に方向性)が、蛋白質モデルの詳細に依存しないロバストな物性であることを示しており、同時に、それが蛋白分子のglobalな形状で決まっていることも示唆する。上記粗視化モデル計算のfidelity検証と密接に関連する研究として、helix-coil転移における1次元Isingモデル理論とその全原子モデル計算との直接比較、3次元立方格子モデルのfoldingダイナミクス計算のfidelity検証、およびDNA計算を利用した粗視化レベルでの蛋白質設計の理論研究もあわせて行った。蛋白質の遅い揺らぎが原子レベルの詳細を捨象した粗視化モデルでどの程度忠実に再現できるか、という問いに答えるべく、従来から行つてきたペプチド鎖のhelix-coil転移を例にとって、いわゆる動的Isingモデルと呼ばれる高度に粗視化されたモデルの適用可能性を検証した。極度な粗視化によって分子ダイナミクスに大きな歪みが生じることが分かったが、同時に、この歪みが何に起因し、どうすれば補正可能かも明らかにできた[Takano et al.(2003)]。次に、粗視化の度合いを一段階緩め、ペプチド鎖の連結性や立体構造情報を含んだ粗視化モデル(格子Go model)のモンテカルロ計算によって、モデル蛋白質のfolding過程を対象に研究を行った。Folding kineticsの計算結果は実験結果と概ね一致し、さらに、これまで知られていなかった新しいタイプfolding過程(squeezed exponential kinetics)が見いだされた[Nakamura et al.(2004)]。この新規folding過程が単なるモデルのアーティファクトでないことを示すため、粗視化の度合いをさらに一段階緩め、「格子」という粗視化条件を取り払ったモデルの分子動力学計算を行った[Nakamura et al.(2004)]。このレベル/クラスの粗視化モデル、すなわちoff-lattice Goモデルは、前年度に実施した天然構造の遅い揺らぎに関する研究からも、その有用性が実証されてきた[Takano et al.(2003)]。今年度の研究では、この粗視化モデルを使用した非平衡分子動力学シミュレーションによって、分子モーター・アクトミオシンの動作原理解明に向けた研究を行った[2003年度生物物理学今年会(新潟)・分子モーターセッションにて口頭発表]。

本年度は、(1)これまで使:用してきたGoモデルの:Folding問題に対する応用(Chem.Phys)、そして、(2)モデルの拡張を行った。新たなモデルでは、結晶構造で頻繁にみられ、かつ遅い揺らぎ原因にもなる蛋白質の構造多型性を直接的に粗視化モデルに埋め込む工夫を行った。最も簡単な構造多型として、2つの構造が安定になる粗視化モデルを考案し、このモデルと従来のモデルとが質的な違いを見せるか否かを研究した。その結果、両者間には大きな相違は見られなかた。すなわち天然構造に本来的に備わったダイナミクスに既に構造多型問遷移の情報が埋め込まれていることが示唆された。換言すると、従来のGoタイプの粗視化モデルで蛋自質の構造多型間遷移のような遅い揺らぎも再現できる、ということである。この結果をふまえ、(3)応用として、昨年度来、研究を進めてきた分子モーター・アクトミオシン動作機構に関し、ミオシン側の構造多型間遷移が力発生の直接の原因とするレバーアーム仮説の可否を、Goタイプの粗視化モデルによるミオシンの揺らぎダイナミクス、および摂動に対する応答という観点から検証し、レバーアーム説を否定する結果が得られた。同様の手法で、DNA結合蛋白であるCRPのアロステリック制御機構について研究した(FEBSLett)。本研究の最終目標とした「遅い揺らぎ」とアロステリック構造変化および誘導適合との関わりについては、今後、これらの系の研究をさらに進展させた上で一定の答えに到達できると考える。
多層超伝導薄膜での対破壊と電子ー格子非弾性散乱

超伝導転移温度Tc近傍ではゆらぎ効果によるexcessconductanceが存在する.その主要な項にmakiーThopsontermがあるがこれは従来物理的意味が確かでないpair breaking parameterδを含んでいる。この量はmaterial,膜作成条件に強く依存する.本研究では,aluminum膜を薄い常伝導金属で覆った場合に観測されているδのenーhancementの原因を追求する目的で,常伝導金属としてgold,silver,copperを選び,実験を行った.試料は真空蒸着,室温で作成した.最近の電子局在の理論からδは電子非弾性散乱時間τinと結び付いている事が知られている.我々は広い温度範囲における磁気抵抗の解析からτinを求め,その散乱頻度1/τinをゆらぎ効果(fluc.),電子ー電子(eーe)相互作用,電子ー格子(eーph)相互作用による散乱頻度の和で表現し,それぞれの散乱頻度に対するovercoatingの影響を調べた.(1)quench condenced filmと異なり,我々の室温蒸着膜ではnormal metalのAl膜への拡散現象がみられた.これは蒸着時のAl膜の抵抗増加,Tc depressionより明らかになった.(2)Cu,Ag,Auとその影響が大きくなるspinーorbit相互作用が働くだけでなく,拡散効果はAl膜の弾性的性質に影響する事が,eーph散乱頻度の変化より明らかになった.Au depositionの場合,pure Al膜に比べ1/τeーphは増加,Ag,Cuでは減少した.我々の以前のSn,Pbの場合,この1/τeーphの増加が両者の大きなδの原因の一つであったが,Tcが低いAlの場合,1/τeーphの項はδにほどんど寄与しない.(3)overdepositionは,理論的には膜の面抵抗だけにしか依存しない1/τfluc,1/τeーeにも影響をあたえた.Al+Auでのδのenhancementはこの1/τfluc,termが利いている.一方,最近の理論では,Tc近傍では1/τflucと1/Teーeに分けて議論する事は不可能という指摘があり,この領域の非弾性散乱mechanismの解明は理論,実験共,今後の問題である.超伝導転移温度Tc近傍ではゆらぎ効果によるexcessconductanceが存在する.その主要な項にmakiーThopsontermがあるがこれは従来物理的意味が確かでないpair breaking parameterδを含んでいる。この量はmaterial,膜作成条件に強く依存する.本研究では,aluminum膜を薄い常伝導金属で覆った場合に観測されているδのenーhancementの原因を追求する目的で,常伝導金属としてgold,silver,copperを選び,実験を行った.試料は真空蒸着,室温で作成した.最近の電子局在の理論からδは電子非弾性散乱時間τinと結び付いている事が知られている.我々は広い温度範囲における磁気抵抗の解析からτinを求め,その散乱頻度1/τinをゆらぎ効果(fluc.),電子ー電子(eーe)相互作用,電子ー格子(eーph)相互作用による散乱頻度の和で表現し,それぞれの散乱頻度に対するovercoatingの影響を調べた.(1)quench condenced filmと異なり,我々の室温蒸着膜ではnormal metalのAl膜への拡散現象がみられた.これは蒸着時のAl膜の抵抗増加,Tc depressionより明らかになった.(2)Cu,Ag,Auとその影響が大きくなるspinーorbit相互作用が働くだけでなく,拡散効果はAl膜の弾性的性質に影響する事が,eーph散乱頻度の変化より明らかになった.Au depositionの場合,pure Al膜に比べ1/τeーphは増加,Ag,Cuでは減少した.我々の以前のSn,Pbの場合,この1/τeーphの増加が両者の大きなδの原因の一つであったが,Tcが低いAlの場合,1/τeーphの項はδにほどんど寄与しない.(3)overdepositionは,理論的には膜の面抵抗だけにしか依存しない1/τfluc,1/τeーeにも影響をあたえた.Al+Auでのδのenhancementはこの1/τfluc,termが利いている.一方,最近の理論では,Tc近傍では1/τflucと1/Teーeに分けて議論する事は不可能という指摘があり,この領域の非弾性散乱mechanismの解明は理論,実験共,今後の問題である.
細胞内イオン恒常性維持に関わるマルチサブユニット型トランスポーターの分子構造解析

細菌のpHおよびNa^+恒常性に中心的な役割を持つマルチ遺伝子型Na^+/H^+対向輸送体(Shaシステム)の分子構造の解明を目標としている。本年度は、Sha蛋白質に対する新たな抗体作成と、Shaシステムのイオン輸送機能に必須なアミノ酸残基の同定を中心に行った。Na^+/H^+対向輸送体を含め多くのカチオン輸送体では、膜貫通領域(TM)に存在するグルタミン酸(Glu)やアスパラギン酸(Asp)などの酸性アミノ酸残基がイオン輸送に重要な役割を持つことが知られている。Sha蛋白質ホモログのアライメント及び二次構造予測から、TM領域内に存在し、かつホモログ間で保存性の高い酸性アミノ酸残基を抽出した。部位特異的変異解析により、これらの残基のイオン輸送への寄与を調べた結果、枯草菌由来ShaAサブユニットでは113,657,747番目のGlu残基と743番目のAsp残基が輸送に必須であることを明らかにした。またB,D,Fサブユニットにも、機能に必須な酸性アミノ酸残基が存在した。ShaE蛋白質を特異的に認識するShaE抗体の取得に成功した。この抗体を用いてウエスタン解析を行ったところ、上記の部位特異的変異体の膜画分におけるShaEの存在量は一定であったことから、変異体の表現型の差は株間におけるSha遺伝子産物の発現差によるものではなく、変異の性質によるものと考えられた。本研究により、Shaシステムでは、機能に必須な酸性アミノ酸残基が複数のサブユニットにまたがって存在することが明らかとなった。これらの残基が互いに会合して一つのイオン輸送部位を形成するのか、もしくは独立して機能するのかを明らかにすることは今後の課題である。現在、アフィニティータグを利用したSha複合体精製を進めており、その結果と合わせれば、Shaシステムの分子構造についてより詳しい知見が得られると考えられる。細菌のpHおよびNa^+恒常性に重要な役割を持つマルチ遺伝子型Na^+/H^+対向輸送系(Shaシステム)の分子構造の解明を目標としている。本年度は、抗体作成を目的としたSha蛋白質の大腸菌での発現と精製、および精製蛋白質を用いたSha蛋白質間の相互作用の検討を行った。Shaシステムを構成すると考えられる枯草菌由来の7つの遺伝子産物ShaA-Gのうち、ShaB,C,E,F,Gについて、GSTタグおよびmycエピトープタグ融合蛋白質としての大腸菌での発現系を確立した。アフィニティー精製した融合蛋白質を用いてGSTプルダウンアッセイにより蛋白質間相互作用を生化学的に検討した。その結果、ホモオリゴマー化を示唆する自身との相互作用と、ヘテロオリゴマー化を示唆する他Sha蛋白質との相互作用を検出し、Shaシステムがヘテロ多量体から形成される複合体であることが示唆された。ShaB蛋白質については大量発現に成功し、得られた精製蛋白質を抗原として抗ShaB抗体を取得した。現在、その他のSha蛋白質についても抗原蛋白質の精製を進めている。Shaシステムを複合体として単離するために、mycタグを付加したSha蛋白質を発現する枯草菌株を構築した。次年度では、この株の膜画分から可溶化、mycタグを標識としたアフィニティー精製によりSha複合体分離を行う予定である。またTOF-MSによるSha複合体の構成蛋白質の同定を行う。
糖変換に基づく生物活性物質の合成

平成15年度の研究成果は以下に要約する。1、L-糖は貴重で高価な糖として知られており、今後、新規な生物活性物質の創製に大いに利用されることが予想されるので、効率良い合成法の確立を目指しほぼ確立した。L-ヘキソースの実用的合成法は確立できたので、他のL-糖であるL-リボース及びL-イデュロン酸への変換合成法を確立できた。2、L-糖への変換はD-糖の環開裂-再閉環の過程を経るが、今まで得られた結果では酸素による再閉環が主反応であった。窒素閉環を優先させるとアミノ糖の一般的合成法へ繋げることができるので検討を加え、糖による相違はあるが合成法が確立できた。3、新しい構造の糖として、オルトエステルで糖同士を結合したスピロ型オルトエステル糖を取り上げ、それらの効率良い合成法、精造解析、化学反応性などが判明したので、ボグリボースなど生物活性物質合成への応用など、未知の機能性物質について検討を加えた。1-メチレン糖の応用についても検討を加え、合成中間体としての有用性を確認した。4、血糖降下作用を示す糖天然物の合成に必要な糖の新規エーテル型結合の構築法の開発と、それを踏まえた類縁体合成及び構造活性相関に基づく新規糖尿病薬の創製を目指した。糖天然物である6位エーテル結合を持つコヨローサ合成を確立できた。しかし、血糖降下作用を示すコヨローサの化学構造は報告と異なり訂正が必要であることが判明した。5、D-糖の環開裂-再閉環方法論をアザ糖の合成へ応用し初期の目的を達した。得られたアザ糖の利用とチオ糖への適用を図っている。平成14年度の研究成果は以下に要約する。L-ヘキソースの実用的合成法は確立できたので、他のL-糖(L-リボースやL-イデュロン酸等)への変換合成法の確立しつつある。窒素閉環を優先させるとアミノ糖の一般的合成法へ繋げることができるので検討を加え、糖による相違はあるが合成法は完成しつつある。3、新しい構造の糖として、オルトエステルで糖同士を結合したスピロ型オルトエステル糖を取り上げ、それらの効率良い合成法、構造解析、化学反応性などが判明したので、ボグリボースなど生物活性物質合成への応用など、未知の機能性物質について検討を加えた。1-メチレン糖の応用ついても検討を加え、合成中間体としての有用性を確認した。糖天然物であるD-アロースの6位エーテル結合生成の一般法を確立する事が先決でほぼ完成した。次いで、血糖降下作用を示すコヨローサとその類縁体の簡便な合成を検討した。得られたアザ糖の利用を図っている。
新規のヒト由来膜透過促進ペプチドを利用したバイオ医薬の細胞選択的DDSの開発

(1)モデルペプチドの細胞質送達および膜透過促進メカニズムの解析膜抗原として様々ながん細胞で過剰発現することが知られている上皮成長因子受容体(EGFR)にpH依存的に結合する一本鎖抗体を作製し、eGFPおよび膜透過促進ペプチドを融合したタンパク質を大腸菌で大量発現・精製した。これをヒト培養細胞に添加して共焦点顕微鏡で観察したところ、EGFR高発現株のA431細胞の細胞内部にeGFPの緑色蛍光が観察された。一方、細胞質内の標的に結合して生育阻害を起こすモデルペプチドとして、まず、C末端で機能するサイクリン依存性キナーゼ阻害ペプチドp27KIP1を選んだ。しかし、これまで膜透過促進ペプチドも同じくC末端に融合していたことから、これをN末端に付け替えても膜透過促進活性を示すかどうか検討したところ、細胞質送達効率が低下することが分かった。そこで、p27KIP1の使用は断念し、次に、N末端で機能するMDM2阻害ペプチド(MIP)をN末端に、膜透過促進ペプチドをC末端に融合したタンパク質を大腸菌で大量発現・精製し、ヒト培養細胞に添加したところ生育阻害を示した。(2)抗アンドロゲン剤抵抗性前立腺がんに対する抗体医薬の細胞内送達ARの標的DNAへの結合を阻害する抗体は、ARおよびAR-V7双方の転写活性を阻害する新たな治療薬となることが期待できる。今年度はモデル細胞内抗体としてβ-チューブリンを認識する一本鎖抗体を膜透過促進ペプチドと融合し、細胞内取り込みを調べた結果、細胞質で微小管に結合したと推定される放射状の局在が観察されたことから、我々の膜透過促進ペプチドにより細胞内抗体が機能を保持したまま細胞質にデリバリーできることが示唆された。ARの標的DNAへの結合を阻害する抗体は、ARおよびAR-V7双方の転写活性を阻害する新たな治療薬となることが期待できることから、mRNAディスプレイ法によりARのDNA結合ドメインを認識する低分子抗体を試験管内選択するために、まず、抗原タンパク質としてARのDNA結合ドメインにリンカーを介してビーズ固定用のタグを融合したタンパク質を大腸菌で大量発現・精製した。最初のデザインでは大腸菌内での発現量が少なく、また、リンカー部分で分解が生じてしまうことが分かったため、再設計した結果、抗原を調製することができた。しかし、抗体作成は間に合わなかったため、今年度は代替のモデル細胞内抗体としてβ-チューブリンを認識する一本鎖抗体を膜透過促進ペプチドと融合し、細胞内取り込みを調べた結果、細胞質で微小管に結合したと推定される放射状の局在が観察されたことから、我々の膜透過促進ペプチドにより細胞内抗体が機能を保持したまま細胞質にデリバリーできることが示唆された。(1)モデルペプチドの細胞質送達および膜透過促進メカニズムの解析ヒトSyncytin1由来の膜透過促進ペプチドによる膜透過促進メカニズムをさらに詳細に調べるために、膜透過促進ペプチドのアラニン・スキャニング変異体の細胞内局在変化を共焦点蛍光顕微鏡により観察し、膜透過促進機能に重要なアミノ酸を特定する。得られた変異ペプチド融合タンパク質の構造機能相関を調べるために、ペプチドの二次構造をCD測定により解析する。上記の情報を元に膜透過促進ペプチド配列のさらなる最適化を試みる。前年度に調製した細胞生育阻害ペプチド融合タンパク質の膜透過促進ペプチド部分の配列を必要に応じて改変し、さらなる細胞質送達効率の向上を図る。(2)抗アンドロゲン剤抵抗性前立腺がんに対する抗体医薬の細胞内送達前年度に調製したARのDNA結合ドメインをベイトとして、mRNAディスプレイ法によりARのDNA結合ドメインを認識する低分子抗体を試験管内選択し、ARおよびAR-V7双方の転写活性を細胞内で阻害する還元型抗体を創出する。最終的に取得した低分子抗体遺伝子を前立腺がん細胞株およびAR-V7発現細胞株で一過性発現させ、免疫沈降法により細胞内でのARまたはAR-V7と低分子抗体との結合を確認する。さらに、この低分子抗体がARおよびAR-V7の転写活性を阻害することをレポータージーンアッセイにより確認する。完成した抗AR-V7低分子抗体に膜透過促進ペプチドおよび核移行配列(NLS)を融合したタンパク質を大腸菌で大量発現・精製し、この融合タンパク質を培養細胞の培地に添加したとき、細胞質から核に移行してARの転写活性を阻害することをレポータージーンアッセイにより確認する。

(2)抗アンドロゲン剤抵抗性前立腺がんに対する抗体医薬の細胞内送達ARの標的DNAへの結合を阻害する抗体は、ARおよびAR-V7双方の転写活性を阻害する新たな治療薬となることが期待できる。今年度はモデル細胞内抗体としてβ-チューブリンを認識する一本鎖抗体を膜透過促進ペプチドと融合し、細胞内取り込みを調べた結果、細胞質で微小管に結合したと推定される放射状の局在が観察されたことから、我々の膜透過促進ペプチドにより細胞内抗体が機能を保持したまま細胞質にデリバリーできることが示唆された。ARの標的DNAへの結合を阻害する抗体は、ARおよびAR-V7双方の転写活性を阻害する新たな治療薬となることが期待できることから、mRNAディスプレイ法によりARのDNA結合ドメインを認識する低分子抗体を試験管内選択するために、まず、抗原タンパク質としてARのDNA結合ドメインにリンカーを介してビーズ固定用のタグを融合したタンパク質を大腸菌で大量発現・精製した。最初のデザインでは大腸菌内での発現量が少なく、また、リンカー部分で分解が生じてしまうことが分かったため、再設計した結果、抗原を調製することができた。しかし、抗体作成は間に合わなかったため、今年度は代替のモデル細胞内抗体としてβ-チューブリンを認識する一本鎖抗体を膜透過促進ペプチドと融合し、細胞内取り込みを調べた結果、細胞質で微小管に結合したと推定される放射状の局在が観察されたことから、我々の膜透過促進ペプチドにより細胞内抗体が機能を保持したまま細胞質にデリバリーできることが示唆された。(1)モデルペプチドの細胞質送達および膜透過促進メカニズムの解析ヒトSyncytin1由来の膜透過促進ペプチドによる膜透過促進メカニズムをさらに詳細に調べるために、膜透過促進ペプチドのアラニン・スキャニング変異体の細胞内局在変化を共焦点蛍光顕微鏡により観察し、膜透過促進機能に重要なアミノ酸を特定する。得られた変異ペプチド融合タンパク質の構造機能相関を調べるために、ペプチドの二次構造をCD測定により解析する。上記の情報を元に膜透過促進ペプチド配列のさらなる最適化を試みる。前年度に調製した細胞生育阻害ペプチド融合タンパク質の膜透過促進ペプチド部分の配列を必要に応じて改変し、さらなる細胞質送達効率の向上を図る。(2)抗アンドロゲン剤抵抗性前立腺がんに対する抗体医薬の細胞内送達前年度に調製したARのDNA結合ドメインをベイトとして、mRNAディスプレイ法によりARのDNA結合ドメインを認識する低分子抗体を試験管内選択し、ARおよびAR-V7双方の転写活性を細胞内で阻害する還元型抗体を創出する。最終的に取得した低分子抗体遺伝子を前立腺がん細胞株およびAR-V7発現細胞株で一過性発現させ、免疫沈降法により細胞内でのARまたはAR-V7と低分子抗体との結合を確認する。さらに、この低分子抗体がARおよびAR-V7の転写活性を阻害することをレポータージーンアッセイにより確認する。
地図をベースにした大規模仮想世界の構築

仮想世界を構築するためには、多次元空間中のオブジェクトを効率的に管理し、空間中のオブジェクトの高速な検索、柔軟な操作が必要不可欠である。平成8年度では、空間データを対象としたデータ構造によりデータの存続期間を含めた情報(以下、時空聞データと呼ぶ)を管理するための効率的なデータ管理構造PMD木を開発した。PMD木では、データの更新によるデータ構造の変化の差分を保持することにより、必要なメモリの増加を抑え、かつ、時間と空間範囲を指定した時空間検索を高速に実行することができる。平成9年度は、3次元仮想世界の中を自由に動き回れる環境を開発し、その環境の中で種々の対話操作を実現した。また、3次元仮想環境を構築する方式として、地図情報を手がかりとした形状認識、および、対象の3次元世界の合成方式を検討した。その結果、3次元形状データをもつことなしに、多数の写真と地図から仮想世界を構築する方式を提案した。この方式では、限られた視点の画像から、任意視点の画像を合成する。実験によれば、視点位置、平面形状が厳密な形で与えられる理想的な環境であれば、人間が観て違和感なくウォークスルーが可能な環境が構築できた。平成10年度は、三次元空間中のオブジェクトの空間位置と時間的な変化を効率的に管理する方式を検討し,時間とともに状態や位置が変化する空間データの管理構造を発案した。この時空間データ管理構造を地図と複数写真による仮想空間構築方式に適用することにより、時間と位置を指定した空間検索が高速に実行でき,時空間内でのウォークスルーが実現できる。更に、3次元オブジェクトを多次元データ構造で階層的に管理することで、膨大な3次元オブジェクトに対する空間演算、対話操作を高速、かつ効率的に実行できるデータ管理方式を開発した。市街地を対象とした対話型ウォークスルーシステムを実現するためには、対象空間の複雑さに影響されず一定時間での画面描画が要求される。本研究では、まず、3次元仮想世界の中を自由に動き回れる環境を開発した。その環境の中で種々の対話操作を実行するためには、対象画面の複雑さに依存することなく常に一定速度での応答が要求される。しかし、実際に画面に描画すべき対象の複雑さは、視点の移動や回転により変化するため、一定時間での応答を確保するためには、対象の複雑さに応じ、表示物体の個数を変化させる、あるいは、複雑さ自体を変化させる必要がある。本研究では、描画対象である空間中のデータ数だけでなく画面上での図面の専有面積により描画の精度を調整する方式を発案した。まず、膨大な3次元空間オブジェクトを空間データ構造で管理する。ここには、筆者らが開発した空間データ構造MD木を適用した。MD木により空間データを管理することで、総データ数に対し対数オーダで描画領域中のオブジェクトを検索できる。実験によれば、20万個のオブジェクトから描画に必要な200個程度のオブジェクトを検索するために要する時間は、25msecであった。さらに、データの空間情報だけでなく描画における複雑さの情報によってもデータ検索範囲を適応的に変化させることで、描画時間を一定にする。そのために空間位置と複雑さによりデータを分類管理するデータ構造を提案し、描画対象の複雑さによらず一定時間での描画を可能とするアルゴリズムを提案した。さらに、ディスプレイ画面上でのオブジェクトの大きさ(表示サイズ)により、オブジェクトの複雑さを変化させる方式を提案し、試作システムにより有効性を示した。3次元仮想環境を構築する方式として、地図情報を手がかりとした形状認識、および、対象の3次元計測方式を検討した。地図から平面上での2次元位置を計測し、ビデオ画像、あるいはカメラ画像とのマッチングを取ることで、厳密な3次元計測を行うことなしに、3次元環境を構築する方式を検討し、現在試験システムの設計、開発中である。

来年度以降、市街地3次元データを構築するために、地図をベースにした形状入力システムのプロトタイプを開発し、実際の市街地を対象として実験を行う予定である。平成8年度では、3次元仮想世界の中を自由に動き回れる環境を開発し、その環境の中で種々の対話操作を実現した。今年度は、3次元仮想環境を構築する方式として、地図情報を手がかりとした形状認識、および、対象の3次元世界の合成方式を検討した。その結果、3次元形状データをもつことなしに、複数の写真と地図から仮想世界を構築する方式を提案した。この方式では、2次元の地図は、物体の平面形状を表現していると仮定する。すなわち、世界は、垂直な壁で構成されており、その平面形状は地図として与えられ、物体のテクスチャは写真(画像)により得られるとする。ただし、任意視点の画像が与えられるわけではなく、限られた視点の画像のみが与えられるとする。このような環境で、任意視点の画像を与えられた画像と平面地図から合成する方式を開発した。実験によれば、視点位置、平面形状が厳密な形で与えられる理想的な環境であれば、人間が観て違和感なくウォークスルーが可能な環境が構築できた。しかし、実際の都市空間では、視点位置や視点方向などの厳密な計測が困難なこと、対象の2次元地図と実際の物体との関係も正確性にかけるなどの点から画像の連続性やウォークスルー時の物体の連続性に歪みが生ずることが判明した。今後、実際の画像と地図上の対象との正確な対応を求める方式を検討する。その後、物体の境界線の連続性、画像間の色調、模様の連続性などを利用することで、画像合成の精度の向上を目指す。また、実世界の対象は、時間的に変化することから時間属性を持つ空間データを効率的に管理する必要が生じる。このような要求に答えるために、時空間データの効率的な管理構造の研究を進める予定である。このため、空間データ管理構造であるMD木により時間的に変化する空間オブジェクトを効率的に管理し、時空間のデータに対する高速なアクセスを可能とする。仮想世界を構築するためには,多次元空間中のオブジェクトを効率的に管理し,空間中のオブジェクトの高速な検索,柔軟な操作が必要不可欠である。本年度は,三次元空間中のオブジェクトの空間位置と時間的な変化を効率的に管理する方式を検討し,時間とともに状態が変化する空間データの管理構造,PMD木を発案した。更に,時間とともに位置や形状が変化する空間データを管理するために,時空間外接長方形(TSBB:Time Space Bounding Box)の概念を導入した時空間データ管理方式を開発した。この時空間データ構造により,時間と位置を指定した空間検索が高速に実行でき,時空間内でのウォークスルーが実現できる。三次元世界の構築方式として,3次元の形状モデルを作成することなく,2次元地図と撮影した写真から仮想空間構築方式を提案した。都市を水平な面(地面,床),垂直な面(ビルの壁など),天井(もしくは,空)でモデル化する。すなわち,地図上の家型(多角形で表現される)は,ビルの平面形状を表すと考え,その位置に垂直な壁が存在するものとする。
HTLV-I関連脊髄症(HAM)に対する遺伝子治療の基礎的研究

現在までにMT-2、HTLV-I関連脊髄症(HAM)患者髄液より樹立されたHTLV-1感染T細胞株、さらにHAM患者末梢血T細胞からのHTLV-I RNA配列中でGUXの配列を探しだし、ターゲットサイトを選択し、HTLV-Igag、envelope、tax領域に切断活性を持つリボザイムを設計中である。今後、リボザイムのin vitroの切断実験、in vivoでの発現実験で確認した後、炎症性サイトカイン産生能を中心として、リボザイム導入HTLV-I感染細胞及びHAM患者末梢血Tリンパ球の機能について検索する予定である。我々は、現在までにHAMに対して、長期に安全かつ有効に施行できる治療法を検索してきた。今回のリボザイムによる遺伝子治療の基礎的試みもその中の一つであるが、phosphodiesterase inhitiborの一つであるペントオキシフィリン(PTX)療法でもその有効性が明らかになってきた。すなわち、PTXによるHTLV-I感染細胞からのTNF-αをはじめとする炎症性サイトカインの著明な産生抑制、さらには細胞間の相互作用、特に組織への細胞浸潤において重要とされている細胞接着因子発現へのdown-regulation効果が明らかにされてきた。この際、Tリンパ球中のHTLV-Iの増殖はNorthern blot法で検索した限り、有意な抑制効果は明らかにされなかったが、この現象には細胞内のcAMP濃度が関与している可能性が示された。このことより、HAMに対する今後の遺伝子治療の方法として細胞内signal transductionをターゲットしたimmunomodulation療法も考えられうる事と思われた。以上のことより、今後はHAMモデルとされているHAMラットにおいて、リボザイムの有効性、PTXの有効性を確認していく予定である。