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コーヒーのフードシステムに関する理論的実証的研究-生産農民の貧困緩和に貢献するための原産国と消費国の新たな結合の可能性-

コーヒー・フードシステムの発展は、植民地支配が可能にした安価な原料豆の持続的確保によって支えられてきた。この2世紀半以上も継続した植民地におけるコーヒー生産の歴史が、現代における価格形成制度の「不公正さ」に貢献している。世界全体のアラビカ・コーヒーの取引において、ニューヨーク・コーヒー取引所で決まる先物価格が、基準価格として利用されている。しかしながらコーヒー「大国」ブラジルにおける生産・流通システムのさらなる近代化・効率化が、アラビカ・コーヒーの国際市場を供給過多の状況に陥れ、さらにはその低価格での安定がゆえに投機家が興味を失い、先物価格は「史上最安値」の水準にある。それゆえタンザニアを初めとするコーヒー「小国」においては、生産・流通システムの非効率性、販売・生産者サイド(小農民や協同組合等)と買付・輸出業者サイド(ほとんどが多国籍企業)との取引力、情報量のあからさまな格差、等と相まって、生産者価格の「史上最安値」が実現してしまっている。世界の2500万人のコーヒー生産者が貧困にあえいでいる。逆に消費国・日本のコーヒー産業にとっては、安価な原料豆を調達できる恵まれた環境の下にあるが、長引く不況、外資系コーヒーチェーン店の台頭、輸入商社→生豆問屋→焙煎業者→業務需要・小売店といった事業段階間の垣根喪失、等が相まって、競争は激化している。その結果、「低価格追求」コーヒーと「高品質追求」コーヒーの市場の二極分化が進んでいる。後者に特化する業者の場合、生産者価格の低迷→生産意欲の減退→品質管理の緩慢化→高品質豆確保の困難化は、死活問題であると言える。以上の問題点を解決し得る望ましい「原産国-消費国結合のあり方」として、まずは「南北問題運動」の最大の成果である国際コーヒー協定を挙げることができるが、アメリカの脱退を主因として、1989年以降、機能が停止している。同協定を管理する国際コーヒー機関を中心に、生産者支援基金構想が議論されているが、実現に至っていない。現在、実践されている唯一の望ましい「結合のあり方」として、フェアトレード(最低輸出価格の設定と生産者への利益還元を保証する貿易運動)を挙げるとができるが、普及が進んでない(日本におけるシェアは1%に満たない)。本年度は、(1)業界関係者の知識提供を含め、計8回の研究会の実施、(2)アフリカタンザニアの調査、(3)日本国内の調査、を実施した。また、多くの国際動向に関するデータを収集した。(1)研究会では、次の課題での知識提供や報告をうけ議論を行った。(1)タンザニアにおけるコーヒー豆の流通と輸出の構造、(2)世界のコーヒー栽培の歴史と現状における諸問題、(3)コーヒー焙煎メーカーの競争構造、レギュラーコーヒー加工業を中心とした企業結合構造、(4)商品先物市場の機能と取引の仕組み、(5)コーヒーフードシステムの基礎条件、外観的状態、連鎖構造の各段階における取引方法と価格形成メカニズム、(6)日本におけるコーヒー輸入、流通の仕組み、(7)農産物国際貿易品の取引の仕組み、(8)コーヒー産業変革の諸問題

(2)タンザニア調査は、8月15日22日キリマンジャロ州、24日27日タンザニア市において実施し、ニューヨーク・コーヒー取引所の先物価格の歴史的安値の下で、生産者、流通業者、輸出業者、そして日本商社が、いかなる影響を被っているのか、生産者の悲惨な現状を改善するための課題に関して、調査を行った。(3)国内調査は、2月に大阪で、生豆問屋1件、コーヒー焙煎メーカー2件、コーヒーチェン店1件のヒアリングを実施し、3月に東京で、コーヒー豆輸入商社1件、焙煎メーカー2件、コーヒーチェーン店1件のヒアリングを実施する予定である。以上を通じて以下の諸点が明らかになってきている。(1)新興産地のブラジル、ベトナムの生産の大幅な拡大により、需給関係が崩れ、国際価格が暴落を続けている。これによってブラジル、ベトナムのコーヒー生産農民は、生計が維持できない状態となり、逃散が相次ぎ悲惨を極める社会状況となっている。旧産地アフリカは、豆の品質はよいが自然的生産条件が厳しくコストが高いため、国際競争において地位を低下させ、やはり生産農民の生計の維持が困難となっている。(2)このような国際需給と国際価格を調整しうる国際的な制度は、アメリカの脱退によるICA(国際コーヒー協定)の機能停止(1989年)以降、生産国連合(ACPC)の結成もあるが、有効な制度を持たないままである。(3)消費国日本においては、総消費量は増えているが、消費構造は変化している。従来大きな比重を占めていた業務用需要が低下し、喫茶店に対するニーズの変化、新業態の外資系コーヒーチェーン店の台頭により、大きな構造変動期に入っている。それと平行して、輸入商社-生豆問屋-焙煎メーカー-業務需要者・小売店のシステムにも構造変動が起こり、事業段階間の垣根がなくなってきている。以上のようななかで、原産国の生産農民の内発的発展はかりうる、新しい原産国-消費国結合のあり方を模索する必要がある。非常に困難な課題ではあるが、これを次年度の課題としている。コーヒー「大国」ブラジルにおける生産・流通システムのさらなる近代化・効率化、コーヒー「新興国」ベトナムにおける低品質豆の大増産を主因とし、コーヒーの国際市場は供給過多の状況にあり、さらにその低価格での安定がゆえに投機家が興味を失い、ニューヨーク・コーヒー取引所で決まるアラビカ種コーヒー豆の先物価格は、「史上最安値」の水準にある。このニューヨーク先物価格は、世界全体のアラビカ・コーヒーの取引において、基準価格として利用されている。それゆえタンザニアを初めとするコーヒー「小国」においては、生産・流通システムの非効率性、販売・生産者サイド(小農民や協同組合等)と買付・輸出業者サイド(ほとんどが多国籍企業)との取引力、情報量のあからさまな格差、等と相まって、生産者価格の「史上最安値」が実現してしまっている。世界の2500万人のコーヒー生産者が貧困にあえいでいる。逆に消費国・日本のコーヒー産業にとっては、安価な原料豆を調達できる恵まれた環境の下にあるが、長引く不況、外資系コーヒーチェーン店の台頭(喫茶店に対するニーズの変化)、輸入商社→生豆問屋→焙煎業者→業務需要・小売店といった事業段階間の垣根喪失、等が相まって、競争が激化している。その結果、「低価格追求」コーヒーと「高品質追求」コーヒーの市場の二極分化が進んでいる。後者に特化する業者の場合、生産者価格の低迷→生産意欲の減退→品質管理の緩慢化
モリブデン酸を反応試薬とする分離分析化学の新展開

水溶液系において,モリブデン酸イオンと6配位酸素酸イオンの錯生成反応を系統的に検討し,高濃度領域でしか生成しないというこれまでの定説に反し,最適pH条件を選べば極低濃度領域においてアンダーソン型錯体が安定であることを見出した。その結果,モリブデン酸を反応試薬とする6配位酸素酸イオンのキャピラリー電気泳動分析が可能となった。すなわち,Cr(III)を錯生成により陰イオン種[CrMo_6O_<24>H_6]^<3->に変換しCr(VI)(Cr_2O_7^<2->)との同時定量法および過ヨウ素酸イオンをモル吸光係数の高い[IMo_6O_<24>]^<5->錯体に変換しヨウ素酸イオンとの高感度同時定量法を開発した。モリブデン酸を反応試薬とする4配位酸素酸イオンおよびモリブデン酸-リン酸混合試薬による6配位酸素酸イオンの特異的認識反応条件を確立した。同じ電荷をもつ酸素酸イオンでもわずかなサイズの違いにより錯生成反応が全く異なるため,分離分析できることが明らかとなった。さらに,反応の場を水-有機混合溶媒系に拡大し,3配位酸素酸イオンとモリブデン酸イオンとの錯生成反応を系統的にまとめた。また,水溶液系ではアンダーソン型錯体を生成するガリウム(III)イオンが,水-有機混合溶媒系ではケギン型錯体を生成することを見出し,ボルタンメトリックなガリウム(III)イオン定量に応用した。さらに,水-アセトニトリル混合溶媒系において,新規モリブド亜リン酸錯体およびβ-ケギン型モリブドリン酸錯体が安定に生成することを見出し,合成単離するとともにその溶液化学的性質を明らかにした。電気分析化学的触媒反応の基礎検討として,ポリオキソメタレート錯体のボルタンメトリック酸化還元挙動におよぼす陽イオンおよび溶媒の効果について検討した。水素イオンおよびアルカリ金属イオンを共存させると1電子過程から多電子過程へと変換することを見出すとともに,溶媒の塩基性および比誘電率との関連性を系統的にまとめた。モリブデン酸イオンと金属イオンとの反応により生成するポリオキソメタレート錯体は、従来のクラウンエーテルやその他の有機試薬などによる反応と異なり、酸素原子を共有することにより結合を生じるため、結合しうる酸素原子の数に応じて、3配位、4配位、6配位などと結合次数が変化し、それに応じてヘテロイオン対モリブデンの組成比が変化するとともに生成する錯体の構造性が変化する。また構造性の変化に伴って錯体の持つ化学的性質が変化し、電気分析化学的に検出可能な化学種、色調の変化に伴い分光学的検出が可能な化学種など多種多様な錯体種が生成する。さらには、錯体の電荷や酸解離定数に応じて各種クロマトグラフィーによる分別可能性が大きく変化するため、生成条件、生成機構の解明が分析化学的応用に重要となる。まず、イオン移動ボルタンメトリーにより、Mo(VI)-P(V)-V(V)およびV(IV)系において三元錯体の生成機構を明らかにするという成果を得た。さらに、Mo(VI)とSe(IV)、Te(IV)、P(V)、As(V)、Ga(III)などとの反応の解析から、ヘテロイオンンの性質と生成するポリオキソメタレート錯体の組成比、構造性および化学的性質を系統化するとともに、それぞれの錯体種の生成に最適な溶液条件(水溶液系、水-有機混合溶媒系、水-有機溶媒二層界面系)との関連性を明らかにすることができた。

これらの基礎的研究の成果を基に、現有のキャピラリー電気泳動法、ボルタンメトリー装置を用いて分析へ応用を試みた。まず、同一金属イオンの状態分析への応用例として、V(V)およびV(IV)のボルタンメトリックな同時定量、Cr(VI)およびCr(III)のキャピラリー電気泳動法による同時定量、さらにこれまで報告例の無いケギン型錯体生成に基づくGa(III)のボルタンメトリック定量法を確立することができた。モリブデン酸による種々の酸素酸イオン捕捉反応に対する分析化学的基礎検討として,水溶液系において,モリブデン酸イオンを反応試薬とするリン酸イオンおよびヒ酸イオンの捕捉反応をpHの関数として系統的にまとめた。その結果,同じ電荷をもつ4配位酸素酸でもわずかなサイズの違いにより錯生成反応が全く異なることが明らかとなった。その後,反応系を水ー有機混合溶媒系に拡大し,ガリウム(III)イオンがケギン型錯体を生成することを見出し,ボルタンメトリックなガリウム(III)イオン定量に応用した。さらに,水ーアセトニトリル混合溶媒系において,新規モリブド亜リン酸錯体およびβーケギン型モリブドリン酸錯体が安定に生成することを見出し,合成単離するとともにその溶液化学的性質を明らかにした。さらに,ポリオキソタングステート錯体が,アセトニトリルを補助溶媒として加えることで安定化され,新たな反応試薬となり得ることを報告した。これらの研究成果を基に,遷移金属イオンを含む種々の酸素酸イオンのキャピラリー電気泳動法,イオンクロマトグラフィー,ボルタンメトリーによる分離分析に応用し,過ヨウ素酸イオンとヨウ素酸イオンの同時分析法を確立した。さらに、ヒ酸イオンおよび亜ヒ酸イオン,テルル酸イオンおよび亜テルル酸イオンなどの酸化状態別分析が可能であり,現在,鋭意研究を進めている。
相互作用部位特異的マーキングおよび機能阻害技術を用いた染色体構造構築機構の解明

本研究では可視化技術を用いて、染色体構造構築機構を明らかにすることを目的としているが、本年度は以下の2点において研究を行った。(1)本研究の機能阻害のターゲットである染色体タンパク質RBMX(hnRNP-G)は、姉妹染色分体接着の制御を通じて正常な染色体構造構築に必要なタンパク質であり、RBMXのクロマチン相互作用部位の特定は、RBMXの機能を解明するために不可欠である。そこでRBMX欠失変異体を用いてFRAP解析を行った。その結果Internal regionがクロマチンへの結合に必要であることが判明した。昨年度までに、C末端のTRR部位がRBMXのクロマチンへの結合に必要であることを明らかにしていたので、RBMXは少なくとも2つのクロマチン結合部位を持つことが明らかになった。またKillerRed-RBMXを用いて機能阻害を行ったところ、G2期で細胞周期に遅延が起こったことから、RBMXはG2期で機能を有することが示唆された。可視化技術によりタンパク質の相互作用部位および機能時期を特定できたことは、本研究の有用性を示している。(2)続いてhnRNPファミリーであり、RBMXとの相互作用が示唆されているSAF-A (hnRNP-U)について研究を行った。SAF-Aが紡錘体タンパク質であり紡錘体形成に関わっていることを既に明らかにしていたので、本年度は紡錘体中でのタンパク質相互作用に注目した。免疫沈降およびin vitroにおける微小管結合実験を行ったところ、SAF-AはTPX2-AuroraA複合体の相互作用因子であり、TPX2依存的に微小管に結合していることが明らかになった。これらの結果は紡錘体でのSAF-Aの機能に関する理解を深めるものであり、この成果をJournal of Cell Scienceに発表した。本研究では可視化技術を用いて、染色体の構造構築機構を解明することを目的としているが、平成20年度はタンパク質機能阻害技術の確立を行った。機能阻害を行うにあたり光感受性タンパク質であるKillerRedを導入した。KillerRedに緑色光を照射すると活性酸素種を生じ、近接する他のタンパク質の機能を不活性化することができる。実験系の確立に際して、KillerRedにヒストンH3を融合させたタンパク質を、GFP融合ヒストンH1.2を安定的に発現するHeLa細胞内に共発現させた。この細胞を用いて蛍光顕微鏡下で有糸分裂期のタイムラプス観察を行い、緑色光の照射により分裂期進行に異常が生じるかどうかでKillerRedによるタンパク質機能阻害を評価した。KillerRed融合ヒストンH3を発現している分裂期の細胞に緑色光を一定時間照射したところ、分裂期後期においてクロモソームブリッジなどの姉妹染色分体の分離異常が見られた。一方KillerRedを発現していないコントロール細胞では、同条件で緑色光を照射しても分離異常は見られなかった。これらの結果はKillerRedを用いることで、近接するタンパク質の機能を特異的に阻害することが可能であることを示している。2009年に光刺激によるタンパク質の機能阻害(CALI : chromophore-associated laser inactivation)に利用可能な、新規の標識タンパク質が報告された(SNAP-tag)。このSNAP-tagは細胞内において単量体で存在するため、2量体を形成するKillerRedよりも、日的タンパク質をより内在性に近い状態で解析することが可能である。さらにSNAP-tagを異なる蛍光色素で標識することで、pulse-chase実験が可能であり、目的タンパク質の細胞周期特異的な局在を解析する事が可能である。そこで本年はSNAP-tagを実験に導入した。目的タンパク質には、当研究室で染色体の構造構築に重要であることが明らかとなった染色体タンパク質を選んだ。まず最初にSNAP-tag融合染色体タンパク質の局在解析を行った。その結果間期で核内に局在することが明らかとなった。次に染色体タンパク質のどのドメインがクロマチンへの結合に必要であるのかを解析するために、染色体タンパク質のdeletion mutantにGFPを融合させた可視化ラインを作製し、FRAP解析を行った。C末端側を削った染色体タンパク質でより早い挙動が観測されたことから、クロマチンへの結合にはC末端側が必要である事が示唆された。以上の事から、染色体構造構築に重要な働きをする染色体タンパク質は、間期核においてC末端を通じでクロマチンと相互作用をしていることが明らかになった。

(2)続いてhnRNPファミリーであり、RBMXとの相互作用が示唆されているSAF-A (hnRNP-U)について研究を行った。SAF-Aが紡錘体タンパク質であり紡錘体形成に関わっていることを既に明らかにしていたので、本年度は紡錘体中でのタンパク質相互作用に注目した。免疫沈降およびin vitroにおける微小管結合実験を行ったところ、SAF-AはTPX2-AuroraA複合体の相互作用因子であり、TPX2依存的に微小管に結合していることが明らかになった。これらの結果は紡錘体でのSAF-Aの機能に関する理解を深めるものであり、この成果をJournal of Cell Scienceに発表した。
高分子コンプレックスの階層的なメゾスコピック構造の構築

本研究は、表面プラズモン顕微鏡や走査プローブ顕微鏡を用いた高分子コンプレックスの構造評価に精通した物理学者と、有機合成ならびに分子薄膜の作製を行っている高分子化学者が有機的な連携をとりながら、二分子膜や単分子膜、LB膜のような二次元秩序を有する分子薄膜をマトリックスとして、合成ならびに生体高分子を複合化したナノメーターサイズの高分子コンプレックスを作製し、マイクロメータレベルにいたる幅広い階層にまたがる構造化を行おうとするものである。本研究では、ナノメーターサイズの高分子コンプレックスとして核酸塩基を有する自己会合単分子膜(SAM)ならびに単分子膜、マイクロメーターサイズの高分子構造体としてハニカム状にパターン化された高分子フィルムを作製し、主として表面プラズモン共鳴法を用いた解析を行うことで、それぞれの構造特性を明らかにした。その結果、相補的な塩基対を形成するSAMとゲスト核酸塩基の組み合わせでプラズモン共鳴の変化が観測された。また、パターン化高分子薄膜の2次元トポグラフィーをプラズモン共鳴のコントラスト像として観察することができた。多くの生物機能は、生体膜を舞台として、蛋白質や核酸などの様々な生体高分子が有機的に連携することで発現されている。さらに生物は、ナノメーターサイズからメゾスコピック領域にいたる階層的な構造化によって特異な形態を形成し生物としての機能を発現している。本研究は、表面プラズモン顕微鏡や走査プローブ顕微鏡を用いた高分子コンプレックスの構造評価に精通した物理学者と、有機合成ならびに分子薄膜の作製を行っている高分子化学者が有機的な連携をとりながら、二分子膜や単分子膜、LB膜のような二次元秩序を有する分子薄膜をマトリックスとして、合成ならびに生体高分子を複合化したナノメーターサイズの高分子コンプレックスを作製し、マイクロメータレベルにいたる幅広い階層にまたがる階層的な構造化を計り、生体組織を模倣した新たな機能材料の設計・開発を行う。これにより生物に匹敵するような新たな機能性を有する高分子材料が可能となる。既に日本側申請者は、二分子膜形成能を有する両親媒性化合物とその反対電荷を持つ高分子電解質がコンプレックスを形成し、そのキャストフィルム中でナノメーターの規則的な繰り返し周期を持つ層状構造を形成することを見いだしている。さらに最近、これらナノ構造を形成する高分子の非常に希薄な溶液からフィルムを作製すると、サブミクロンからミクロンにいたるメゾスコピック領域において規則的な配列したドットやライン、ハニカムなどの高次構造が形成されることを見いだした。ドイツ側研究グループで開発した表面プラズモン共鳴顕微鏡や走査プローブ顕微鏡によるメゾスコピックパターンの形態観察ならびにディメンジョン測定と、顕微鏡下での偏光吸収分光法測定を行った。その結果、パターン形成時におこると考えられる流動配向などの効果により、メゾスコピックパターン中において高分子の主鎖はある程度配向しており、階層的な構造化が自発的に起こっていることが示唆された。生物に匹敵するような新たな機能性を有する高分子材料が可能となる。日本側申請者は、最近、非常に希薄な溶液からフィルムを作製すると、サブミクロンからミクロン領域の大きさを持つ二次元のハニカム構造が形成されることを見いだし、このようなメゾスコピック領域での構造形成が、キャスト過程で起こる非平衡の熱力学的プロセスに支配されていることを明らかにした。一方、ドイツ側研究グループは、パターン化された基板上での細胞培養の技術と、表面プラズモン法による基板表面解析の優れた技術を開発した。そこで、日本側研究者は、糖鎖を持つ両親媒性ポリマーが単分子膜を形成するとともに気液界面において細胞認識性蛋白質と特異的に相互作用することを見いだし、糖鎖高分子が細胞培養の培地として優れていることを実証するために、糖鎖高分子をメゾスコピック領域で構造化し細胞のパターンニングの可能性を探った。さらに、表面プラズモン共鳴装置によってパターン化フィルムの構造を明らかに出来た。
形態形成カスケードと細胞周期制御系を統合するシステムの解明

1.jmj遺伝子の発現制御機構昨年度、絞り込んだ心筋細胞の増殖抑制期特異的な発現を制御するjmj遺伝子のゲノム領域の妥当性をさらに確認するため、jmj遺伝子自身の予想される基本転写領域(プロモーター)を用いて発現を検討した。この結果、これまでの外来プロモーターに比べ高効率で心臓特異性を再現でき、これまでの見出した発現制御領域が求めるものであることが確認できた。2.jmj-サイクリンD1カスケードと増殖・分化相互作用jmj変異体胚およびサイクリンD1発現トランスジェニックマウス胚心筋細胞に認められた上位転写調節蛋白質の発現低下を定量的に確認した。このため、組織切片上の心筋細胞に対する蛍光強度を測定し、GATA4, MEF2の発現が心筋の分化マーカーとともに顕著に低下することを突き止めた。この結果は、jmjがサイクリンD1の転写を抑制することにより、転写調節蛋白質の発現を維持し、分化状態を保つことを示唆する。同時に心筋細胞における増殖と分化のバランスの決定機構の一端を示すものである。一方、サイクリンD1発現が増殖亢進および分化状態破綻させることができる発生時期をサイクリンD1誘導トランスジェニックマウスを用いて検討したところ、胎生12-14日付近でこの能力がなくなることを発見した。すなわち、この時期までは心筋細胞は増殖・分化において柔軟な細胞であるが、これ以降、この柔軟性は失われる。現在、この柔軟性を決定する機序を探索中である。3.神経系細胞の増殖・分化におけるjmj-サイクリンD1カスケードの機能jmj変異体胚が示す延髄マントル層における神経前駆細胞の分裂異常に対し、サイクリンD1が下流遺伝子として機能しているか否かを解析した。その結果、サイクリンD1が本来発現のない延髄マントル層にて発現すること、jmj-サイクリンD1の2重変異体胚で分裂異常が消失することが示され、jmjがサイクリンD1を通じて神経細胞の前駆体の細胞分裂時期または位置を決定していることが示された。
ヒト肝癌細胞株におけるヒ素のエピジェネティクス作用を介した発癌メカニズ厶の解析

本研究では、ヒト尿路上皮細胞において、癌抑制遺伝子p16^<1NK4a>のエピジェネティックな発現制御に着目して、ヒ素による発癌メカニズムを検討した。その結果、ヒ素曝露により、p16^<1NK4a>の発現低下、p16^<1NK4a>プロモーター領域のH3K27トリメチル化レベルの増加、さらにH3K27トリメチル化酵素EZH2の発現増加が観測された。したがって、ヒト尿路上皮細胞では、ヒ素による抑制型ヒストン修飾の誘導を介したp16^<1NK4a>の発現減少が、ヒ素による発癌に関与している可能性が示唆された。ヒ素の長期間摂取により皮膚、肺、膀胱、肝臓癌などが発症することが知られている。ヒ素による発癌には、エピジェネティック作用の関与が示唆されているが、そのメカニズムは十分に解明されていない。INK4b-ARF-INK4a locusの癌抑制遺伝子の不活化は発癌に極めて重要であると考えられている。本研究では、ヒトの細胞株を用いて、ヒ素によるINK4b-ARF-INK4a locusの癌抑制遺伝子の発現調節メカニズムをエピジェネティック作用に着目して検討することを目的とした。当初使用する予定であったヒト肝癌細胞株においては、過去の報告と異なり、INK4b-ARF-INK4a locusの遺伝子はヒ素で発現が減少しないことが明らかとなったため、実験計画に合致する他の細胞株の探索およびヒ素曝露条件の検討から開始した。その結果、ヒト尿路上皮細胞株SV-HUC-1でp16INK4aの発現が減少するヒ素曝露条件を決定できた。FACSによる細胞周期測定から、同条件のヒ素曝露でS期が増加していることを明らかにした。p16INK4aプロモーター領域において、ヒ素によりDNAメチル化は変化しなかったが、転写抑制型のヒストン修飾であるH3K27トリメチル化のレベルが増加していることが明らかになった。それに対応して、H3K27トリメチル化酵素であるEZH2の遺伝子発現がヒ素で増加していることがわかった。一方で、ヒ素によるp16INK4aの発現低下にBMI1やCTCFは関与しなかった。また、ヒ素により、レトロトランスポゾンLINE1のORF1とORF2の発現が増加していることから、尿路上皮細胞株はヒ素によりグローバルな低メチル化状態になっていることが示唆された。以上の結果から、ヒト尿路上皮細胞ではヒ素が抑制型ヒストン修飾を誘導することによってp16INK4aの機能を抑制することが示唆された。ヒ素は長期間曝露で癌が発症することが知られている。ヒ素による発癌には、エピジェネティクス作用の関与が示唆されているが、そのメカニズムは十分に解明されていない。INK4b-ARF-INK4a locusから発現する癌抑制遺伝子の不活化は発癌に極めて重要であると考えられている。本研究では、ヒト細胞株を用いてINK4b-ARF-INK4a locusから発現する癌抑制遺伝子を中心に、ヒ素による発癌に関するメカニズムを詳細に検討することを目的とした。本年度は、ヒトの細胞株でヒ素曝露によりINK4b-ARF-INK4a locusの遺伝子発現が変化する条件を決定し、ヒ素で発現に変化が見られた遺伝子について、エピジェネティクス作用に着目して発現調節メカニズムを検討した。当初、ヒ素曝露によりp16INK4aが減少するという報告があったヒト肝臓癌細胞株HepG2を用いる予定であったが、報告の再現性が得られなかったため、実験計画に合致する他の細胞株の探索および曝露条件の検討から開始した。その結果、ヒト尿路上皮細胞株SV-HUC-1を5 μMの亜ヒ酸ナトリウムで48時間曝露するとp16INK4aの発現が減少することが確認できた。また、ChIP assayによりp16INK4aプロモーター領域において転写抑制型のヒストン修飾であるH3K9ジメチル化のレベルが増加していることを明らかにした。以上の結果から、ヒ素によりプロモーター領域のH3K9ジメチル化レベルが増加することでp16INK4aの発現が減少し、細胞増殖に向かう可能性が示唆された。ヒト肝臓癌細胞株HepG2をヒ素で曝露するとp16INK4aの発現が減少することがすでに報告されていたため、研究課題名にもあるように本研究においてもこの実験系を用いる予定であったが、私たちの追試では、曝露濃度、曝露時間などを変化させても、ヒ素によるp16INK4aの発現減少が観測されなかった。

そのため、研究実施計画に入れていなかった、ヒ素でp16INK4aの発現が減少する細胞株の探索から研究を開始する必要性があったため、現在までの進捗状況はやや遅れている。しかし、ヒト尿路上皮細胞株SV-HUC-1において、INK4b-ARF-INK4a locusから発現する癌抑制遺伝子の発現がヒ素曝露により減少する曝露条件及び1つのヒストン修飾変化を明らかにすることができたため、今後の研究計画はおおむね順調に進展し、当初の研究成果は期待できるものと考えている。次年度は、ヒストン修飾とDNAメチル化に着目し、p16INK4a遺伝子の発現調節メカニズムを検討する。まず、H3K9ジメチル化に加えて、代表的な抑制型ヒストン修飾であるH3K9トリメチル化、H3K27トリメチル化のプロモーター領域のレベルをChIP assayにより検討する。変化量が大きいヒストン修飾において、ヒストンメチル化酵素のリクルートを検討する。また、DNAメチル化状態もバイサルファイトシークエンスにより検討する。さらに、INK4b-ARF-INK4a locusから発現する遺伝子の発現調節には、CTCFやnoncoding RNAであるANRILの関与が示唆されているが、ヒ素がこれらの因子にどのように作用するかは不明であるため、ヒ素によるANRILやCTCFのp16INK4a遺伝子発現調節への関与を検討する。発癌におけるエピジェネティックな異常は、主に、癌抑制遺伝子プロモーター領域の高メチル化およびグローバルなDNA低メチル化(5メチルシトシン量の減少)が報告されている。癌抑制遺伝子p16INK4aのプロモーター領域のDNAメチル化については次年度検討するため、グローバルなDNAメチル化変化もLC/MSにより精密に測定する予定である。次年度も、本年度同様に、細胞培養やエピジェネティクス作用に着目した分子生物学的解析に試薬の消耗をともなう。私たちがこれまでに行ってきた先行研究・予備的検討における消耗品リスト並びにカタログ記載の単価をもとに、年間消費量を概算し、具体的には、細胞培養試薬(5万)、抗体(25万)、分子生物学的解析用試薬(60万)、一般試薬(20万)を使用予定である。さらに次年度は、新たにnoncoding RNAの関与の検討やLC/MSを用いた分析をおこなう予定であるため、これらの検討に30万を使用予定である。また、申請者の所属する国内の学会での成果発表、さらに関連分野の情報収集および人脈構築をおこなうため、申請者のこれまでの事例をもとに算出した旅費として10万を使用予定である。
リピドアンカー法による膜結合タンパク質の設計と合成

膜結合性タンパク質は生体膜中に特定の配向で固定化され多彩な生体機能を発揮していることが知られている。本研究では完全な膜貫通型タンパク質の開発をめざして水溶性のタンパク質の特定の位置を疎水性長鎖(アンカー)で修飾したリピドアンカー蛋白を分子設計、合成し、次いで二分子膜中への配向固定化に必要な条件を検討を行い、人工膜蛋白質の設計のためのリピドアンカー法の開発を目的とした。本年度はアンカー長鎖の導入法として、補欠分子団のアポ蛋白質との再構成が有用であることがミオグロビンを用いて明らかにされた。この手法によって種々の長鎖アルキル基をミオグロビンの活性中心近傍に特異的に導入することが可能となった。得られたアンカーミオグロビンの膜結合能を限外濾過、ゲルカラム、膜結合色素の消光実験などから評価すると、いくつかのオキシエチレン鎖をスベーサーとして持つ長鎖アルキル基(炭素数12から8)が最も強い膜結合性を示した。また膜結合したタンパク質の分子配向を固定化二分子膜の磁気異方性から求めると、十分な疎水性長鎖を持つ場合にはタンパク質の膜面に対する分子配向が揃うのに対して、親水性のアンカー鎖ではタンパク質の規則配向は得られなかった。これらの知見は本来水溶性のタンパク質を膜結合性に変換するために、適切に設計された疎水性長鎖の位置特異的な導入がきわめて有効であることを明瞭に示すものである。
古典群・量子群・ヘッケ環の表現論と組合せ論

昨年度,本年度と引き続いて,P・Trapaが具体的に記述した"実Lie群に対するRobinson-Schensted対応"のうち,群がSU^*(2n)の場合に関し,組合せ論的解釈を与える研究を行った。この対応は,2n点の上のいわゆるBrauer diagram(固定点のない対合とも解釈できる)と,箱の数が2nで列の長さがすべて偶数である標準Young盤との間の全単射である。方法の一つは,古典的なRobinson-Schensted対応そのものが与える同じ集合の間の全単射との間をintertwineする写像を探すこと,もう一つは古典的なRobinson-Schensted対応がGrreene-Kleitmanによって半順序集合の不変量を用いて特徴づけられてるのと同様の意味で,この対応を何らかの組合せ論的な量を用いて特徴づけることである。前年度に後者に関して予想を得,研究を続けたが証明には至らず,現在も研究継続状態となっている。今年度中の内外の研究者との交流を通じていくつかの興味深い指摘を受けた。一つは,前年度までの研究で扱った対応のKnuth versionに相当するPak, Postnikovの対応を幾何と結び付ける余地があることである。これに関連して,completeでないflagのvarietyのN-stalbel partの既約成分分解がまだ明瞭でないことの指摘もあった。現在対象としている対応も,Knuth versionや区分的線型写像への拡張を通じた組合せ論的解釈の新たな方法をも模索する必要がある。一方,Sp(2n, R)のWeil表現のテンソル積の分解を重みの間の等式として与える全単射の構成を目的とするT.Roby氏の研究の支援を継続し,Sp(4,R)の場合には,テンソルの回数の少ない例外的な場台を含めて一応の完成を見た。P.TrapaはT.Springerの導入したgeneralized Steinberg varietyの既約成分の二通りのparametrizationから決まるいわゆるgeneralized Robinson-Schensted correspondenceをA型の実Lie群の場合に具体的に記述し,例えばG=SU^*(2n)の場合にはいわゆるBrauer diagramと列の長さがすべて偶数であるような標準Young盤との間の全単射を得ている。一方,われわれが前の課題で導入したvarietyを用いても,前の課題で示したBrauerdiagramとupdown tableauの間の対応のほかに,Trapaの全単射と同様の対応を考えることができるようであり,それはBrauer diagramと行の長さがすべて偶数であるような標準Young盤との間の全単射となるようである。こちらの対応は,実はBrauer diagramに自然に対応する〓_<2n>のinvolutiveな元にもともとのRobinson-Schensted対応で対応する標準盤のペア(P,P)のP(の転置)を対応させるものになっていると考えられ,それには〓_<2n>の元から決まるある半順序集合の組合せ論的な不変量を使って意味を与えることができる。それに対してTrapaの対応で決まる標準盤は,上のPを求める手順とよく似たinsertionを用いた手続きで記述されているにも関わらずPとの関係が全くわからず,非常に不思議なものであった。このTrapaの標準盤を:同じ〓_<2n>の元から決まる半順序集合と,それに働くinvolutiveな半順序集合の反同型とに関するある種の不変量で記述する予想を得た。この予想を証明することに取り組んでいる最中である。昨年度,本年度と引き続いて,P.Trapaが具体的に記述した"実Lie群に対するRobinson-Schensted対応"のうち,群がSU(2n)の場合に関し,組合せ論的解釈を与える研究を行った。

この対応は,2n点の上のいわゆるBrauerdiagram(固定点のない対合とも解釈できる)と,箱の数が2nで列の長さがすべて偶数である標準Young盤との間の全単射である。方法の一つは,古典的なRobinson-Schensted対応そのものが与える同じ集合の間の全単射との間をintertwineする写像を探すこと,もう一つは古典的なRobinson-Schensted対応がGreene-Kleitmanによって半順序集合の不変量を用いて特徴づけられてるのと同様の意味で,この対応を何らかの組合せ論的な量を用いて特徴づけることである。前年度に後者に関して予想を得,研究を続けたが証明には至らず,現在も研究継続状態となっている。今年度中の内外の研究者との交流を通じていくつかの興味深い指摘を受けた。一つは,前年度までの研究で扱った対応のKnuth versionに相当するPak, Postnikovの対応を幾何と結び付ける余地があることである。これに関連して, completeでないflagのvarietyのN-stable partの既約成分分解がまだ明瞭でないことの指摘もあった。現在対象としている対応も, Knuth versionや区分的線型写像への拡張を通じた組合せ論的解釈の新たな方法をも模索する必要がある。一方,SP (2n, R)のWeil表現のテンソル積の分解を重みの間の等式として与える全単射の構成を目的とするT.Roby氏の研究の支援を継続し,SP (4, R)の場合には,テンソルの回数の少ない例外的な場合を含めて一応の完成を見た。
Ｃ－Ｈ結合活性化を経る、Ｃ＝Ｏ、Ｃ＝Ｎ結合への不斉付加反応の開発

遷移金属錯体触媒を用いた炭素-水素結合の活性化を経由する炭素-炭素結合形成反応は、経済性や環境調和性に優れた高原子効率プロセスである。近年この領域は盛んに研究がおこなわれており多様な変換反応が開発されてきた。しかし、現状ではほとんどの報告がラセミ型の反応であり高効率な不斉反応に関する成功例は少ない。特に、この方法論を利用した不飽和結合の不斉ヒドロアリール化反応は、医薬合成中間体の簡便な合成法となるが、私が研究に着手した当時、その成功例は非常に限定的であった。私は、当研究室で開発した不斉配位子(Me-BIPAM)を用いて本研究課題の検討を進め、これまでに二つの新規反応開発に成功した。まず、カチオン性イリジウム/Me-BIPAM触媒によりα-ケトアミドの分子内不斉ヒドロアリール化反応が高エナンチオ選択的に進行することを見出した。本反応は、医薬品の合成中間体である3-ヒドロキシ-2-オキシインドール誘導体の簡便な合成法である。本研究成果はAngew. Chem.誌に掲載された(ACIE 2014, 53, 2658-2661.)。また、より高効率な触媒系を創出するため、機構解析研究をおこなった。実験化学及び計算化学を用いた多角的な解析実験を進め、本反応の律速段階を特定することに成功した。研究成果はOrganometallics誌に掲載された(Organometallics 2015, 34, 3459-3463.)。更に、得られた知見に基づき、私は新たに不斉配位子S-Me-BIPAMを設計・開発した。種々検討を進めた結果、カチオン性イリジウム/S-Me-BIPAM触媒により、ビシクロアルケンの分子間直接不斉ヒドロアリール化反応が高エナンチオ選択的に進行することを見出した。研究成果はAngew. Chem.誌に掲載された(ACIE 2015, 54, 9894-9897.)。27年度が最終年度であるため、記入しない。遷移金属錯体触媒を用いた炭素ー水素結合の活性化を経由する炭素ー炭素結合形成反応は、経済性や環境調和性に優れた究極的な高原子効率プロセスである。近年、この分野は盛んに研究が進められており、多様な変換反応が開発されてきた。しかし、現状、これらの変換はラセミ型の反応が多く、高効率な不斉反応への展開例は極端に少ない。特に、この方法論を用いた極性不飽和結合(カルボニル基、イミノ基)へのエナンチオ選択的な付加反応は、医薬分野において有用な合成中間体の合成法となり得るが、成功例はない。これは、「炭素ー水素結合の活性化」と「極性不飽和結合へのエナンチオ選択的な付加反応」の両方のプロセスに対して活性な触媒がないためである。今年度は、カチオン性イリジウム/Me-BIPAMを用いた、炭素-水素結合のケトンへのエナンチオ選択的な分子内付加反応の開発を目標に研究を進めた。検討を重ねた結果、以下の成果を得た。(1)カチオン性イリジウム/Me-BIPAM錯体がα-ケトアミドの分子内直接不斉付加反応を高収率かつ高エナンチオ選択的に触媒することを見出した。本変換反応は、炭素-水素結合の極性不飽和結合へのエナンチオ選択的な付加反応に関して高い選択性を達成した初めての報告例である。また、この手法によって、医薬品の有用な合成中間体である光学活性な3-ヒドロキシ-2-オキシインドール類の簡便合成が可能となった。本研究成果は、Angew. Chem. Int. Ed.誌に掲載された。(ACIE 2014, 53, 2658-2661.)(2)更に高効率な反応系の創製のため、1で開発した反応の機構解析研究をおこなった。我々は、実験化学及び計算化学を用いた多角的な解析実験を進め、本反応の律速段階を特定することに成功した(研究成果は国際学術誌に投稿中)。本成果は、炭素-水素結合の不斉官能基化という研究領域をより一般的、実用的に発展させるための重要な知見である。

また、より高効率な触媒系を創出するため、機構解析研究をおこなった。実験化学及び計算化学を用いた多角的な解析実験を進め、本反応の律速段階を特定することに成功した。研究成果はOrganometallics誌に掲載された(Organometallics 2015, 34, 3459-3463.)。更に、得られた知見に基づき、私は新たに不斉配位子S-Me-BIPAMを設計・開発した。種々検討を進めた結果、カチオン性イリジウム/S-Me-BIPAM触媒により、ビシクロアルケンの分子間直接不斉ヒドロアリール化反応が高エナンチオ選択的に進行することを見出した。研究成果はAngew. Chem.誌に掲載された(ACIE 2015, 54, 9894-9897.)。炭素-水素結合の触媒的な直接付加反応の化学については歴史が浅く、有機合成への利用を目的とした不斉付加反応の研究は非常に少ない。本研究課題では、他の触媒に見られない極めて高い選択性を発現させることに成功した。我々が開発した【カチオン性イリジウム/Me-BIPAM触媒を用いるα-ケトアミドの分子内直接不斉付加反応】は、医薬品の有用な合成中間体である光学活性3-ヒドロキシオキシインドール誘導体を出発物質からワンステップで合成可能である(全16例、60->99%収率、84-98% ee)。27年度が最終年度であるため、記入しない。カチオン性イリジウム/Me-BIPAM錯体がα-ケトアミドの分子内直接不斉付加反応に対して高活性を示すこと見出したが、現状では多くの制限を抱えている(配向基を有する基質を用いる必要がある、高温を要する、分子内反応に限定されるなど)。これらの問題を解決し、更に実用性、汎用性の高い反応を開発するためには、より高活性な触媒の創製が必要である。今年度の研究で得られた知見を活かし、【C-H結合の開裂】と【不飽和結合への不斉付加反応】に対してより効果的な新規不斉配位子の開発を目指す。また、開発した反応を医薬品などの骨格構築に展開し、炭素-水素結合の極性不飽和結合へのエナンチオ選択的付加反応の実用性向上に努める。
高信頼性大規模分散システムのための拡張性の高いファジー故障検出フレームワーク

本プロジェクトでは拡張性の高いファジー故障検出フレームワークの実現のために,既存のアドホックな実装とは異なり,故障検出器の形式的なモデルであるaccrual failuredetectorsモデルに基づいた故障検出器を実装し,その性能評価,ネットワークトラフィックの変動への適応性に関して評価を行った.これによって,この故障検出器が,適切なパラメータのチューニングを行うことによって,高い精度で故障検出を行うことを確認した.さらに,故障検出器が検出した故障情報をシステム全体に伝搬するプロトコルを提案した.この故障情報伝搬プロトコルは,自律的に故障検出器同士が伝搬に必要なネットワークを構成し,故障検出器の傷害が起こった場合には,再構成を行うことができる.故障検出器の応用事例として,提案した故障検出機構を用いたアノニマス・リーダ選択プロトコルを実装し,その評価を行った.本プロジェクトでは拡張性の高いファジー故障検出フレームワークの実現のために,既存のアドホックな実装とは異なり,故障検出器の形式的なモデルであるaccrual failuredetectorsモデルに基づいた故障検出器を実装し,その性能評価,ネットワークトラフィックの変動への適応性に関して評価を行った.これによって,この故障検出器が,適切なパラメータのチューニングを行うことによって,高い精度で故障検出を行うことを確認した.さらに,故障検出器が検出した故障情報をシステム全体に伝搬するプロトコルを提案した.この故障情報伝搬プロトコルは,自律的に故障検出器同士が伝搬に必要なネットワークを構成し,故障検出器の傷害が起こった場合には,再構成を行うことができる.故障検出器の応用事例として,提案した故障検出機構を用いたアノニマス・リーダ選択プロトコルを実装し,その評価を行った.
イネ白葉枯病菌の病原性遺伝子hrpの発現誘導に関わる植物シグナル受容機構の解明

イネの重要病害である白葉枯病菌の病原性関連遺伝子の発現誘導システムを明らかにする目的で、環境シグナル受容機構の一つである二成分制御系、そして微量要素の効率的吸収システムであるTonB-dependent receptorに着目した。本細菌のゲノム情報から、これらのシステムに関与する遺伝子を網羅的に抽出した。それらの遺伝子についての変異株の作出およびそれらの病原力検定の結果、少なくとも2つの二成分制御系関連遺伝子(すでに病原力への関与が報告されているものを除く)と、4つのTonB-dependent receptor遺伝子の病原力に関与が示された。また、これらの遺伝子のうち、一方の二成分制御系は細菌の病原性因子の一つとして知られる鞭毛の形成を負に制御することを、そして他方の二成分制御系では、酸化ストレス耐性に関わる遺伝子の他、数種の既知病原性関連遺伝子の発現に関わることを明らかにすることができた。イネの重要病害である白葉枯病菌は、感染時に特異的にtype IIIとよばれるタンパク質分泌装置を構築する。本装置を介して植物細胞内に分泌される病原性関連タンパク質が、植物の抵抗反応を抑制する、遺伝子発現を撹乱する、あるいは細胞死を誘発し、感染を成立させると考えられている。本課題では、本分泌装置の構成成分をコードする遺伝子群hrpの感染特異的な発現を可能にする外界シグナルの受容機構の解明を目的としている。白葉枯病菌の外界シグナル受容体候補として、二成分制御系のセンサーキナーゼ遺伝子およびTonB-dependent receptorを考え、本細菌のゲノム解析を行うことにより、それらの遺伝子の探索を行った。その結果、二成分制御系のセンサーキナーゼ遺伝子が40個、そして、TonB-dependent receptor遺伝子が33遺伝子存在することを明らかにした。これらのうち前者については34遺伝子を、また後者については6つの遺伝子について破壊変異株を作出し、その病原性への関与を調べた。その結果、TonB-dependent receptorについては病原性の低下した変異株は得られなかったが、センサーキナーゼについては、少なくとも5つの変異株で病原性の低下が認められ、これらの遺伝子の病原性への関与が示された。また、これと同時に本細菌のtype III分泌タンパク質の同定およびCyaレポーターアッセイ系によるこれらのタンパク質の植物細胞内への分泌を確認した。シグナル受容体遺伝子変異株におけるtype III分泌タンパク質の植物細胞内への分泌を見ることにより、これらの遺伝子のhrp遺伝子発現への関与を明らかにすることが可能になると考えられる。イネの重要病害である白葉枯病菌の植物侵入時特異的な病原性関連遺伝子の発現機構を明らかにする目的で、環境シグナル受容機構の一つである二成分制御系、そして微量要素の効率的吸収システムであるTonB-dependent receptorに着目し、それらの病原性への関与、とくに本細菌の最も重要な病原性遺伝子であるhrpの発現制御について調べた。前年度の成果として得られた病原性に関わる2つの二成分制御系遺伝子の機能を明らかにするため、マイクロアレイ解析を実施した。その結果、一方の二成分制御系は、細菌の病原性因子の一つとして知られる鞭毛の形成を負に制御することを明らかにすることができた。他方の二成分制御系では、酸化ストレスに対する耐性に関わる遺伝子の他、数種の既知病原性関連遺伝子の発現に関わることがわかった。しかし、いずれもhrp遺伝子の発現への関与は見られなかった。また、白葉枯病菌はそのゲノム中に少なくとも38のTonB-dependent receptor遺伝子をもつが、これらのそれぞれについて欠損変異株を作出することに成功した(本年度は32の遺伝子変異株を作出)。これらの病原性への関与を調べたところ、少なくとも4つの変異株でイネへの病原力の低下が確認され、これらの遺伝子産物がイネ葉内での細菌増殖に必要な微量要素の吸収に関与することが明らかとなった。他の植物病原細菌ではTonB-dependent receptorの一つがhrp遺伝子の発現誘導に関与すると報告されているが、本研究で得られた白葉枯病菌の病原性に関連するTonB-dependent reiceptorの中には、hrp遺伝子の発現に関与するものはなかった。
酸化ストレスによる肝炎・肝癌発症機序と治療薬の開発に関する研究

肝臓に蓄積した銅による酸化ストレスによって起こるLECラットでの急性肝障害の重篤化の原因として溶血性貧血が考えられるが、ビタミンE誘導体は黄疸を防止することが示された。また、LECラットの肝癌の発症過程においてヒト肝癌と同様な遺伝子発現の変化が起こっており、ヒト肝癌の治療薬を開発する際にLECラットが有用であることが示された。銅は腫瘍細胞で種々の役割を果たしており、銅キレート剤による抗銅療法が検討されている。銅キレート剤は抗がん剤との併用で相加的または相乗的に腫瘍細胞に致死を引き起こした。低い線量での放射線による生物影響、特に発癌リスクは社会的に重要な関心が持たれている。放射線の作用は主として酸素ラジカル、活性酸素の産生によって生じるが、低い線量率で長期間継続して放射線を照射することは技術的に困難で、その際の生体反応については明確になっていない。活性酸素は放射線以外に生体内で酸素呼吸などに伴って産生されているが、銅や鉄などの遷移金属との反応でも産生される。本研究は生体内に銅などを蓄積することで長期間に渡って活性酸素に曝されている動物モデルを使用して酸化ストレスによる肝炎・肝癌発症機序を明らかにし、その治療方法を開発することを目的として実施している。銅蓄積による酸化ストレスによって、重症の黄疸を伴う急性肝障害を発症する13週齢LECラット肝臓において肝障害の発症時期に多くの遺伝子の発現変化が起こっており、対照のラットとの比較によって、この遺伝子発現の変化は週齢に伴うものではなく、銅の蓄積に伴う酸化ストレスに起因することを示した。特に、ストレスによって活性化するp38mapk遺伝子の発現が増加し、これに伴ってp38mapkの活性も発症前の8倍程度増加することを示した。P38mapkの特異的阻害剤であるSB203580をラット皮下に継続的に投与することで、急性肝障害の発症は軽減することが示された。本研究の結果は酸化ストレスによって発症する急性肝障害において、p38mapkの活性化が関与していることを示し、その阻害剤は治療薬として有効であることを示唆した。しかしながら、高濃度の阻害剤でも完全には肝障害の発症は防止できなかったため、他の機序も関与していることが考えられ、現在検討中である。銅蓄積による酸化ストレスによって、急性肝障害、慢性肝炎、肝癌を発症するLECラット肝臓においてはそれぞれの障害の発症時期に多くの遺伝子の発現変化が起こっている。対照のラットとの比較によって、この遺伝子発現の変化は週齢に伴うものではなく、銅の蓄積に伴う酸化ストレスに起因することを示した。銅の蓄積を防止する銅キレート剤の長期投与によって慢性肝炎や肝癌の発症が防止できることが確認された。銅キレート剤の投与によって肝臓や腎臓における銅の取り込みに関与しているCopper transport receptor 1 (Ctr1)遺伝子の発現は影響されず、銅キレート剤によって銅濃度を低下させてもフィードバックはかからないことが示された。ヒト肝癌発症に関わること示されているras/raf/mTORならびにwnt-βカテニンの経路に係る遺伝子発現がLECラット肝臓において比較的早い時期から変化していることが示された。これら遺伝子発現変化に対する銅キレート剤投与の効果については現在解析中であるが、LECラットがヒトと類似した肝癌発症機序を有することが示唆され、これら遺伝子に関する阻害剤が肝癌の発症予防に使用が可能かを検討中である。放射線の作用は主として酸化ストレス(活性酸素の産生)によって生じるが、低い線量率で長期間継続して放射線に暴露した際の生体反応については明確となっていない。活性酸素は生体内で酸素呼吸や銅、鉄などの遷移金属との反応でも産生される。本研究は肝臓に銅を蓄積することで長期間に渡って酸化ストレスに曝されているLECラットを使用して酸化ストレスによる肝炎・肝癌発症機序を明らかにし、その治療方法を開発することを目的として実施した。ビタミンE誘導体、コハク酸αトコフェロール(αTS)の皮下投与によって黄疸の発症は防止されたが、肝障害の発症は影響されず、LECラットにおける黄疸の発症と肝炎とは別の機序で起こることを示した。αTSは抗腫瘍活性を有することが報告されており、黄疸と肝癌の複合的な発症予防の可能性が考えられた。ヒト慢性肝炎や肝細胞癌で高い発現の増加がみられている活性化誘発性シチジンデアミナーゼ(AID)はLECラットの慢性肝炎期に顕著に発現が増加し、肝癌期でも高い発現が持続した。AIDはDNAの変異を介して癌化に関わると考えられている。