hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
一段階多電子過程を経由する分子変換系の確立

高分子錯体が構成する特殊空間に取込ませた酸素の電子過程と、その反応制御に焦点を絞った解明から、これを酸素多電子還元が駆動する新しい分子変換過程として確立することを研究目的とする。本国際共同による成果は、4電子過程による酸素開裂機構の解明(Anson)、多電子過程による酸化重合反応の確立(Hay)、分子集合体雰囲気での多電子過程(Fuhrhop)などの確立を基礎として、これを多電子過程を活用した選択度高い分子変換系として定着させることができた。研究期間を通じ、双方の研究者が共同実験と討論により具体的な成果集積と的確な結論を把握、計31報の研究報文として印刷発表した。成果既要は以下の通りである。1.一段階多電子移動錯体の構造解明同一電位で可逆な多電子移動を示す多核錯体(バナジウムサレン複核錯体*OV(salen)_2]^<X+>)を合成、各種物理化学計測から不均化平衡定数を決定、酸化状態の異なる錯体種の単離と結晶構造解析から配位構造と電子状態の相関を解明、一段階多電子過程生起の構造要件を普遍的知見として確立した。2.酸素4電子過程の構築バナジウム複核錯体を活用し、酸素4電子還元に関与する4核のμ-oxo tetramer錯体(MOM-OO-MOM)の存在を実証、複核錯体それぞれが、連続的に2電子ずつ酸素分子に供与できる事実を確認。これが一般に4電子過程を経由する新しい酸素開裂法となりうることを実証した。3.多電子過程経由の分子変換系室温下での新物質合成(ポリチオエーテル・ポリスルホニウムなど)を確立、これらの新しい光電子機能と材料としての可能性を具体化した。特にレーザーマススペクトルを用いて、生成高分子の精密構造(直鎖、環状、分岐など)を正確に把握した。4.高分子錯体の光電子過程新しい多電子伝達系としてリポドポルフィリン、リピドプロトポルフィリンが形成する一次元多核錯体(ポリフィリンワイヤー)を対象に、顕微的方法(TEM,AFM,STM)および分光法(NMR,UV-vis.,Raman)を用いて微細構造を解析した。錯体構造と機能の相関解明に基づき有効な分子設計を具体化。5.新しい酸化重合反応の確立と具体化芳香族チオエーテルを出発物質とする高分子量のポリ芳香族チオエーテル(Mw:2030万)を得る方法を展開、多電子反応を拡張して、酸化電位の高い有機基質の酸化活性化が可能となることを実証。また、スルホニウムを利用したポリヘテロアセンを得る方法を具体化。本年度は多核錯体構造と多電子過程の相関解明に焦点を絞り、一段階多電子移動生起のための構造要件の集積を行った。研究分担者などを米、加、独との間で交換し、共同実験とその結果に対する討論の推進を計ると共に、的確な結論を把握、計4報の報文としてまとめた。

1)一段階多電子移動錯体の構造解析一段階多電子移動の生起には、各段階の酸化還元電位差が極めて接近していることが条件となる。同一電極電位で可逆な多電子移動を示す多核錯体(バナジウムサレン複核錯体[VOV(salen)_2]^<x+>)を合成、一段階多電子移動をCyclic Voltammetry,微分パルス法による酸化還元電位(差)の決定から不均化定数を算出,一段階多電子移動の割合を把握した。また、設定電位を変えたバルク電解から酸化状態の異なる錯体種を単離、結晶構造を決定、原子間距離を正確に求め価数との相関を解明した。2)一段階多電子移動過程の解明微小時間内の分子ダイナミックス(構造変化)を解析するために、例えば亜鉛ポルフィリンなどの光励起種と錯体の多電子移動を時間分解分光法により観測、さらに分光電気学同時測定から錯体の電子状態(価数)の情報を得た。電子移動に伴う錯体部の環境変化が多電子過程にどう相関するかを明らかにした。3)酸素4電子過程の構築バナジウム複核錯体(VIVOVIII)を利用し、酸素4電子還元に関与すると想定される4核のμ-dioxo tetramer錯体(MM・・・O-O・・・MM)の存在を推定、複核錯体それぞれが、連続的に2電子ずつを酸素分子に供与できる事実を確認した。4)多電子過程経由の分子変換系室温下での新物質合成(ポリスルホニウムなど)を確立、これらの新しい光電子機能と材料としての可能性を提案した。レーザーマススペクトルを用いて、高分子の精密構造(直鎖、環状、分岐など)を正確に把握した。5)高分子錯体の光電子過程新しい多電子伝達系としてリピドポルフィリン、リピドプロとポルフィリンが形成する一次元多核錯体(ポルフィリンワイヤー)を対象に、顕微的方法(TEM,AFM,STM)および分光法(NMR,UV-Vis.,Raman)を用いて微細構造を解析した。錯体構造と機能の相関解明に基づき分子モデリングを実施した。高分子錯体が構成する特殊空間に取込ませた酸素の電子過程と、その反応制御に焦点を絞った解明から、これを酸素多電子還元が駆動する新しい分子変換過程として確立することを目的とする。先年度の国際共同による解析結果は、均一系4電子過程解析、多電子過程による酸化重合、分子集合体雰囲気での電子過程などの確立を基礎として、これを酸素が水になる反応を利用した選択度の高い分子変換系として定着させるため、引き続き双方の研究者の共同実験と討論を通じ成果の集積を計ると共に的確な結論を把握、計6報の研究報分としてまとめた。本年度の成果概要は以下の通りである。1.多核錯体を用いた酸素分子の多電子還元多核錯体を電子担体とする多電子移動場を利用する分子変換反応を具体化。2.新しい酸化重合反応の確立初年度知見を基礎として、芳香族チオエーテルを出発物質とする高分子量のポリ芳香族チオエーテル(Mw2030万)を得る方法を展開すると共に、多電子反応を拡張して酸化電位の高い有機基質の活性化が可能となることを実証した。3.分子集合体としての高分子錯体金属リピドポルフィリンが形成する一次元多核錯体を対象に、中心金属距離と光励起電子移動を利用する分子変換を解明した。
口腔急性疼痛の心筋への影響に関する研究

口腔顔面痛を再現できるモデルは多く報告されているが、急性痛による全身への影響を念頭に置いたモデルについては提唱されていない。我々は、モルモット心筋虚血再灌流モデルを用いて、麻酔薬等の影響を検討してきたが、今回はモルモット口腔内電気刺激による侵害刺激が疼痛反応を惹起し得るか否かを検討する目的で、脳波変化ならびに三叉神経脊髄路核におけるphospho-extracellular signal-regulated kinase(pERK)発現を観察した。モルモット三叉神経脊髄路角の連続切片を用いて、pERK免疫組織化学染色を行い、同部位での反応を光学顕微鏡で観察した。2%, 4%セボフルラン麻酔状態のモルモットは、いずれも口腔底への電気侵害刺激によりSEF(spectral edge frequency) 95の上昇を認め(P<0.05)、さらに2minの侵害刺激で三叉神経脊髄路核へのpERKの発現も観察された。電気刺激は炎症等を伴わない純粋な侵害刺激として捉えられているが、今回の結果からはモルモット急性口腔顔面痛モデルの作成が十分可能と考えられ、現在このモデルを用いた心筋への影響を検討中である。口腔領域における疾患の代表的な徴候である疾痛が,循環器疾患における虚血心筋や循環動態に与える影響について検討された研究はない.逆に,関連痛として心筋虚血のサインが口腔痛として表現されることもあり,口腔領域と全身状態との相互関係における詳細な検討が必要であると考えられる.我々はこれまで吸入麻酔薬をはじめとする薬物によるpreconditioning(PC:長時間虚血前の投薬が,続発する長時間虚血による心筋梗塞巣を劇的に縮小する現象)のメカニズムについて検討してきた.今回は視点を変えて,口腔領域における疼痛,とくに急性痛が虚血心筋ならびに再灌流障害に与える影響を検討し,その影響が心機能についてどのように関与しているのかを探る予定である.平成21年度は口腔急性疼痛モデルを作製することに終始した.雄性成熟モルモットを用い,ジエチルエーテル吸入下に麻酔を導入して,セボフルラン吸入麻酔下に気管切開後,レスピレータを用いて人工呼吸を開始した.下肢より静脈路を確保し,生理食塩液をシリンジポンプで投与し,パンクロニウムを持続投与して筋弛緩を得た.脳定位固定装置に固定後,Bregmaより側方および後方5mmの位置に骨小孔をあけ,脳波電極を挿入し,連続的に脳波モニタリングを開始した.4%セボフルランを吸入させてburst suppressionの出現で深麻酔状態ならびに脳波モニタリングの適切性を確認後,口腔底に針電極を挿入して100Hz,5-10V,15minの電気刺激を行い,脳波変化を観察した.さらに別の群では,ペントバルビタール腹腔内麻酔後に口腔底への電気刺激のみを2分間行ってホルマリン灌流を行い,三叉神経脊髄路角を摘出してERKのリン酸化を免疫染色にて確認した.以上の成果を受けて,今年度はこのモデルの適切性をさらに検証し,心筋虚血再灌流時の保護効果を研究予定である.口腔領域における疾患の代表的な徴候である疼痛が,循環器疾患における虚血心筋や循環動態に与える影響について平成21年度より検討を行っている.関連痛として心筋虚血のサインが口腔痛として表現されることがあり,口腔領域と全身状態との相互関係における詳細な検討が必要であることがその理由であるが,我々はこれまで口腔急性疼痛モデルをモルモットにおいて作製し,その適切性について検証した,口腔急性疼痛モデルは,約600gの雄性成熟モルモットでジエチルエーテル吸入下に気管切開・入工呼吸処置を行い,パンクロニウムを持続投与して筋弛緩を得た後,脳定位固定装置に固定した.Bregmaより側方および後方5mmの位置に骨小孔をあけ,脳波(EEG)電極を挿入し,連続的にEEGモニタリングを開始し,4%セボフルランを吸入させてburst suppressionの出現で深麻酔状態ならびにEEG電極の位置について確認した.その後,口腔底に針電極を挿入して100Hz, 5-10V, 15minの電気刺激を行い,EEG変化を2%・4%セボフルラン吸入モデルで観察し,EEGの覚醒変化をSEF95をそれぞれ算出することで比較した.SEF95は口腔底電気刺激で有意に覚醒変化し,モデルの適切性が確認できた.

さらに別の群では,口腔底への電気刺激のみを2分間行ってホルマリン灌流を行い,三叉神経脊髄路角を摘出してERKのリン酸化を免疫染色で観察し,リン酸化の増強からモデルの妥当性を追従できた,現在,このモデルを用いてin vitro studyであるLangendorff心灌流装置にて心機能評価に取り組み,さらに心筋虚血再灌流時の心筋保護効果を梗塞サイズを比較することで研究を進めている段階である口腔顔面痛を再現できるモデルは多く報告されているが、急性痛による全身への影響を念頭に置いたモデルについては提唱されていない。我々は、モルモット心筋虚血再灌流モデルを用いて、麻酔薬等の影響を検討してきたが、今回、モルモット口腔内電気刺激による侵害刺激が疼痛反応を惹起し得るか否かを検討する目的で、脳波変化ならびに三叉神経脊髄路核におけるphospho-extracellular signal-regulated kinase(pERK)発現を観察した。セボフルランにより麻酔した雄性成熟モルモットを用い、気管切開後にレスピレータを用いて人工呼吸を行った。静脈路を確保してベクロニウム持続投与下に左右頭頂部から脳波を導出し、連続記録した。侵害刺激として口腔底への電気刺激を選択し、generatorを使用して100Hz,5-10V,15minの刺激を与え、麻酔状態からの脳波覚醒変化をspectraledgefrequency95%(SEF95)を算出することで評価した。さらに、別モデルで2minのみ電気刺激を与えてから4%ホルマリン灌流固定を行った。モルモット三叉神経脊髄路角の連続切片を用いて、pERK免疫組織化学染色を行い、同部位での反応を光学顕微鏡で観察した。2%,4%セボフルラン麻酔状態のモルモットは、いずれも口腔底への電気侵害刺激によりSEF95の上昇を認め(P<0.05)、さらに2minの侵害刺激で三叉神経脊髄路核へのpERKの発現も観察された。電気刺激は炎症等を伴わない純粋な侵害刺激として捉えられているが、今回の結果からはモルモット急性口腔顔面痛モデルの作成が十分可能と考えられ、今後、同モデルを用いた全身への影響を検索できる可能性が示唆された。
卵成熟促進因子(MPF)の精製と同定

MPF(卵成熟促進因子)は真核細胞に共通の分裂中期誘起蛋白質である。本研究の目的は、このMPFをヒトデ卵から精製して、その分子的実体を蛋白質レベルで明らかにするとともに、その遺伝子をもクロン化して同定することにある。本年度の研究によって明らかになった点は、以下の通りである。1.分裂酵母suc1遺伝子産物をリガンドにもつアフィニティカラムを用いて、MPFをワンステップで精製する手法を前年度に開発した。本年度は、溶出に用いたsuc1溶液をフォスフォセルロ-スカラムで除くことに成功した。得られたMPF標品は電気泳動的にきわめて純度が高く、抗ヒトデ・サイクリン抗体と抗PSTAIR(cdc2蛋白質の保存配裂を含むオリゴペプチド)抗体を用いた解析から、cdc2蛋白質とサイクリンの複合体であることが確認された。2.MPFを構成する蛋白質の遺伝子については、ヒトデ・サイクリンのcDNAは、既に前年度にクロン化して全塩基配列を決定した。上述の抗体は、これを大腸菌で発現させた蛋白質を抗原としたものである。ヒトデcdc2ホモログのcDNAについては、PCR法を用いてヒトデcDNAライブラリ-からクロンを得ることができた。現在、全長を含むものを再度クロン化中であり、まもなく全配列の決定に至る見込みである。3.MPFの活性化機構をin vitroで解析することをめざし、MPFの前駆体をsuc1・アフィニティカラムを用いて精製することに成功した。このMPF前駆体はフォスファタ-ゼ処理とヒトデ卵核胞内容物の添加によって活性化できると判明したので、現在、卵核胞中の有効物質とその効果の実体を追求中である。以上要するに、3ヶ年の本研究計画で目的としていた研究は、ほぼ全てを達成することができたといえる。動物卵の成熟分裂は、卵成熟誘起ホルモンが卵表に作用すると、卵内で卵成熟促進因子(MPF)が活性化され、このMPFによってひきおこされる。近年、MPFは真核細胞に共通の分裂中期促進蛋白と判明している。本研究の目的は、こうしたMPFをヒトデ卵から得て、その本体を明らかにすることにある。研究計画初年度の本年は、MPFの活性調節という局面からMPFの本体に迫ることを試み、以下のことが判明した。1.MPFには前駆体があり、MPF自身も自己活性化能をもち、こうしたMPFの自己増幅にはヒトデでは卵核胞が関与している。そこでヒトデ卵から卵核胞を単離し、この抽出物にMPF粗分画を加えることによって、無細胞系でMPFの自己増幅をおこさせることに成功した。現在、単離卵核胞中の有効成分について検討中である。なお、この時のMPF活性の定量化のために、ゼノパス付活卵の抽出物をベースとして、マウス肝細胞から単離した核において、核膜崩壊と染色体凝縮をひきおこすことができる無細胞系も確立した。2.ヒトデ卵第2減数分裂期におけるMPF活性の出現には、蛋白合成が必要である。そこでヒトデ成熟卵からpoly(A)^+RNAを得て、ヒトデやゼノパスの未成熟卵に微小注射したところ、それだけで卵成熟がおこった。この卵成熟誘起活性をもつmRNAの本体は、その後の解析によって、ウニ卵やホッキ貝卵で知られているサイクリンと相同であると判明した。このためヒトデ卵cDNAライブラリーを作製し、ヒトデ、サイクリンのcDNAをクロン化できたので、現在、その塩基配列を決定中である。サイクリンは、最近、MPF分子のサブユニットの一つではないかと考えられ始めている。そこで今後は、サイクリンの方からMPF本体の解明に迫りたいと計画している。また、上述の卵核胞中の有効成分についても、サイクリンとの関係を明らかにしたいと考えている。MPF(卵成熟促進因子)は、当初、卵成熟誘起ホルモンの卵表での作用を卵内で仲介して核膜崩壊と染色体凝縮を誘起する活性として同定されたが、その後、真核細胞に共通の分裂中期誘起蛋白質と判明している。本研究の目的は、こうしたMPFをヒトデ卵から精製して、その本体を明らかにすることにある。MPFに関するごく最近の研究の世界的な急進展により、MPF分子には分裂酵母cdc2遺伝子産物ホモログと分裂期特異的蛋白質サイクリンとがサブユニットとして含まれていると考えられ始めている。ヒトデ・サイクリンについては、筆者らは昨年度にそのcDNAをクロン化したので本年度にはまずその塩基配列を決定した。その結果、ヒトデ・サイクリンは、395アミン酸からなり、B型に属して、予測される分子量は48kdと判明した。さらにクロン化したヒトデ・サイクリンcDNAを大腸菌に組込み、過剰発現させた蛋白質を抗原として抗サイクリン抗体を得た。分裂酵母の遺伝学的解析から、cdc2遺伝子産物はsuc1遺伝子産物と相互作用をもつことが示されている。そこでsuc1蛋白質を大腸菌で過剰発現させ、精製後、Sepharose4Bに結合させてsuc1ーアフィニティカラムを作製した。これにイトマキヒトデ粗MPF分画を添加すると、MPF活性はゲルに保持され、その後suc1蛋白質を含む溶液によって特異的に溶出された。このMPF分画をSDSーPAGE後銀染色によって調べたところ、suc1溶液からもちこまれた不純物のほかには、cdc2蛋白質とサイクリンに相当するバンド以外はほとんどなく、1ステップでほぼ完全に近いMPF精製を達成することに成功した。

さらにこの精製MPF分画について抗サイクリン抗体で免疫沈殿したところ、それには脱リン酸化型cdc2蛋白質が含まれることが判明した。従って、MPF分子中では脱リン酸化型cdc2蛋白質とサイクリンとが複合体を形成しているといえる。MPF(卵成熟促進因子)は真核細胞に共通の分裂中期誘起蛋白質である。本研究の目的は、このMPFをヒトデ卵から精製して、その分子的実体を蛋白質レベルで明らかにするとともに、その遺伝子をもクロン化して同定することにある。本年度の研究によって明らかになった点は、以下の通りである。1.分裂酵母suc1遺伝子産物をリガンドにもつアフィニティカラムを用いて、MPFをワンステップで精製する手法を前年度に開発した。本年度は、溶出に用いたsuc1溶液をフォスフォセルロ-スカラムで除くことに成功した。得られたMPF標品は電気泳動的にきわめて純度が高く、抗ヒトデ・サイクリン抗体と抗PSTAIR(cdc2蛋白質の保存配裂を含むオリゴペプチド)抗体を用いた解析から、cdc2蛋白質とサイクリンの複合体であることが確認された。2.MPFを構成する蛋白質の遺伝子については、ヒトデ・サイクリンのcDNAは、既に前年度にクロン化して全塩基配列を決定した。上述の抗体は、これを大腸菌で発現させた蛋白質を抗原としたものである。ヒトデcdc2ホモログのcDNAについては、PCR法を用いてヒトデcDNAライブラリ-からクロンを得ることができた。現在、全長を含むものを再度クロン化中であり、まもなく全配列の決定に至る見込みである。3.MPFの活性化機構をin vitroで解析することをめざし、MPFの前駆体をsuc1・アフィニティカラムを用いて精製することに成功した。このMPF前駆体はフォスファタ-ゼ処理とヒトデ卵核胞内容物の添加によって活性化できると判明したので、現在、卵核胞中の有効物質とその効果の実体を追求中である。以上要するに、3ヶ年の本研究計画で目的としていた研究は、ほぼ全てを達成することができたといえる。
電気粘性流体を援用した超平滑マイクロメカニカルファブリケーションシステムの試作

本研究の目的は,ガラスやセラミックス等の硬脆材料からなるサブミリサイズ(直径10100μm)のマイクロ非球面レンズや3次元微細形状を有するマイクロ部品のマイクロメカニカルファブリケーションシステムの試作である.モータービルトイン高速回転型超精密エアーベアリングを有するER流体援用研磨用主軸ヘッドを搭載したER流体援用マイクロファブリケーションシステムを試作した.そしてその制御プログラム,データ処理プログラム,加工のNC言語(G-code)生成プログラム,形状補正加工用プログラムを作成した.完成したシステムにより,基本的な非球面の研削,研磨実験を行った.最初に鏡面研削に用いるマイクロ砥石の機上ツルーイングを行った.ステンレスパイプを用いたラッピングにより,小径のレジンボンドダイヤモンド砥石を球面ツルーイングする方法を開発した.その結果,直径1mmの小径ダイヤモンド砥石先端を半球状にツルーイングすることができた.次にこのマイクロ砥石を用いて超硬製非球面レンズ金型の研削を行った.この際,砥石の上下(Y軸)方向のセッティング誤差,砥石の左右(X軸)方向のセッティング誤差,砥石摩耗による砥右半径の誤差などの誤差要因が工作物の加工形状精度に与える影響についてシミュレーションを行い,これらの誤差要因の補正法を確立することができた.また,エアーマイクロプローブを用いた機上測定システム,ソフトを設計・試作した.測定分解能は10nm、ダイナミックレンジ10mmであることを確かめた.これを用いて加工形状を機上計測するとともに,そのデータを基に補正研削するプログラムを作成した.その結果,直径2mmの非球面レンズ金型で,表面粗さ50nm,形状精度0.1μmを得ることができた.次に研削加工に使用したマイクロ砥石をそのまま研磨工具として使用し,ガラス材に対して基礎的なER流体研磨実験を行った.約20μm/15minの加工能率であることを確かめるとともに,研削面粗さを約1/2にできることがわかった.本研究の目的は,ガラスやセラミックス等の硬脆材料からなるサブミリサイズ(直径10100μm)のマイクロ非球面レンズや3次元微細形状を有するマイクロ部品のマイクロメカニカルファブリケーションシステムの試作である.モータービルトイン高速回転型超精密エアーベアリングを有するER流体援用研磨用主軸ヘッドを搭載したER流体援用マイクロファブリケーションシステムを試作した.そしてその制御プログラム,データ処理プログラム,加工のNC言語(G-code)生成プログラム,形状補正加工用プログラムを作成した.完成したシステムにより,基本的な非球面の研削,研磨実験を行った.最初に鏡面研削に用いるマイクロ砥石の機上ツルーイングを行った.ステンレスパイプを用いたラッピングにより,小径のレジンボンドダイヤモンド砥石を球面ツルーイングする方法を開発した.その結果,直径1mmの小径ダイヤモンド砥石先端を半球状にツルーイングすることができた.次にこのマイクロ砥石を用いて超硬製非球面レンズ金型の研削を行った.この際,砥石の上下(Y軸)方向のセッティング誤差,砥石の左右(X軸)方向のセッティング誤差,砥石摩耗による砥右半径の誤差などの誤差要因が工作物の加工形状精度に与える影響についてシミュレーションを行い,これらの誤差要因の補正法を確立することができた.また,エアーマイクロプローブを用いた機上測定システム,ソフトを設計・試作した.測定分解能は10nm、ダイナミックレンジ10mmであることを確かめた.これを用いて加工形状を機上計測するとともに,そのデータを基に補正研削するプログラムを作成した.その結果,直径2mmの非球面レンズ金型で,表面粗さ50nm,形状精度0.1μmを得ることができた.次に研削加工に使用したマイクロ砥石をそのまま研磨工具として使用し,ガラス材に対して基礎的なER流体研磨実験を行った.約20μm/15minの加工能率であることを確かめるとともに,研削面粗さを約1/2にできることがわかった.本研究の目的は、ガラスやセラミックス等の硬脆材料からなるサブミリサイズ(直径10100μm)のマイクロ非球面レンズや3次元微細形状を有するマイクロ部品のマイクロメカニカルファブリケーションシステムの試作である。本年度は主として、研削とER流体援用研磨加工を工具の交換なしに,連続して行うことのできるER流体援用研磨用主軸ヘッドを製作し、それを搭載したER流体援用マイクロファブリケーションシステムを試作した。ER流体援用研磨を行う場合には針状工具(金属製とメタルレジンボンドダイヤモンド砥石製の両方について検討する)と工作物上に設置した補助電極間に電圧(最大10kV)を印加しする必要がある。そのため工具用スピンドル本体と針状工具とは電気的に絶縁されていなければならない。また、前工程の研削も同じスピンドルを使用するため、その回転数は50000rpmが必要である。さらに、回転中心の振れも50nm以下であることが望ましい。そこで、スピンドルの工具取り付け部をセラミックスで絶縁し、しかもスリップリングにより外部から給電できる、モータービルトイン高速回転型超精密エアーベアリングを試作した。試作した主軸をXZ、2軸のVV転がり案内を有するスライドテーブルに固定し、それを超音波リニアモータにより駆動するER流体援用マイクロファブリケーションシステムを試作した。現在、NCソフトなどの制御プログラムの調整中である。

本研究の目的は,ガラスやセラミックス等の硬脆材料からなるサブミリサイズ(直径10100μm)のマイクロ非球面レンズや3次元微細形状を有するマイクロ部品のマイクロメカニカルファブリケーションシステムの試作である.本年度は昨年度に試作したER流体援用マイクロファブリケーションシステムの制御プログラム,データ処理プログラム,加工のNC言語(G-code)生成プログラム,形状補正加工用プログラムを作成した.そして完成したシステムにより,基本的な非球面の研削,研磨実験を行う.最初に鏡面研削に用いるマイクロ砥石の機上ツルーイングを行った.ステンレスパイプを用いたラッピングにより,小径のレジンボンドダイヤモンド砥石を球面ツルーイングする方法を開発した.その結果,直径1mmの小径ダイヤモンド砥石先端を半球状にツルーイングすることができた.次にこのマイクロ砥石を用いて超硬製非球面レンズ金型の研削を行った.この際,砥石の上下(Y軸)方向のセッティング誤差,砥石の左右(X軸)方向のセッティング誤差,砥石摩耗による砥石半径の誤差などの誤差要因が工作物の加工形状精度に与える影響についてシミュレーションを行い,これらの誤差要因の補正法を確立した.また,エアーマイクロプローブをもった機上測定システム,ソフトを設計・試作した.測定分解能は10nm、ダイナミックレンジ10mmであることを確かめた.これを用いて加工形状を機上計測するとともに,そのデータを基に補正研削するプログラムを作成した.その結果,直径2mmの非球面レンズ金型で,表面粗さ50nm,形状精度0.1μmを得ることができた.次に研削加工に使用したマイクロ砥石をそのまま研磨工具として使用し,ガラス材に対して基礎的なER流体研磨実験を行った.約20μm/15minの加工能率であることを確かめるとともに,研削面粗さを約1/2にできることがわかった.
メカニカルミリングによるフェライト粉体の高転位密度化と保磁力の増大に関する研究

本研究ではレアアース添加によらず,機械加工のみでHc値(保磁力)を向上させることを研究目的として,フェライト粉体にメカニカルミリングによる『強加工転位導入』を実施し,微粒化と高転位密度化が保磁力増加に寄与する割合を分離して定量的に明らかにすることを目的とした.本研究室では,メカニカルアロイング法によるミリング処理によってAIFe合金粉末を作成すると保磁力が大きく増加することを明らかにしており,微細化による粒子径の減少ならびにメカニカル強加工による転位導入によるものと考えている,この転位と保磁力を明らかにするために,小型の真空加熱炉を自作開発した.この加熱炉を用い,高転位密度状態のAIFe合金粉末の粒径を一定に保持して,真空でのアニール処理を施し,転位の開放に伴う保磁力の減少を詳細に調査した結果を述べる.開発した真空加熱炉の電源装置は,光洋サーモシステム社製:MV-8×12を用い,真空引きにはロータリポンプと油拡散ポンプを使用し,到達真空度が5×10^<-4>であり,到達温度は1000°Cである.AIFe合金粉末の作製はAl,Feをそれぞれ原子比95,5%に計量した粉末を原料とし,遊星ボールミル装置によって64時間ミリング処理を施した.アニール処理として,熱処理温度100・200・300・400°Cまで30分で昇温し,2時間保持した後,室温までの炉中冷却を行い,転位解放にともなう保磁力現象を調査した.転位評価としては,X線回析によるウィリアムソンホール法を用いた,また,保磁力の測定には理研電子社製の振動試料型磁力計VSM(BHV-525RSCM)を用い,得られた磁気ヒステリシス曲線から求めた.その結果,アニール処理温度の上昇に伴い,保磁力が小さくなることがわかり,200300°Cの間で転位の開放が始まり,300400°Cの間で急激に保磁力が減少することが明らかになった.このことは,鉄の再結晶温度が350450°Cであり,ひずみの開放はそれよりも若干低い温度域から開始しているが,AIFe合金粉末の保磁力の減少傾向と一致していることが明らかになった.本研究では,真空加熱炉を自作開発し,熱処理を行った結果がAIFe合金粉末試料に対して,合金粉末の転位の開放に起因する保磁力の減少を確認することが出来た,本研究ではレアアース添加によらず,機械加工のみでHc値(保磁力)を向上させることを研究目的として,フェライト粉体にメカニカルミリングによる『強加工転位導入』を実施し,微粒化と高転位密度化が保磁力増加に寄与する割合を分離して定量的に明らかにすることを目的とした.本研究室では,メカニカルアロイング法によるミリング処理によってAIFe合金粉末を作成すると保磁力が大きく増加することを明らかにしており,微細化による粒子径の減少ならびにメカニカル強加工による転位導入によるものと考えている,この転位と保磁力を明らかにするために,小型の真空加熱炉を自作開発した.この加熱炉を用い,高転位密度状態のAIFe合金粉末の粒径を一定に保持して,真空でのアニール処理を施し,転位の開放に伴う保磁力の減少を詳細に調査した結果を述べる.開発した真空加熱炉の電源装置は,光洋サーモシステム社製:MV-8×12を用い,真空引きにはロータリポンプと油拡散ポンプを使用し,到達真空度が5×10^<-4>であり,到達温度は1000°Cである.AIFe合金粉末の作製はAl,Feをそれぞれ原子比95,5%に計量した粉末を原料とし,遊星ボールミル装置によって64時間ミリング処理を施した.アニール処理として,熱処理温度100・200・300・400°Cまで30分で昇温し,2時間保持した後,室温までの炉中冷却を行い,転位解放にともなう保磁力現象を調査した.転位評価としては,X線回析によるウィリアムソンホール法を用いた,また,保磁力の測定には理研電子社製の振動試料型磁力計VSM(BHV-525RSCM)を用い,得られた磁気ヒステリシス曲線から求めた.その結果,アニール処理温度の上昇に伴い,保磁力が小さくなることがわかり,200300°Cの間で転位の開放が始まり,300400°Cの間で急激に保磁力が減少することが明らかになった.このことは,鉄の再結晶温度が350450°Cであり,ひずみの開放はそれよりも若干低い温度域から開始しているが,AIFe合金粉末の保磁力の減少傾向と一致していることが明らかになった.本研究では,真空加熱炉を自作開発し,熱処理を行った結果がAIFe合金粉末試料に対して,合金粉末の転位の開放に起因する保磁力の減少を確認することが出来た,
衝撃波工学による脳挫傷のメカニズムの究明(音響レンズとしての頭蓋骨について)

脳実質損傷のメカニズムに関しては、病理組織学的に種々検討され、shearing injuryあるいはcavitationの関与等が推測されているが、動的メカニズムには不明な点も多い。また、衝撃波による組織損傷については我々が以前に動物モデルを用いた実験結果について報告したが、脳組織については従来の衝撃波発生方法では定量的な局所照射が難しく、殆ど検討されてこなかったといっても過言ではない。本研究では、衝撃波研究の近年の進歩、特に超高速度撮影法及びホログラフィー法による衝撃波の経時的な動的変化の計測を応用することにより、そのメカニズムを解明するとともに、その知見を生かしたより確かな安全対策を追究することを目的としている。本研究では、頭蓋に外部から与えられた衝撃力が頭蓋内に伝播していく過程から、衝撃波(弾性波)と衝撃作用点から衝撃印加と垂直方向の平行波の2種類の波を可視化することに成功し、後者に関しては頭蓋骨の形態学的な特徴から予想されるレンズ効果に寄与している可能性が示唆されたものの、これまでの知見をもとに更に研究の継続が望まれる事項である。本研究の過程でラット頭部外傷モデルへ定量的な局所衝撃波を作用させるために簡易型のホロミウムYAGレーザーキャビテーション衝撃波発生装置を開発した。今後、脳組織に対する衝撃波の影響を検討する際に有用な衝撃波印加手段になることが期待できるとともに、内視鏡への導入も可能であることから、衝撃波医療への応用も期待され、今後、さらに装置の改善を継続する予定である。衝撃波を脳組織に照射した際に生じる現象についての検討では、圧依存性の脳組織損傷を検討した。圧依存性損傷に関しては1.0MPaで脳表の細血管の破綻による硬膜下出血の発生が認められ、5.0MPa程度では硬膜下出血の著しい増大と脳内出血の発生も認められた。一方で、衝撃波の組織作用因子としては圧以外の衝撃波の諸要素を考慮しなければならず、実際の頭部外傷時の神経病理学と比較・検討を行いながら、衝撃波の関与について検討を進めていく予定である。また、頭蓋骨を経由して5.0MPaの衝撃波を照射したラットでは一過性の麻痺を発生させる現象が認められた。これは回数・照射部位により変化が可能で、組織学的脳損傷を伴わないことから定量性を併せ持つ新しい脳震盪モデルになるものと考えられ、今後、頭部外傷の機序を考察する際に有用となるものと考えられた。平成13年度は、頭蓋に外部から与えられた衝撃力が頭蓋内に伝播していく過程と、頭蓋内構造物に与える影響についての検討を行うと同時に、小動物の頭部へ衝撃波を作用させた時に生じる現象についての検討を行った。アクリルで作成した水平断模擬頭蓋骨中にゼラチンで作成した模擬脳組織を封入し、頭部モデルとした。このモデルの外側から、圧縮空気解放で射出した高速飛小体を衝突させ、モデル内部の波動伝播の様子を高速度カメラにて撮影した。頭蓋骨モデルの一点に与えられた衝撃力は脳組織モデルに伝播し、弾性波となってモデルの中心に収束して再び中心から外側へ拡がり、その一部は打撃点対側へと伝播した。

しかし、今回の実験では、頭部外傷における脳挫傷発生要因の一つと考えられているキャビテーション現象を捉えられる事はできず、その原因として、これまでの実験で使用した飛翔体の速度はモデル衝突時に衝撃波を発生させるまでのエネルギーを持つには至らなかったものと考えられた。今後、さらに高速度の飛小体を用いた場合での検討が必要である。一方、マウスを用いた頭部外傷実験を施行した。本実験では、Ho: YAGレーザーエネルギーを用いた衝撃波照射装置を試作し、各エネルギーにおいて本装置から発生させた衝撃波の過常圧を、本年度の補助金で購入したデジタルオシロスコープ(DL716、横河電気(株))にて測定した。そして、全身麻酔科にラットの片側頭頂部に本装置で百数十気圧の衝撃波を数百発(100500発)照射した。その結果、照射終了後の麻酔覚醒したラットには、照射対側に一過性の四肢片麻痺が出現し、数十秒から数分後には麻痺は完全に消失した。照射1週間後、これらのラットの脳組織を灌流固定後摘出しその病理組織学的検討を行ったが、脳組織に明らかな損傷や変性などは認められなかった。本結果は、衝撃波による新たな脳震盪モデル作成の可能性を示唆するものであり、今後さらなる検討が必要なものと考えている。平成14年度は前年度の研究に引き続き、頭蓋骨の水平断面モデルを用いて、頭部に高速飛翔体が衝突した時に、頭蓋内部に伝播する衝撃波をホログラフィー法により可視化したが、衝突時における頭蓋モデルの破損が撮影に大きく影響したため可視化は困難を極めた。そこで、頭蓋モデルに衝撃波管を用いて直接、衝撃波を照射しホログラフィーを施行したところ、入射した衝撃波が頭蓋内の局所において焦点を結ぶことが明らかとなった。一方、ラット大脳半球に衝撃波の照射を行うと、対側四肢に一過性の不全麻痺が出現することを前年度の研究にて明らかとしたが、本年度は、研究費で購入した脳波測定装置にて照射周囲における脳波のモニターを行った。その結果、衝撃波照射野の周囲では、一過性に脳波の僅かな徐波化が認められた。また、摘出した脳について病理組織学的な検討を行ったが、照射部位ならびにその周囲組織に、くも膜下出血、脳出血、脳挫傷などの明らかな異常所見は認められなかった。さらに、衝撃波照射前後での脳表血流の変化を、開頭したラット脳表でレーザースッペクル法により比較観察したが、今回の検討からは衝撃波照射による明らかな脳表血流の変化は認められなかった。以上の結果から、頭部に衝撃波が照射されると、頭蓋のレンズ効果により脳の局所に波のエネルギーが集約伝搬され、その結果、脳組織が器質的損傷無しに、一過性の機能的損傷を受けたことで(一種の冬眠状態に陥って)不全麻痺症状が出現したものと考えられた。近年、衝撃波による頭蓋形成や悪性腫瘍に対するドラッグデリバリー法の基礎的研究が散見されるが、今後本研究で得られた成果は、これらの新しい治療法が臨床応用される際の参考になり得るものと考えている。
筋活動に着目した注意の外部表出の計測とモデル化

従来は脳活動でのみ直接的な計測が可能であった注意の状態を筋活動からも計測し,モデル化することを目的とする.そのために,運動生理学・神経生理学に基づいた「注意による筋活動の変容」の分析を行う.筋活動のタイミング,大きさ等の一般的な特徴に加え,反射(長潜時反射を含む),近接する筋の間の協働・拮抗作用,離れた筋の協調等を計測・分析する.さらに,「注意に起因する仮想的な力」を想定し,「筋活動の変容」が「注意に起因する仮想的な力」として結びつけられる可能性を探る.従来は脳活動でのみ直接的な計測が可能であった注意の状態を筋活動からも計測し,モデル化することを目的とする.そのために,運動生理学・神経生理学に基づいた「注意による筋活動の変容」の分析を行う.筋活動のタイミング,大きさ等の一般的な特徴に加え,反射(長潜時反射を含む),近接する筋の間の協働・拮抗作用,離れた筋の協調等を計測・分析する.さらに,「注意に起因する仮想的な力」を想定し,「筋活動の変容」が「注意に起因する仮想的な力」として結びつけられる可能性を探る.
ポテンシャル論における逆問題について

各分担者の実績は連絡会で報告され、相互の研究に影響をもたらし、ポテンシャル論における逆問題についての研究に寄与した。以下に各分担者順に概要を述べる。酒井は、balayage operatorの性質を調べ、逆問題をあつかう時の一般的な領域構成方法を定式化した。青木は、微分同相写像の研究を進め、閉多様体の微分同相写像全体にC^k-仮相を入れたとき、公理Aをみたす写像が稠密に存在するかどうかを2次元の場合に論じた。山下は、平面双曲領域のポアンカレ測度を調べ、リウヴィユの微分方程式の解によっていかに特徴づけられるかを定めた。西岡は、重調和擬過程を調べた。これは確率過程でなく、ブラウン運動とは異なっている。この擬過程の最小到達時刻、位置の同時分布を調べた。望月は、非線形のdissipative termを持つ波動方程式のCanchy問題をあつかった。特に、解のエネルギーが長時間後に減衰するかどうかを論じた。さらに、準線形放物型方程式のfast diffusionをあつかい解の爆発、非爆発問題を論じた。佐々井は、平均曲率一定な螺旋面全体のなす族について論じ、特にその境界にある曲面を全て決定した。高井は、C^+-環のEuler)漂数と単純環の分類問題を論じた。非可換位相空間に新しい不変量としてEuler数を導入し、有限単純C^+-環の構造をEuler数を用いて記述する試みを行った。
極端現象による食料消費と飢餓リスクへの影響評価

将来の気候変動による飢餓リスクへの影響は社会経済状況により大きく異なった。すなわち、分断された社会を表すシナリオでは飢餓リスクは現在より増加しより不確実なものとなるのに対し、なりゆきシナリオではリスクは継続的に減少し、不確実性は小さくなった。このような大きな不確実性のもとで対策を決めていくことが、政策決定者の課題となるだろう。また、100年に一度の極端現象下での必要な備蓄量を現在の備蓄と比較したところ、現在の世界の備蓄量は十分だが、影響を受ける地域では十分に備蓄されていなかった。これは、極端現象の発生時における食糧支援やそのための協力体制が飢餓リスクの軽減には重要であることを示唆している。(1)将来の作物収量分布の推計作物モデルを用い、将来の月別気候データ(気温、降水量など)から作物収量変化を計算し、これを用いて地域別、作物別に収量生起確率分布を得た。このとき、複数の要因による不確実性を考慮するため、複数の温室効果ガスの濃度パスの下での、複数の気候モデルにより推計された気候データを使用した。(2)気候変動による低栄養と健康負荷の経済的含意将来の気候変化(気温上昇や降水量の変化)がもたらす低栄養に起因する健康負荷を経済的に評価した。今回の評価では次の2つの影響を取り上げた。第一に、医療サービス費用の増加と人の死亡によって失われる労働力がもたらす経済損失。第二に、失われる生命の経済的価値である。結果として、低栄養起因の死亡により失われる価値が相対的に大きいことを明らかにした。すなわち、i)気候変化による低栄養起因の死亡・疾病がもたらす医療費と労働力の減少がもたらす影響は、地域的ばらつきがあるものの、微小(世界GDP比-0.10.0%, 2100年時点)である。それに対し、ii)低栄養により失われる生命の経済的価値は2100年時点で世界全体では-0.40.0%、地域によって-4.00.0%のGDP損失に相当する。本研究は、初めて低栄養由来の健康リスクを経済的に評価した。この成果がまだ評価されていない影響の把握の第一歩となればと期待する。以上の内容を国際誌Climatic Changeにて発表した。当初の予定通り、将来の作物収量分布を推計することができた。さらに、気候変動による低栄養と健康負荷の経済的含意を明らかにし、論文にて発表することができた。本研究では世界を対象に21世紀前半に起こりうる極端現象(熱波や干ばつなど)による作物収量の低下が、食料消費カロリーと飢餓リスク(栄養不足)におよぼす影響を解明した。さらに、適応策の一つとして、影響の軽減に必要な食料備蓄を明らかにした。本研究では、作物モデルと応用一般均衡(CGE)モデルを用いたシナリオ分析を行った。将来の飢餓リスクに関する不確実性を考慮するため、複数の社会経済条件と気候条件、さらに、5つの気候モデル、20年間分の気候の年変動、作物モデルのパラメータの不確実性を考慮した将来の収量生起確率分布を作成し、CGEに与えた。また、異なる再現期間の極端現象による食料減少分を、極端現象下でのリスクを軽減するための必要な食料備蓄量を算出した。極端現象による飢餓リスクへの影響は将来の社会経済状況により大きく依存することが明らかとなった。すなわち、分断された社会を表すシナリオでは飢餓リスクは現在よりも増加し不確実なものとなるのに対し、なりゆきの社会を示すシナリオでは継続的に減少し、不確実性も小さくなった。これは、長期的な気候変化の影響だけではなく短期的な気候変動による影響も含むより大きな不確実性のもとでの意思決定を下すことが、政策決定者の課題となることを示している。また、100年に一度の極端現象下で必要な備蓄量を現在の備蓄と比較したところ、現在の世界の備蓄量は技術的に十分だが、極端気候条件かで必要とされうる地域では十分に備蓄されていないことが明らかとなった。現在の備蓄は半数が中国、次いで20%米国であるのに対し、極端現象下において必要とされる地域は南アジア、中国、その他アフリカである。これは、極端現象が発生した際に地域横断的な食糧支援や協力体制が飢餓リスクの軽減には重要であることを示唆している。以上の成果をまとめた論文は現在国際誌に投稿中である。極端現象の影響評価(28年度)作物収量生起確率分布を将来のある年に与える。このとき、経済モデルで基準年から前年までを1年ステップで計算した後、対象年に収量生起確率分布を与える。これは、遠い将来においては、長期的なゆるやかな気候変化と短期的な変化の両方の影響をとらえる必要があるためである。

収量生起確率分布を一般均衡モデル(CGEモデル)に与える際にはモンテカルロ法を用い、分布を再現する十分な回数の繰り返し計算を行う。食料消費と栄養不足人口の分布を出力として得る。さらに、食料備蓄、食料支援・貿易により食料を供給するメカニズムをCGEモデルに組み込み、これらによる影響軽減を想定したシミュレーションを行う。得られた分布を基に、どの生起確率の影響までに備えるためには、どの程度の備蓄量・支援量が必要かを算定する。システム工学所属機関の他の研究費で外勤の旅費を支払うことができたため。次年度の学会参加費に使用する予定。他の12の海外のオンラインメディアで紹介された。
EGF受容体機能のP_2プリン受容体並びに関連の細胞内情報伝達系を介した調節機構

プリン受容体はBurnstockによってP_1およびP_2の2種類に分類され,前者はアデノシンとAMPに特異性が高く,アデニレートシクラーゼ系の活性化あるいは抑制に関与していること,また後者はADPとATPにより特異性が高く,PLC-Ca^<2+>系を賦活することが明らかにされている。またP_1受容体はさらにA_1A_3に、そしてP_2受容体はP_<2X>,P_<2Y>,P_<2T>,P_<2Z>などの受容体サブクラスに細分類されている。神経,筋における本受容体の機能はいくつか知られているが,上皮組織における本受容体の生理機能についてはなお不明な点が多い.そこで本研究では,EGF受容体を多量に発現しているA-431ヒト類表皮癌培養細胞を用いて研究を行い以下の結果を得た。(1)種々のヌクレオチドによる[Ca^<2+>]_i上昇のリガンド特異性とEGF受容体のモジュレーション間には相関関係が認められ,プリン受容体刺激が細胞内情報伝達系を介してEGF受容体の機能調節を行っていることが明らかになった(クロストーク).(2)ATPやTPAなどに加えて,ブラジキニンはEGF受容体のりん酸化を促進し,EGFの受容体への結合を抑制した.これはprotein kinaseCを介したEGF受容体Thr-654のりん酸化によるものであったが,受容体抑制は,ブラジキニンがホスホプロテインホスファターゼを活性化し,EGF受容体の脱りん酸化を行うため一過性であった(恒常性維持機構).(3)イノシトールりん酸は細胞の生理機能の調節に重要な働きをするので,その前駆体の生合成系も,枯渇されないように調節されなければならないと考えられる.ATPやEGFは受容体を介してシグナル伝達系を駆動し,細胞の生理機能を調節すると同時に,セカンドメッセンジャー前駆体の生合成をも刺激することが本研究において示された(イノシトールりん酸前駆体生合成調節)。本研究では、EGF受容体を多量に発現しているA-431ヒト類表皮癌培養細胞を用いて、P_2プリン受容体とEGF受容体との間の細胞内情報伝達系を介したクロストークの存在を明らかにすると同時に、本細胞のP_2プリン受容体の機能発現にG蛋白質が関与している可能性を調べる。さらにP_2プリン受容体は現在のところ単離されておらずその化学構造等は明らかではない。したがってこの点を明らかにするため本受容体の光アフィニティ標識を行い本受容体の単離ならびに部分構造の決定を試みる。平成4年度はP_2プリン受容体精製の第一段階として重要である受容体蛋白質の可溶化条件を検討し、可溶化後の受容体蛋白質の光アフィニティラベルの可能性について調べた。本研究では、EGF受容体を多量に発現しているA-431ヒト類表皮癌培養細胞を用いて、P_2プリン受容体とEGF受容体の間の細胞内情報伝達系を介したクロストークの存在を明らかにすると同時に、本細胞のP_2プリン受容体の機能発現にG蛋白質が関与している可能性を調べる。さらに、未純化のため現在のところ化学構造等の明らかでない本受容体を光アフィニティ標識し、受容体の単離ならびに部分構造の決定を行う。

平成5年度は前年度に引き続き、P_2プリン受容体精製の第一段階として受容体蛋白質の可溶化の条件を検討し、可溶化後の受容体蛋白質の活性を光アフィニティラベルにより調べた。本年度の実験結果より、Nonidet-P40を用いて、A-431細胞膜からP_2プリン受容体を効率的に可溶化でき、可溶化後も光アフィニティ標識が可能出あることが明らかになった。即ち細胞膜の可溶化後、本受容体の光アフィニティ標識剤である〔^<32>P〕3′-0-(4-benzoy1)benzoy1ATPを用いて光アフィニティ標識すると、分子量約45,000の蛋白質がmajor bandとして光標識され、ATPのみならず、UTP,AMPPNP,およびATPgammaSによって拮抗された。これらのヌクレオチドおよびそのアナログはP_2受容体のアゴニストであることをすでに明かにしている(Am.J.Physiol.参照)ので、本実験から上記の蛋白質はP_2受容体の本体であると考えられた。現在、一次構造究明のため、FPLC並びにゲル電気泳動によって本受容体の純化を行っている。プリン受容体はBurnstockによってP_2およびP_2の2種類に分類され,前者はアデノシンとAMPに特異性が高く,アデニレートシクラーゼ系の活性化あるいは抑制に関与していること,また後者はADPとATPにより特異性が高く,PLC-Ca^<2+>系を賦活することが明らかにされている.またP_1受容体はさらにA_1A_3に,そしてP_2受容体はP_<2X>,P_<2Y>,P_<2T>,P_<2Z>などの受容体サブクラスに細分類されている.神経,筋における本受容体の機能はいくつか知られているが,上皮組織における本受容体の生理機能についてはなお不明な点が多い.本年度は,EGF受容体を多量に発現しているA-431ヒト類表皮癌培養細胞を用いてEGF刺激およびプリン受容体刺激がおよぼすホスファチジ-ルイノシトールりん酸生合成についての研究を行い以下の結果を得た.イノシトールりん酸は細胞の生理機能の調節に重要な働きをする.したがってその前駆体であるホスファチジ-ルイノシトールおよびそのりん酸化物の生合成系も,枯渇されないように調節されなければならないと考えられる.そこで本研究では特にホスファチジ-ルイノシトールりん酸(PI)の生合成調節機構を調べた.A-431細胞において,ATP刺激はPKC活性を活性化し,[Ca^<2+>]_iを上昇させると同時に百日咳毒素非感受性のPLDを活性化しホスファチジン酸(PA)を供給した.PA,PKC,[Ca^<2+>]_iの三者が協調してPI合成が促進された.一方,同細胞をEGFで刺激した場合もPI合成の促進が認められたが,この場合PAはDGキナーゼの活性化によって供給され,ATPの場合と同じく上記3種の因子の上昇が必須であった.以上のことから,ATPやEGFはそれぞれの受容体を介し,細胞のシグナル伝達系を駆動し,細胞の生理機能を調節する.一方,シグナル伝達系を駆動するATPやEGFがセカンドメッセンジャー前駆体の生合成そのものをも刺激することが本研究において示された.
シュードタイプ・バキュウロウイルスベクターを用いたSly病マウスの遺伝子治療

Sly病の遺伝子治療目的でバキュロウイルスシステムを用いて肝細胞株、ラット神経系初代培養細胞、およびマウス脳内直接投与により検討した。方法としてはまずSly病の欠損酵素であるhuman β-glucuronidase発現遺伝子(HBG)を挿入した組替えバキュロウイルスを2種類(CAG promoterおよびpseudotype)作成しヒト肝癌細胞株であるHepG2に遺伝子導入し発現を検討。更にLacZを組み込んだ組替えウイルスをラット神経系初代培養細胞に3日間感染させた後β-gal,GFAPの二重染色を施行しDouble positive cellを検討することによりastrocyte,oligodendrocyteへの導入を検討した。同様に作成した組替えバキュロウイルスを正常およびSly病モデルマウスに定位脳手術装置を用いて直接脳内注射しin vivoにおける遺伝子導入を検討した。結果はCAG promoterの発現ベクターではHep G2においてmockの5.4倍から34.0倍のHBG活性が得られ、pseudotypeでも7.0倍から8.3倍の活性が得られた。ラット神経細胞への導入(in vitro)ではCAG promoterで4.7%のastrocyteにlacZの導入が可能であり、pseudotypeを用いる事によってastrocyte 10.4%、更にoligodendrocyte35.6%に導入が見られ、飛躍的な導入効率の上昇が見られている。またpseudotype virusではマウスの脳内直接注射によってもLacZの発現が脳室周囲および実質内に確認されている。ただLacZの代わりにHBGに組替えたウイルスでSly病モデルマウスに直接脳内投与した実験ではin vivoで十分な発現が活性染色で確認できず、更に検討中である。