hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
動力学に基づいた準安定超伝導状態の創出

以上のように、機能創出、実験手法の拡張、他の物質系への展開という点で、計画以上の進展があったと考えられる。IrTe2において急冷による準安定な電子状態の生成し、その電子状態が超伝導転移をすることを示したが、この現象は非自明な問題を含んでいる。準安定な電子状態を形成は、電子のダイナミクスが凍結し、最安定状態へと変化できないことを意味している。その一方で、超伝導転移を示すということは、電子のダイナミクスが凍結しておらず、秩序状態を形成する自由度が残されていることを意味している。このような一見矛盾するような電子の振る舞いの起源を解明するために、今後は光学応答の測定により局所的な格子振動や結晶の対称性を調べ、急冷下の電子状態をミクロな視点から明らかにする。年度末の日本物理学会への参加費を別予算から支払うことができたため、差引額で次年度の実験の効率を上げるための計測機器を購入することを計画した。
入院児童生徒の為のマルチメディアコミュニケーションネットワークと院内教育の新形態

[方法]院内学級と入院児の前籍校(X)/自宅療養児家庭(Y)/他の院内学級(Z)との間で、PC、TV電話機、インターネット、公衆電話回線(アナログ及びINSネット64)を利用したマルチメディアコミュニケーションを実践し、その有効性を明らかにした。実験は、院内学級2ヶ所(信州大学附属病院、東京大学附属病院)、前籍校1ヶ所(長野;中2)、自宅療養児家庭2ヶ所(長野;小3、東京;高1)をフィールドに行なった。[結果(交信記録)](X)ライブビデオ交信50分(/2月・2回)、メール交換118通(/2月) (Y)ライブビデオ315分(/2月・15回)、メール74通(/4月) (Z)ライブビデオ260分(/2.5月・14回)、メール57通(/4月)[考察](X)遠方入院児の場合、前籍校クラスメートや担任の頻回な面会は現実に困難で、手紙等のやり取りも隔週単位になっていたが、電子メールにより100km離れた前籍校と日々の対話が実現した。電子メールはベッドサイドで利用でき、体調変動の大きな入院児であっても定常的なコミュニケーションが可能である。(Y)院内学級とのライブビデオ交信は、自宅に一人療養する児童・生徒のストレスや不安の軽減に効果があり、同時に、入院児側にも退院生活への希望と励みを与える。(Z)院内学級教員と言っても病弱児教育の経験は皆無に近く、指導上の悩み等を相談のできる仲間が身近にいないこと、又、専門科目教員の配置が困難な実情の中で、電子メール交換やAET遠隔授業の試みは大いに有効であった。この様に、電子メールとライブビデオ交信は病院内教育の現場では必需な道具であり、早急な環境整備が強く望まれる。今回用いたシステムは実用になり得ると評価を得たが、一方で、教員のコンピュータ操作・指導能力、児童・生徒へのキーボード操作(ローマ字入力)訓練、教員の負担増など、幾つかの課題も明らかになった。
地衣類の共生コンビネーションの可塑性と多様性－北極から南極までの系統理地学

本研究の目的は、世界の陸域で最も広範囲に分布するイワタケ類地衣類における菌類と藻類の共生関係および共在微生物相における可塑性と多様性を、分子系統および生物地理的な観点から解析することである。この目的を達成するため、生物地理的なモデル地域として北極ヨーロッパアフリカ南極を通る「地球儀の縦の線」もしくは「Pole-to-Poleの線」を設定し、その線に沿ってイワタケ類の地衣類を採集してきた。また、比較のため、その線から逸れた地点からも採集した。初年度(2016年度)は予定していたエジプトでの採集を試みたが、国内政情不安などの理由でターゲット地点には行けず、不首尾に終わった。一方、フィンランドの北極圏・亜北極圏および赤道域のギアナ高地(標高2500 m)からイワタケ類地衣類を得ることができた。第2年度(2017年度)はカナダ亜北極域のサルイットにおいてイワタケ類地衣類を採集することができた。第3年度(2018年度)は南アフリカで採集したとともに、国立極地研究所のハーバリウムから北極圏スピッツベルゲン島産のイワタケ類地衣類の試料を入手した。採集・入手した地衣類サンプルについて菌類・藻類の構成種および共在微生物相について、18Sおよび16S rRNA遺伝子をターゲットとした標準的なクローン解析を行ったほか、次世代シークエンシングによる16S rRNA遺伝子の網羅的マイクロバイオミクス解析を行った。その結果、南極域と非南極域の間に生物地理的な境界線、いわば地衣類微生物の「ウォレス線」が引けることが示唆された。当初計画していた北極ヨーロッパアフリカ南極を通る「Pole-to-Pole」の線に沿った地衣類(イワタケ類)サンプリングがおおむね達成できている。具体的には、北極スピッツベルゲン島、スカンジナビア半島、アフリカ赤道直下のルウェンゾリ山(本研究以前のサンプル)、南アフリカ、南極(本研究以前のサンプル)からサンプル採集あるいは入手できている。この線における空白域は本年度(2019年度)に実施するオーストリア・アルプス山脈でのサンプリングで埋めることができる。上記のサンプリング地点以外に、カナダ亜北極や亜南極の島(本研究以外の経費)、南米ギアナ高地(本研究以外の経費)からも比較対照用のサンプルが得られている。これらのサンプルを用いた解析により「南極と非南極の間に生物地理的なギャップ」があるという仮説を得ることができた。本年度はさらに深いレベルかつ大量データの解析により、その仮説の検証を行う予定である。第4年度にして最終年度となる本年度(2019年度)は、おおむね北極日本基地(スピッツベルゲン島)ヨーロッパアフリカ南極日本基地(昭和基地)を通る「Pole-to-Pole北極から南極まで」の経線に沿ってこれまで空白域であったヨーロッパアルプスにおいて、イワタケ類地衣類の採集を計画する。当初計画では北アフリカ地域での採集を検討していたが、当該地域の国々の政情不安により困難になったため、北アフリカからそれほど遠くなく、かつ、中緯度帯の高山域の風衝地という観点から、ヨーロッパアルプスでの採集を新たに計画したものである。本年度に採集する地衣類サンプルについては、これまでと同様に菌類と藻類の18S、および、藻類クロロプラストと共在微生物の16S rRNA遺伝子をターゲットとした標準的なクローン解析を行う。また、この解析結果も含めて、これまでに得られた膨大な数の遺伝子配列について、菌類ー藻類のパートナーシップにおける可塑性を系統地理学的な観点も含めた解析を行う。さらに、世界各地から得られたイワタケ類地衣類に常に存在するような共在微生物の有無を調査し、もし存在した場合、それが菌類・藻類に次ぐ“第3の共生者"としての役割を演じている可能性を検討する。初年度は予定通りエジプトで調査を行った。しかし、当初希望していた地域には保安上の理由で入れなかったので、同国内の他地域で地衣類サンプリングを試みたが、そこでも希望するロケーションには到達できず、不首尾に終わった。ただし、アクセス可能な範囲において、潜在的な地衣類ハビタットになり得る岩石および土壌サンプルの採集は行った。一方、予定外の地衣類サンプルとして、フィンランドの北極圏・亜北極圏および赤道域のギアナ高地(標高2500 m)からイワタケ類の地衣類を得ることができた。特にフィンランドの地衣類は2年度目に予定されている北極調査との比較対照に有用である。また、赤道域のギアナ高地サンプルも、赤道直下の標高5100 mのルウェンゾリ山(ウガンダ)ですでに採取した地衣類との比較対照に用いることができる。これらの地衣類サンプルの菌類・藻類の構成種および共在微生物相について、18Sおよび16S rRNA遺伝子をターゲットとした標準的なクローン解析を行ったほか、次世代シークエンシングによる16S rRNA遺伝子の網羅的マイクロバイオミクス解析を行った。その結果、後者の解析により、北極・ルウェンゾリ山・ギアナ高地からのサンプルが明瞭にグループ分けされることがわかった。すなわち地衣類共在微生物に「生物地理」が存在することが示されたのである。ただし、藻類・菌類種と共在微生物種のコンビネーションについての傾向性はまだ得られておらず、さらなる調査と解析を待たねばならない。当初の予定通りエジプトでの調査を実施した。しかし、計画当時より治安状況が変化し、当初予定していた調査地域には保安上の理由で入ることができなかった。そのため、現地コーディネーターの協力を得て、同国内の他地域での調査を試みたが、やはり保安上の理由で、希望するロケーションに到達することができなかった。

それでも、アクセス可能な範囲において、潜在的な地衣類ハビタットになり得る岩石および土壌のサンプリングを行った。一方、予定外の地衣類サンプルとして、フィンランドの北極圏・亜北極圏および赤道域のギアナ高地(標高2500 m)からイワタケ類の地衣類を得ることができた。これらの地衣類サンプルについて、標準的な多様性解析を行ったほか、次世代シーケンシングにより網羅的な多様性解析も行った。それはまだ予備的な解析にとどまっているが、次年度以降の本格的な解析に向けての良い事前準備になった。初年度(H28、2016年度)は予定通りエジプトで調査を行った。しかし、当初希望していた地域には保安上の理由で入れなかったので、同国内の他地域で地衣類サンプリングを試みたが、そこでも希望するロケーションには到達できず、不首尾に終わった。2年度目のH29年度(2017年度)は、国立極地研究所とカナダ・ラバール大学などの国際共同研究「北極域研究推進プロジェクト(ArCS)」の協力を得て、カナダ亜北極域のサルイットにおいてイワタケ類の地衣類を採集することができた。これらの地衣類サンプルの菌類・藻類の構成種および共在微生物相について、18Sおよび16S rRNA遺伝子をターゲットとした標準的なクローン解析を行ったほか、次世代シークエンシングによる16S rRNA遺伝子の網羅的マイクロバイオミクス解析を行った。その結果、南極域と非南極域の間に生物地理的な境界線、いわば地衣類微生物の「ウォレス線」が引けることが示唆された。ただし、藻類・菌類種と共在微生物種のコンビネーションについての傾向性はまだ得られておらず、さらなる調査と解析を待たねばならない。また、南極と非南極の間の「ウォレス線」についてはまだ検証の余地があり、今後はアフリカ南端部および南アメリカ南端部でのサンプリングを計画する必要がある。初年度は、当初計画の通りエジプトで調査を実施したが、期待していたような地衣類サンプルを得ることができなかった。その一方で、計画にはなかったがフィンランドの北極・亜北極圏とギアナ高地からイワタケ類の地衣類サンプルを得ることができた。2年度目は、当初計画では北極域での調査を予定していたが、実際には北極圏に近く、かつ、調査施設が充足し、先住民から調査許可が下りたカナダ亜北極域のサルイットで著差を実施し、イワタケ類の地衣類を採集した。これらの地衣類サンプルの微生物相について多様性解析を行ったところ、南極域と非南極域の間に生物地理的な境界線、いわば「地衣類微生物のウォレス線」を引けることが示唆された。これにより、今後の計画において「ウォレス線仮説」の検証が中心的課題になることがわかった。本研究の目的は、世界の陸域で最も広範囲に分布するイワタケ類地衣類における菌類と藻類の共生関係および共在微生物相における可塑性と多様性を、分子系統および生物地理的な観点から解析することである。
Si結晶中の照射誘起欠陥の動的挙動の解明とプロセス応用

低エネルギーイオンビームにより導入される照射誘起欠陥の動的挙動を解明し、半導体プロセスへの応用の可能性を探索した。まず、低エネルギーイオンビームのパルス化照射を用いて、イオン照射誘起欠陥の媛和過程の基礎特性を調べ、照射誘起欠陥の緩和時間を明らかにした。つぎに、イオン照射効果を半導体プロセスに応用する可能性を探るため、ECRプラズマを用いたイオンアシスト酸化過程を系統的に調べ、酸化反応を律速する要因を解明するとともに、高品質な酸化膜を形成するためのプロセス条件の指針を明らかにした。主な結論をまとめると以下のようになる。1.膜厚600nmのSi結晶薄膜(SOS)中に、エネルギー25keVのアルゴンイオンビームにより誘起される照射誘起欠陥の緩和時間は、1μs以下である。2.シリコン酸化膜上に形成した膜厚25nmのCoSi_2中の照射誘起欠陥の緩和時間は,200μs以下である。3.アルゴン希釈酸素プラズマを用いたイオンアシスト酸化反応では、アルゴンイオン照射により基板表面の原子振動が励起され、酸化反応を増速する。基板に正バイアスを印加し、酸化の初期過程における照射損傷を低減することにより、130°C以下の低温においても、高品質な酸化膜を形成できる。SOSのSi結晶薄膜を利用し、パルス化イオン照射を用いて、照射誘起欠陥の緩和時定数を推定する方法を検討し、測定システムを構築した。この方法は、イオン照射時及び緩和過程での導電率をオンライン測定するもので、低濃度に導入された欠陥の効果を高感度に検出するのに有効と見込まれる独自の手法である。イオン照射をデユーテイ比50%.パルス幅100μsec,ドーズレート6x10^<12>cm^<-2>s^<-1>の繰り返しパルスにより実施した。これにより、結晶中に導入された欠陥が結晶中を熱的に移動して、消滅、安定化する反応過程の時定数の推定を試みた。その結果、イオン照射により導入された照射誘起欠陥がキャリアの散乱中心として振舞うことが確認できた。SOSのSi結晶薄膜の場合、室温から130°Cの温度範囲における欠陥消滅の時定数はlμsec以下であると考えられる実験結果が得られた。照射誘起欠陥の動的挙動を解明するためには、消滅の時定数の温度依存性を明らかにする必要があるが、そのためには照射誘起欠陥の寿命の長い試料を用いることが必要である。MOSFETのゲート電極材料としての利用が検討されているCoSi_2に着目し、イオン照射がシリサイド層の抵抗をどのような形で増加させるかを解明するために、照射条件と損傷の程度との関係を調べ、CoSi_2層中での損傷形成過程を明らかにした。まず、イオン照射による損傷形成が、どのような照射条件で顕在化するかを解明するため、CoSi_2層における損傷形成の照射条件依存性を調べた。照射には、25keVのアルゴンイオン連続ビームを用い、CoSi_2層は膜厚25nmのものを使用した。シート抵抗は、イオン照射により増加し、その増加量はドーズレートが7.5X10^<11>cm^<-2>s^<-1>より高くなると急激に大きくなった。これより、照射により形成されるカスケード領域が重なり始める特性ドーズレートが7.5X10^<11>cm^<-2>s^<-1>程度であることがわかる。照射により形成されるカスケード領域の緩和時間を見積もるために、パルス化イオン照射を行った。その結果、室温の照射温度において、パルスオフ時間が200μs以上で、シート抵抗の増加量は一定となった。これは、パルスオフ時間が200μs以上では、パルス間をまたいでのカスケード領域の重なり合いがなくなるためと考えられ、カスケード領域の緩和時間τが200μs以下であることがわかった。
経産による乳癌抑制に関わる乳腺間質の役割とその分子基盤の解明

ヒトでは若年の満期妊娠は、未産婦に比して生涯にわたる乳癌の発生を抑える。ラットでも若齢妊娠による乳癌抑制は認められ、エストロゲンとプロゲステロン(E/P)の短期(3週;ラットの妊娠期間に相応)投与でも再現される。しかし、その機序は未だ不明である。今回、乳腺間質(脂肪織)の脂肪酸組成の変動に着目し、乳癌抑制効果の機序解明に取り組んだところ、経産乳腺ではリノール酸組成の有意の減少をみた。若齢妊娠による乳癌の抑制はラットにおけるMNU誘発乳癌モデルにおいても認められ、妊娠期のホルモン環境を模倣するエストロゲンとプロゲステロン(E/P)の短期(3週;妊娠期間に相応)暴露によっても再現される。我々はE/Pの暴露期間が20週を越えた長期では乳癌抑制が消失することを見出したが、高齢でのE/P暴露はヒトと同じく乳癌を増悪し、かつ生じた乳癌はホルモン非依存性で組織学的にも悪性のものが多いことが判明した。乳癌抑制の機序解析を行ったところ、網羅的遺伝子解析ではラットの経産乳腺は分化関連遺伝子群の高発現と増殖関連遺伝子群の低発現がみられ、とりわけ経産乳腺では発癌刺激に対する細胞増殖の不応答性が特徴的であった。乳腺上皮は脂肪細胞や線維芽細胞といった間質細胞や細胞外基質(ECM)のなかで育まれていることにより、これらの性状の変化が上皮に影響をおよぼす可能性がある。そこで、若年妊娠モデルとして4週齢にて50mg/kg・MNUを処置した雌Lewisラットを6週齢にて3週間有効な0.5mgE/32.5mgP含有徐放性ペレット埋没ラットと非埋没ラットを13週齢にて屠殺して腰部乳腺を摘出して脂肪酸組成を比較した。ラット乳腺脂肪織には飽和脂肪酸であるバルミチン酸(16:0)、1価不飽和脂肪酸であるオレイン酸(18:1)やn-6系多価不飽和脂肪酸であるリノール酸(18:2)が多量に含まれており、そのうち経産乳腺では乳癌発生と正の相関をみるリノール酸組成の減少をみた。既報によると経腺乳腺ではn-3/n-6比の上昇をみるとする報告をみるが、今8の検討では乳癌発生と逆相関をみるn-3系多価不飽和脂肪酸量の増加はなくn-3/n-6比の差はみなかった。いずれにせよ、経産・未経産ラットにおいて乳腺脂肪酸組成に差をみたことは乳腺間質は乳腺上皮癌化に影響をおよぼす可能性があることが判明した。そこで、4週齢にて50mg/kg・MNUを処置した雌Lewisラットを6週齢にて3週間有効な0.5mgE/32.5mg P含有徐放性ペレット埋没ラットと非埋没ラットの乳癌発生率を比較するとともに1群4匹のラットを13週齢にて屠殺して腰部乳腺を摘出して脂肪酸組成を比較した。E/P処置によりE/P処置群の≧1cm乳癌発生率は非処置群に比して有意に減少した(74%,20/47対96%,26/47)。但し、乳癌発生までの期間あるいはラット当りの乳癌個数には差はみなかった。乳腺脂肪織の脂肪酸組成について無処置対照乳腺も加えて比較すると、リノール酸組成はMNU処置E/P暴露乳腺ではE/P非暴露乳腺に比して85.1%(34.03/39.97)、無処置対照乳腺に比して88.0%(34.03/38.65)と有意に減少をみた。なお、n-6/n-3比は、(リノール酸+アラキドン酸)/(イコサペタンエン酸+ドコサペタンエン酸+ドコサヘキサエン酸)で算出すると、MNU処置E/P暴露乳腺、E/P非暴露乳腺、無処置対照乳腺では各の10.90±0.15, 10.87±0.19, 10.04±1.26となり、有意差はみなかった。E/P処置はリノール酸を介して乳癌の発生/増殖の制御に関与している可能性がある。
茎頂根端軸の形成・維持を支配する細胞間相互作用の解析

1)シロイヌナズナ変異体を用いた維管束の連続性に関する研究VAN3およびその3つのシロイヌナズナホモローグの機能解析を進めた。VAN3のホモローグそれぞれの、ダブルミュータントおよび、トリプルミュータントは維管束の連続性に顕著な影響を及ぼさなかった。しかし、van3との4重変異体では、主脈の断片化を含むvan3より重篤な表現型が現れた。これにより、ACAPタイプのARF-GAPが維管束の連続性に極めて重要な働きをすることが、その中でもVAN3が中心的な役割を担うことが明らかになった。また、脂質との関連について、脂質合成の突然変異体との掛け合わせ、さらには、各ドメインを単独で導入した変異体を用いた解析などから、PHドメインでのptdins(4)Pへの結合が、VAN3の機能発現に必要なことが明らかになった。また、van3による多様なPINの局在に対する影響を調べたところ、1種のPINのみの局在に影響を与えることが分かり、このPINはVAN3による輸送系の制御を受けている可能性が示唆された。2)発生における局所的細胞間相互作用の解析:維管束阻害因子、TDIF(Tracheary elements Differentiation Inhibitory Factor)の同定に成功した。この原因遺伝子を単離したところ、シロイヌナズナのCLE41、CLE44に相当する遺伝子であることが分かった。また、CLE41、CLE44タンパク質は12個のアミノ酸として切り出され、さらに水酸化されることにより、活性ペプチドとなることが分かった。シロイヌナズナに存在する全CLEペプチド26種を化学合成し、その活性をシロイヌナズナ茎頂の成長阻害、シロイヌナズナ・イネの根の成長阻害、シロイヌナズナ維管束形成阻害、コケの伸長成長阻害について調べたところ、それぞれに特異性と共通性のあることが明らかとなった。3)イネの横走維管束形成に関する研究イネ葉の横走維管束の間隔が短くなる突然変異体を単離し、その解析を行った。その結果、この原因遺伝子がレセプターキナーゼをコードしていることが明らかになった。1)シロイヌナズナ変異体を用いた維管束の連続性に関する研究:維管束の連続性が異常になるシロイヌナズナ突然変異体(van1-van7)の原因遺伝子の内、VAN4遺伝子を同定した。VAN4は未知のタンパク質をコードしていた。VAN4遺伝子の発現を調べたところ、維管束に強く発現することが明らかとなった。また、かずさDNA研究所との共同研究として、シロイヌナズナジーントラップラインをもとにGUS活性が維管束に強く発現するラインを約100選抜した。選抜したラインにおけるGUS発現を詳細に解析した結果、維管束特異的に発現する34ラインを見いだした。この内には、ホモにすることにより、維管束パターンの連続性が異常になるものが含まれていた。2)発生における局所的細胞間相互作用の解析:今年度は、ザイロジェン(xylogen)のタンパク質の実体を明らかにするとともに、その遺伝子の単離を試みた。そして、xylogenと予想されるタンパク質をコードする遺伝子の単離に成功した。現在、これがxylogenをコードしていることを証明するための実験と過剰発現、発現阻害による植物個体形成変化について解析を行っている。また、分裂分化促進因子ファイトスルフォカイン(PSK)の遺伝子のヒャクニチソウからの単離を試みこれに成功した。この遺伝子の発現解析から、PSKは分化初期に働いていることが示唆された。3)維管束細胞内極性の解析:細胞内極性は全体の軸性の基盤となるものである。私たちは、維管束細胞における細胞内極性について解析してきている。今年度は、2つの細胞壁成分を認識するモノクローナル抗体を用いて、道管前駆細胞の一次細胞壁に極性が存在することを明らかにした。またFITC-WGAを用いて、この極性と二次細胞壁形成の開始部位が関連している可能性のあることを見いだした。1)維管束の連続性が異常になるシロイヌナズナ突然変異体van3の原因遺伝子の単離に成功した。この遺伝子はARF-GAPドメインを持つタンパク質をコードしていた。酵母ARF1タンパク質を用いたin vitroアッセイにより、実際にVAN3タンパク質はARF-GAP(GTP型ARFをGDP型にする)活性を持つことが明らかになった。また、GFPを用いた解析は、このタンパク質がトランスゴルジネットワークに局在することを示した。2)前形成層特異的に発現が現れるジーントラップライン6種の遺伝子を同定した。このうち一つはRINGzincfingerをコードしていた。現在、それらの遺伝子の作用について検討中である。3)昨年度に引き続き、道管細胞への分化誘導を促進する細胞外因子xylogen遺伝子の機能解析を行った。そして、ヒャクニチソウZeXYP1遺伝子、シロイヌナズナAtXYP1,AtXYP2遺伝子をタバコBY-2細胞で過剰発現させると、培地中のxylogen活性が増大することから、これらの遺伝子はxylogenをコードしていることが明らかになった。AtXYP1,AtXYP2の遺伝子単独のノックアウト変異では顕著な表現型を示さないが、2種のdouble mutantは維管束がとぎれとぎれになる表現型を示した。ZeXYP1mRNAが木部前駆細胞で特異的に発現している事実と合わせ、xylogenは木部細胞を連続的に形成するための局所的シグナルとして働いている可能性が強く示唆された。1)シロイヌナズナ変異体を用いた維管束の連続性に関する研究

VAN1の遺伝子を同定した。また、VAN4についても解析を進め、この遺伝子産物が小胞輸送系に局在することを明らかにした。これまでに遺伝子を同定したVAN3については、two hybrid screening用いてVAN3結合因子の検索を行った。その結果、VAN3はある種のダイナミンと結合していることが明らかとなった。このダイナミンの欠損個体でも維管束がとぎれとぎれの表現型が見られることから、VAN3はこのダイナミンと共同してある特定の小胞輸送を制御し、それが維管束の連続性に係わるシグナルの伝達に関与すると考えられた。さらに、VAN3の細胞輸送における機能を詳細に解析するために、VAN3-GFPをvan3突然変異体に挿入し変異形質を相補した個体を作成した。2)発生における局所的細胞間相互作用の解析木部細胞を連続的に形成するための局所的シグナルxylogen(ザイロジェン)は10程度の遺伝子サブファミリーを形成する。そこで、これらの遺伝子機能を解析するためにタグラインの収集とその表現型解析を行った。3)管状要素をエクトピックに誘導する因子の解析維管束細胞分化は細胞間相互作用の中で誘導されると考えられるが、この分子機構を知る目的で、維管束細胞分化がエクトピックに起こる変異体を探索した。このために、管状要素特異的に発現するxylanase遺伝子のプロモーターにGFPを融合させた遺伝子を導入したシロイヌナズナ植物体を作成し、これをEMS処理した。このラインをスクリーニングし、エクトピックにGFPが誘導されるラインを数ライン見出した。これらはいずれも、GFP発現だけでなく、リグニン化、局在化した二次細胞壁肥厚などがみられ、エクトピックに管状要素が分化したことを示した。現在、この原因遺伝子の解析を行っている。1)シロイヌナズナ変異体を用いた維管束の連続性に関する研究:維管束の連続性が異常になるシロイヌナズナ突然変異体van3、van4の原因遺伝子の機能解析を進めた。van3変異体にpVAN3::VAN3-3xmyc、pVAN3::VAN3-VENUSを導入し、van3変異を相補した植物体を用いて局在解析を行った。その結果、VAN3はTGNのraft様構造に局在し、raft様構造に存在する特定分子をある方向性をもって細胞膜へ輸送する働きがあると考えられた、VAN4は機能未知のタンパク質をコードしていたが、細胞内局在をVAN3と同様な方法で解析したところ、特定のエンドソームに局在することが明らかとなり、このタンパク質もまた小胞輸送に関与することが明らかとなった。2)発生における局所的細胞間相互作用の解析:前形成層に発現するGGH遺伝子の機能解析を行った。その結果、葉酸のグルタミン酸鎖切断能を持つことが明らかとなっているGGHの過剰発現時には子葉の融合、ロゼット葉形成の遅延、茎頂分裂領域の縮小といったメリステム活性の低下を示唆する異常な表現型が観察された。
数理的決定解析と経済理論への応用

本研究の目的は次の通りである。不確実性の数学的表現として、確率場を扱う確率論や統計学はネットワーク化された社会基盤に多大な貢献をしている。近年は、金融不安や地震災害など様々なリスクの中で、安定した社会基盤を築くことが求められている。リスクは不確実性と深くかかわり、リスクの数学的性質は心理学や経済学など様々な分野で研究されてきた。本研究では、経済や災害のリスク環境における意思決定の解析的性質を数理計画の観点から考察する。とくに、リスクを伴う確率場と意思決定者の評価基準の相互関係について数理的モデルを用いて研究する。また、社会や経済におけるリスクの連鎖も研究目的とし、ダイナミックスを伴うリスク環境における意思決定の解析的推移を数理計画の観点から研究する。本年度は、前年度までの項目(a) Value-at-Riskを用いたcoherent risk measure一般化(b)リスク測度の構築(c)効用関数の統合の研究と多目的リスク回避への研究(f)離散時間の決定過程全体としてリスク評価基準(h)最適決定の数理ファイナンスへの応用をさらに深く研究し、新しい結果が得られた。3年目以降の研究項目については、研究の進捗状況に合わせ順番は前後するが。おおむね順調に進展している。研究項目(a)(b)(c)について昨年度得られた効用関数の下での最適なcoherent risk measureの構築を基に、この観点で従来のrisk-sensitive評価基準を研究し、新しい評価方法導入し数理計画に応用したい。研究成果が得られれば、国際会議で成果を発表し学術雑誌で公開していきたい。項目(a)については、Value-at-Riskを用いたリスク評価をファイナンスの応用の成果について国際会議ICICIP2016とAPSAC2016で発表した。項目(b)と(c)については、多目的リスクで2変数が独立の場合に、リスク回避の比較条件ついて研究成果が得られ、国際会議MDAI2016で発表した。初年度であり、研究を加速させ軌道に乗せるのに少し時間がかかったため成果発表は少なかったが、次年度は本年度の研究とその発展を成果として順次公開していけるものと思う。本年度は、初年度の項目(a) Value-at-Riskを用いたcoherent risk measure一般化(b)リスク測度の構築(c)効用関数の統合の研究と多目的リスク回避への研究に加え、(f)離散時間の決定過程全体としてリスク評価基準(h)最適決定の数理ファイナンスへの応用を行った。2年目以降の研究項目については、研究の進捗状況に合わせ順番は前後するが。初年度の成果をを順次公開しそれを発展させていく予定である。

項目(a)については、応用面からどのような特徴が得られるかを調べ研究を着実に進めていく。項目(b)と(c)については、多目的リスクについて変数が独立でない一般の場合について発展させ、その成果を発表したい。また、国際会議等で多くの海外の研究者と情報交換や問題点の討議をし研究を深めていく予定である。昨年度の研究を発展させるとともに、研究項目(e)経済学での効用理論とリスク測度の研究を行いたい。この項目は初年度の研究項目(a)(b)(c)とも密接に関係し、全く新しい展開が期待できる。研究成果が得られれば、国際会議で議論し成果を発表・公開していきたい。研究項目(a)(b)(c)について昨年度得られた効用関数の下での最適なcoherent risk measureの構築を基に、この観点で従来のrisk-sensitive評価基準を研究し、新しい評価方法導入し数理計画に応用したい。研究成果が得られれば、国際会議で成果を発表し学術雑誌で公開していきたい。
顎関節におけるオピオイド受容体遺伝子の発現

前年度の研究より,μオピオイド受容体(MOR)mRNAは,正常ラット顎関節前方および後方滑膜の血管周囲に認められ,形態学的には同部位に分布する神経終末やマクロファージに局在することが明らかとなった.しかし,その生物学的意義は不明である.【目的】顎関節滑膜の炎症性変化に伴うMOR局在分布の変化を明らかにすることを目的として,実験的滑膜炎発症ラットの顎関節滑膜におけるMOR mRNAの局在分布をin situ hybridization法により検討し,対照群と比較検討した.【方法】実験動物はウィスター系ラット(190-210g)を用い,上下切歯間距離が20mmになるように強制開口を連続10回,10日間行った.In situ hybridization法は,MORに特異的と考えられた領域(45base)を選択し委託合成したジゴキシゲニン標識RNAプローブを用い,非放射線性ジゴキシゲニン法により施行した.さらに,光学顕微鏡下に実験群と対照群のMOR mRNAシグナル数をカウントし,Mann-Whitneytestにより統計学的解析を行った.【結果】MOR mRNAは,実験群,対照群ともに顎関節滑膜組織に局在し,実験群においてその局在分布範囲が拡大する傾向にあったが,定量的には両者に有意差を認めなかった(p=0.393).【結論】ラット顎関節滑膜においてMORは局在するが,炎症性変化に伴う局所の内因性鎮痛には関与していないことが示唆された.正常ラット顎関節、特に滑膜におけるμオピオイド受容体(MOR)の局在分布をin situ hybridization法、および免疫組織化学的染色法(PAP法)により検討した。In situ hybridization法は、同受容体に特異的と考えられた領域(45base)を選択し委託合成したジゴキシゲニン標識RNAプローブを用い、非放射線性ジゴキシゲニン法により施行した。ラット顎関節において、MORmRNAのシグナルは、前方および後方滑膜の血管周囲に認められ、形態学的には同部位に分布する神経終末やマクロファージに局在すると考えられた。免疫組織化学的染色結果も同様の結果が得られ、蛋白レベル、mRNAレベルの両方においてMORの存在が確認された。以上の結果より、MORが、顎関節における末梢性鎮痛機構に関与することが示唆された。さらに、Mutoら(Oral Surg Oral Med Oral Pathol.1998;86:534-40)が報告した如くに、強制開口を施したラット顎関節滑膜組織において、フィブリンの沈着、滑膜細胞の多層化などの炎症性変化が生じることを形態学的に確認した。現在、同滑膜におけるMORの局在分布、およびコントロール群ラットとの比較に関して研究中である。δオピオイド受容体(DOR)に関しては、免疫組織化学的にその局在を認め、その分布パターンはMORとおほぼ一致していた。今後、DORmRNAの発現に関してin situ hybridization法により研究予定である。前年度の研究より,μオピオイド受容体(MOR)mRNAは,正常ラット顎関節前方および後方滑膜の血管周囲に認められ,形態学的には同部位に分布する神経終末やマクロファージに局在することが明らかとなった.しかし,その生物学的意義は不明である.【目的】顎関節滑膜の炎症性変化に伴うMOR局在分布の変化を明らかにすることを目的として,実験的滑膜炎発症ラットの顎関節滑膜におけるMOR mRNAの局在分布をin situ hybridization法により検討し,対照群と比較検討した.【方法】実験動物はウィスター系ラット(190-210g)を用い,上下切歯間距離が20mmになるように強制開口を連続10回,10日間行った.In situ hybridization法は,MORに特異的と考えられた領域(45base)を選択し委託合成したジゴキシゲニン標識RNAプローブを用い,非放射線性ジゴキシゲニン法により施行した.さらに,光学顕微鏡下に実験群と対照群のMOR mRNAシグナル数をカウントし,Mann-Whitneytestにより統計学的解析を行った.【結果】MOR mRNAは,実験群,対照群ともに顎関節滑膜組織に局在し,実験群においてその局在分布範囲が拡大する傾向にあったが,定量的には両者に有意差を認めなかった(p=0.393).【結論】ラット顎関節滑膜においてMORは局在するが,炎症性変化に伴う局所の内因性鎮痛には関与していないことが示唆された.
成長円錐における小胞の選別輸送と表面膜への融合機構の解析

神経の発生や再生に際には、神経軸索の活発な伸長が認められ、その伸長軸索の最先端部の構造である成長円錐は、伸長方向の決定や標的細胞の識別にとって決定的な役割を演じていると考えられている。そこで私共は、本年度これまで困難であったin vivoにおける再生軸索の長成円錐における伸長機構、特に成長円錐内部に多数含まれる小胞と成長錐形質膜の融合機構に関して、主として免疫電顕を用いた解析を行い、以下の結果を得た。(1)再生軸索成長円錐に選択的に存在する蛋白質の同定、再生軸索に選択的に存在する蛋白質を検索したところ、正常のシナプス小胞膜とその内部の小胞表面には存在するが、再生軸索が由来する元の親軸索にはほとんど存在しないことを見いだした。このことは、正常神経であれば神経終末においてシナプス小胞膜の原料となるべき膜蛋白質が再生時には再生軸索内の小胞膜として畜積し、さらに再生軸索形質膜と融合して再生軸索形質膜の伸長の原料として利用されることを強く示唆するものである。この発見は、1981年Pfenningerがレクチンを用いて提唱した成長円錐における模付加を初めて蛋白質レベルで同定したもので意義深いものと考えられる。(2)成長円錐における低分子量GTP結合蛋白質の同定最近、低分子量GTP結合蛋白質rabファミリーが細胞内小胞輸送・融合機構に必須であることが明らかになってきたが、私共は、再生軸索成長円錐にrab3Aが成長円錐の膜融合の制御に関与している可能性を見いだした。以上本年度の私共の研究結果から再生軸索成長円錐は構成蛋白質や融合制御蛋白質について着実な成果を上げることができ、本年度の研究計画は、ほぼ達成することができたと考えている。
肝臓発生機構の解明と肝再生補助療法への応用

肝切除後の類洞内皮細胞の増殖機構を解明する目的でラット70%肝切除モデルを用い、類洞内皮細胞の再生に必須で唯一の増殖因子とされるVGEF、及びその受容体の発現を肝切除後の再生肝組織においてmRNA、さらに蛋白レベルで経時的に評価し、再生肝では、主に肝切除48-72時間後の増殖した肝細胞からVEGFの産生がおこり、類洞内皮細胞膜上の発現の亢進したFlt-1,KDR/Flk-1 receptorにparacrineに作用し、肝細胞増殖に遅れて、類洞内皮細胞の増殖を誘導、増殖肝細胞の群塊のなかに類洞内皮細胞が侵入し、正常な肝細胞と類洞の関係が回復することを示した。さらにVEGFの作用を修飾し、血管内皮細胞の発芽、増殖、成熟、安定を調節すると考えられているAngiopoietin-Tiesystemに焦点を当て研究を展開した。類洞内皮細胞の増殖後には、血管内皮細胞の分化を誘導するAng-1の産生が増強、さらに肝切除120-144時間においてIto細胞からAng-2の産生が亢進を認めるものの、肝細胞からのVEGFの産生はなく、これが類洞内皮細胞のapoptosisを誘導し、類洞内皮細胞の増殖調節、類洞のリモデリングに関連しているものと考えられた。一方、肝臓の初期発生の研究としてflk-1(VEGF受容体-2)ノックアウトマウスを用いて血管内皮細胞が果たす役割について検討した。その結果血管内皮細胞は原腸細胞から肝細胞へのごく初期の分化には影響を与えないものの、肝芽細胞が増殖して肝芽を形成する際に重要な役割を果たしていることが示された。また、この血管内皮細胞の作用は、酸素供給などの血管としての機能とは独立したものであった。臓器の初期発生の機構は、組織の再生や癌化と言った他の生物学的現象と多くの共有点を持っていることから、血管内皮細胞が肝再生や癌化にも何らかの作用を有しているとも考えられた。肝臓発生機構の解明と肝補助療法への応用本研究の目的は、肝の発生、再生の機構を解明することにより、大量肝切除後や、劇症肝炎等の広範な肝障害を伴う疾患に対する治療法を確立することにある。これまでに肝発生、再生時において血管内皮細胞が重要な役割を果たすことが報告されてきたが、具体的にどの様な機構で血管内皮細胞が肝細胞の分化、増殖を制御するかを検討した。細胞外マトリックス(ECM)とその分解酵素の関与。肝細胞の分化にはECMとその分解が重要な役割を果たしていることが知られている。そこで、ECMが肝発生時にも何らかの役割を果たしていると考え、肝発生時において、ECMの1つであるラミニンの発現を免疫染色法にて検討した。肝芽細胞は発生極初期には血管内皮細胞で囲まれた腹側原腸の中のふくらみとして観察される。この段階では、ラミニンは肝芽細胞を含めた腹側原腸を連続した一枚の膜として囲んでいた。興味深いことに、肝芽細胞が中隔へ侵入し、形態学的に肝芽を作る段階では、肝芽の部位のラミニンが不連続となり、その間を縫うようにして肝芽細胞が中隔へ侵入していた。一方で、血管内皮細胞を周囲に持たない、十二指腸や胃の原器の周囲では、このラミニンの膜は変化を認めなかった。

この事より、血管内皮細胞がECM分解酵素の分泌を通じ、ラミニンを含めた基底膜を破壊し、肝芽細胞が中隔へ侵入しやすくしていることが示唆された。そこで肝芽をinvitroで培養し、蛋白分解酵素阻害剤による影響を観察した。すると、Cystein e protease阻害剤で処理をした場合、対照群と比べ肝細胞の成長が特異的に阻害された。そこで、現在は、種々のCypの肝発生初期における局在をirnositu法や、免疫染色法で検討している。肝切除後の類洞内皮細胞の増殖機構を解明する目的でラット70%肝切除モデルを用い、類洞内皮細胞の再生に必須で唯一の増殖因子とされるVGEF、及びその受容体の発現を肝切除後の再生肝組織においてmRNA、さらに蛋白レベルで経時的に評価し、再生肝では、主に肝切除48-72時間後の増殖した肝細胞からVEGFの産生がおこり、類洞内皮細胞膜上の発現の亢進したFlt-1,KDR/Flk-1 receptorにparacrineに作用し、肝細胞増殖に遅れて、類洞内皮細胞の増殖を誘導、増殖肝細胞の群塊のなかに類洞内皮細胞が侵入し、正常な肝細胞と類洞の関係が回復することを示した。さらにVEGFの作用を修飾し、血管内皮細胞の発芽、増殖、成熟、安定を調節すると考えられているAngiopoietin-Tiesystemに焦点を当て研究を展開した。類洞内皮細胞の増殖後には、血管内皮細胞の分化を誘導するAng-1の産生が増強、さらに肝切除120-144時間においてIto細胞からAng-2の産生が亢進を認めるものの、肝細胞からのVEGFの産生はなく、これが類洞内皮細胞のapoptosisを誘導し、類洞内皮細胞の増殖調節、類洞のリモデリングに関連しているものと考えられた。一方、肝臓の初期発生の研究としてflk-1(VEGF受容体-2)ノックアウトマウスを用いて血管内皮細胞が果たす役割について検討した。その結果血管内皮細胞は原腸細胞から肝細胞へのごく初期の分化には影響を与えないものの、肝芽細胞が増殖して肝芽を形成する際に重要な役割を果たしていることが示された。また、この血管内皮細胞の作用は、酸素供給などの血管としての機能とは独立したものであった。臓器の初期発生の機構は、組織の再生や癌化と言った他の生物学的現象と多くの共有点を持っていることから、血管内皮細胞が肝再生や癌化にも何らかの作用を有しているとも考えられた。
呼気気道濃縮液中の酸化物質定量による内部障害者の運動強度妥当性評価の試み

内部障害者のリハビリテーション(リハ)における運動強度の妥当性を評価する新しい指標を確立するため、呼気気道濃縮液(EBC : Exhaled Breath Condensate)を採取し、特にフリーラジカルなどの酸化活性物質の過多あるいは体動による量的な変化を測定し、循環や呼吸の許容範囲が限られる内部障害者におけるリハプログラムの運動強度の設定の妥当性の指標にならないかを検討することを企図した。EBCを採取する機器(ECoScreen)を昨年度購入し、健常人で安静時のEBCを採取した。また、内部障害者として、当科にリハ目的に通院または入院する呼吸器機能障害を対象とし、EBCの採取を行い、酸化物質の運動前後での変化を検討するため、活性酸素・フリーラジカルによる代謝物(ペルオキシド)を化学蛍光測定法により作成した検量線を用いて測定した。同時に、抗酸化力を測定するため、BAPテストの測定系を同時に行った。機器はFRAS4(イタリアH&D社)を使用した。呼吸疾患患者のEBC中の活性酸素・フリーラジカルは健常者より高く、抗酸化力も呼吸器疾患で低下しているものの、まだサンプル数が不足していて結論を得るには至らなかった。解析を継続したい。EBCの収量が呼吸器疾患患者で小さく、これを解決するために、呼気側にフラッターバルブを置き、呼気時に気道に振動を与えることを試みたところ、EBCが多く採取できることがわかった。このEBCが通常の測定値として使ってよいものかどうか、健常人の解析も合わせて検討が必要であるが、EBC採取量を多くする手段としては有効であった。EBCを採取する機器(ECoScreen)を新規購入し、実際に健常人及び内部障害者で安静時のEBCを採取することを試みた。内部障害者としては、当科にリハ目的に通院または入院する呼吸器機能障害、循環機能障害患者を対象とし、対照として健常者のEBCも採取した。採取法については、呼気に陽圧振動を与えて効率的にEBCを採取できることがわかり、方法については発表予定である。採取したEBC中の活性酸素・フリーラジカルによる代謝物(ペルオキシド)を化学蛍光測定法により、測定する系を確立させるため、検量線等の作成を行った。機器はFRAS4(イタリアH&D社)を使用する(現有設備)。現在、蓄積した検体を使って順次測定する予定としている。BNPは心不全の指標として現在定着している心室に由来するペプチドホルモンであるが、EBC中で定量した報告はない。本年度、EBC中にBNPが出現することを示すことはできなかった。感度を上げた形で再検討したい。解析を継続したい。
アリールケトン構造を有する非ペプチド型SARSウイルスプロテアーゼ阻害剤の開発

受入研究室におけるこれまでの研究から、SARSシステインプロテアーゼを阻害できる新しい阻害機構として、親電子性アリールケトン構造が有効であることを確認し、P1部位側鎖部にピロリドン型環状構造を有するアミノ酸誘導体およびカルボキシル基部分にチアゾール-2-ケトンを有するトリペプチド型化合物(Cbz-Val-Leu-amino-3-oxo-3-(thiazol-2-yl)propyl)pyrrolidin-2-one)が比較的良好なウイルスプロテアーゼ阻害活性を有することが解っていた。実用的創薬化合物の創製に向た阻害活性向上のために、平成23年度はP4部位およびアリールケトン部位の構造活性相関を進め、親水性構造をP4位に有し、10nMレベルの強い阻害活性(Ki)を示すトリペプチド誘導体を見いだすに至った。本年度においてはこの研究を更に進め、P3部位を除去した「ジペプチド型ペプチドミメティクス」の創製に新たに挑戦した。即ち、P3位Val残基の除去した。その結果、最初は酵素阻害活性が大きく低下したが、種々の誘導体を合成し、構造活性相関を検討したところ、阻害活性が徐々に向上し、先ずは中程度であるが興味深い酵素阻害活性を示すジペプチド型化合物を得ることに成功した。そこで、この化合物のP3位にあるN-arylglycine構造に注目し、構造最適化を行なった結果、酵素阻害活性(Ki)値が6nMという強力な阻害活性を示すジペプチドミメティック化合物を得た。標的プロテアーゼとのコンンピューターを用いたドッキングスタディーから、この化合物のIndole環窒素原子が、プロテアーゼのGlu166残基と新たな水素結合を形成することが示唆された。この相互作用は、化合物がプロテアーゼを強力に認識する上で有効であったために、阻害活性が大きく向上したものと考えられる。今年度の研究において、トリペプチド型阻害剤より、分子量がより小さな高活性ジペプチド型阻害剤を創製できた。ジペプチドの方が創薬的価値も高く、この結果は非常に意義深い。またコンピュータを用いたシミュレーションによる分子構造解析から、P3位に導入したインドール構造が、本来のP3位Val残基を巧くミミックしており、さらにインドール窒素が標的プロテアーゼと新たな水素結合を形成していることが示唆された。これが活性向上の一因を考えられる。このような興味深い結果と高活性化合物を獲得できたことから本研究はおおむね順調に進展していると考えている。今年度の研究で、強力なジペプチド型阻害剤の獲得に成功した。今後さらに構造の最適化をめざすが、得られた成果は論文等で発表を行なう(投稿中)。今回、創製したジペプチド型誘導体の中には、Ki値が6nMと強力な阻害活性を有する化合物があり、かなり有望である。また最近、中東地区でSARSウイルスの再興の兆しが高まっており、SARS治療薬の開発をめざす本創薬研究はとても重要である。一方、相同性が非常に高い同様なシステインプロテアーゼを有する病原性ウイルスが多数見つかっている。多くは、+鎖RNAを有するRNAウイルス群で、例えばヒト手足口病ウイルス、口蹄疫ウイルス、ノロウイルス、風邪のウイルスなどである。したがって、今後、本研究を土台にこれらの複数のウイルスの複製を阻害し、抗ウイルス効果を発揮する新規システインプロテアーゼ阻害剤の開発に繋げたい。受入研究者の研究室における現在までの研究から、システインプロテアーゼを阻害できる新しい阻害機構として、親電子性アリールケトン構造が有効であることを確認し、P1部位側鎖部にピロリドン型環状構造を有するアミノ酸誘導体およびカルボキシル基部分をにチアゾール-2-ケトンを導入したトリペプチド型化合物(Cbz-Val-Leu-amino-3-oxo-3-(thiazol-2-yl)propyl)pyrrolidin-2-one)が、比較的良好なウイルスプロテアーゼ阻害活性を有することが解っていた。実用的化合物の創製に向けその阻害活性向上のために、平成23年度はP4部位およびアリールケトン部位の構造活性相関を進めた。アリールケトン部のコンピュータモデリングから、S1'部位に余分な空間が残っていることが示唆されたため、複数の置換チアゾール構造に変換した結果、フェニル基を1つ増やしたベンゾチアゾール構造が活性向上に寄与することを見いだした。そこでこの骨格をP1'に固定し、P4構造について約20種類の誘導体の合成を実施した。その結果、親水性構造をP4位に有するトリペプチド誘導体が10nMレベルの強い阻害活性(Ki)を示すことを見いだすに至った。一方、活性が向上した化合物に関しては、共同研究者の米国Johns Hopkins大Ernesto Freire教授の下で、等温滴定型熱量計(ITC)を用いたカロリメトリーにより分子間相互作用解析を実施した。その結果、P4位にp-hydroxyphenoxyacetyl基を有する誘導体は、薬剤としてより有効であるエンタルピーの寄与により酵素と結合を形成する誘導体であることが示唆された。今後さらにこれらの誘導体を基に構造活性相関を展開する予定である。受入研究室におけるこれまでの研究から、SARSシステインプロテアーゼを阻害できる新しい阻害機構として、親電子性アリールケトン構造が有効であることを確認し、P1部位側鎖部にピロリドン型環状構造を有するアミノ酸誘導体およびカルボキシル基部分にチアゾール-2-

ケトンを有するトリペプチド型化合物(Cbz-Val-Leu-amino-3-oxo-3-(thiazol-2-yl)propyl)pyrrolidin-2-one)が比較的良好なウイルスプロテアーゼ阻害活性を有することが解っていた。実用的創薬化合物の創製に向た阻害活性向上のために、平成23年度はP4部位およびアリールケトン部位の構造活性相関を進め、親水性構造をP4位に有し、10nMレベルの強い阻害活性(Ki)を示すトリペプチド誘導体を見いだすに至った。本年度においてはこの研究を更に進め、P3部位を除去した「ジペプチド型ペプチドミメティクス」の創製に新たに挑戦した。即ち、P3位Val残基の除去した。その結果、最初は酵素阻害活性が大きく低下したが、種々の誘導体を合成し、構造活性相関を検討したところ、阻害活性が徐々に向上し、先ずは中程度であるが興味深い酵素阻害活性を示すジペプチド型化合物を得ることに成功した。そこで、この化合物のP3位にあるN-arylglycine構造に注目し、構造最適化を行なった結果、酵素阻害活性(Ki)値が6nMという強力な阻害活性を示すジペプチドミメティック化合物を得た。標的プロテアーゼとのコンンピューターを用いたドッキングスタディーから、この化合物のIndole環窒素原子が、プロテアーゼのGlu166残基と新たな水素結合を形成することが示唆された。この相互作用は、化合物がプロテアーゼを強力に認識する上で有効であったために、阻害活性が大きく向上したものと考えられる。今年度の研究において、10nMレベルの阻害活性を有するトリペプチド型阻害剤を創製できたことは、非常に意義深い。また、具体的な阻害マシーナリー機構として、酵素の活性中心のSH基と反応する電子吸引性のカルボニル構造であるアリールケトン構造を計画したが、当該構造が強力な阻害活性発現に有効に機能することを示すことが出来た。さらに、ITCによる熱力学的解析により、今後さらに優良なエントロピー駆動型阻害剤開発への候補化合物設計に大きなヒントを得る結果となった。したがって、本研究はおおむね順調に進展していると考えている。今年度の研究において、トリペプチド型阻害剤より、分子量がより小さな高活性ジペプチド型阻害剤を創製できた。ジペプチドの方が創薬的価値も高く、この結果は非常に意義深い。またコンピュータを用いたシミュレーションによる分子構造解析から、P3位に導入したインドール構造が、本来のP3位Val残基を巧くミミックしており、さらにインドール窒素が標的プロテアーゼと新たな水素結合を形成していることが示唆された。これが活性向上の一因を考えられる。このような興味深い結果と高活性化合物を獲得できたことから本研究はおおむね順調に進展していると考えている。今年度の研究では、強力なトリペプチド型阻害剤の獲得に成功した。得られた成果は論文等で発表を行なう予定である。一方、創薬的により有意義な分子の創出として、その分子量をさらに低下させる必要がある。そこで、今後アミノ酸残基を1つ減らしたジペプチド型阻害剤の開発へ徐々に移行したい。プレリミナリーではあるが、ジペプチド型阻害剤として、現在60nMレベルのKiを有するジペプチド型阻害剤が出来上がって、この活性を更に10倍向上させられるような化合物を創製したい。
新物質相としての固体表面の理論

理論班の目標は種々のタイプの手段を用い、実験と密接に協力しながら新しい表面系の理解を進めることにある。この目標に沿って本年度の理論班の活動が活発に行われた。高精度の電子構造の計算、統計力学的な表面解析、モデルに基づく動的過程の計算にわけて、先ず電子構造の計算としては、si(111)5×5.7×7DAS構造、si(100)清浄及びアルカリ吸着表面、si(111)金属吸着√<3>×√<3>構造、Ag(100)ーCOーK共吸着表面について非経験的な計算が行われた。特にsi(111)7×7DAS構造の計算はスーパーコンピューターの能力限界に相当するもので、その成功はこの意味でも興味がある。si(100)再構成表面については全エネルギーの計算がなされ、c(4×2)再構成構造がもっとも低いエネルギーを持つことが示された。統計力学的な表面解析としては前年度に引き続く格子ガス模型計算機実験によるGe(111),Si(111)再構成表面、アルカリ吸着金属表面、共吸着表面、W(100)水素吸着再構成表面の相互作用、長及び短距離秩序、相転移の研究に加えて、si(100)再構成表面の短距離秩序の研究が加わった。簡単化された模型での動的過程の計算としてはやはり昨年度に続くオージェ中性化過程、共鳴トンネル過程での非断熱過程の研究は、オージェ中性化過程についてはイオンの高速領域と低速領域をつなぐ中性化確率の表式化に成功し、共鳴トンネル過程での計算では二原子分子の金属表面での散乱過程での回転、振動自由度へのエネルギー移動が論じられた。本年度加わった準安定原子脱励起分光では三重項状態での初期状態相互作用効果で近藤効果が観測される可能性の指摘がなされた。全体を見渡して理論に対して期待された役割は果たしたと言える。