hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
乱流パフの個性とその生存率における出生の影響

これらの違いを議論することが,遷移過程の本質に繋がるのではないかと期待している.攪乱の添加により突発的に乱流遷移が生じる管内流れにおいて,局所乱流塊である乱流パフの遷移過程と遷移条件に着目して研究を進めた.(1)ピストン・シリンダ駆動による管内流れ装置(管長8m,管内径32mm)を開発し,自然遷移レイノルズ数25,000以上を実現した.(2)乱流パフ内の渦構造を効果的に抽出する可視化画像処理計測法を開発した.実験を通し,(3)過去の代表者らの研究で得られた,複雑な層流-乱流界面の再現とそれらが内包する物理的意味を明らかにするとともに,(4)マイクロバブルの混入が乱流遷移に与える影響を統計評価した.装置の製作は順調に進み,すべての実験に耐えられる装置を実現することができた.実験に関しては一部送れている物もあるが,本課題に関連して始めた国際共同研究が別途進行しており,総合的には概ね順調に進展している.流体力学当初予定していた,攪乱の注入によりヘアピン状の渦が形成される条件に加え,ヘアピン渦の発生周期を制御可能なシンセティックジェットを模した攪乱注入装置を制作中である.本最終年度では,それらによりパフの形成確率がどのように変化するかを調べるとともに,基本流の速度分布を計測し攪乱の注入によるそのゆがみを定量的に評価することで,効率的な乱流遷移をもたらすメカニズムを明らかにする.実験装置の製作に関して,装置本体は完成した物の攪乱を与える補助装置の製作が遅れている.一方で,マンチェスター大学での実験により今後の研究の指標となる事項について確認するとともに,いくつかの統計的な結果が得られており,全体としては概ね順調に進展していると考えている.年度末に開催された研究会への参加旅費ならびに3月分の短期雇用人件費が含まれていないために次年度使用額が発生している.今期は最初の四半期で装置全体の完成と検証実験を行い,統計量を取得することで過去に行われた研究成果との比較検討を行う.次のステップとして本研究独自の手法により乱流パフの生成を行い,生成されたパフの個性について調べる.その際に指標はパフの移流速度を用いる.明瞭な差が現れた場合には,同条件について渦構造の可視化計測を行い,統計量を得ることで結果の信頼性向上と個体差をもたらすメカニズムの解明を目指す.これと並行して,前年度まで使用した簡易装置に水素気泡発生装置を取り付け,乱流パフの後方からマイクルバブルを突入させ,パフが内包する渦構造を増強させる実験を行う.流れの計測にはフレークによる可視化とLDVによる速度変動計測を用いる.上記理由のように計上されている次年度使用額はすでに使用している.今年度は当初計画通りに予算を使用する.3月納品分が4月支払いとなるため未使用額は前年度に3月納品済分の4月支払いに充てる
加工系を考慮したCNCサーボ系の設計・解析に関する研究

切削抵抗モデルとサーボモデルの同時モデルの構築と検証を行い,これを用いて送り速度オーバーライドによるエンドミル加工制御のための適応制御系の設計と検証を行った.1.エンドミル工具とワークの幾何学的干渉から求められる最大切り屑厚さと切削円弧長をパラメータとした切削抵抗モデルの構築と検証を行った.2.送りサーボモデルにおいては,2軸同期運転時の指令値-オーバライド-サーボ系のモデルを構築し,切削抵抗モデルを組み込んだ同時モデルの検証を行った.同時モデルを用いて,超硬エンドミル(φ10)による炭素鋼(S50C)の切削試験において切削抵抗・サーボ系応答予測を行い,良好な予測精度が得られた.3.同時モデルを用いて,切削抵抗を一定化する制御系の設計を行った.この結果,PI制御系にて良好な性能が得られることがわかった.設計した制御系を実際のCNC工作機械上で実装し,コーナ切削で検証を行った結果,予測通りの性能の適応制御系が構成できた.以上により加工系を考慮したCNCサーボ系(特に適応制御系)が効率良く設計できることが実証できた.切削抵抗モデルとサーボモデルの同時モデルの構築と検証を行い,これを用いて送り速度オーバーライドによるエンドミル加工制御のための適応制御系の設計と検証を行った.1.エンドミル工具とワークの幾何学的干渉から求められる最大切り屑厚さと切削円弧長をパラメータとした切削抵抗モデルの構築と検証を行った.2.送りサーボモデルにおいては,2軸同期運転時の指令値-オーバライド-サーボ系のモデルを構築し,切削抵抗モデルを組み込んだ同時モデルの検証を行った.同時モデルを用いて,超硬エンドミル(φ10)による炭素鋼(S50C)の切削試験において切削抵抗・サーボ系応答予測を行い,良好な予測精度が得られた.3.同時モデルを用いて,切削抵抗を一定化する制御系の設計を行った.この結果,PI制御系にて良好な性能が得られることがわかった.設計した制御系を実際のCNC工作機械上で実装し,コーナ切削で検証を行った結果,予測通りの性能の適応制御系が構成できた.以上により加工系を考慮したCNCサーボ系(特に適応制御系)が効率良く設計できることが実証できた.本年度は,主に切削抵抗モデルとサーボモデルの構築を行った.(1)切削抵抗モデルの調査と構築:調査の結果,本研究には次の2つのモデルが適していると判断された:(A)工具を軸方向にデスク上に仮想的にスライスし,各切れ刃が生成する切りくずの幾何学的形状から微少部分に発生する切削抵抗を求める.これを積分してエンドミル全体にかかる切削抵抗を推定するモデル.(B)送り速度,切り込み等のマクロな切削条件と切削抵抗の関係を実験により求めるモデル.本研究では,扱いが簡単な(B)で進めることにした.切削抵抗モデルを構築するため,炭素鋼S50C,鋳鉄FC250,アルミニウムADC12を超硬工具で切削し,切削抵抗データを取得した.これらのデータを切削条件・切削抵抗の回帰モデルをあてはめた結果,十分な再現性をもつ加工モデルが得られた.(2)送りサーボモデルの構築:既存のマシニングセンタとテストスタンドについて,システム同定実験を行った.速度開ループの動特性を正弦波加振またはランダム加振により測定した.これに時系列モデルをあてはめて速度サーボ系のモデルを構築した.また直線・S字曲線等の指令値生成部のモデルを作成し,指令値に対する速度応答について実測値と同定モデルでの予測値とを比較したところ,良い一致が見られた.以上により,加工モデルとサーボモデルが得られたので,これらを用いたMIMOシステムの解析を行っていく予定である.本年度は,切削抵抗モデルとサーボモデルの同時モデルの検証を行い,これを用いて送り速度オーバーライドによるエンドミル加工制御のための適応制御系の設計と検証を行った.1.前年度に続き,エンドミル工具とワークの幾何学的干渉から求められる最大切り屑厚さと切削円弧長をパラメータとした切削抵抗モデルの検証を円弧切削実験にて行った.2.送りサーボモデルにおいては,2軸同期運転時の指令値-オーバライド-サーボ系のモデルを構築し,1のモデルを組み込んだ同時モデルの検証を行った.同時モデルを用いて,超硬エンドミル(φ10)による炭素鋼(S50C)の切削試験において切削抵抗・サーボ系応答予測を行い,良好な予測精度が得られた.3.同時モデルを用いて,切削抵抗を一定化する制御系の設計を行った.この結果,PI制御系にて良好な性能が得られることがわかった.設計した制御系を実際のCNC工作機械上で実装し,コーナ切削で検証を行った結果,予測通りの性能の適応制御系が構成できた.以上により加工系を考慮したCNCサーボ系(特に適応制御系)が効率良く設計できることが実証できた.
ループスエリテマトーデスにおける肥満細胞の多機能性の検討

特発性ループスエリテマトーデスのモデルマウスであるMRL/lprマウスの皮膚病変に多数のCD4,CD8リンパ球、肥満細胞が浸潤することを免疫組織染色にて確認した.RT-PCR法にて、2ヵ月齢から5ヵ月齢のMRL/lprマウスにヒスタミン2レセプター(H2R)が発現していることを確認し、特に真皮に浸潤している肥満細胞にH2Rの発現を認め、皮疹発症との関連性を免疫組織学的に証明した特発性ループスエリテマトーデスのモデルマウスであるMRL/lprマウスの皮膚病変に多数のCD4,CD8リンパ球、肥満細胞が浸潤することを免疫組織染色にて確認した.RT-PCR法にて、2ヵ月齢から5ヵ月齢のMRL/lprマウスにヒスタミン2レセプター(H2R)が発現していることを確認し、特に真皮に浸潤している肥満細胞にH2Rの発現を認め、皮疹発症との関連性を免疫組織学的に証明したループスエリテマトーデスの自然発症モデルであるMRL/lprマウス(5ヶ月齢)の皮疹部の真皮において,多数の肥満細胞の浸潤を病理組織で認めた。MRL/lprマウス(2ヶ月齢)の無疹部には肥満細胞の浸潤は認めなかった。これらの皮疹部における多数の肥満細胞にヒスタミンレセプター2(H2R)の発現が,我々の免疫組織学的検討にて確認している。我々は,ヒトループスの皮疹,部においても,同様の所見がみられるかどうかを検討した。全身性ループスエリテマトーデス(SLE)7名と,円板状ループスエリテマトーデス(DLE)2名において,それぞれの皮疹部には無疹部に比べ,CD4陽性T細胞,CD8陽性T細胞と多数の肥満細胞の浸潤を確認した。DLEでは,SLEの皮疹部に比べて,真皮に多数のCD8陽性T細胞の浸潤を認めたが,肥満細胞の浸潤に関してはSLEと差はなかった。また,H2Rの発現はSLEとDLEの皮疹部において真皮にみられたが,ヒスタミンレセプター1(H1R)の発現はループスのマウスモデルと同じように発現は認めなかった。H2Rの発現が,真皮に浸潤するT細胞か肥満細胞か,もしくは血管内皮細胞なのかどうかは現在検討中である。今後,ヒトループスの症例数を20ぐらいまで増やして,なぜ皮疹部に肥満細胞が増えているのかどうかを,ヒスタミンレセプターの発現を中心に検討していく予定である。また,ループスモデルマウスとヒトループスにおける肥満細胞の役割の違いについて,最終的な結論を出したい。ループスエリテマトーデスの皮膚病変は、紅斑、紫斑、蕁麻疹様皮疹などと多彩である。ループスの皮膚病変に臨床的に及び組織学的に類似したモデルマウスを用いた研究を我々は行っている。ヒトループスのモデルマウスであるMRL/1prマウスの皮疹部に多くの肥満細胞が浸潤することが以前から知られているが、その意義は明らかでなかった。我々はヒスタミンを分解する酵素(Histamine-N-methyltransferase)がMRL/lprマウスの皮疹部で著明に低下していることを以前に報告した(TachibanaT et al ; Arch Dermatol Res 1985)。肥満細胞やヒスタミンレセプターがループスの皮疹の発症に関与していると考えた。我々は最近、免疫染色にて、MRL/lprマウスの皮疹部に浸潤する肥満細胞の多くにhistamine 2 receptor(H2R)が発現ておりTh2型の免疫反応との関連を明らかにした(Yoshimasu T et al ; The Open J Dermatol 2008)。さらに、MRL/1prマウスの皮疹は長波長紫外線(UVA1)により、肥満細胞の浸潤が減少し発症が抑制されることがわかった。我々はヒトループスの皮疹部においても免疫染色を行った。ヒトループスの皮疹部にもH2Rの発現を認めた。また、ヒトループスの皮疹部ではH4Rの発現も認め、ループスマウスモデルとヒトループスの皮疹部における相違点をも現在検討している。
DNAの動的側面から見る遺伝子情報の制御機構

本研究ではDNAのミリ秒領域の運動性を解析し、DNAのやわらかさがDNA結合蛋白質によって認識されている証拠を直接観測する事を目標としている。本年度は、咋年度に確立したDNA結合蛋白質IRF4のDNA結合ドメイン(IRF4-DBD)の大量発現系、および安定同位体標識蛋白質の高純度精製系を用い、当初の目的であるIRF4-DBA-DNA複合体形成メカニズムにおけるDNAの運動性の寄与の検討に重点をおいて研究を進めた。昨年と同様に15N標識したIRF4-DBDを大量に調製し、NMRにて引き続き様々なDNA配列との結合実験を行った。昨年度は複合体の構造や運動性を解析するための良好な条件を見出すことができなかったが、本年度は複合体形成に用いるオリゴDNAに従来の13塩基対のものを用いず17塩基対の長いものを用いたところ、非常に良好なスペクトルが得られた。蛍光スペクトルを用いた滴定実験により、それぞれのDNA配列に対する結合の強さを決定したところ、最も強い配列についてはマイクロモルオーダーの解離定数が得られた。運動性が高いと考えられるDNA配列は運動性が低いと考えられるものより、数倍程度結合が強かった。この結果から、DNAの運動性はIRF4-DBA-DNA複合体形成において非常に重要な役割を果たしていることが分かった。また、その解離定数の塩強度依存性から、IRF4-DBDとDNAとの相互作用において、ほぼ全ての塩基配列において静電的相互作用に強く寄与していることが明らかとなったため、より詳細な解析のためには、解離定数をエンタルピー項とエントロピー項に分けて評価してゆく必要があることが示唆された。本研究ではDNAのミリ秒領域の運動性を解析し、DNAのやわらかさがDNA結合蛋白質によって認識されている証拠を観測する事を目標としている。本年度の最優先課題はDNAとそれに結合する蛋白質の系の確立、およびNMRでミリ秒領域の運動性を解析するためのサンプルと測定法の準備である。まず、DNAとそれに結合する蛋白質の系として、IRF4のDNA結合ドメイン(IRF4--DBD)とそれによって認識されるDNA配列(ISRE)を選び、IRF4--DBDの大量発現系の構築、および、安定同位体標識蛋白質の調整に成功した。このサンプルを用い、IRF4-DBDの主鎖の帰属をほぼ完了し、それに基づき2次構造の解析を行った。その結果、今まで得られているIRFファミリー蛋白質のDNA結合ドメインと相同な構造を持っている事が明らかとなった。また、IRF4-DBDに強く結合するDNA配列候補をSAAB法により複数決定し、その中からNMRによる構造解析が可能な配列を滴定実験により検討した。2つのDNA配列については複合体形成時に良好なイミノプロトンスペクトルを与えたが、蛋白質由来の1H-15N-HSQCスペクトルは解析が困難であった。現在DNA配列のデザインを変えながら、滴定実験を継続している。DNAのミリ秒領域の運動性をNMRで解析するには、安定同位体標識DNAが必須である。本年度はヘアピンエクステンション法を用いた非標識サンプルの調整、および、13C/15N安定同位体標識DNAの調整に成功した。またそれらのサンプルを用い、1H-15N-HSQCをはじめとする既存の相関法や運動性解析法のセットアップを完了した。
視床下核刺激によるパーキンソン病モデル動物基底核回路の再構成

視床下核刺激(STN-DBS)はSTN周辺でのLTP誘導に基づきパーキンソン病(PD)基底核回路を長期再構成できるとのアイデアを検証する目的で、LTP誘導強化作用のあるNMDA受容体サブユニットNR2Bアンタゴニストが、STN-DBSによるPD運動症状改善後効果を増強し、かつ長期固定化できるかどうかを検討する。具体的には、研究実施計画の第II段階であるNMDA-RサブユニットNR2Bのアンタゴニスト(ifenprodil)がSTN-DBSによるPD運動症状改善効果を増強するかどうかの検討に先立って、第I段階としてifenprodil単独投与がPD症状改善効果を示すかどうかをシリンダーテストを用いて検討した。その結果、片側PDラットにおいて、ifenprodilは単独では運動症状改善効果を全く示さないが、L-DOPAとの併用投与ではL-DOPAのもつ症状(協調運動障害)改善効果を増強する著しい相乗作用をもつことが明らかになった。研究目的:視床下核刺渤(STN-DRS)はSTN周辺でのLTP誘導に某づきパーキンソン病(PD)基底核回路を長期再構成できるとのアイデアを検証する目的で、NMDA-R依存性LTP誘導強化法であるNMDA-R部分アンタゴニズムが、STN-DBSによるPD運動症状改善後効果(after-effect)を増強し、かつ長期固定化できるかどうかを検討する。研究成果:研究実施計画の第一段階であるNMDA-RサブユニットNR2Bのアンタゴニスト(Ro)がSTN-DBSによるPD運動症状改善後効果を増強するかどうかの検討に先立って、本年度はRo腹腔内投与が単独でPD運動症状改善効果を呈するかどうかをシリンダー運動テストを用いて検討した。その結果、運動症状の重篤なPDモデルにおいて、Ro単独では運動症状改善効果を示さないが、Ro投与は微量のL-DOPAあるいはD1-RアゴニストSKFの投与との併用により著名な運動症状改善効果を示した。成果の意義:この研究成果は、1)NR2BアンタゴニストであるRoによるNMDA-R依存性LTP誘導強化はRo単独では起こらず、線条体D1-R活性化とのカップリングを介して起こることを示すとともに、2)本研究の目的であるRo等NMDA-R部分アンタゴニストによるNMDA-R依存性LTP誘導強化がSTN-DBSによるPD症状改善後効果を増強固定化できるかどうかを検討するには、全身投与ではなく線条体を除く基底核(STN周辺)へのRoの脳内局所投与を実施する必要があることを示唆している。研究目的:視床下核刺激(STN-DBS)はSTN周辺でのLTP誘導に基づきパーキンソン病(PD)基底核回路を長期再構成できるとのアイデアを検証する目的で、LTP誘導強化作用のあるNMDA受容体サブユニットNR2Bアンタゴニストが、STN-DBSによるPD運動症状改善後効果を増強し、かつ長期固定化できるかどうかを検討する。研究成果:研究実施計画の第II段階であるNMDA-RサブユニットNR2Bのアンタゴニスト(ifenprodil)がSTN-DBSによるPD運動症状改善効果を増強するかどうかの検討に先立って、今年度はifenprodil単独投与がPD症状改善効果を示すかどうかをシリンダーテストを用いて検討した。成果の意義:この研究成果は、1)PDモデルのNMDA受容体機能異常(de-regurated function)に起因する運動障害の改善は、NR2Bアンタゴニスト単独では起こらず線条体ドーパミン受容体(D1)活性化とのカップリングを介して起こることを示すとともに、2)STN-DBSの症状改善機序にもNR2BアンタゴニスムとD1アゴニスムの同時作用を介して正常化される複数のPD病動物基底核回路の機能障害が含まれていることを示唆している。この結果から、L-DOPA慢性投与により発症するdyskinesiasの改善にもSTN-DBSとNR2Bアンタゴニスト投与との併用が副作用が少なく有効であるとの今後の治療法開発の方向性が示された。
内殻励起による選択的結合切断反応：超高速電子移動計測によるアプローチ

内殻電子励起特有のサイト選択的結合切断反応が表面分子系で顕著に見出される要因として、「反応部位から基板への電荷の有効な散逸により二次的反応が極度に抑制される」との申請者らの仮説を検証するため、導電性芳香環を主鎖にもつメチルエステル修飾自己組織化単分子膜(SAM)について、脱離イオンの収量スペクトル計測と共鳴オージェ電子分光計測を実施した。内殻共鳴励起によってSAMの表面官能基に電荷を局所発生させ、その電荷の芳香鎖を介した基板への速い失活(導電性)についてcore-hole clock法によって評価するとともに、イオン脱離のサイト選択性との相関を調べ、脱離メカニズムと関連付けた評価を行った。内殻電子励起特有のサイト選択的結合切断反応が表面分子系で顕著に見出される要因として、「反応部位から基板への電荷の有効な散逸により二次的反応が極度に抑制される」との申請者らの仮説を検証するため、主鎖を導電性が高い芳香環に置き換えた自己組織化単分子膜(SAM)を試料とし、芳香環を持つメチルエステル修飾チオールを5種類用意した。初年度である昨年度はこれら試料の内殻励起による各脱離イオンの収量スペクトルを高エネルギー加速器研究機構のPFシングルバンチ運転によるTOF測定から得た。申請者が考案した選択性の解析手法を用いて各SAMにおけるイオン脱離の選択性を定量的に評価・比較した。本年度は各種SAM試料の炭素および酸素内殻励起領域における吸収スペクトル測定と共鳴オージェ電子分光測定を広島大学の放射光HiSORで実施した。イオン化しきい値以下のπ*およびσ*共鳴励起状態でのオージェ遷移強度の計測から、分子構造の違いによる電子の局在/非局在性や伝導性の変化を系統的に評価することを試みた。共鳴オージェ電子分光を利用したcore-hole clock法による超高速電子移動速度の計測は、特定の共鳴励起状態でのオージェ電子スペクトルを計測し、共鳴オージェピークと、励起電子の金基板への失活(自動イオン化)によって生じる正常オージェピークとのピーク成分比を導出し、その励起電子の失活の早さすなわち電子移動速度を評価する。本課題で用いている比較的大きな有機分子の表面吸着系ではこの共鳴オージェと正常オージェのオーバーラップが非常に大きいため、ピーク成分比の定量性を確実にするための評価方法を検討した。その結果、選択的イオン脱離反応が現れるσ*(O-CH3)共鳴励起状態周辺で電荷移動速度が速まるという大きな変化があらわれることが分かった。内殻電子励起特有のサイト選択的結合切断反応が表面分子系で顕著に見出される要因として、「反応部位から基板への電荷の有効な散逸により二次的反応が極度に抑制される」との申請者らの仮説を検証するため、主鎖を導電性が高い芳香環に置き換えたメチルエステル修飾自己組織化単分子膜(SAM)を試料として用意した。初年度に高エネルギー加速器研究機構のPF単バンチ運転によるTOF測定から脱離イオン種毎の収量スペクトルを得たが、申請者が考案した選択性の解析手法を用いることで、各SAMにおけるイオン脱離の選択性を今年度までに定量的に評価・比較することができた。一方、各種SAM試料の炭素および酸素内殻励起領域における共鳴オージェ電子分光測定を広島大学の放射光HiSORで実施した。特にイオン化しきい値以下のπ*およびσ*共鳴励起状態でオージェ電子分光計測を行い、電子移動速度をそのオージェ遷移強度の分岐比から計測した。このことから、分子鎖の違い(芳香鎖か脂肪鎖か、および鎖長の違い)による電子伝導性の変化を評価することができた。共鳴オージェ電子分光を利用したcore-hole clock法による高速電子移動速度の計測は、特定の共鳴励起状態で計測したオージェ電子スペクトルから、共鳴オージェピークと励起電子の金基板への失活による正常オージェピークとを抽出し、そのピーク成分比から励起電子の失活の早さ(電子移動速度)を見積る。有機分子の表面吸着系ではこの共鳴オージェと正常オージェのスペクトル上のオーバーラップが大きいため、定量的な評価方法の検討が必要であった。本課題では、メチルエステル反応部位では炭素よりも酸素励起の方がそのオージェスペクトルの違いが明瞭であることを見出し、定量的な評価方法を確立することに成功した。そしてサイト選択的結合切断反応に相関した非常に速い電子移動速度を見積ることができた。

内殻電子励起特有のサイト選択的結合切断反応が表面分子系で顕著に見出される要因として、「反応部位から基板への電荷の有効な散逸により、二次的反応が極度に抑制される」との申請者らの仮説を検証するため、主鎖を導電性が高い芳香環に置き換えた自己組織化単分子膜(SAM)を試料とし、初年度は芳香環を1つ持つSAM試料Au-SCH2-C6H4-OCH3、Au-SCH2-C6H4-COOCH3およびAu-S-C6H4-COOCH3、また芳香環を2つ有するSAM試料としてAu-S-C6H4-C6H4-COOCH3とAu-S-C10H6-COOCH3について実験を行った。各種SAM試料の炭素内殻励起領域における吸収スペクトルは広島大学の放射光HiSORで行い、各脱離イオン種毎の収量スペクトルを高エネルギー加速器研究機構のPFシングルバンチ運転によるTOF測定から得た。申請者が考案した選択性の解析手法を用いて各SAMにおけるイオン脱離の選択性を定量的に評価・比較した。芳香環を1つもつSAMではいずれも脂肪鎖SAMよりも高い選択性を有するイオン脱離が観測されたがその収量は大きく減少した。導電性の芳香環をリンクしたことで、内殻共鳴励起によって反応部位に局所的に発生した電荷が効率よく金基板に流出しやすくなったために反応効率は下がるが、このプロセスに競争し得る選択的で高速な反応は結合切断し得るため、選択性は向上したと考えられる。またこの芳香環を1つもつ2種類のSAM(チオールと芳香環間のメチレンスペーサーの有無)でも違いがあり、絶縁性メチレン鎖がない方が高い選択性を示すことが分かった。同様に芳香環を2つ有するSAMでも選択性の高さは維持されることが分かった。反応部位が金表面から離れることで直接的な表面との相互作用は抑制されていると考えられ、鎖の導電性が反応性の違いをもたらしていることが分かった。内殻電子励起特有のサイト選択的結合切断反応が表面分子系で顕著に見出される要因として、「反応部位から基板への電荷の有効な散逸により二次的反応が極度に抑制される」との申請者らの仮説を検証するため、主鎖を導電性が高い芳香環に置き換えたメチルエステル修飾自己組織化単分子膜(SAM)を試料として用意した。高エネルギー加速器研究機構での飛行時間型イオン質量分析(TOF)測定から脱離イオン種毎の収量スペクトルを得たが、申請者が今回考案した選択性の解析手法を用いることで、各SAMにおけるイオン脱離の選択性を、反応メカニズムと関連付けて定量的に評価・比較することができた。一方、各種SAM試料の炭素および酸素内殻励起領域における共鳴オージェ電子分光測定を広島大学の放射光HiSORで実施した。特にイオン化しきい値以下のπ*およびσ*共鳴励起状態でオージェ電子分光計測を行い、電子移動速度をそのオージェ遷移強度の分岐比から評価した。このことから、分子鎖の違い(芳香鎖か脂肪鎖か、および鎖長の違い)による電子伝導性の変化を評価することができた。共鳴オージェ電子分光を利用したcore-hole clock法による高速電子移動速度の計測は、特定の共鳴励起状態で計測したオージェ電子スペクトルから、共鳴オージェ成分と励起電子の金基板への失活による正常オージェ成分とを抽出し、その成分比から励起電子の失活の速さ(電子移動速度)を見積る。有機分子の表面単分子吸着系ではこの共鳴オージェと正常オージェのスペクトル上のオーバーラップが大きいため、定量的な評価方法の検討が必要であった。本課題では、メチルエステル反応部位では炭素よりも酸素励起の方がそのオージェスペクトルの違いが明瞭であることを見出し、定量的な評価方法を確立することに成功した。そしてサイト選択的結合切断反応に相関した非常に速い電子移動速度を見積ることができた。
生体吸収性ポリマーを用いた血管吻合法の開発

生体吸収性ポリマー(poly L-lactic acid : PLLA)で作製した吻合骨格と微小突起ステンレス板を用いた血管吻合法を考案し、ブタ腹部大動脈の人工血管置換を行い検討した。PLLA骨格は線維径200μm、10角形で最大拡張径8mm、長さ15mm、厚さ60μmのステンレス板の両面に、高さ70μm、直径30μmの円錐形のステンレス微小突起を300μm間隔で配置し、これを10×18mmの梯子状の形態に切り出し帯状とした。人工血管の一端にPLLA骨格を装着し血管に内挿、吻合部外周にステンレス板を密着させた。体重2025kgのブタ7匹を用い、腎動脈下腹部大動脈を、中枢吻合にPLLA骨格と微小突起プレートを用い、末梢は手縫いで人工血管に置換した。吻合時間は中枢で223±81秒、末梢で、817±52秒で本法による吻合は手縫いに比べ有意に短時間で実施可能であった。5週後の造影では吻合部は平滑で狭窄は認められなかった。また、吻合部離解、動脈瘤形成はみられず、ステンレス板は組織内に取り込まれていた。内腔は平滑で半透明の仮性内膜で被われ、PLLA骨格が透見できた。PLLAの生体内での吸収は理論上1012ヶ月を要するとされているが、ポリマー骨格に5週間では変化はみられなかった。使用したPLLAは生体内では加水分解により10ヶ月程度で吸収されが、今回の検討では使用した豚の成長のために5週間までの観察に止めざるを得なかった。組織学的に内膜治癒は良好で炎症反応はほとんど認められなかった。吻合部の生理的治癒のためには、内腔に異物が存在しないことが理想と考えられる。1)PLLAによる吻合骨格の作成吻合治癒の面からは早期に吸収されるポリマーが有利であったが、PGA、P(LA/CL)は吻合の骨格として剛性が不足している事が明らかとなり、PLLAを選択した。ブタ腹部大動脈に使用するために、最大拡張径8mm、1.5cm長のPLLA骨格を作成した。2)PLLA複合体の誘導方法形状記憶合金の骨格は冷却で縮小した状態に保つことが出来るが、PLLAにはこのような性質はない。しかし、横方向の柔軟性は合金に比べはるかに優れており、場合によってはシースを用いなくとも誘導が可能であった。3)端側吻合におけるT字型人工血管の作成T字型の水平部分には補強膜を除去し薄層化したexpanded polytetrafluoroethylene(ePTFE)人工血管を使用した。水平部の吻合孔にかからない部分にそれぞれ1個、計2個のPLLA骨格を装着した。移植部として人工血管を用いたシミュレーションでは、挿入は容易であるが、形状記憶合金に比べ拡張力が少ないため密着性では劣ることが確認された。動物での移植実験で血液の漏出について検討が必要である。4)端端吻合におけるPLLA・人工血管複合体の作成人工血管はePTFEを用い,吻合部は補強膜を除去し伸展性を持たせ、PLLA骨格を装着した。端側吻合と同様に密着性、さらに縦方向の吻合強度で形状記憶合金に比べ劣っていることが判明した。今後、動物実験での確認を行い、あわせてPLLA骨格の拡張力を増すためにPLLA線維径について今後検討する。poly L-lactic acid(PLLA)ポリマー線維で作成した吻合骨格は、形状記憶合金性に比べ拡張力が弱いため、密着性および長軸方向の固定力に問題があることが判明した。

また、PLLA骨格は収縮時と拡張時の長さが大きく異なる(ショートニングが大きい)ことが問題となった.1)PLLA骨格の再検討拡張力を改善するために、ポリマー線維径を拡大すること、および8角形から10角形への形状変更について検討した。その結果、線維径拡大により固定力は増加するが収縮性、デリバリーに問題が生じた。線維径は変更しなくとも10角形とすることで拡張力が増加した。PLLA骨格は10角形で最大拡張径8mm、長さ15mmとした。2)端端吻合におけるPLLA・人工血管複合体の作成3)ブタ腹部大動脈での吻合実験体重2025kgのブタ5匹を用い、腎動脈下腹部大動脈を、中枢吻合にPLLA骨格と微小突起プレートを用い、末梢は手縫いで人工血管に置換した。吻合時間は本法で4.3±1.6分、手縫いで14.2±1.2分で有意な吻合時間短縮が得られた。1匹でPLLA骨格が拡張不良で人工血管に密着せず血栓を形成し早期閉塞した。また、1匹が末梢吻合部からの出血で早期に死亡した。開存例の血管造影では、本法の吻合部は手縫いに比べてより平滑であった。
バイオマーカー分子の同位体組成による過去の気候変動解読に関する研究

ガスクロマトグラフ燃焼同位体比質量分析計による有機物の分子レベルの同位体比分析の技術的な現状分析と、その同位体比決定に第一義的にかかわる植物による炭素、窒素の同位体効果、およびこれらの知見を応用して地球環境変動の研究にどのような科学的展望が期待できるかという科学的評価について検討をおこなった.2回の研究集会は札幌(10月、30名)と東京(1月、27名)を開催し研究発表と討議を行った.延べ3回の海外調査では計6カ国の研究拠点の訪問と学会参加により情報を収集し検討を行ってきた.その結果をまとめると次のようになる.現在日本では、都立大では長鎖アルカン、アルケノン、脂肪酸、各種ステロイド、地質調査所では炭化水素、ホパノイド、北海道大学ではアルケノン、長鎖アルカンの分析が実施されている.対象試料としては藻類、バクテリアなどの実験系から草本、堆積物、プランクトンなどの野外試料までに広がっている.しかし多くの研究機関では(1)機器の安定性、(2)ガスクロ・ピークの分離と同位体比の評価、(3)各種誘導体化法の適用、(4)有機分子の前処理法等についてまだ問題を抱えている現状が認識された.一方、欧米でのこの手法の研究は飛躍的に増加していることが咋年秋期に開催された国際有機地球化学会(オランダ)、AGU会議、英国、仏国、中国、カナダの研究室での情報交換で明らかとなってきた.特に現代から中生代までも含めた炭素循環や気候変動の原因究明にかかせず、地球環境研究のプローブとして今後不可欠な研究手段となると認識できる.これらの検討結果から、今後の日本での研究としては、(1)日本が得意とする藻類・微生物の飼育培養による実験系を確立し、光合成や分解における同位体効果についての体系的な知見を得る、(2)恵まれた海洋観測の機会を利用して太平洋での野外試料を網羅する、(3)陸圏、水圏での天然試料の同位体データーベース化、を行っていくこと、また同時に(4)地球規模気候変動イベントにおける同位体のシグナルを調査し、応用面での見通しをつける努力をおこなうこととした.具体的には、今後早急に分析技術の基準化をおこない、各分野に分散している研究室の技術的統一をはかることと、陸圏と水圏での野外試料の検索と分子同位体データーベースを作製するためのワーキンググループを発足させることになった.以上の結果は、報告書としてまとめ4月上旬に出版する予定となっている.ガスクロマトグラフ燃焼同位体比質量分析計による有機物の分子レベルの同位体比分析の技術的な現状分析と、その同位体比決定に第一義的にかかわる植物による炭素、窒素の同位体効果、およびこれらの知見を応用して地球環境変動の研究にどのような科学的展望が期待できるかという科学的評価について検討をおこなった.2回の研究集会は札幌(10月、30名)と東京(1月、27名)を開催し研究発表と討議を行った.延べ3回の海外調査では計6カ国の研究拠点の訪問と学会参加により情報を収集し検討を行ってきた.その結果をまとめると次のようになる.現在日本では、都立大では長鎖アルカン、アルケノン、脂肪酸、各種ステロイド、地質調査所では炭化水素、ホパノイド、北海道大学ではアルケノン、長鎖アルカンの分析が実施されている.対象試料としては藻類、バクテリアなどの実験系から草本、堆積物、プランクトンなどの野外試料までに広がっている.しかし多くの研究機関では(1)機器の安定性、(2)ガスクロ・ピークの分離と同位体比の評価、(3)各種誘導体化法の適用、(4)有機分子の前処理法等についてまだ問題を抱えている現状が認識された.一方、欧米でのこの手法の研究は飛躍的に増加していることが咋年秋期に開催された国際有機地球化学会(オランダ)、AGU会議、英国、仏国、中国、カナダの研究室での情報交換で明らかとなってきた.特に現代から中生代までも含めた炭素循環や気候変動の原因究明にかかせず、地球環境研究のプローブとして今後不可欠な研究手段となると認識できる.これらの検討結果から、今後の日本での研究としては、(1)日本が得意とする藻類・微生物の飼育培養による実験系を確立し、光合成や分解における同位体効果についての体系的な知見を得る、(2)恵まれた海洋観測の機会を利用して太平洋での野外試料を網羅する、(3)陸圏、水圏での天然試料の同位体データーベース化、を行っていくこと、また同時に(4)地球規模気候変動イベントにおける同位体のシグナルを調査し、応用面での見通しをつける努力をおこなうこととした.具体的には、今後早急に分析技術の基準化をおこない、各分野に分散している研究室の技術的統一をはかることと、陸圏と水圏での野外試料の検索と分子同位体データーベースを作製するためのワーキンググループを発足させることになった.以上の結果は、報告書としてまとめ4月上旬に出版する予定となっている.
学校教育におけるアジア造形文化の鑑賞教材開発に関する研究

平成13(2001)年度は、1)東南アジアにおける造形文化に関する資料の整理と分析、2)韓国における造形文化に関する実地調査、3)鑑賞教育の実態・現状とその教材・資料についての調査、という3つの側面から調査及び研究を進めた。平成14(2002)年度は、1)教材化のための基本的な内容の検討、2)韓国における映像メディア表現の実地調査、3)鑑賞教材のプロトタイプの試作とその検証、という3点を中心に調査及び研究を進めた。これらの調査及び研究を通して、学校教育における鑑賞教育教材としてのアジアの造形文化の可能性を確認した。「美術(アート)」という概念は、西欧化・現代化の過程において、ヨーロッパによってもたらされたものである。しかし、アジアの造形文化は、いわゆる西洋型の美術や、モダンアートばかりを規範としているのではなくて、工芸、文化遺産や遺跡、宗教的な事物といった伝統的な文化に属する造形物・造形表現を豊かに含んでいる。さらに、現代においては、ポップカルチャー、漫画やアニメーションをはじめとする多様な視覚的表現をも包摂している。このような造形文化の多様性は、従来ではとらえきれなかった、アジア文化のつながりを理解するための新しい観点・視点を提供しているといえよう。上記のような教材内容の検討を行ったのち、アジア造形文化鑑賞のための教材のプロトタイプを試作した。具体的なトピックスとして、仏像、水墨画、東南アジアのバティック、韓国の漫画・アニメ文化などを想定した。このうち、仏像と水墨画の教材については、大学生を対象とした講義において試験的に試用し、指導内容と学習のプロセスを含めて、教材の効果を確認することができた。本年度は、1)過去の関連研究において収集した東南アジア地域の造形文化に関する資料整理と分析、2)韓国の造形文化に関する実地調査、3)鑑賞教育の現状及び既存の鑑賞教材についての調査、の3点を中心に研究を進めた。1)については、東南アジア地域における伝統的・現代的な造形文化に関する資料整理をするとともに、マレーシア、シンガポールの美術教育において取り上げられている鑑賞教材について考察を行った。その結果、東南アジアにおける美術は、近現代以降西欧からの美術概念の移入に端を発するが、同時に西欧の美術概念の範疇を超えた大衆的・伝統的な造形を含み、これらの相克と融合によって教育内容としての美術の枠組が与えられていることが明らかになった。また、シンガポールにおけるビジュアルリテラシー教育の一環としての鑑賞教育のカリキュラム研究から、鑑賞教材作成の示唆を得た。2)については、韓国国立中央博物館、国立民族博物館、国立現代美術館等において資料収集及び調査を行った。特に、国立中央博物館では陶磁器、金属器、仏像、各種工芸品・美術品についての資料を収集できた。また、国立現代美術館においては、韓国の現代美術の動向を把握するとともに、同館の児童生徒向けの教育プログラム、ワークショップなどの具体的な活動状況と資料を得ることができた。ソウル教育大学、仁川教育大学において美術教育担当教官と面談し、韓国の美術教育に関する資料(カリキュラム、教科書等)を得た。3)については、実際の学校現場における鑑賞教育の傾向を把握しながら、環境としてのパブリックアートの鑑賞方法、文化理解を目的とする東洋美術の鑑賞の2点を中心に考察を進めた。具体的には、身近な環境にある造形物の教材化と、「批評的・歴史的学習」指導の観点を取り入れた東洋美術の鑑賞教材化及びデジタル機器を活用した授業実践例を試行することができた。本年度は、教材化のための内容の検討と、韓国における映像メディア表現の調査、鑑賞教材の試作と検証、の3点を中心に研究を進めた。教材化のための内容については、シンガポール、マレーシア、インドネシア、韓国、中国などの美術教育カリキュラムを分析した。鑑賞教材の内容として想定されたトピックスを、日本美術や日本文化との対比において理解しやすいもの、地理的環境や風土・民族的特徴を含むアジアの特徴をもつもの、サブカルチャーや大衆文化として親和性の高いもの、現代のアジアンアートなどに整理した。

韓国における調査では、韓国国立中央博物館、民族博物館、現代美術館等での取材を通して、東アジア一帯の造形文化として日本や韓国の造形文化を教材化することの意義を確認できた。また、檀国大学映像学科、ケイワン美術学校等の取材を通して、韓国の映像メディア文化の状況や、同時代性をもった鑑賞教材としての映像メディア表現の可能性を確認した。また、映像メディアの原理を理解するために、制作と鑑賞を一体化させた教材を試作した。鑑賞教材は、プレゼンテーションソフトを用いたスライド形式で作成された。想定したトピックスの中から、アジアの全体的な紹介、仏像、水墨画、東南アジアのバティック、韓国の漫画・アニメ文化、日本と韓国の弥勒菩薩像などのトピックスをスライド教材化した。このうち、仏像と水墨画についての教材は、大学生を対象とした講義において試験的に使用し、指導プロセスと教材の内容を照合して検証した。全体を通して、アジアの造形文化の鑑賞教材化は、アジアに残存する多様な伝統文化や文化遺産はもとより、現代アート、漫画やアニメなどの映像メディアなどを含めて、従来ではとらえきれなかった「アジア」や「美術」の理解に有効であることが確認された。
セリン－脂質代謝軸の恒常性破綻による病態発症の分子基盤解明

統合失調症は、幻覚・妄想などの陽性症状、感情鈍麻、自閉などの陰性症状、認知機能の低下などの症状を示し、人口の約1%という高頻度で発症が報告されている精神疾患である。統合失調症は複数の遺伝的要因や環境要因により発症すると考えられており、近年の多くの臨床研究より患者由来の死後脳、繊維芽細胞、血球における脂肪酸やリン脂質等の脂質の減少、患者皮膚におけるスフィンゴ脂質の減少などが報告され、疾患と脂質の関連性は長く疑われてきた。極めて興味深いことに、統合失調症においても血中セリン濃度が低下している群が知られている。このことから、精神疾患とdoxSLを含むスフィンゴ脂質の産生に関連が見られるのかについて、統合失調症患者の死後脳サンプルを用いて検討した。まず統合失調症群および交絡因子をマッチさせた対照群の死後脳について15例ずつ分析した。死後脳の部位としては、大脳の両半球をつなぐ神経細胞の軸索の束からなり細胞膜に富む白質部位である脳梁、および眼球の随意運動を制御して情動・動機づけに重要な働きを担う灰白質部位であるBrodmann area 8(BA8)を用いた。それぞれの死後脳からスフィンゴ脂質を抽出して分析を行ったところ、統合失調症患者の脳梁において対照群と比べて有意に一部のスフィンゴイド塩基の含量が低下していることが明らかになった。しかし一方でBA8では2群の間にスフィンゴ脂質含量の違いはみられなかった。精神疾患患者のほとんどは投薬治療を受けているため、次に投薬量とスフィンゴイド塩基含量の相関を検討したところ、弱い正の相関がみられた。しかし、対照群よりも投薬量が多い(投薬治療を受けている)患者群においてスフィンゴイド塩基含量の低下がみられたことから、患者群の死後脳スフィンゴイド塩基含量の低下は投薬の影響である可能性は極めて低いと考えられる。28年度が最終年度であるため、記入しない。機能脂質であるスフィンゴ脂質の合成は、セリンパルミトイル転移酵素(SPT)によるL-セリンとパルミトイルCoA(Pal-CoA)の縮合反応から開始される。しかし、近年、SPTの変異によって基質特異性が変化し、L-アラニンやグリシンとPal-CoAの縮合産物である細胞毒性を持つ異常スフィンゴ脂質(1-デオキシスフィンゴ脂質類: doxSL)産生が誘発されることが報告された。しかし私は、SPTに変異がなくとも、アラニン/セリン比の上昇によるアミノ酸インバランスにより正常SPTによってdoxSLが合成されることを見いだした。今年度は我々がすでに確立していたdoxSL測定系の改良を行い、物質特異的なフラグメントを同定し、測定カラムやグラジエントを検討することで、より短時間で特異的な測定系を確立することができた。しかし、この新規フラグメントを用いた測定系は従来の脱水イオンモニター法よりも感度が下がることが明らかになった。また、これまでの研究でセリン合成酵素Phgdh KOマウス胎児由来の繊維芽細胞(KO-MEF)をL-セリン欠乏条件で培養すると、細胞内のdoxSL濃度が上昇することは明らかにしたが、その細胞内局在は不明だった。KO-MEFをL-セリン欠乏条件で培養すると細胞内に層状構造を持つ脂肪体を形成し、その脂肪体を超遠心によって分離して脂質解析を行ったところ、doxSLが蓄積していることが明らかになった。また、野生型のMEF(WT-MEF)、KO-MEFおよびHeLa細胞におけるdoxSA添加の影響を調べたところ、正常細胞やガン細胞などの細胞の種類によってdoxSLの毒性への抵抗性が異なることが明らかになった。細胞膜を構成する機能脂質であるスフィンゴ脂質はセリンパルミトイル転移酵素(SPT)によるL-セリンとパルミトイルCoAの縮合反応から開始して合成される。近年、SPTの遺伝子突然変異による基質特異性の変化によって、L-セリンではなくL-アラニンやグリシンと縮合した神経毒性を持つスフィンゴ脂質群(1-deoxy-sphingolipids: doxSL)が産生されることが報告された。私は、正常SPTでもアラニン/セリン比の上昇によるアミノ酸インバランスによりdoxSLが合成されることを見いだした(Esaki et al, JBC, 2015)。セリン合成酵素Phgdh KOマウス胎児由来の繊維芽細胞(KO-MEF)をL-セリン欠乏条件で培養すると細胞内doxSL濃度が上昇すると共に脂肪滴の形成も観察されるが、その脂肪体にdoxSLが蓄積していることを明らかにした。また、脂肪体に蓄積しているdoxSLの分子種を解析したところ、塩基型の分子よりも塩基に脂肪酸が付加した分子の方が合成量が顕著に増加していた。そこで塩基型と脂肪酸付加型のdoxSLの毒性比較を行ったところ、塩基型が有意に毒性が高いことが明らかになった。さらに、SPTの変異がなくともアラニン/セリン比の上昇で細胞毒性を持つdoxSL産生が誘導されるため、アラニン/セリン比が上昇する疾患の病態分子メカニズムにdoxSLが関与する可能性を考えている。一部の精神疾患患者では血中セリン濃度の低下が報告されていることから、現在、doxSLの精神疾患への関与を検討しており、精神疾患患者由来の死後脳、血液、iPS細胞等におけるdoxSL産生を検討する準備を進めている。それぞれのソースの予備検討用のサンプルについて脂質抽出法の最適化、およびdoxSLの検出に成功した。

Phgdh KO-MEFをL-セリン欠乏条件で培養すると、細胞内に層状の構造を持つ脂肪体が観察された。その脂肪体をショ糖密度勾配遠心法によって分離して脂質分析を行った。脂肪酸が付加したセラミド型の分子種についてはショ糖密度勾配遠心の後に二層分配で脂質を抽出し、有機層を回収することで得た。塩基型の分子種は超遠心分離にて得た脂肪体から1層抽出にて脂質を抽出し、固相抽出で塩などを除去してから有機溶媒を用いて脂質を回収した。脂肪体から抽出した脂質を分析したところ、脂肪体に蓄積したdoxSLは塩基型の分子種よりもセラミド型の分子種の方が合成量が顕著に増加していることが明らかになった。これらの分子種の毒性の違いを明らかにするため、大阪大学との共同研究により有機合成していただいた塩基型と脂肪酸付加型のdoxSLの毒性比較を行った。すると、塩基型の1-デオキシスフィンガニン(doxSA)とdoxSAに脂肪酸が付加した1-デオキシジヒドロセラミド(doxDHCer)の比較では、塩基型doxSAが有意に毒性が高いことが明らかになった。このことから、セリン欠乏で合成されたdoxSLは、より毒性が低く疎水性の高い脂肪酸付加型で脂肪体に蓄積され、細胞毒性が無毒化されている可能性が示唆された。精神疾患患者由来の死後脳、血液、iPS細胞等におけるdoxSL産生を明らかにするため、血液については採血条件も検討し、予備検討用のそれぞれのサンプルを用いて脂質抽出法の最適化を行った。iPS細胞については、健常者の血液から末梢Tリンパ球を分離し、センダイウイルスを用いて初期化因子を導入してiPS細胞を樹立した。iPS細胞を神経幹細胞へと分化させた後、回収して脂質を抽出した。それぞれのソースについて、doxSLの検出に成功した。統合失調症は、幻覚・妄想などの陽性症状、感情鈍麻、自閉などの陰性症状、認知機能の低下などの症状を示し、人口の約1%という高頻度で発症が報告されている精神疾患である。統合失調症は複数の遺伝的要因や環境要因により発症すると考えられており、近年の多くの臨床研究より患者由来の死後脳、繊維芽細胞、血球における脂肪酸やリン脂質等の脂質の減少、患者皮膚におけるスフィンゴ脂質の減少などが報告され、疾患と脂質の関連性は長く疑われてきた。極めて興味深いことに、統合失調症においても血中セリン濃度が低下している群が知られている。このことから、精神疾患とdoxSLを含むスフィンゴ脂質の産生に関連が見られるのかについて、統合失調症患者の死後脳サンプルを用いて検討した。まず統合失調症群および交絡因子をマッチさせた対照群の死後脳について15例ずつ分析した。死後脳の部位としては、大脳の両半球をつなぐ神経細胞の軸索の束からなり細胞膜に富む白質部位である脳梁、および眼球の随意運動を制御して情動・動機づけに重要な働きを担う灰白質部位であるBrodmann area 8(BA8)を用いた。それぞれの死後脳からスフィンゴ脂質を抽出して分析を行ったところ、統合失調症患者の脳梁において対照群と比べて有意に一部のスフィンゴイド塩基の含量が低下していることが明らかになった。しかし一方でBA8では2群の間にスフィンゴ脂質含量の違いはみられなかった。
骨形成に働く新規14-エピ-19-ノルプレビタミンD型セコステロイドの構造展開

骨形成に関与するビタミンD誘導体の新規骨格として、14-エピ-2α-メチル-1α, 25-ジヒドロキシ-19-ノルプレビタミンD_3の合成を達成した。興味深いことに、本化合物は酸触媒により14-エピ-2α-メチル-1α, 25-ジヒドロキシ-19-ノルタキステロールへと異性化し、ビタミンD受容体を介する骨芽細胞への強い生理活性を有することを認めた。次いで本異性化成績体を直接化学合成することに成功し、動物実験等に耐えうる量を確保することが可能となった。また、受容体との複合体のX線共結晶構造解析に成功し、特異な受容体結合様式を解明した。プレビタミンD骨格であるにもかかわらず、骨芽細胞(HOS)に対するオステオカルシン転写活性が活性型ビタミンD_3(1)の1.4倍を示す14-エピ-2α-メチル-1α,25-ジヒドロキシ-19-ノルプレビタミンD_3(2a)を見出し、その効率的な合成法を確立した。すなわち、A環部をキナ酸からエニンに導き、一方14-エピ-CD環部は8-ケト体の14位を塩基性条件下異性化し、エノールトリフラートに導いた。これらをPd(II)-Cu(I)触媒を用いた薗頭カップリングで連結した。カップリング成績体を脱保護し、Wilkinson触媒で2位エキソメチレン部を選択的に還元し、次いでアルキン部をLindlar触媒で部分還元することにより目的とする新規19-ノルプレビタミンD_3を得た。生物活性を調べるためHPLC精製して、2α-メチル体と2β-メチル体をそれぞれ単離することができた。次に、活性型ビタミンD_3とは基本的に3次元構造が異なる2aが、どのように核内ビタミンD受容体(VDR)と結合するのか調べる目的で、ヒトVDR-2a複合体を結晶化し、X線構造解析を行った。予想外のことに、2aはVDRとの共結晶化条件化でビタミンD型にトリエン構造が異性化して結晶化していることが判明した。これにより、2aの高いオステオカルシン転写活性は、2aの異性化体による活性であることが示唆された。現在、異性化の機構を調べている。引き続き系統的な14-エピ-19-ノルプレビタミンD_3合成を行い、オステオカルシン転写活性や腸管細胞でのCa^<2+>取込み活性を調べ、骨芽細胞と腸管細胞の活性比から骨粗鬆症治療薬への可能性を精査している。また、骨粗鬆症モデルOVXマウスを用い、骨密度改善と骨形成に対する効果を動物実験で調べている。プレビタミンD骨格であるにもかかわらず、骨芽細胞(HOS)に対するオステオカルシン転写活性が活性型ビタミンD_3の1.4倍を示す14-エピ-2α-メチル-1α,25-ジヒドロキシ-19-ノルプレビタミンD_3(la)を見出し、その効率的合成法を確立した。すなわち、A環部をキナ酸から7位炭素を増炭してエニン体として合成し、14-エピ-CD環部は、8-ケト体の14位を塩基性条件下異性化し、これをさらにエノールトリフラートに導いた。これらをPd(II)-Cu(I)触媒を用いて薗頭カップリングし、Wilkinson触媒で2位エキソメチレン部を選択的に還元、次いでアルキン部をLindlar触媒で部分還元することによりプレビタミンD_3型とし、HPLC精製して目的とする1aを得た。2β-メチル体もHPLCによる分離過程で得た。生物活性評価を14-エピ-1α,25-ジヒドロキシ-19-ノルプレビタミンD_3(1)について調べるため生理的緩衝液に溶解したところ、14-エピ-1α,25-ジヒドロキシ-19-ノルタキステロール_3(2)への異性化を認めた。異性化の反応機構を精査したところ、酸触媒による6-7位間でのシス-トランス異性化反応であることが判明した。異性化成績体2の構造を確定するために、14-エピ-1α,25-ジヒドロキシ-19-ノルタキステロール_3を別途合成した。先のA環エニンからビニルスタナンへと変換し、一方14-エピ-CD環エノールトリフラートを調整し、Stilleカップリングした。両者は光学スペクトルが完全に一致し、2の構造を確定することができた。活性型ビタミンD_3とは基本的に三次元構造が異なる1は、生理的条件下で恐らく2へと構造変換されて生理活性を発現しているものと推定できる。どのように核内受容体VDRと結合するのかを、Spring-8によるVDR-2複合体のX線共結晶構造解析に成功した。これまでの常識を覆す結合様式を解明し、学術雑誌に研究成果を投稿した。